多氯聯苯汙染土壤的乾濕交替原位修複方法

2023-06-18 21:33:11

專利名稱：多氯聯苯汙染土壤的乾濕交替原位修複方法
技術領域：
本發明屬於汙染土壤修復技術領域，尤其涉及一種多氯聯苯複合汙染土壤的原位修複方法。
背景技術：
多氯聯苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)是一類典型的持久性有機汙染物， 由於其具有高親脂性、生物難降解性以及致畸、致癌、致突變「三致」效應，PCBs是首批被 《斯德哥爾摩公約》列入全球優先控制的12種持久性有機汙染物(POPs)之一。土壤作為 PCBs在陸地環境中的最終接納體，被認為是PCBs最大的庫和匯，可通過食物鏈傳遞及放大作用，對生態和人體健康造成嚴重的潛在危害。因此，PCBs汙染土壤的治理與修復越來越引起全球範圍內的高度重視。目前，在對受汙染土壤的眾多治理方法中，原位修復技術由於治理費用相對較低、對生態環境幹擾程度較小而成為近年來的一種發展趨勢。

發明內容
發明目的本發明的目的是提供一種利用土壤乾濕交替調控措施對多氯聯苯複合汙染土壤具有良好修復效果的原位治理方法。
技術方案一種多氯聯苯複合汙染土壤的乾濕交替原位修複方法，採用連續乾濕交替的土壤水份調控措施，具體修複方法為首先對待修復土壤進行翻整，去除土壤表面秸稈、雜草，保持表層土壤的均一性，在待修復土壤區域的周界上修築防滲層，所述防滲層的高度比土壤表面高出10 20cm ；向待修復區域灌入清潔水至高出土壤表面3 7cm，自然落幹後再重新灌入清潔水進行淹灌，保持區域內土壤「淹水_自然落幹-淹水」這一連續乾濕交替的運轉方式30 120天後完成修復。
所述防滲層的材料為水泥或木板。
所述防滲層的修築高度為高於表層土壤15cm。
所述清潔水源來自汙染土壤附近打井抽取的處理用水。
有益效果土壤乾濕交替調控是農田水分管理模式中的一種，操作簡單，運行成本低，它通過土壤淹水_自然落幹_淹水這一乾濕交替的運轉方式。該技術的修復原理基於厭氧脫氯和好氧降解。好氧過程(落幹狀態)可以將低氯含量的PCBs ( 5個氯)還原脫氯形成低氯含量的PCBs。因而，結合兩個過程的互補性，可以通過適當的厭氧-好氧的聯合運用來加快土壤PCBs的降解速度和範圍，最終達到完全的礦化。 乾濕交替處理可有效降低土壤中PCBs含量，連續處理60d，可使土壤中總PCBs、低氯PCBs、 高氯PCBs的去除率分別達78. 3%,80. 9%和62. 2%，顯著高於對照處理的33. 8%,38.8% 和2. 6%。可見，通過土壤乾濕交替調控能加速土壤中多氯聯苯的去除，對多氯聯苯汙染土壤具有較好的修復作用。四、


圖1.乾濕交替調控後汙染土壤中PCBs含量變化； 圖2.乾濕交替調控後汙染土壤中低氯(< 5) PCBs含量變化； 圖3.乾濕交替調控後汙染土壤中高氯(≥5)PCBs含量變化。
五具體實施例方式以下結合實例對本發明作進一步的描述 實施例1 1.1 供試土壤 試驗在長江三角洲某典型多氯聯苯複合汙染農田中進行。土壤的基本理化性質為:pH5. 23，有機質 36. 48g kg—1，全氮 2. IOg kg—1，全磷 0. 60g kg、全鉀 19. 74g kg、水解氮 146. 9g kg_\ 速效磷 19. 7g kg_S 速效鉀 112. 5g kg_S 陽離子交換量 18. 3cmol kg—1。14 種EPA定為優先汙染物的PCBs總量達289. 9 μ g kg—1，各PCBs單體含量見表1。
表1供試土壤中PCBs含量
1.2試驗設計 試驗設2個處理，分別為對照和乾濕交替，每個處理設4次重複。試驗過程中定期清理處理小區中生長的雜草。每個處理分別於處理30d、60d、120d、210d採集表層10-20cm 土壤樣品。土壤樣品經冷凍乾燥後，過60目尼龍網篩，以供多氯聯苯分析。
乾濕交替法首先對待修復土壤進行翻整，去除土壤表面秸稈、雜草，保持表層土壤的均一性，用水泥或木板在待修復土壤區域的周界上修築防滲層，所述防滲層的高度比土壤表面高出10 20cm，優選15cm ；在汙染土壤附近打井作為處理用清潔水源，向待修復區域灌入清潔水至高出土壤表面3 7cm，自然落幹後再重新灌入清潔水進行淹灌，保持區域內土壤「淹水_自然落幹-淹水」這一連續乾濕交替的運轉方式210天後結束修復。
1. 3 土壤中PCBs的分析 稱取一定量土樣，加入30ml正己烷和丙酮(1 1，ν/ν)混合液，超聲5min，靜置12h後超聲15min，離心(1500r/min，5min)取上清液，再加入20ml上述提取劑超聲15min， 離心，重複一次，然後合併上清液，旋轉蒸發濃縮近幹，加入5ml正己烷進行溶劑替換，濃縮至2ml左右。過矽膠-中性氧化鋁-酸性矽膠-無水硫酸鈉複合淨化柱純化，收集液旋轉蒸發至Iml左右，用正己烷定容至5ml，密封保存於4°C冰箱中，供GC-E⑶測定。
GC-ECD 測定條件 色譜柱CP-sil24CB(30mX0.25m X 0. 25m) 進樣口溫度260°C 檢測器溫度300°C 柱溫程序升溫，初始180°C保持0. 5min,以30°C /min上升至260°C，保持22min 後以15°C /min上升至270°C，保持8min。分流比設為30。
載氣高純氮，流速1. Oml/min，線速度為13. 5cm/s。
七點校正法得到標準物質的校正曲線。根據保留時間對目標化合物進行定性，峰面積定量計算。
1. 4結果分析 表2為乾濕調控處理后土壤中PCBs的含量變化。從表2和附圖1可以看出，乾濕交替處理后土壤中PCBs含量迅速降低，處理30d、60d 土壤中PCBs含量分別降至155. 8 μ g kg"\63. Oyg kg、較對照處理的 219. 6yg kg—1、192. Iyg kg_1 有顯著降低，土壤中 PCBs 去除率分別達46. 3%和78. 3%，處理60d后土壤中PCBs含量下降緩慢，處理120d 土壤中 PCBs含量降至38. 6μ g kg—1，去除率達86. 7%，之後基本維持穩定。
表2也反應了乾濕調控處理后土壤中高氯、低氯PCBs含量的變化。從表2和附圖 2可以看出，乾濕交替處理土壤中低氯(< 5)PCBs含量變化與PCBs總量變化表現出相同的下降趨勢，均表現為處理後60d內迅速下降，處理60d 土壤中低氯PCBs含量降至47. 8kg—1， 去除率為80. 9%，之後降幅緩慢，處理120d 土壤中低氯PCBs含量去除率降至89. 3%並逐漸趨於穩定，但對照處理在處理30d後降至152. 9kg—1，之後就無顯著變化，同時各處理時期乾濕交替處理土壤中低氯PCBs含量均顯著低於對照處理；從表2和附圖3可以看出，處理後60d對照處理土壤中高氯(》5)PCBs含量無明顯變化，60d後略有下降，處理120d 土壤中高氯PCBs含量為31. Oyg kg—1，去除率為23. 0%，之後保持穩定，乾濕交替處理土壤中高氯PCBs含量則於處理30d後迅速下降，處理60d乾濕交替處理土壤中高氯PCBs含量降至 11. 9μ g kg、去除率為62. 2%，之後無顯著變化。
表2乾濕交替調控后土壤中PCBs含量

表3乾濕交替調控后土壤中PCBs去除率
以上分析結果表明，乾濕交替處理可有效降低土壤中PCBs含量，連續處理60d，可使土壤中總PCBs、低氯PCBs、高氯PCBs的去除率分別達78. 3%,80. 9%和62. 2%，顯著高於對照處理的33. 8%,38. 8%和2. 6%。可見，通過土壤乾濕交替調控能加速土壤中多氯聯苯的去除，對多氯聯苯汙染土壤具有較好的修復作用。
權利要求
1.一種多氯聯苯複合汙染土壤的乾濕交替原位修複方法，其特徵在於採用連續乾濕交 替的土壤水份調控措施，具體修複方法為a.首先對待修復土壤進行翻整，去除土壤表面秸稈、雜草，保持表層土壤的均一性， 待修復土壤區域的周界上修築防滲層，所述防滲層的高度比土壤表面高出10 20cm ；b.向待修復區域灌入清潔水至高出土壤表面3 7cm，自然落幹後再重新灌入清潔水 進行淹灌，保持區域內土壤「淹水_自然落幹-淹水」這一連續乾濕交替的運轉方式30 120天後完成修復。
2.根據權利要求1所述的多氯聯苯複合汙染土壤的乾濕交替原位修複方法，其特徵在 於所述防滲層的材料為水泥或木板。
3.根據權利要求1所述的多氯聯苯複合汙染土壤的乾濕交替原位修複方法，其特徵在 於所述防滲層的修築高度為高於表層土壤15cm。
4.根據權利要求1所述的多氯聯苯複合汙染土壤的乾濕交替原位修複方法，其特徵在 於所述清潔水源來自汙染土壤附近打井抽取的處理用水。
全文摘要
一種多氯聯苯複合汙染土壤的乾濕交替原位修複方法，採用連續乾濕交替的土壤水份調控措施，具體修複方法為首先對待修復土壤進行翻整，去除土壤表面秸稈、雜草，保持表層土壤的均一性，在待修復土壤區域的周界上修築防滲層，所述防滲層的高度比土壤表面高出10～20cm；向待修復區域灌入清潔水源至高出土壤表面3～7cm，自然落幹後再重新灌入清潔水進行淹灌，保持區域內土壤「淹水-自然落幹-淹水」這一連續乾濕交替的運轉方式30～120天後完成修復。乾濕交替處理可有效降低土壤中PCBs含量，連續處理60d，可使土壤中總PCBs、低氯PCBs、高氯PCBs的去除率分別達78.3％、80.9％和62.2％，顯著高於對照處理的33.8％、38.8％和2.6％。
文檔編號B09C1/00GK101844146SQ20101013764
公開日2010年9月29日 申請日期2010年3月31日 優先權日2010年3月31日
發明者駱永明, 滕應, 孫向輝, 王家嘉, 塗晨, 李振高 申請人:中國科學院南京土壤研究所