[發明專利]多環芳烴污染土壤植物修復模擬試驗系統及模擬試驗方法

有效

• 申請號: 201310492938.5
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN103624070A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 孟梁;郭琳;李炳智;高潔;楊潔;朱江;朱杰;喻愷
• 申請（專利權）人: 上海市環境科學研究院
• 主分類號: B09C1/00
• 分類號: B09C1/00
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 肖愛華

技術領域

本發明屬于污染土壤治理技術領域，具體涉及一種多環芳烴污染土壤植物修復模擬試驗系統及模擬試驗方法。

背景技術

多環芳烴是一類在土壤中普遍存在的持久性有機污染物，主要來源于煤和石油等化石燃料的不完全燃燒或高溫裂解，其毒性較大，能產生致癌、致畸、致突變作用，會對生態系統和人類健康造成嚴重的危害。在我國，土壤的多環芳烴污染已相當嚴重，多環芳烴濃度已從μg/kg上升到mg/kg，檢出率從20%增加到80%，且農產品中的檢出率也已達到20%。同時，土壤多環芳烴污染具有長期性、隱蔽性、不可逆性、及不能完全被降解的特點，其危害嚴重、治理困難，因此，研究有針對性的污染控制手段和修復技術來解決土壤多環芳烴污染問題對當前全球性環境保護具有重要意義。

傳統的多環芳烴污染土壤修復技術包括客土法、熱解吸和焚燒等物理方法及淋洗法、吸附法和氧化法等化學方法，但上述方法的費用高、操作復雜、易造成二次污染。植物修復是指利用植物及其根際圈微生物體系的物理、化學或生物過程來吸收、揮發、轉化、降解或固定土壤中的多環芳烴，以達到凈化土壤的目的。除了具有傳統生物修復的優勢之外，植物修復操作簡便、成本低、持效長、環境友好、易于被公眾接受。因此，近10年來，該技術已成為土壤多環芳烴污染修復領域新的熱點和前沿。

由于現場污染土壤的大規模植物修復易受各種環境條件和人為因素的影響，有關植物修復機制或強化措施的研究一般在室內模擬環境中開展。目前常用的模擬方法主要為盆栽試驗或人工濕地（浮床）試驗，但這些方法在試驗尺度、污染介質和系統完善性等方面均存在著不足，所得結果無法在實際污染場地中完全重現。因此，有必要建立一種能夠較為準確反映實際污染場地條件的室內植物修復模擬系統和方法，為探討植物修復機制，研發高效強化措施提供有力的試驗保障。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種尺度適宜，結構完善，可控性強，能夠準確反映實際污染土壤植物修復過程的多環芳烴污染土壤植物修復模擬試驗系統和模擬試驗方法，其可用于植物修復多環芳烴污染土壤的作用機制探討及高效強化措施研發。

本發明的技術方案如下：

一種多環芳烴污染土壤植物修復模擬試驗系統，它包括依次連接的供水裝置、噴淋系統、植物處理槽、液體緩沖槽和液體回收瓶，供水裝置由無機營養鹽儲液瓶和有機碳源儲液瓶并聯后與蠕動泵串連組成；噴淋系統由若干噴頭和與之相連的不銹鋼供水管網組成，不銹鋼供水管網由一根供水總管和若干根供水支管組成，若干根供水支管以并聯的方式與供水總管相連；供水總管通過輸水軟管與供水裝置相連，若干根供水支管帶有閥門并與各噴頭相連，各噴頭直接置于植物處理槽中；植物處理槽出水側面通過多孔布水隔板與液體緩沖槽連通，緩沖槽外側底部設有一個帶閥門的排水孔，通過輸水軟管和流量計連接到液體回收瓶；植物處理槽內裝填攪拌均勻的多環芳烴污染土壤，并按一定間隔種植高效修復植物；每株植物附近設置一口強化藥劑投加井和土壤氣體監測井，并在處理槽一面側壁上部和下部開設若干土壤取樣孔，各取樣孔長度方向位置與植物種植位置一致；各個氣體監測井與多參數氣體分析儀相連。

上述模擬試驗系統的優化方案：在無機營養鹽儲液瓶和有機碳源儲液瓶并聯之后蠕動泵之前，還連接有微納米氣泡發生器；所述噴頭為微納米氣泡噴頭。噴頭底部位于污染土壤層的中部，投加井管底部位于污染土壤層的下部。

利用上述多環芳烴污染土壤植物修復模擬試驗系統進行的多環芳烴污染土壤植物修復模擬試驗方法如下：

（一）分別配制C:N:P為100:10:1～200:2:1（質量比）的無機營養液和15～300mgC/L的有機碳源（如葡萄糖、乳酸鈉等）溶液于無機營養鹽儲液瓶和有機碳源儲液瓶中；

（二）將攪拌均勻的多環芳烴污染土壤裝入植物處理槽中，每裝填3～6cm高度進行鋪平、夯實；之后在污染土壤層上填一層2～10cm厚干凈土壤；在裝填土壤的同時，將藥劑投加井、氣體監測井和噴頭按一定排列埋入槽體土壤中；投加井管按一定間距縱向均勻分布，各管位于橫向中點；監測井和噴頭埋于投加井附近，兩者的數量和分布方式與投加井相同；噴頭底部位于污染土壤層的中部，投加井管底部位于污染土壤層的下部；

（三）裝填完畢后，利用蠕動泵將無機營養液和有機碳源通過噴淋系統加入污染土壤中，并通過供水支管閥門對流量進行控制，使土壤絕對含水量保持在10～30%左右；運行上述系統1～2周，使土壤中無機元素、有機質和含水率等參數達到穩定；