專利名稱：化學(xué)強(qiáng)化濕地植物修復(fù)石油污染濕地的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油污染濕地的修復(fù)方法，特別是一種化學(xué)強(qiáng)化濕地植物修復(fù)石油污染濕地的方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速的發(fā)展，海上原油開發(fā)、轉(zhuǎn)運(yùn)、輸送等活動(dòng)日益頻繁，發(fā)生海上溢油的風(fēng)險(xiǎn)也越來越大。溢油發(fā)生后，如果不能被及時(shí)的處理，會(huì)被水體沖刷到沿岸的濕地生態(tài)系統(tǒng)中；濕地是位于陸生生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡性地帶，生長(zhǎng)著很多濕地特征植物。濕地作為一個(gè)重要生態(tài)系統(tǒng)，具有多種功能和價(jià)值，被稱為“自然之腎”。 濕地在蓄洪防旱、調(diào)節(jié)氣候、控制土壤侵蝕、促淤造陸、降解環(huán)境污染等方面起著極其重要的作用。柴油作為最重要的工業(yè)用成品油之一，在運(yùn)輸及使用過程中溢出進(jìn)入濕地后，會(huì)對(duì)濕地土壤和植物造成嚴(yán)重的危害，造成濕地面積縮小、生物多樣性降低、污染食物鏈、濕地功能降低甚至喪失。因此迫切需要對(duì)油污濕地進(jìn)行保護(hù)、修復(fù)和重建。濕地土壤是一種有機(jī)和無機(jī)的結(jié)合體，其中所含的多種微生物對(duì)油類污染物有著強(qiáng)大的緩沖與修復(fù)能力，濕地植物對(duì)石油烴類污染物也具有一定的吸收與降解作用。同時(shí)， 濕地植物在生長(zhǎng)的過程中會(huì)釋放分泌物和酶類，刺激根區(qū)微生物的活性并強(qiáng)化微生物的降解作用。利用濕地植物和一些特殊的嗜油微生物能夠進(jìn)行油類污染濕地的修復(fù)，但由于土壤顆粒與油類污染物結(jié)合后，油土分離難度大，減緩了油類污染物的降解去除速度。因此， 如何提高植物的吸收和微生物的降解是提高油污濕地環(huán)境修復(fù)效率的關(guān)鍵。研究表明，土壤中有機(jī)污染物的脫附和植物/微生物可利用性是限制植物修復(fù)效率的主要因素。因此，改善石油污染土壤的性質(zhì)，調(diào)控影響修復(fù)效率的因素對(duì)于提高修復(fù)效果具有極其重要的作用。通過采取工程措施改良土壤環(huán)境可增加石油污染物的生物可利用性，提供更加適宜本土石油烴降解微生物的土壤環(huán)境條件，能夠刺激本土石油烴降解微生物的生長(zhǎng)和繁殖，提高本土石油烴降解微生物自身的降解能力，從而加速石油污染物的降解效率，提高石油污染濕地的修復(fù)效果。表面活性劑增溶修復(fù)(Surfactant-enhanced remediation, SER)是利用表面活性劑對(duì)疏水性有機(jī)物的洗脫作用和對(duì)土壤溶液中有機(jī)污染物生物可利用性的影響，提高有機(jī)污染物的植物積累和微生物降解作用，以此提高污染土壤的修復(fù)效率。一些研究者通過研究證明了這一觀點(diǎn)。但是，之前研究所用的表面活性劑多為易造成二次污染的化學(xué)表面活性劑；少數(shù)使用生物表面活性劑的研究也取得了一定的成果，雖然生物表面活性劑具有高效的表面活性或乳化活性、低毒或無毒、易于生物降解、環(huán)境友好等特點(diǎn)，但是生物表面活性劑生產(chǎn)量有限，成本較高。這些缺點(diǎn)都一定程度的阻礙了該技術(shù)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種化學(xué)強(qiáng)化濕地植物修復(fù)石油污染濕地的方法。
烷基糖苷，簡(jiǎn)稱APG，是由可再生資源天然脂肪醇和葡萄糖合成的，是一種性能較全面的新型非離子表面活性劑，兼具普通非離子和陰離子表面活性劑的特性，具有高表面活性、良好的生態(tài)安全性和相溶性，是國(guó)際公認(rèn)的首選“綠色”功能性表面活性劑。同時(shí)，生成烷基糖苷的基本材料都是可再生資源，廉價(jià)易得。而薦草是黃浦江-長(zhǎng)江口濕地中的最典型的濕地植物，前期基礎(chǔ)研究已證實(shí)薦草對(duì)于油類污染物具有一定的去除作用，因此通過添加烷基糖苷為強(qiáng)化其在油污濕地環(huán)境生態(tài)修復(fù)發(fā)揮重要作用。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種化學(xué)強(qiáng)化濕地植物修復(fù)石油污染濕地的方法，其特征在于該方法的具體步驟為在含有薦草植物的待修復(fù)油污污染濕地上，按3(T50mg/m2的計(jì)量，噴灑表面活性劑烷基糖苷， 間隔一定時(shí)期重復(fù)噴灑，至濕地油污含量達(dá)到環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求。上述的待修復(fù)污油污污染濕地為柴油污染濕地、汽油污染濕地或原油污染濕地。上述的噴灑表面活性劑時(shí)，表面活性劑采用濃度為30 50mg/L的溶液。上述的間隔一定時(shí)期為每隔5 7天噴灑一次。上述的噴灑表面活性劑的噴灑高度為薦草植物葉片以下，以保證噴灑在植物生長(zhǎng)的濕地土壤中。本發(fā)明方法是通過化學(xué)強(qiáng)化的技術(shù)手段，提供一種油污污染濕地土壤修復(fù)的化學(xué)強(qiáng)化植物修復(fù)方法，增加烴類污染物的解吸作用，提高污染物的生物可利用性，提高微生物活性、刺激本土石油烴降解微生物生長(zhǎng)繁殖，以實(shí)現(xiàn)濕地油污污染土壤的高效修復(fù)。本發(fā)明與其他化學(xué)強(qiáng)化修復(fù)技術(shù)相比具有以下突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步
1)不引進(jìn)外源降解菌，不需另外種植其他植物，對(duì)原有的濕地生態(tài)系統(tǒng)不會(huì)造成二次污染和生態(tài)環(huán)境破壞；
2)技術(shù)工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，易于實(shí)施；
3)所需添加試劑的生產(chǎn)原料來源廣泛，價(jià)格低廉，修復(fù)成本低；
4)APG在環(huán)境中會(huì)被徹底降解，不會(huì)造成二次污染；
5)有助于改善因污染引起的土壤退化和生產(chǎn)力下降等一系列問題，從而恢復(fù)當(dāng)?shù)氐纳锒鄻有裕?br> 6)對(duì)油污濕地環(huán)境的修復(fù)效率高，修復(fù)效果好；
7)這項(xiàng)發(fā)明提供了一種適宜用于大面積濕地油類污染環(huán)境的修復(fù)技術(shù)。


圖1為本發(fā)明所使用的烷基糖苷對(duì)濕地植物生長(zhǎng)的影響特征2為本發(fā)明所使用的烷基糖苷對(duì)濕地土壤微生物數(shù)量的影響特征3為本發(fā)明所使用的烷基糖苷對(duì)濕地土壤微生物活性的影響特征4為本發(fā)明所使用的烷基糖苷對(duì)濕地植物修復(fù)效率影響的特征圖。具體的實(shí)施方式
本發(fā)明的具體的實(shí)施方式如下 (I)APG對(duì)濕地植物(薦草)生長(zhǎng)的影響
1)實(shí)施準(zhǔn)備與過程薦草種子經(jīng)催芽、育苗，預(yù)培養(yǎng)15d左右后，選擇
大小均勻的薦草幼苗移栽到盆栽土壤中，每盆中移栽10棵。實(shí)驗(yàn)用18個(gè)花盆進(jìn)行，其中每3個(gè)為一組。在盆栽試驗(yàn)期間按照正常的栽培措施管理，其中每7天(前期研究發(fā)現(xiàn)，APG進(jìn)入土壤后，在7天的時(shí)間內(nèi)就可被土壤中的微生物完全降解)分別對(duì)各實(shí)驗(yàn)組用不同濃度的 APG溶液澆灌，濃度梯度分別為0，10，20，30，40，50mg/L。盆栽試驗(yàn)的日均溫度為25°C，夜均溫度為18°C ；盆栽試驗(yàn)周期為20d。2)實(shí)施結(jié)果與討論20d后，收獲薦草，將植株洗凈、用濾紙吸干表面水分后立即稱量其鮮重；然后將樣品在烘箱中于70°C恒溫1 烘至完全干燥，將干燥的植物樣品稱重以計(jì)算生物量，以此評(píng)價(jià)APG對(duì)薦草生長(zhǎng)的影響。結(jié)果見圖1。圖1顯示了不同濃度APG處理下，土培的薦草的干重和濕重大小。結(jié)果表明，在添加表面活性劑后，收獲的各處理薦草的生物量在l(T40mg/L濃度下并無明顯差異，與對(duì)照(未加APG)相比，50mg/L高濃度APG處理下薦草生物量還有所減少。因此實(shí)施中選擇 l(T40mg/L范圍的濃度即可，因而選擇較低的10mg/L的APG濃度噴灑就可以了。(2) APG對(duì)濕地土壤微生物數(shù)量及活性的影響
1) 實(shí)施方法如前面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，在第20d的時(shí)候取盆栽土，以CFU稀釋平板計(jì)數(shù)法測(cè)定土樣中的活性微生物數(shù)量，以熒光素雙醋酸酯(FDA)法測(cè)定土壤的微生物活性。2) 實(shí)施結(jié)果與討論用CFU稀釋平板計(jì)數(shù)法測(cè)定的油污土樣中的活性微生物數(shù)量如圖2。從圖2可以看出，在低濃度時(shí)，APG對(duì)微生物數(shù)量的影響不大，與對(duì)照組相比并無明顯差異；而在2(T40mg/L范圍內(nèi)，隨著APG濃度的增大，微生物數(shù)量顯著增多；超過 40mg/L時(shí)，微生物數(shù)量又逐漸下降。說明在一定的濃度范圍內(nèi)，APG不會(huì)抑制土壤中微生物的生長(zhǎng)繁殖，反而可以在一定程度上提高土壤中微生物數(shù)量。因此APG濃度范圍控制在 3(T40mg/L內(nèi)比較合適。以熒光素雙醋酸酯(FDA)法測(cè)定土壤的微生物活性特征如圖3所示。圖3顯示了不同濃度APG處理下，土培實(shí)驗(yàn)中微生物活性的變化情況。由圖3可得出，在(T50mg/L的濃度范圍內(nèi)，隨著濃度的升高，微生物活性逐漸升高，在3(T40mg/L濃度范圍達(dá)到高值；當(dāng)超過40mg/L時(shí)，微生物活性逐漸下降。說明在一定濃度范圍內(nèi)，APG有助于土壤中微生物活性的提高，控制在3(T40mg/L濃度范圍比較適宜。(3) APG對(duì)濕地植物修復(fù)柴油效率影響
1) 實(shí)施方法油污土配制在無污染的土壤中加入一定量的柴油，配制成柴油濃度為10000 mg/kg的油污土。選擇大小均勻的薦草幼苗移栽到添加石油烴的盆栽土壤中，每盆中移栽10棵。實(shí)驗(yàn)用18個(gè)試驗(yàn)花盆進(jìn)行，其中每3個(gè)為一組平行樣。在盆栽試驗(yàn)期間按照正常的栽培措施管理，每7d用含有不同APG濃度的水溶液噴灑，濃度梯度設(shè)置分別為 0，10，20，30，40&50mg/L。盆栽試驗(yàn)的日均溫度為25°C，夜均溫度為18°C ；盆栽試驗(yàn)周期為 90d。2) 實(shí)施結(jié)果與討論90d后，對(duì)盆栽土中柴油污染物的含量利用重量法進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)盆栽土中原始柴油污染物含量計(jì)算得出的柴油污染物的降解率數(shù)據(jù)如圖4。由圖4 可得出，隨著APG濃度的增加，薦草修復(fù)柴油污染物的降解率也逐漸增高，雖然在低濃度時(shí)效果不是很明顯，在2(T40ml/L范圍內(nèi)促進(jìn)作用明顯增強(qiáng)，尤其是在30及40mg/L時(shí)，柴油降解率可達(dá)到90. 39%，是對(duì)照組(不加APG)的1. 7倍。證明一定濃度的APG對(duì)薦草修復(fù)柴油污染土壤具有顯著的促進(jìn)作用。綜合來看，在3(T40mg/L濃度范圍內(nèi)，APG可以比較顯著地提高土壤中微生物的活性、刺激本土石油烴降解微生物的生長(zhǎng)繁殖，使柴油污染物的降解率得到明顯提高。該項(xiàng)發(fā)明在具體實(shí)施過程中，可以使用30mg/L的APG水溶液進(jìn)行強(qiáng)化薦草修復(fù)柴油污染的濕地環(huán)境，并可達(dá)到成本低、效果好的修復(fù)結(jié)果。 本發(fā)明在添加適當(dāng)配比的APG強(qiáng)化劑時(shí)，可強(qiáng)化柴油污染濕地的凈化功能，而且 APG強(qiáng)化劑價(jià)廉易得，本發(fā)明操作過程簡(jiǎn)單易行，在促進(jìn)柴油類污染物去除的同時(shí)，不會(huì)對(duì)濕地環(huán)境產(chǎn)生二次污染，屬于環(huán)境友好型環(huán)境修復(fù)技術(shù)，可以為APG強(qiáng)化植物修復(fù)有機(jī)類污染環(huán)境提供一定的技術(shù)支持。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)強(qiáng)化濕地植物修復(fù)石油污染濕地的方法，其特征在于該方法的具體步驟為在含有薦草植物的待修復(fù)油污污染濕地上，按3(T50mg/m2的計(jì)量，噴灑表面活性劑烷基糖苷，間隔一定時(shí)期重復(fù)噴灑，至濕地油污含量達(dá)到環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)強(qiáng)化濕地植物修復(fù)石油污染濕地的方法，其特征在于所述的待修復(fù)污油污污染濕地為柴油污染濕地、汽油污染濕地或原油污染濕地。
3.如權(quán)利要求1或2所述的化學(xué)強(qiáng)化濕地植物修復(fù)石油污染濕地的方法，其特征在于所述的噴灑表面活性劑時(shí)，表面活性劑采用濃度為30 50mg/L的溶液。
4.如權(quán)利要求1或2所述的化學(xué)強(qiáng)化濕地植物修復(fù)石油污染濕地的方法，其特征在于所述的間隔一定時(shí)期為每隔5 7天噴灑一次。
5.如權(quán)利要求1或2所述的化學(xué)強(qiáng)化濕地植物修復(fù)石油污染濕地的方法，其特征在于所述的噴灑表面活性劑的噴灑高度為薦草植物葉片以下，以保證噴灑在植物生長(zhǎng)的濕地土壤中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種化學(xué)強(qiáng)化濕地植物修復(fù)石油污染濕地的方法。該方法的具體步驟為在原生態(tài)石油污染濕地上，按30~50mg/m2的計(jì)量，噴灑表面活性劑烷基糖苷，間隔一定時(shí)期重復(fù)噴灑，至濕地石油含量達(dá)到環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求。本發(fā)明方法充分利用其原有的自凈功能，通過添加表面活性劑強(qiáng)化的技術(shù)手段，加大污染物的解吸，提高柴油的生物可利用性，提高微生物活性、刺激本土石油烴降解微生物生長(zhǎng)繁殖以實(shí)現(xiàn)濕地柴油污染土壤修復(fù)效率的提高。結(jié)果證明，添加適當(dāng)配比的APG強(qiáng)化劑對(duì)于提高濕地系統(tǒng)的自凈功能具有促進(jìn)和強(qiáng)化作用，同時(shí)為APG強(qiáng)化植物修復(fù)有機(jī)類污染環(huán)境提供一定的技術(shù)支持。
文檔編號(hào)B09C1/08GK102441565SQ20111032447
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者劉發(fā)輝, 劉曉艷, 劉珊珊, 胡艷, 鄒君臣, 陳麗莎, 顧婷, 魏靜 申請(qǐng)人:上海大學(xué)