利用汉麻修复石油烃污染土壤的方法,它属于有机污染土壤植物修复技术领域。本发明目的是提供一种用汉麻修复石油烃污染土壤的方法。本方法将汉麻种子种植到石油烃污染土壤中,利用汉麻的根系分泌物及根际微生物的降解作用,从而使土壤中石油烃类污染物得以降解,通过反复种植该种植物,就可以连续减少污染土壤中石油烃污染物,直至污染物含量达到国家环境标准。该方法具有不破坏土壤的理化性质,无二次污染,不需要处置现场,费用低,适于大规模操作;能够弥补修复植物种类有限的不足,还可防止因植物富集作用使有害物质进入食物链系统,从而减少石油污染对人和动物的危害;此外,还能在改善环境的同时,产生一定的经济效益、社会效益。
1.利用汉麻修复石油烃污染土壤的方法,采用异位修复石油污染土壤,其特征在于利用汉麻修复石油污染土壤的方法如下:在石油烃污染土壤内播种汉麻种子,在温室内进行栽培,室温控制在20~25°C,每天光照10小时,光强为3000~4000LX,定期浇水,使土壤含水量保持在其活动最大的生物量、石油烃降解率最高;当汉麻成熟后将其从土壤中移除,第二年再种植,重复上述操作,直至土壤中的石油烃污染物含量达到国家环境安全标准。
2.根据权利要求1所述的利用汉麻修复石油烃污染土壤的方法,其特征在于石油烃污染土壤的pH控制在6.0~8.0。
3.根据权利要求1或2所述的利用汉麻修复石油烃污染土壤的方法,其特征在于所述的石油烃污染土壤中石油烃的浓度≤7000mg/kg。
4.利用汉麻修复石油烃污染土壤的方法,采用原位修复石油污染土壤,其特征在于利用汉麻修复石油污染土壤的方法如下:室外土壤下5~10cm的温度为8~10°C时,将汉麻种子直接种植在野外石油烃污染土壤上进行栽培,栽培过程中定期浇水,使土壤含水量保持在其活动最大的生物量、石油烃降解率最高;当汉麻成熟后将其从土壤中移除,第二年再种植,重复上述操作,直至土壤中的石油烃污染物含量达到国家环境安全标准。
5.根据权利要求4所述的利用汉麻修复石油烃污染土壤的方法,其特征在于播种量400~500粒/m²。
6.根据权利要求4或5所述的利用汉麻修复石油烃污染土壤的方法,其特征在于石油烃污染土壤的pH值控制在6.0~8.0。
7.根据权利要求6所述的利用汉麻修复石油烃污染土壤的方法,其特征在于所述的石油烃污染土壤中石油烃的浓度≤7000mg/kg。技术领域
本发明属于有机污染土壤植物修复技术领域,具体地说是一种利用汉麻修复石油污染土壤的方法。
背景技术
石油污染已成为世界性公害之一,据统计仅石油污染一项每年全世界就有800万吨进入环境,对土壤和地下水资源构成持久性危害。随着我国工业化进程的不断加快,土壤石油污染问题同样呈现日趋严重的趋势,特别是北方产油区污染面积逐年扩大,部分重污染区土壤表层含油量30%—50%。石油污染对生态环境、食品安全和人体健康构成严重威胁,已成为我国可持续发展所面临的重要问题。目前国际上对石油污染土壤的修复,大多采用物理修复、化学修复和生物修复。由于传统物理、化学修复都存在成本较高且易导致二次污染的发生,致使推广受到阻碍。植物修复技术以其处理成本低、无二次污染、自然美观、对环境和人类安全等特点,正逐步成为未来石油污染治理研究的一个重要方向。植物对有机污染土壤的修复作用主要表现在植物对有机污染物的直接吸收、植物释放的各种分泌物或酶类促进有机污染物生物降解及强化根际微生物的矿化作用等方面。此外,植被可以有效改善土壤条件、增强土壤透气性,从而提高降解效率。汉麻也称为工业大麻(CannabissativaL.),是大麻科大麻属一年生草本植物,因其四氢大麻酚含量低于0.3%,不具备毒品利用价值,所以很多发达国家都在大力开发利用汉麻。汉麻是利用价值和应用领域非常广泛的生物基材料,其整个植株都可以开发利用,广泛应用于纺织、造纸、新材料等领域。汉麻具有适应性强、生物量大、抗逆性强、生长速度快、生育期短、根系庞大、碳汇能力强等特点,因此选用汉麻作为降解土壤中石油烃植物并用于修复污染土壤是完全可行的。研究表明,目前应用于修复石油污染土壤的植物多为牧草和作物类等,由于植物的吸收和富集作用,可使有害物质进入食物链系统,易对人和动物产生危害,也限制了牧草和作物类植物在修复石油污染土壤中的应用。目前采用能源植物来修复石油污染土壤还鲜见报道。
发明内容
本发明的目的是提供利用汉麻修复石油烃污染土壤的方法。为实现上述目的,本发明中利用汉麻修复石油烃污染土壤的方法有两种,一种是采用异位修复石油烃污染土壤,另一种是采用原位修复石油烃污染土壤。本发明中利用汉麻异位修复石油污染土壤的方法如下:在石油烃污染土壤内播种汉麻种子,在温室内进行栽培,室温控制在20~25°C,每天光照10小时,光强为3000~4000LX,定期浇水,使土壤含水量保持在其活动最大的生物量、石油烃降解率最高;当汉麻成熟后将其从土壤中移除,第二年再种植,重复上述操作,直至土壤中的石油烃污染物含量达到国家环境安全标准。本发明中利用汉麻原位修复石油污染土壤的方法如下:室外土壤下5~10cm的温度为8~10°C时,将汉麻种子直接种植在野外石油烃污染土壤上进行栽培,栽培过程中定期浇水,使土壤含水量保持在其活动最大的生物量、石油烃降解率最高;当汉麻成熟后将其从土壤中移除,第二年再种植,重复上述操作,直至土壤中的石油烃污染物含量达到国家环境安全标准。所述石油烃污染土壤的pH控制在6.0~8.0所述的石油烃污染土壤中石油烃的浓度≤7000mg/kg。本发明中汉麻收获后,种子可以用于工业用油。茎杆可以加工复合材料,可取得巨大的经济效益。本发明的优势:本发明通过种植汉麻修复石油污染土壤。该方法与物理、化学修复方法相比具有成本低、修复过程中不会造成二次污染等优点,是一种绿色原位修复技术。目前研究的修复石油污染土壤的植物多为牧草和作物类,存在着修复污染土壤后修复植物能否再利用,以及利用后是否能通过食物链给人和动物带来新的危害的问题。因此我们选用能源植物汉麻修复石油污染土壤,由于汉麻具有生物产量高、根系庞大,适应性强等特点。实验证明,汉麻是一种高效的修复植物,对石油污染土壤具有很强的耐性和降解能力。此外,汉麻的应用领域广泛,汉麻收获后,种子可以用于工业用油,茎杆可以加工复合材料,在修复污染土壤的同时,还可取得巨大的经济效益。
附图说明
图1是汉麻对不同浓度石油烃的降解率图,图中H₁、H₂分别代表汉麻在石油烃浓度4000mg/kg、7000mg/kg处理下的总石油烃降解率,C₁、C₂分别代表未种植汉麻的石油烃浓度4000mg/kg、7000mg/kg处理下总石油烃的自然降解率。
具体实施方式
具体实施方式一:本实施方式中利用汉麻异位修复石油污染土壤的方法如下:在石油烃浓度为4000mg/kg的石油烃污染土壤(其pH值为6.8)内播种饱满的汉麻种子,在温室内进行栽培,室温控制在25°C,每天光照10小时,光强为3000LX,定期浇水,使土壤含水量保持在其活动最大的生物量、石油烃降解率最高;当汉麻成熟后将其从土壤中移除,第二年再种植,重复上述操作,直至土壤中的石油烃污染物含量达到国家环境安全标准。具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同的是:石油烃污染土壤中石油烃的浓度为7000mg/kg。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。采用下述试验验证发明效果:试验材料:实验用的清洁土壤采自黑龙江省科学院大庆分院的试验基地,原油取自黑龙江省大庆油田,汉麻种子由黑龙江省科学院大庆分院亚麻综合利用研究所提供。供试清洁土壤风干,压碎过2mm筛后,加入土壤改良剂,将不同浓度的石油烃与清洁土壤按比例充分混合,配置成不同浓度梯度的污染土壤,实验共设3个处理,依次为:0mg/kg(ck清洁土壤),4000mg/kg(石油烃污染土壤),7000mg/kg(石油烃污染土壤),每个处理3次重复,每盆装土3kg,每盆播种汉麻种子20粒,待出苗后,统计发芽率,每盆保留3棵。在植物的生长时期定期浇水,补充光照,汉麻生长4个月后收获,将收获的植株去除泥土,同时分别对植株株高、鲜重、土壤中石油烃含量进行检测。将植株放在70°C的烘干箱中烘干至恒重,并测定植株干重。实验结果如下:1、不同浓度的石油烃对汉麻生长发育的影响实验结果表明:不同浓度的石油烃对汉麻的生长发育有影响。当土壤中石油烃浓度为4000mg/kg时,汉麻对石油烃具有较强的耐性,生物产量与对照(清洁土壤)相比差异不显著,与清洁土壤的各项生物量指标相比,浓度为4000mg/kg处理下,石油烃对汉麻的株高、鲜重、干重的抑制率分别为7.31%,7.56%,11.70%;在浓度为7000mg/kg处理下,石油烃对汉麻的株高、鲜重、干重的抑制率分别为23.85%,31.89%,30.24%,对汉麻的抑制比较明显。由此可见,随着石油烃浓度的增加,对汉麻生长发育的抑制影响也随之加强,因此,汉麻适于修复石油烃浓度不超过7000mg/kg。实验结果如表1所示:表1不同浓度的石油烃对汉麻生物量的影响生物指标
0mg/kg
4000mg/kg
7000mg/kg
株高(cm)
86.67±7.57
80.33±3.61
66.00±2.00
鲜重(g)
18.00±1.85
16.64±2.12
12.26±2.27
干重(g)
4.53±0.25
4.00±0.56
3.16±1.06
2、汉麻对不同浓度石油烃的降解率如图1所示,H₁、H₂分别代表汉麻在石油烃浓度4000mg/kg、7000mg/kg处理下的总石油烃降解率,C₁、C₂分别代表未种植汉麻的石油烃浓度4000mg/kg、7000mg/kg处理下总石油烃的自然降解率。实验结果表明,汉麻对石油烃的降解率是空白对照的2.7~3.0倍,汉麻对中低浓度(≤7000mg/kg)石油污染土壤的修复效果非常显著。对石油污染土壤进行植物修复,汉麻是比较理想的修复植物,其具有庞大的根系,能够在污染物浓度较高时旺盛生长,并具有较大的生物量,汉麻通过根系分泌物、土壤中的酶及根际微生物的共同作用下,使土壤中石油烃类污染物得以降解,且对石油烃的降解效率较高。