[发明专利]一种修复农田多环芳烃和有机氯农药污染土壤的新技术

说明书

技术领域

本发明属于环境持久性有机物污染治理领域，具体涉及一种新型材料电气石辅助微生物在土壤污染修复方面的应用。

技术背景

随着工业和农业的发展，土壤有机物污染问题日益严重。由于土壤是农产品和一些生物的营养来源，所以土壤中的有机污染物会通过食物链发生传递和迁移，致使大多数农产品有机污染物残留超标，农产品、动物和人类自身都遭受有机污染物的污染和威胁。土壤中有机污染物如多环芳烃(PAHs)和有机氯农药(OCPs)污染物由于其在土壤中较长的半衰期和致癌、致畸、致突变的性质而受到人们的重视。

PAHs和OCPs是疏水性有机污染物，其疏水性使得其易吸附到土壤颗粒中，大部分不易被自然降解而长期残留在土壤环境中，成为土壤中典型的持久性有毒有机污染物。土壤中持久性疏水有机污染物的修复使得环境污染修复在学术上和技术上存在着巨大挑战。对PAHs和OCPs污染环境的修复技术研究在我国起步较晚，距国际水平差距较大，这种修复技术滞后与我国土壤污染面积广且严重，对污染土壤修复技术有很大需求的局面形成巨大反差。因此，开展土壤中PAHs新型修复技术的研究，具有实际的需求和科学意义。

目前，治理土壤有机污染物污染问题已成为当今的研究热点。与传统的物理化学修复污染土壤方法相比，微生物修复技术由于具有环境友好，成本低，以及可以使有机污染物矿化为水和二氧化碳，不产生二次污染等优点，一直备受学术界的青睐。微生物降解有六个基本要素：能源，碳源，营养物质，电子受体，适合的微生物以及适宜的环境条件。限制微生物现场修复效率的一个重要因素就是土壤中一些因素限制微生物生长和繁殖，以及微生物及营养元素不能向生物反应区域有效的引入；其次土壤是一个复杂的多介质高度不均一的多界面体系，PAHs和OCPs污染物一旦进入土壤，土壤对PAHs和OCPs吸附组分很多，其中有机质吸附是主要的，由于与土壤不同微观结构组分相互作用，PAHs和OCPs在土壤中的结合状态会发生高度分化，表现为一部分比较容易解析，一部分比较难解析，甚至形成不可逆残留被锁定在土壤中，这将导致有机污染物生物可利用性下降，使得污染物修复进行到某一阶段，污染物浓度不再下降，形成持久残留。因此，寻求克服微生物修复技术两大缺陷，提高土壤持久性有机污染物生物修复效率的修复技术，成为目前生物修复的技术难题。

电气石(tourmaline)是一种良好的生态智能和功能材料。它是一种典型的高温气成矿物，其化学成分非常复杂。直到电气石晶体结构确定后，比较合理的成分结构式才被提出，通式为XYZSi₆O₁₈(BO₃)₃W₄，式中X＝Na⁺，Ca²⁺，K⁺或者空位；Y＝Mg²⁺，Fe²⁺，Mn²⁺，Al³⁺，Fe³⁺，Mn³⁺，Cr³⁺，Ti⁴⁺，Li⁺；Z＝Al³⁺，Fe³⁺，Cr³⁺，Mg²⁺；W＝OH^-，F^-，O^2-，X，Y，Z三位置的原子和离子种类不同，导致电气石成分和颜色不同。由于电气石特殊结构决定其特殊的性质：自发极化现象、辐射远红外线、释放负离子、持续发生直流静电、释放矿物质和微量元素等特点。相关研究表明，电气石具有增氧功能。

王翠苹等首次利用电气石辅助微生物修复实际土壤中多环芳烃和有机氯农药污染，基本克服了微生物对持久性有机物修复难接触的问题，为土壤污染治理提供了一种新的修复材料和治理技术。

发明内容

本发明的目的是针对土壤中持久性有机污染物污染治理难的问题，提供一种电气石辅助微生物对实际土壤中PAHs和OCPs污染进行修复的新技术，同时，电气石对土壤有机污染物修复效果和土壤影响进行评价。

本发明的另一目的是提供上述材料进行污染土壤治理和环境污染修复中的应用。