[发明专利]一种降解土壤中多环芳香烃类和多氯烃类污染物的方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及含有机固体污染物的土壤、沉积物、污泥和泥浆的修复技术，有机固体污染物包括多环芳香烃类物质、多氯烃类物质。这个过程通常涉及有氧生物降解、化学氧化、再次微生物有氧消化三个工艺步骤。

背景技术

土壤是非常复杂的多相体系，污染物进入土壤后，通过稀释、扩散和迁移等作用降低污染物的浓度；通过酸碱反应或氧化还原反应等改变污染物的形态和毒性，或污染物在胶体表面发生吸附或凝聚而被固持，抑或被生物或微生物降解、吸收与转化。因而土壤对外来污染物有一定的接纳和缓冲能力，而土壤污染往往不易被直观发现。多环芳烃( PAHs )和多氯烃如多氯联苯（PCBs），是最常见的有机污染物，存在于污染的土壤、沉积物、淤泥和泥浆中。PCBs具备难降解性、生物毒性、生物蓄积性和远距离迁移性等特性。PCBs在进入环境后，受各种因素影响，在不同的介质中会发生一系列的转化，并最终进入土壤中，严重威胁着人类和其他生物的健康。而PAHs主要源自有机物的不完全燃烧或高温裂解的副产物，具有潜在的致畸性。致癌性和基因毒性。这两有机污染物均具有极低的水溶性，在环境中难以消除。

目前对于含有这两类固体有机污染物的土壤的修复技术主要由物理修复、化学修复和生物修复三类。物理修复主要是安全填埋和高温焚烧，适用于高污染土壤，但其耗资巨大，而且对环境有二次污染的风险，实际应用受到很大限制。

针对土壤中这两种固体有机污染物的修复，国内常见有化学氧化法和化学还原法。可向土壤中投加氧化剂，如臭氧、过氧化氢、高锰酸钾或是芬顿试剂等，使其与污染物发生化学反应而实现净化土壤的目的。但由于土壤中的固体有机污染物分布并不均一，污染物本身为难溶固体，如添加化学表面活性剂，尤其其本身具有毒性，又会对土壤造成污染。因此，化学氧化分解对于土壤的修复作用并不能取得理想结果。

生物修复是利用生物对环境污染物的吸收、代谢、降解等功能，加速去除环境中污染物质的过程，可分为微生物修复、植物修复及联合修复。微生物修复可利用土著菌群，通过提供氧或投加营养源，加强的菌群的分解能力，或是直接向污染环境中投入外援微生物以加强修复作用，但土著菌群虽分解潜力较大，但由于土壤生物复杂，很难调控，另外投入的外源工程菌在土壤中又很难持续维持高活性，在实际应用中也收到一定的限制。而种植植物以吸收消化污染物，对于难溶性的固体有机物作用效果并不显著，而且整个周期较长。

发明内容

本发明主要提供了有效降解土壤中多环芳香烃类和多氯烃类污染物的技术方法。利用本项技术处理后，污染物降解的量大于90%。

污染的土壤、沉积物、淤泥、泥浆等，其中含有的有机固体污染物主要是多环芳香烃类和多氯烃类，如多氯联苯。修复的过程就是利用生物-化学-生物连续的处理过程，可达到降解有机污染物的目的。所谓“降解”就是将污染物PBCs和PAHs转化成无害形式，并不一定全部生产二氧化碳。众所周知，烃基类有机化合物的降解的必要步骤就是生物降解，也可以增加PAHs的溶解度。因此，第一步就是生物处理过程，可选用真养产碱菌属和假单胞菌，此步骤中PH值范围为4.0-6.0，最好PH值为5.0。尽管有文献报道产碱菌属和假单胞菌，在PH值为7.5的环境下，可最大限度的降解PCBs。但实验中发现，略降低PH值，对有机污染物的降解虽然有一定的影响，但是PH值在4.0-6.0的范围，有利于下一步化学处理步骤。

通过第一步生物有氧或厌氧消化有机污染物后，其产物可进入下一步化学氧化分解步骤。这一过程中，温度约为20℃-40℃，应用芬顿试剂。芬顿试剂是由亚铁离子(Fe2+)与过氧化氢(H2O2)组成的体系，以亚铁离子为催化剂用过氧化氢进行化学氧化，它能生成强氧化性的羟基自由基，在水溶液中与难降解有机物生成有机自由基使之结构破坏，最终氧化分解。

实验也证实，化学处理后产生的烃类物质，更容易被生物再次降解。因此，土壤中的有机污染物修复的第三步，就是利用微生物进行第二次有氧或厌氧消化。而且化学氧化过程中产生的二氧化碳和少量的乙醇也有利于生物消化的完全。

固体有机污染物经过生物消化、化学氧化分解和再次生物消化，PBCs和PAHs的分解率近99%。

图表说明

图1所示为本项发明的原理示意图；

图2-6为应用产碱杆菌属对多氯联苯的降解实验结果；

图7-10为应用假单胞菌属对多氯联苯的降解实验结果；

图11-12为应用产碱杆菌属和假单胞菌属联合菌液对多氯联苯的降解实验结果。