[发明专利]多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统及模拟试验方法

说明书

技术领域

本发明属于污染土壤治理技术领域，具体涉及一种多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统及模拟试验方法。

背景技术

多环芳烃是一类在土壤中普遍存在的持久性有机污染物，主要来源于煤和石油等化石燃料的不完全燃烧或高温裂解，其毒性较大，能产生致癌、致畸、致突变作用，会对生态系统和人类健康造成严重的危害。在我国，土壤的多环芳烃污染已相当严重，多环芳烃浓度已从μg/kg上升到mg/kg，检出率从20%增加到80%，且农产品中的检出率也已达到20%。同时，土壤多环芳烃污染具有长期性、隐蔽性、不可逆性、及不能完全被降解的特点，其危害严重、治理困难，因此，研究有针对性的污染控制手段和修复技术来解决土壤多环芳烃污染问题对当前全球性环境保护具有重要意义。

传统的多环芳烃污染土壤修复技术包括客土法、热解吸和焚烧等物理方法及淋洗法、吸附法和氧化法等化学方法，但上述方法的费用高、操作复杂、易造成二次污染。植物修复是指利用植物及其根际圈微生物体系的物理、化学或生物过程来吸收、挥发、转化、降解或固定土壤中的多环芳烃，以达到净化土壤的目的。除了具有传统生物修复的优势之外，植物修复操作简便、成本低、持效长、环境友好、易于被公众接受。因此，近10年来，该技术已成为土壤多环芳烃污染修复领域新的热点和前沿。

由于现场污染土壤的大规模植物修复易受各种环境条件和人为因素的影响，有关植物修复机制或强化措施的研究一般在室内模拟环境中开展。目前常用的模拟方法主要为盆栽试验或人工湿地（浮床）试验，但这些方法在试验尺度、污染介质和系统完善性等方面均存在着不足，所得结果无法在实际污染场地中完全重现。因此，有必要建立一种能够较为准确反映实际污染场地条件的室内植物修复模拟系统和方法，为探讨植物修复机制，研发高效强化措施提供有力的试验保障。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种尺度适宜，结构完善，可控性强，能够准确反映实际污染土壤植物修复过程的多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统和模拟试验方法，其可用于植物修复多环芳烃污染土壤的作用机制探讨及高效强化措施研发。

本发明的技术方案如下：

一种多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统，它包括依次连接的供水装置、喷淋系统、植物处理槽、液体缓冲槽和液体回收瓶，供水装置由无机营养盐储液瓶和有机碳源储液瓶并联后与蠕动泵串连组成；喷淋系统由若干喷头和与之相连的不锈钢供水管网组成，不锈钢供水管网由一根供水总管和若干根供水支管组成，若干根供水支管以并联的方式与供水总管相连；供水总管通过输水软管与供水装置相连，若干根供水支管带有阀门并与各喷头相连，各喷头直接置于植物处理槽中；植物处理槽出水侧面通过多孔布水隔板与液体缓冲槽连通，缓冲槽外侧底部设有一个带阀门的排水孔，通过输水软管和流量计连接到液体回收瓶；植物处理槽内装填搅拌均匀的多环芳烃污染土壤，并按一定间隔种植高效修复植物；每株植物附近设置一口强化药剂投加井和土壤气体监测井，并在处理槽一面侧壁上部和下部开设若干土壤取样孔，各取样孔长度方向位置与植物种植位置一致；各个气体监测井与多参数气体分析仪相连。

上述模拟试验系统的优化方案：在无机营养盐储液瓶和有机碳源储液瓶并联之后蠕动泵之前，还连接有微纳米气泡发生器；所述喷头为微纳米气泡喷头。喷头底部位于污染土壤层的中部，投加井管底部位于污染土壤层的下部。

利用上述多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统进行的多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验方法如下：

（一）分别配制C:N:P为100:10:1～200:2:1（质量比）的无机营养液和15～300mgC/L的有机碳源（如葡萄糖、乳酸钠等）溶液于无机营养盐储液瓶和有机碳源储液瓶中；

（二）将搅拌均匀的多环芳烃污染土壤装入植物处理槽中，每装填3～6cm高度进行铺平、夯实；之后在污染土壤层上填一层2～10cm厚干净土壤；在装填土壤的同时，将药剂投加井、气体监测井和喷头按一定排列埋入槽体土壤中；投加井管按一定间距纵向均匀分布，各管位于横向中点；监测井和喷头埋于投加井附近，两者的数量和分布方式与投加井相同；喷头底部位于污染土壤层的中部，投加井管底部位于污染土壤层的下部；

（三）装填完毕后，利用蠕动泵将无机营养液和有机碳源通过喷淋系统加入污染土壤中，并通过供水支管阀门对流量进行控制，使土壤绝对含水量保持在10～30%左右；运行上述系统1～2周，使土壤中无机元素、有机质和含水率等参数达到稳定；