受菲、芘或五氯苯酚污染土壤的蚯蚓强化修复方法

摘要

受菲、芘或五氯苯酚污染土壤的蚯蚓强化修复方法，属于土壤环境污染治理领域。其步骤为：(A)定期测量土壤中菲和芘或五氯苯酚的含量；(B)加入蚯蚓或者蚯蚓以及秸秆或蚯蚓与金丝垂柳。上面所述的蚯蚓品种为M.guillelmi食土蚯蚓，加入方式为以人工投放的方式单独投入或与金丝垂柳组合投入或与秸秆组合投入。步骤B中菲、芘和五氯苯酚的含量为每5、50和1mg/kg时金丝垂柳种植密度为4～6株每平方米。本发明采用的蚯蚓在快速去除土壤污染物的同时，可大幅度改善耕作土壤质量，提升其农业再利用价值；与土壤的自然生态过程比较协调；将其进一步与木本植物修复相结合，蚯蚓在进行有机物代谢的同时也促进了木本植物对有机物的吸收利用。

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护中的土壤污染治理领域，更具体的说是用于有机物菲、芘或五氯苯酚的蚯蚓强化修复方法。

背景技术

土壤是人类生存与发展的重要自然资源和整个陆地生态系统赖以存在的基础，对于农业可持续发展和人类的生存都非常重要。据UNEP(联合国环境规划署)1990年报告(IRRTC)，每年约有3-4亿吨有机物进入环境，其中大部分进入了土壤环境。我国土壤污染的问题也很严重，对耕地资源可持续利用和粮食生产安全提出了严峻的挑战。比如，有机氯农药已禁用近20年，土壤中残留量已大大降低，但检出率仍很高。广州蔬菜土壤中六六六检出率99％，DDT检出率为100％。太湖流域农田土壤中六六六、DDT检出率仍达100％，一些地区最高残留量仍在1mg/kg以上。随着城市化和工业化进程加快，城市和工业区附近土壤有机污染也日益加剧，这些土壤的环境污染治理与修复刻不容缓。由于有机化合物具有较高土壤-水分配系数，一旦进入土壤后，其绝大多数积聚在土壤里，不仅难降解，而且毒性大，所以，世界各国都已投入大量人力、财力开展有机化合物污染土壤的修复技术研究。

多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons；PAHs)是指两个或两个以上苯环以线状、角状或簇状排列的稠环化合物，是环境中普遍存在的具有代表性的一类重要持久性有机污染物。氯酚广泛用作木材的防腐剂、除草剂、杀菌剂、溶剂、热交换剂等。氯酚经使用后会释放到自然环境中造成严重污染。氯酚分别被中国环境监测总站和美国环境保护局确定为优先控制污染物。五氯酚(Pentachlorophenol，PCP，分子式C₆HCl₅O)是其中比较典型的一种，其化学性质稳定、残效期长、毒性高，对生物体具有广谱毒性和致突变性。这两类有机污染土壤的修复研究具有较高的现实意义。

有机物污染土壤修复方法主要包括物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术等。广义的生物修复，指一切以利用生物为主体的环境污染的治理技术。它包括利用植物、动物和微生物吸收、降解、转化土壤中的污染物，使污染物的浓度降低到可接受的水平，或将有毒有害的污染物转化为无害的物质，也包括将污染物稳定化，以减少其向周边环境的扩散。一般分为植物修复、动物修复和微生物修复三种类型。其中土壤动物修复技术作为一种新兴的绿色生物技术，不仅能通过土壤动物群的直接作用吸收、转化和分解土壤中的污染物，同时还可以通过间接作用如改善土壤理化性质，提高土壤肥力，促进植物和微生物的生长等修复土壤污染，在环境友好性和经济性上都优于传统的物理或化学的方法，是解决环境中有机物污染土壤问题的一个很有前景的方法，现已成为在环境领域的研究热点。

大量的研究表明，蚯蚓能促进土壤有机物质的分解转化。目前国内外关于蚯蚓对土壤中有机污染物降解影响的研究多集中于生活垃圾和生活污水处理等方面。对于农业化学品，研究其对蚯蚓的毒性效应的报道较多，而有关于利用蚯蚓促进农业化学品等有机物污染土壤脱毒的研究表明土壤中的一些蚯蚓能吸收或富集土壤中的残留农药，并通过其自身的代谢作用把部分农药分解为低毒或无毒产物。但由于使用量无法掌握，文献报道表明蚯蚓使用对于大面积处理污染物效果不佳。

发明内容

1、本发明要解决的技术问题

本发明提供受菲、芘或五氯苯酚污染土壤的蚯蚓强化修复方法，通过本发明可以实现低成本、高效、较安全的土壤修复，可实际应用于有机物菲、芘或五氯苯酚污染场地土壤的修复。

2、技术方案

受菲、芘或五氯苯酚污染土壤的蚯蚓强化修复方法，其步骤为：

(A)定期测量土壤中菲和芘或五氯苯酚的含量；

(B)加入蚯蚓或者蚯蚓以及秸秆或蚯蚓与金丝垂柳。

上面所述的蚯蚓品种为M.guillelmi食土蚯蚓，加入方式为以人工投放的方式单独投入或与金丝垂柳组合投入或与秸秆组合投入。

所述的土壤中菲、芘和五氯苯酚的含量分别为5、50和1mg/kg时蚯蚓的加入量为60～90条/m²。步骤B中菲、芘和五氯苯酚的含量为每5、50和1mg/kg时金丝垂柳种植密度为4～6株每平方米。

3、有益效果

本发明提供了受菲、芘或五氯苯酚污染土壤的蚯蚓强化修复方法，相对于现有技术，具有以下的有益效果：(1)采用的蚯蚓在快速去除土壤污染物的同时，可大幅度改善耕作土壤质量，提升其农业再利用价值；(2)使用土壤动物不会带来非本土物种的困扰，与土壤的自然生态过程比较协调，在环境友好性上要优于传统方法；(3)将其进一步与木本植物修复相结合，蚯蚓在进行有机物代谢的同时也促进了木本植物对有机物的吸收利用，这种植物-蚯蚓联合修复将更有利于蚯蚓强化的技术应用于多环芳烃、五氯苯酚等有机物污染土壤的修复。

附图说明

图1是蚯蚓处理下土壤中菲浓度随时间的变化；

图2是蚯蚓处理下土壤中芘浓度随时间的变化；

图3是蚯蚓处理下土壤中五氯苯酚浓度随时间的变化；

图4是蚯蚓强化植物处理时土壤中菲浓度随时间的变化；

图5是蚯蚓处理下金丝垂柳叶和茎中菲浓度随着时间的变化；

图6是蚯蚓强化植物处理时土壤中芘浓度随时间的变化；

图7是蚯蚓强化植物处理时土壤中五氯苯酚浓度随时间的变化。

具体实施方式

以下通过实施例进一步说明本发明

实施例1：

多环芳烃菲污染土壤的蚯蚓强化修复效果

修复试验点位于南京市江宁区某镇。试验时先挖出200m²的长方形地块中的土壤，建好试验池并做好下渗水的收集系统，接着将土回填，在回填到表层土时进行分层回填，分层均匀撒上多环芳烃菲的溶液，充分混匀后平整土地，将表层大块土粒打细。然后用PVC隔板隔为若干1×1m²的正方形小区，隔板埋深25cm。每3个相邻的小区为1组平行。处理组有：土壤对照组和蚯蚓组，蚯蚓加入量为每5mg菲/kg土壤60条，分别记为CK和EW。处理时间为污染四个月后，并在处理15天、30天以及45天分别采表层土壤和植物样品(含叶和茎部)，试验期间按照当地习惯进行田间管理。

图1给出了蚯蚓处理下土壤中菲浓度随时间的变化。从图中可看出，处理开始后，蚯蚓的放养对土壤中菲浓度的下降有促进作用。蚯蚓放养45天后，表层土壤中菲的处理效果能达到48％以上。这说明蚯蚓对菲具有的较强吸收积累能力，有利于其对菲污染土壤的修复。

实施例2：

多环芳烃芘污染土壤的蚯蚓强化修复效果

其基本步骤同实施例1，处理组有：土壤对照组和蚯蚓组，蚯蚓加入量为每50mg芘/kg土壤90条，分别记为CK和EW。图2给出了蚯蚓处理下土壤中芘浓度随时间的变化。从图中可看出，蚯蚓的放养对土壤中芘浓度的减少有显著的促进作用。与CK对照组相比，EW处理组土壤中芘浓度有显著的下降。蚯蚓放养45天后，表层土壤中芘的处理效果也能达到42％以上。这说明蚯蚓的放养能显著促进土壤中芘浓度的下降。

实施例3：

五氯苯酚污染土壤的蚯蚓强化修复效果

其基本步骤同实施例1，处理组有：土壤对照组、蚯蚓组、蚯蚓和桔杆组合组，蚯蚓加入量为每1mg五氯苯酚/kg土壤70条，分别记为CK、EW和EW+Stalk。而对于蚯蚓和桔杆组合组来说，桔杆为水稻草，加入量约10kg/平方米。

图3给出了蚯蚓放养后从处理时开始土壤中PCP浓度的变化情况。从图中可看出，从处理开始，蚯蚓的放养对土壤中PCP浓度的下降有促进作用，与CK对照组相比，30天后EW处理组土壤中PCP浓度就有显著的下降。45天后表层土壤中五氯苯酚的处理效果能达到55％以上。而有机肥秸秆的加入能大幅度增强土壤中PCP浓度的衰减，在45天后，能有统计学意义上显著的增强作用，表层土壤中五氯苯酚的处理效果能达到85％以上。

实施例4：

多环芳烃菲污染土壤的蚯蚓强化植物修复效果

其基本步骤同实施例1，处理组有：土壤对照组、蚯蚓和金丝垂柳植物结合组，蚯蚓加入量为每5mg菲/kg土壤80条，金丝垂柳种植密度为5mg菲/kg土壤4～6株每平方米。分别记为CK和W+EW。从图4可以看出，其处理效果与实施例1相比，蚯蚓强化植物修复的效果与单一蚯蚓修复的比较接近，处理效果在45天后达到48％以上。但在蚯蚓处理开始后，金丝垂柳(Salix×aureo-pendula CL′J1011′)叶和茎中菲浓度随时间而增加较快。如图5，45天后金丝垂柳叶和茎中菲含量比处理初始值增加到196％和99％。

实施例5：

多环芳烃芘污染土壤的蚯蚓强化植物修复效果

其基本步骤同实施例1，处理组有：土壤对照组、蚯蚓和金丝垂柳强化植物组，蚯蚓加入量为每50mg芘/kg土壤90条，金丝垂柳种植密度为50mg芘/kg土壤4～6株每平方米，分别记为CK和W+EW。如图6，其处理效果与实施例2相比，蚯蚓强化植物修复的效果与单一蚯蚓修复的要好，处理效果在45天后达到55％以上。在蚯蚓处理下，经过45天的生长，金丝垂柳叶和茎中芘含量仍然未能检测到。

实施例6：

五氯苯酚污染土壤的蚯蚓强化植物修复效果

其基本步骤同实施例1，处理组有：土壤对照组和蚯蚓强化植物组，蚯蚓加入量为每1mg五氯苯酚/kg土壤60条，分别记为CK和W+EW，如图7，其处理效果与实施例3相比，蚯蚓强化植物修复的效果与单一蚯蚓修复相比要明显增强，处理效果能在45天后达到95％以上。