表面活性劑強化電氣石類芬頓聯合微生物對多溴聯苯醚污染土壤修復方法技術

本發明專利技術涉及一種表面活性劑強化電氣石類芬頓聯合微生物對多溴聯苯醚污染土壤修復方法，首次應用表面活性劑強化電氣石類芬頓聯合微生物對電子垃圾場周邊PBDEs污染實際土壤進行修復，該新型復合修復方法可將PBDEs總修復效率高達75％，個體BDE修復效率最高達86％。同時，可促進土壤微生物繁殖，較電氣石類芬頓輔助微生物對PBDEs降解提高30％。因此，新型表面活性劑強化電氣石類芬頓聯合微生物新型復合修復方法能有效修復實際土壤中的PBDEs，從而降低農作物吸收風險，保護人類健康，具有重要的科研價值和應用意義。

Surface active agent strengthening tourmaline Fenton combined microorganism method for repairing soil polluted by polybrominated diphenyl ethers

The invention relates to a surfactant enhanced tourmaline Fenton combined with microorganisms on PBDEs pollution soil remediation method, the first application of surfactant enhanced tourmaline Fenton combined microbial to repair electronic garbage dump around the actual soil PBDEs pollution, the new type of composite repair method to PBDEs repair efficiency of up to 75% individuals BDE repair efficiency up to 86%. At the same time, it can promote the propagation of soil microbes, and the degradation rate of PBDEs is increased by 30% compared with tourmaline and Fenton auxiliary microorganisms. Therefore, the new surfactant enhanced composite repair method of tourmaline Fenton combined with microorganisms can effectively repair the actual PBDEs in soil, thereby reducing the risk of crop absorption, the protection of human health, has important research value and application significance.

【技術實現步驟摘要】
表面活性劑強化電氣石類芬頓聯合微生物對多溴聯苯醚污染土壤修復方法
本專利技術屬于土壤環境持久性有機污染物生物處理
，涉及一種材料電氣石發生類芬頓反應，尤其是表面活性劑強化電氣石類芬頓聯合微生物對多溴聯苯醚污染土壤修復方法。
技術介紹
19世紀70年代末，在環境樣品中檢測出一類新型污染物—多溴聯苯醚(PBDEs)，在電器制造，如電視機、計算機線路板和外殼、建筑材料、泡沫、室內裝潢、家具、汽車內層、紡織和化工等行業中被大量生產用作阻燃劑。PBDEs由于其在化學結構上與多氯聯苯(PCBs)和DDT相似，具有顯著的持久性和生物累積性，但它們的污染問題一直到19世紀90年代末才被環境學界高度重視，成為環境學科領域關注的熱點問題。通過對天津市周邊一些郊區土壤分析測定表明，天津市周邊一些郊區土壤已遭受嚴重PBDE污染，而且有連年加重的趨勢。PBDEs危害極大，一旦進入土壤可通過食物鏈發生傳遞和轉移，不僅直接影響農產品的產量和品質，而且污染物可通過食物鏈危及生態安全和人類健康。然而，目前對PBDEs研究僅集中在環境及生物樣品的時空分布、人體暴露途徑、生物富集及它們在水體中的催化降解和微生物降解。微生物對溶液中多溴聯苯醚(PBDEs)降解研究表明，微生物不能將PBDEs和它們的代謝產物徹底降解；其次，多溴聯苯醚(PBDEs)是一類新型的疏水性有機污染物，它的疏水性應該會使其易吸附到土壤顆粒中。由于土壤系統是一個非常復雜的高度不均一體系，PBDEs進入土壤系統中，大部分PBDEs被土壤的有機質吸附。由于與土壤顆粒的不同微觀結構相互作用，PBDEs在土壤中的結合狀態會發生高度分化。表現為一部分比較容易解吸，導致污染物在生物修復的開始階段以快速速率被降解；一部分比較難解吸，甚至一部分形成不可逆殘留，被鎖定在土壤中，這些均導致生物可降解性降低，使得污染物修復進行到某一階段，污染物不再下降，形成持久性殘留，微生物修復技術仍存在著很大的局限性。因此，急需開發一種修復效率高、適用范圍廣的物理化學方法，輔助微生物技術進行污染土壤的修復，以便解決上述微生物修復技術的缺陷，不僅符合國家發展需求，且具有實際的需求和科學意義。在現有的眾多的非生物修復方法中，原位化學氧化(In－situChemicalOxidation,ISCO)技術，由于對污染物分解能力強，可在原位進行，在國際上引起廣泛關注。在ISCO技術中，由過氧化氫和鐵催化劑組成的Fenton氧化法在ISCO中具有費用低的優點，尤其受到關注。在廢水處理的工藝中就有與微生物降解串聯徹底礦化有機物的研究應用；在土壤中有機污染修復中也初步體現出來，已經成為一種被廣泛使用的持久性有機污染物污染的土壤修復技術。類Fenton氧化預處理后，進一步串聯微生物降解修復技術，是解決持久性有機物污染物污染土壤修復的新型技術，然而，這一復合技術沒有廣泛研究，尋找具有土壤應用功能且能發生類芬頓反應的材料是該技術的重點。生態功能材料—電氣石(Tourmaline)既具備改良土壤特性，又具備自動調節溶液pH值至中性的特點，這些特性與電氣石組成和結構有關。電氣石是一種典型的高溫氣成礦物，其化學成分十分復雜，化學通式為XYZSi6O18(BO3)3W4，式中，X＝Na+、Ca2+、K+，或者空位，Y＝Mg2+、Fe2+、Mn2+、Al3+、Fe3+、Mn3+、Mn3+、Cr3+、Ti4+，Li+，Z＝Al3+、Fe3+、Cr3+、Mg2+，W＝OH-、F-、O2-，X，Y，Z三位置的原子和離子種類不同導致電氣石成分不同，根據電氣石Y占據陽離子種類分類為：鐵電氣石、鎂電氣石、鋰電氣石等。電氣石能夠自動地、永久地釋放負離子，負離子具有較強的氧化性，可以將碳氫鍵斷裂并且能自動將液體pH值調節至中性。研究還表明，電氣石可持續發生直流靜電，釋放礦物質和微量元素。有限的相關研究表明，電氣石對一些微生物繁殖起促進作用，而電氣石類芬頓聯合微生物治理土壤環境污染的應用卻為空白。表面活性劑是一種既含親水基團又含疏水基團的物質。它對土壤中的疏水性有機物具有增溶作用，提高生物有效性，因此可能會促進PBDEs從土壤顆粒中解吸。另一方面，表面活性劑對污染物的生物有效性也可能產生負面影響。比如對微生物有毒害作用，抑制微生物在有機物表面的行為等。所以選擇合適的表面活性劑在促進有機物的解吸過程中十分重要。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的不足之處，優化技術參數，建立一種新型高效表面活性劑強化電氣石類芬頓聯合微生物對有機污染物土壤修復方法，將材料電氣石發生類芬頓反應與微生物聯合在實際土壤污染修復中得到有效應用。本專利技術解決上述技術問題是采取以下技術方法實現的：一種表面活性劑強化電氣石類芬頓聯合微生物對多溴聯苯醚污染土壤修復方法，方法步驟如下：(1)土壤前處理及土壤多溴聯苯醚(PBDEs)測定：取0-20cmPBDEs污染表層土，自然風干，用1-3mm的篩子篩除雜質均一化，貯存在陰涼干燥處備用；所述土壤pH為7.2，呈弱堿性，土壤中測定出7種PBDEs，其總含量為18.70±0.08ng/g，其中BDE-47、BDE-99是主要的同類物，兩者含量和為11.05±0.09ng/g，其次是BDE-153、BDE-183，濃度為4.76±0.35ng/g，這四種同類物的含量大約占PBDEs總含量的85％；(2)多溴聯苯醚(PBDEs)電氣石類芬頓修復體系的建立：取500g步驟(1)的污染土壤，置于1000mL的三角瓶中，依次加入土壤干重2-5％的電氣石，5-15wt％過氧化氫100mL；(3)多溴聯苯醚(PBDEs)表面活性劑強化電氣石類芬頓聯合微生物修復體系的建立：在(2)體系中，分別加入土壤濕重0.5-1.5％白腐真菌(P.chrysosporium)及2—10g/kg的表面活性劑；(4)培養：加入無菌蒸餾水，使步驟(3)中的土壤含水量為55-65％，隔一天攪拌一次，在25℃恒溫箱中培養,分別在0，10，20，30，50，70天取樣待測。而且，所述的表面活性劑為吐溫-80或曲拉通-100中的一種。而且，所述的電氣石為1000目工業級鐵電氣石，在堿性條件下能發生類芬頓氧化PBDEs。而且，步驟(1)中的土壤為電子垃圾場附近的實際PBDEs污染土壤，而非實驗室染毒模擬PBDE污染土壤。本專利技術的優點和有益效果為：1、本專利技術通過實際土壤PBDEs中含量分析，以提高土壤污染修復效率為目的，在電氣石類芬頓可氧化PBDEs降解基礎上，聯合微生物提高PBDEs修復效率，進而利用不同類型表面活性劑強化電氣石類芬頓聯合微生物修復技術，建立高效新型修復復合技術。2.本專利技術首先驗證電氣石類芬頓能促進白腐真菌(P.chrysosporium)去除土壤中的PBDEs。2％電氣石和5％電氣石類芬頓聯合微生物、2％TCFR和5％TCFR組中PBDEs降解率分別比對照組中PBDEs降解率分別高33.0％、32.9％、42.9％和41.5％，電氣石類芬頓反應可以顯著促進土壤中PBDEs總量的降解。低溴代聯苯醚更容易被電氣石類芬頓催化氧化降解，而電氣石類芬頓聯合微生物對高溴代聯苯醚降解效果更好。有效說明電氣石類芬頓氧化反應可以有效促進BDE單體降解，在實際應用中需要根據污本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種表面活性劑強化電氣石類芬頓聯合微生物對多溴聯苯醚污染土壤修復方法，其特征在于：方法步驟如下：(1)土壤前處理及土壤多溴聯苯醚(PBDEs)測定：取0?20cm?PBDEs污染表層土，自然風干，用1?3mm的篩子篩除雜質均一化，貯存在陰涼干燥處備用；所述土壤pH為7.2，呈弱堿性，土壤中測定出7種PBDEs，其總含量為18.70±0.08ng/g，其中BDE?47、BDE?99是主要的同類物，兩者含量和為11.05±0.09ng/g，其次是BDE?153、BDE?183，濃度為4.76±0.35ng/g，這四種同類物的含量大約占PBDEs總含量的85％；(2)多溴聯苯醚(PBDEs)電氣石類芬頓修復體系的建立：取500g步驟(1)的污染土壤，置于1000mL的三角瓶中，依次加入土壤干重2?5％的電氣石，5?15wt％過氧化氫100mL；(3)多溴聯苯醚(PBDEs)表面活性劑強化電氣石類芬頓聯合微生物修復體系的建立：在(2)體系中，分別加入土壤濕重0.5?1.5％白腐真菌(P.chrysosporium)及2—10g/kg的表面活性劑；(4)培養：加入無菌蒸餾水，使步驟(3)中的土壤含水量為55?65％，隔一天攪拌一次，在25℃恒溫箱中培養,分別在0，10，20，30，50，70天取樣待測。...

【技術特征摘要】
1.一種表面活性劑強化電氣石類芬頓聯合微生物對多溴聯苯醚污染土壤修復方法，其特征在于：方法步驟如下：(1)土壤前處理及土壤多溴聯苯醚(PBDEs)測定：取0-20cmPBDEs污染表層土，自然風干，用1-3mm的篩子篩除雜質均一化，貯存在陰涼干燥處備用；所述土壤pH為7.2，呈弱堿性，土壤中測定出7種PBDEs，其總含量為18.70±0.08ng/g，其中BDE-47、BDE-99是主要的同類物，兩者含量和為11.05±0.09ng/g，其次是BDE-153、BDE-183，濃度為4.76±0.35ng/g，這四種同類物的含量大約占PBDEs總含量的85％；(2)多溴聯苯醚(PBDEs)電氣石類芬頓修復體系的建立：取500g步驟(1)的污染土壤，置于1000mL的三角瓶中，依次加入土壤干重2-5％的電氣石，5-15wt％過氧化氫100mL；(3)多溴聯苯醚(PBDEs)表面活性劑強化電氣石類芬頓聯合微生物修復體系...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王翠蘋，賈偉麗，李靜，殷夢菲，孫紅文，
申請(專利權)人：南開大學，
類型：發明
國別省市：天津,12