[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

权利要求书

1.一种多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统，其特征在于，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供水管网组成，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药剂投加井和气体监测井，并在植物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。

2.如权利要求1所述的多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统，其特征在于，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。

3.如权利要求1或2所述的多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统，其特征在于，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。

4.如权利要求3所述的多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统，其特征在于，药剂投加井为多孔管，其底部密封，顶部设有带橡胶塞的螺口盖。

5.如权利要求4所述的多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统，其特征在于，多孔布水隔板两侧包裹有不锈钢丝网；药剂投加井和监测井开孔部分包裹有不锈钢丝网。

6.如权利要求5所述的多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统，其特征在于，气体监测井底部开有一圈小孔，顶部通过软管与带有循环泵的多参数气体分析仪相连。

7.如权利要求6所述的多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统，其特征在于，药剂投加井为多孔不锈钢管，气体监测井为不锈钢管，供水管网均采用不锈钢管。

8.一种利用如权利要求1-7任一所述的模拟试验装置进行的多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验方法，其特征在于，按如下步骤进行：

（一）分别配制C:N:P质量比为100:10:1～200:2:1的无机营养液和15～300mgC/L的有机碳源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%；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；

（四）系统稳定后，分别在每口投加井前方附近种植高效修复植物幼苗，并在系统运行条件下培养幼苗1～2周，使其适应污染土壤环境；

（五）植物正常生长后，根据具体实验目的，开始利用上述系统模拟植物修复多环芳烃污染土壤的过程；模拟系统运行期间，维持土壤含水率稳定，温度15～30℃，运行时间42～90天；每隔3～15天用小型土壤取样杆从各取样孔中采集土壤10～30g，分析其中多环芳烃浓度、C:N:P质量比、总有机碳含量以及微生物数量和群落多样性，并用多参数气体分析仪测定监测井中CO₂、O₂和CH₄含量；系统运行结束后，分别测定植物地上和地下部分生物量干重及其中多环芳烃含量；系统运行过程中，若缓冲槽中土壤渗滤液过多，则及时排入液体回收瓶中进行回收处理；

（六）利用上述数据，并与不使用强化措施的对照处理比较，以分析各种方法对植物修复多环芳烃污染土壤的强化效果，筛选高效强化措施，并探讨其作用机制。