[发明专利]一种利用工业铁粉修复卤代烃污染土壤的方法

说明书

本发明涉及一种利用工业铁粉修复卤代烃污染土壤的方法，利用工业铁粉表面的钝化层对高活性零价铁的保护作用，通过加热抑制土壤内源微生物活性，直接将钝化零价铁和外源嗜热铁还原菌注入待修复的土壤中，通过调控嗜热还原菌活性，实现零价铁钝化层的可控去除，暴露出的高活性零价铁，实现对土壤中卤代烃的可控还原。

技术领域

本发明涉及一种利用工业铁粉修复卤代烃污染土壤的方法。

背景技术

卤代烃具有“三致”效应，其在土壤中的控制和修复备受关注。化学还原是常见的卤代烃污染土壤修复技术，零价铁由于强反应活性、绿色环保等优势，是目前广泛使用的还原剂。然而，零价铁在使用过程中仍面临一些问题。零价铁在空气中不稳定，极易被氧化形成钝化层，阻碍零价铁与卤代烃间的电子传递，影响还原性能。通过铁还原菌可强化还原钝化零价铁，提高氯代烃降解效率。但外源铁还原菌，直接加入到土壤中，难以存活并发挥还原作用，这是因为土壤环境复杂，土壤中的内源微生物，往往会通过营养竞争，对外源铁还原菌生长产生抑制作用，导致外源铁还原菌难以有效去除零价铁的钝化层，致使高活性零价铁难以有效释放，进而限制了对土壤中卤代烃污染物的去除效果。

发明内容

针对现有技术中不足，本发明公开一种利用工业铁粉修复卤代烃污染土壤的方法，通过对土壤加热升温，抑制内源微生物的代谢活性，为外源嗜热铁还原菌提供适宜温度条件。通过调控嗜热铁还原菌的温度和营养条件，调控嗜热铁还原菌的活性，实现铁粉钝化层的可控去除；暴露出高活性零价铁，实现对土壤中卤代烃的可控还原；修复目标达成之后，通过恢复土壤原始温度，使外源微生物(嗜热铁还原菌)失活，土壤内源微生物重新发挥作用。

该方法具体包括下述内容：

(1)土壤加热处理抑制内源微生物代谢活性，使外源微生物嗜热铁还原菌在场地中活性和竞争力增强；

(2)以生物质材料作为原料，制备生物炭，生物炭与工业铁粉混合得到生物炭-铁粉复合材料；

(3)生物炭-铁粉复合材料和嗜热铁还原菌注入土壤，通过营养剂调控嗜热铁还原菌代谢活性，控制活性零价铁暴露速率，实现对土壤中卤代烃的可控还原；通过营养剂调控嗜热铁还原菌生长环境，提高嗜热铁还原菌的代谢活性，进而可以增强零价铁暴露的速率。这样能使嗜热铁还原菌处于需要的反应活性，控制活性零价铁暴露速率。

(4)修复目标达成之后，通过恢复土壤原始温度，使外源微生物失活，土壤内源微生物重新发挥作用。

步骤(1)所述的嗜热铁还原菌为厌氧菌，且嗜热，能在40-65℃表现出活性，包括Caldanaerovirga acetigignens,Bacillus infernus,Thermoterrabacteriumferrireducens,Thermovenabulum ferriorganovorum或Ferroglobus placidus等。

步骤(1)中土壤加热温度能抑制内源微生物代谢活性，使外源微生物嗜热铁还原菌在场地中活性和竞争力增强。所述土壤加热温度在40-65℃。

步骤(2)所述的生物质材料包括秸秆、果壳、猪粪等。生物炭与铁粉采用球磨法获得生物炭-铁粉复合材料。

步骤(3)所述卤代烃包括卤代芳香烃、脂肪烃等中的至少一种。

所述生物炭-铁粉复合材料添加量为受污染土壤质量的0.2-4％。所述的生物炭添加量为生物-铁粉复合材料添加量的10％以下。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：