一种防止土壤中石油污染物迁移的方法

技术领域

本发明属于石油污染治理技术领域，具体涉及一种防止土壤中石油污染物迁移的方法。

背景技术

伴随着石油资源的开发与利用，石油对土壤的污染日益严重。落地石油污染物中含有高毒性、脂溶性、难降解、易生物富集放大等特点的各种有机污染物滞留、富集在地层土壤中，引起土壤理化性质的改变，导致土壤活性降低甚至失去活性，影响土壤耕种；而且在长时间的自然渗透和雨水淋滤迁移的过程中，石油污染物在纵向与横向上不断迁移，扩大污染面积。

目前多采用物理法或者物理化学法来修复石油对土壤的污染，不过都是直接面向石油污染物本身直接进行消除，并不能控制石油污染物四处扩散迁移，且该类处理方法存在处理周期长，土壤结构被破坏，二次污染，经济成本高等问题。

生物修复技术因成本低、环境影响小、无二次污染、不破坏土壤结构等特点逐渐受到关注，生物修复技术包括微生物修复、植物修复、动物修复和微生物联合修复技术。但是目前的生物修复技术集中于通过生物活动降解土壤中的石油污染物，并不能有效遏制石油污染物在土壤中的扩散迁移。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于利用微生物矿化机理提供一种防止土壤中石油污染物迁移的方法，能有效控制石油污染物土壤中纵向迁移，配合其他土壤修复方法，可实现石油污染物的深层修复。

为了实现上述目的，本发明的技术方案具体如下：

一种防止土壤中石油污染物迁移的方法，包括以下步骤：

S1、先在石油污染事故点，根据污染时间和污染量，在污染区域设置钻孔点的数量和位置；

S2、在钻孔点打钻得到钻孔并采取土样，对土样进行分析，得到污染物迁移的深度和事故点的地下土层结构信息，得到含水层、透水层的厚度和空间分布状况；

S3、对地下土层结构中的透水层土样做孔隙度实验，得到透水层土样的孔隙度，进而计算其孔隙容积和构建防渗隔层的总注入量，其中总注入量为菌液和胶结液体积之和；

S4、向各钻孔注入菌液和胶结液形成生物矿化隔板层。

进一步地，在上述技术方案中，步骤S4具体为：

S41、先向钻孔底部缓慢注入产脲酶微生物的菌液，注入后保持1～2h；

S42、然后缓慢注入胶结液，注入后保持22～25h；

S43、依次重复7～10次S41和S42，直至注入全部的菌液和胶结液。

进一步地，在上述技术方案中，产脲酶微生物为枯草芽孢杆菌，且该产尿素酶的枯草芽孢杆菌(Bacillus sp.YZ-1)于2022年3月29日在中国典型培养物保藏中心(地址：武汉市武汉大学)注册保藏，保藏编号为CCTCC M 2022336。

进一步地，在上述技术方案中，产脲酶微生物的菌液的制备方法为：将活化后的枯草芽孢杆菌接种于培养基中培养，其中培养基配方为：蛋白胨6g/L，氯化钠5g/L，磷酸二氢钾1g/L，尿素20g/L，pH为7.5～8.5。更进一步地，培养的条件为：温度38～42℃，摇床转速120～160rpm/min，时间45～50h。

进一步地，在上述技术方案中，所述胶结液包括氯化钙和尿素且二者的摩尔浓度比为1:1，尿素的浓度为1.5～2.5mol/L，其中尿素的浓度为2mol/L时为最佳。

进一步地，在上述技术方案中，总注入量为污染区域面积×石油污染物迁移深度下方30～50cm的1倍孔隙容积，胶结液与菌液的体积比优选为1:1。

进一步地，在上述技术方案中，所述每个钻孔的注入量为总注入量÷钻孔数量。

本发明的有益效果为：本发明利用了一株产尿素酶的枯草芽孢杆菌(Bacillussp.YZ-1)通过微生物矿化机理在石油污染区域构建了生物矿化隔板层，该隔板层具有较高的致密性且能降低土壤的渗透性，有效阻止了石油污染区域的有机污染物四处迁移扩散；该方法简单、可操作性强、成本低，既能用于浅层土壤油类污染物的治理，又能用于深层土壤中石油类污染物的控制，且对环境影响低、无二次污染、不破坏植物生长的土壤环境。

附图说明

图1为本发明构建的防止土壤中石油污染物纵向迁移的生物矿化隔板层示意图；

图中，1为石油污染层，2为钻孔注入通道，3为生物矿化个板层，4为无污染涂层。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例及实验数据，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下述实施例中，若无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，若无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例1

本例构建了一个防止土壤中石油污染物纵向迁移的生物矿化隔板，其过程具体为：

(1)根据污染时间和污染量，先在石油污染物污染区域布置好钻孔点的数量和位置；在已经布置好的钻孔点打钻，采取土样，通过土样进行分析得到油类污染物已经迁移的深度H以及污染物事故点地下土层的结构，掌握含水层、透水层的厚度和空间分布状况；在室内对透水层的土样做孔隙度实验，得到透水层土样的孔隙度，并据此计算地下的孔隙容积，从而计算出构建主要土壤的防渗隔板层所需要的总注入量，总注入量具体为污染区域面积×石油污染物迁移深度下方30cm厚土层的1倍孔隙容积。

(2)总注入量包括菌液注入量和胶结液注入量，在本例中，二者的体积比为1:1。菌液的制备方法为：将活化后的产脲酶的枯草芽孢杆菌(保藏编号CCTCC M 2022336)接种于培养基中(蛋白胨6g/L，氯化钠5g/L，磷酸二氢钾1g/L，尿素20g/L，pH为8.0)并于40℃、140rpm/min摇床转速下培养48h。胶结液以水为溶剂，溶解有氯化钙和尿素，且二者的摩尔浓度比为1:1，本例中二者的摩尔浓度均为2mol/L。

向每个钻孔中分别注入菌液胶结液，在本例中每个钻孔的总的注入量为：总注入量÷钻孔总数。菌液和胶结液的注入方法具体为：先向钻孔底部缓慢注入菌液，注入后保持1.5h；然后缓慢注入等体积的胶结液，注入后保持24h，依次重复7～10次上述步骤，直至注入该孔全部的菌液和胶结液。

本例通过产尿酶的枯草芽孢杆菌的菌液与胶结液产生碳酸盐沉淀，在特定条件下改变高渗的土壤的渗透性，在石油污染土层的下部构建形成生物矿化隔板(见图1所示)，进而起到防止石油污染物向下方扩散迁移的作用。

以上所述是本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。