專利名稱：一種紫外光照降解土壤中多環(huán)芳烴的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多環(huán)芳烴污染土壤的光降解，具體地說是一種以腐殖酸為 敏化劑紫外光照降解土壤中多環(huán)芳烴的方法
背景技術(shù)：
多環(huán)芳烴化合物(PAHs)是環(huán)境中普遍存在的一類有機污染物。其來
源有兩個方面天然源和人為源。天然源主要是森林和草原大火、火山噴 發(fā)、植物和微生物的合成，其中高等植物和微生物的合成、火山活動是產(chǎn) 生PAHS背景值的主要因子；人為源來自工業(yè)生產(chǎn)和加工(如焦碳、碳黑和 煤焦油的生產(chǎn)、原油及其衍生物的精煉和分餾等)，以及有機物的不完全燃
燒等過程。在人為源中，人為的燃料燃燒是工業(yè)發(fā)達國家和城市地區(qū)PAHs 的主要貢獻因子，暴露的PAHs給生活在世界發(fā)達地區(qū)的人們帶來了巨大的 健康危害。作為環(huán)境污染物的PAHs之所以受到人們的關(guān)注，首先是因為有 些PAHs的致癌、致畸和致突變，其次是由于PAHs穩(wěn)定、難于降解，在環(huán) 境中呈不斷增加的趨勢。采用經(jīng)濟效益和環(huán)境效益合理的修復(fù)技術(shù)治理 PAHs污染，越來越多地受到人們的重視。
目前，關(guān)于PAHs污染修復(fù)技術(shù)包括生物修復(fù)、物理修復(fù)和化學修復(fù)。 PAHs的生物修復(fù)在國內(nèi)外有很多研究，生物修復(fù)有很多優(yōu)點，同時也存在 一些不足，如周期長，條件較難控制等；采用加熱和淋洗等物理方法去除， 費用高，處理不徹底。近年來，紫外光照射與腐殖酸聯(lián)合作用的光降解過程 已被許多研究成果證明是行之有效和非常有益的降解處理污染物的一門新 技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種速度快、效率高、易于操作、不產(chǎn)生二次 污染的多環(huán)芳烴污染土壤的處理方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
一種紫外光照降解土壤中多環(huán)芳烴的方法，以腐殖酸為敏化劑，將污 染土壤與腐殖酸的混合物于器皿中鋪平，置于紫外光照箱中進行光照降解，
土層厚度0.15-0.5mm，腐殖酸的加入量為3—45mg/kg 土壤，光照箱中的光 照條件紫外光照波長為210-365nm，樣品距光源5-20cm，光照強度為 500-10000(iw/cm2，溫度為20-38'C，通風控制箱中相對濕度為30-50%，光 照時間2-18天。
優(yōu)化方案為腐殖酸的加入量為5—40mg/kg土壤，所述紫外光照波長 為254-295nm，樣品距光源5-15cm，光照強度為1000-3000^iw/cm2，溫度為 28-32°C，通風控制箱中相對濕度為35-40%,光照時間12-15天。所述紫外光照箱選用的紫外光照主波長最好為254nm、310nm或365nm; 所述多環(huán)芳烴可為苯并芘、芘或菲，污染土壤中多環(huán)芳烴的含量可為 10—200mg/kg。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點
l.去除污染物的速度快、效率高。多環(huán)芳烴是一類持久性有機物質(zhì)在自
然界完全礦化的時間通常為數(shù)百天到數(shù)十年，植物完全修復(fù)的時間為200
天以上。本發(fā)明可用于苯并芘、芘和菲等多環(huán)芳烴污染的土壤。在沒有添
加腐殖酸的情況下，多環(huán)芳烴的光降解需要35 — 50天。當土壤中苯并芘、 芘和菲的含量為40mg/kg，經(jīng)過12天光照處理后，苯并芘在四種不同腐殖 酸添加濃度條件(5， 10， 20和40mg/kg)的降解率分別為94.71%、 90.02%、 97.16%和81.19%;經(jīng)過15天光照處理后，芘在四種不同腐殖酸添加濃度 條件(5， 10， 20和40mg/kg)的降解率分別為89.27%、 85.69%、 92.87% 和81.33%;經(jīng)過15天光照處理后，菲在四種不同腐殖酸添加濃度條件(5， 10， 20和40mg/kg)的降解率分別為93.04%、 91.36%、 92.87%和85.69%。 添加少量的腐殖酸大大加快了多環(huán)芳烴的光降解。
2. 易于操作。本發(fā)明使污染土壤的處理簡單，成本低廉。只需將污染土 壤進行風干，篩分的簡單處理，將少量的腐殖酸與污染土壤進行混合，然 后將混合土壤鋪于平面的裝置放在紫外光源下照射即可。
3. 不產(chǎn)生二次污染。本發(fā)明屬于光化學降解，它往污染土壤中添加的少 量半導(dǎo)體，是土壤中本身具有的物質(zhì)，對土壤不會產(chǎn)生毒害作用，因而不 會造成二次污染，是一種環(huán)境友好型處理污染土壤的方法。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進一步說明。 實施例1
土樣在室內(nèi)風干，磨碎，過lmm篩，間歇式高壓蒸汽滅菌2次(每次 半小時，121°C)，加入多環(huán)芳烴后，風干備用。
多環(huán)芳烴污染土壤的制備將上述滅菌的土樣中按重量體積比h l比 例分別加入多環(huán)芳烴的甲醇溶液(1克土 lml多環(huán)芳烴的甲醇溶液)，每 1000ml多環(huán)芳烴的甲醇溶液中分別含有10mg的苯并芘、芘或菲，置于通 風廚24h，污染土壤中多環(huán)芳烴的濃度為10mg/kg。
多環(huán)芳烴甲醇溶液的配制準確稱取0.01克苯并芘、芘和菲，分別用 甲醇定容至1000ml。
將100mg的腐殖酸溶解于2.0ml O.lmol/1的NaOH中，用蒸餾水稀釋至 1000ml作為儲備液；將儲備液以5mg/kg的濃度加入到處理的污染土樣中。
稱取5g上述土樣置于9cm直徑的皮氏培養(yǎng)皿中，鋪平(土層厚度 0.2mm)，置于光照箱中進行降解。在光照箱中照射12—15天，將土壤放入 100ml離心管中，加入25ml的二氯甲烷，超聲水浴2小時，5000rmp離心 5min，過柱，測定混合液中的多環(huán)芳烴的含量。光照箱中的光照條件紫外光照主波長為254nm，樣品距光源15cm， 光照強度為1071(iw/cm2，溫度為30士rC，相對濕度為35%±2%。
處理效果經(jīng)過12天的照射后苯并芘的降解率達到94.71%，經(jīng)過15 天的照射后芘的降解率達到89.27%,菲的降解率達到93.04%。
實施例2
土樣在室內(nèi)風干，磨碎，過lmm篩，然后間歇式高壓蒸汽滅菌2次(每 次半小時，121°C)，加入多環(huán)芳烴后，風干備用。
多環(huán)芳烴污染土壤的制備將上述滅菌的土樣中按重量體積比l: l比 例分別加入多環(huán)芳烴的甲醇溶液(1克土 lml多環(huán)芳烴的甲醇溶液)，每 1000ml多環(huán)芳烴的甲醇溶液中分別含有40mg的苯并芘、芘或菲，置于通 風廚24h，污染土壤中多環(huán)芳烴的濃度為40mg/kg。
多環(huán)芳烴甲醇溶液的配制準確稱取0.04克苯并芘、芘和菲，分別用 甲醇定容至1000ml。
將100 mg的腐殖酸溶解于2.0ml 0.1 mo1/1的NaOH中，用蒸餾水稀釋 至1000 ml作為儲備液；將儲備液以10mg/kg的濃度加入到污染的土樣中。
稱取5g上述土樣置于9cm直徑的皮氏培養(yǎng)皿中，鋪平(土層厚度 0.3mm)，置于光照箱中進行降解。在光照箱中照射12 — 15天，將土壤放入 100ml離心管中，加入25ml的二氯甲烷，超聲水浴2小時，5000rmp離心 5min，過柱，測定混合液中的多環(huán)芳烴的含量。
光照箱中的光照條件紫外光照主波長為254nm，樣品距光源5cm， 光照強度為680pw/cm2，溫度為30士rC，相對濕度為45%±2%。
處理效果經(jīng)過12天的照射后苯并芘的降解率達到90.02%，經(jīng)過15 天的照射后芘的降解率達到85.69%，菲的降解率達到91.36%。
實施例3
土樣在室內(nèi)風干，磨碎，過lmm篩，然后間歇式高壓蒸汽滅菌2次(每 次半小時，121°C)，加入多環(huán)芳烴后，風干備用。
多環(huán)芳烴污染土壤的制備將上述滅菌的土樣中按l: l比例分別加入 多環(huán)芳烴的甲醇溶液(1克土 lml多環(huán)芳烴的甲醇溶液)，分別加入 40mg/1000ml的苯并芘、芘和菲，置于通風廚24h，污染土壤中多環(huán)芳烴的 濃度為40mg/kg。
多環(huán)芳烴甲醇溶液的配制準確稱取0.04克苯并芘、芘和菲，分別用
甲醇定容至1000ml。
將100mg的腐殖酸溶解于2.0ml O.lmol/1的NaOH中，用蒸熘水稀釋至 1000 ml作為儲備液；將儲備液以20mg/kg的濃度加入到污染的土樣中。
稱取5g上述土樣置于9cm直徑的皮氏培養(yǎng)皿中，鋪平(土層厚度 0.4mm)，置于光照箱中進行降解。在光照箱中照射12—15天，將土壤放入 100ml離心管中，加入25ml的二氯甲烷，超聲水浴2小時，5000rmp離心5min，過柱，測定混合液中的多環(huán)芳烴的含量。
光照箱中的光照條件紫外光照主波長為365 nm，樣品距光源20cm， 光照強度為9480fiw/cm2，溫度為20士rC，相對濕度為30%±2%。
處理效果經(jīng)過12天的照射后苯并芘的降解率達到97.16%，經(jīng)過15 天的照射后芘的降解率達到92.87%，菲的降解率達到94.62%。
實施例4
土樣在室內(nèi)風干，磨碎，過lmm篩，然后間歇式高壓蒸汽滅菌2次(每 次半小時，121°C)，加入多環(huán)芳烴后，風干備用。
多環(huán)芳烴污染土壤的制備將上述滅菌的土樣中按重量體積比l: l比 例分別加入多環(huán)芳烴的甲醇溶液(1克土 lml多環(huán)芳烴的甲醇溶液)，每 1000ml多環(huán)芳烴的甲醇溶液中分別含有200mg的苯并芘、芘或菲，置于通 風廚24h，污染土壤中多環(huán)芳烴的濃度為200mg/kg。
多環(huán)芳烴甲醇溶液的配制準確稱取0.2克苯并芘、芘和菲，分別用甲 醇定容至1000ml。
將100mg的腐殖酸溶解于2.0ml O.lmol/1的NaOH中，用蒸餾水稀釋至 1000ml作為儲備液；將儲備液以40mg/kg的濃度加入到污染的土樣中。
稱取5g上述土樣置于9cm直徑的皮氏培養(yǎng)皿中，鋪平(土層厚度 0.5mm)，置于光照箱中進行降解。在光照箱中照射12 —15天，將土壤放入 100ml離心管中，加入25ml的二氯甲烷，超聲水浴2小時，5000rmp離心 5min，過柱，測定混合液中的多環(huán)芳烴的含量。
光照箱中的光照條件紫外光照主波長為310nm，樣品距光源15cm， 光照強度為300(Hiw/cm2，溫度為35士rC，相對濕度為45%±2%。
處理效果經(jīng)過12天的照射后苯并芘的降解率達到81.19%，經(jīng)過15 天的照射后芘的降解率達到81.33%，菲的降解率達到85.69%。
權(quán)利要求
1. 一種紫外光照降解土壤中多環(huán)芳烴的方法，其特征在于以腐殖酸為敏化劑，將污染土壤與腐殖酸的混合物于器皿中鋪平，置于紫外光照箱中進行光照降解，土層厚度0.15-0.5mm，腐殖酸的加入量為3—45mg/kg土壤，光照箱中的光照條件紫外光照波長為210-365nm，樣品距光源5-20cm，光照強度為500-10000μw/cm2，溫度為20-38℃，通風控制箱中相對濕度為30-50％，光照時間2-18天。
2. 按照權(quán)利要求1所述方法，其特征在于腐殖酸的加入量為5 — 40mg/kg 土壤，所述紫外光照波長為254-295nm，樣品距光源5-15cm，光 照強度為1000-3000nw/cm2，溫度為28-32°C，通風控制箱中相對濕度為 35-40%，光照時間12-15天。
3. 按照權(quán)利要求l所述方法，其特征在于所述紫外光照箱選用的紫 外光照主波長為254nm、 310nm或365nm。
4. 按照權(quán)利要求l所述方法，其特征在于所述多環(huán)芳烴為苯并芘、 芘或菲。
5. 按照權(quán)利要求l所述方法，其特征在于所述污染土壤中多環(huán)芳烴 的含量為10—200mg/kg。
全文摘要
本發(fā)明涉及多環(huán)芳烴污染土壤的光降解，具體地說是一種紫外光照降解土壤中多環(huán)芳烴的方法，以腐殖酸為敏化劑，將污染土壤與腐殖酸的混合物于器皿中鋪平，置于紫外光照箱中進行光照降解，土層厚度0.15-0.5mm，腐殖酸的加入量為3-45mg/kg土壤，光照箱中的光照條件紫外光照波長為210-365nm，樣品距光源5-20cm，光照強度為500-10000μw/cm²，溫度為20-38℃，通風控制箱中相對濕度為30-50％，光照時間2-18天。本發(fā)明速度快、效率高、易于操作、不產(chǎn)生二次污染。
文檔編號A62D3/00GK101411931SQ20071015756
公開日2009年4月22日 申請日期2007年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月19日
發(fā)明者張利紅, 李培軍, 李雪梅, 陳忠林 申請人:中國科學院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所