一种低温等离子体结合黑麦草修复柴油污染土壤的方法 |
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| 申请号 | CN202311850142.2 | 申请日 | 2023-12-29 | 公开(公告)号 | CN117732861A | 公开(公告)日 | 2024-03-22 |
| 申请人 | 东华大学; | 发明人 | 刘亚男; 赵婧怡; 高小婷; 张茵茵; 李国庆; 蔡荔; 张艾; 张晗; 孙铸宇; 李响; 罗鹏程; 宋志奇; 段金萍; 陆继哲; 古根瑶; 金怡彤; 韩佳捷; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种低温 等离子体 结合黑麦草修复柴油污染 土壤 的方法，涉及污染 土壤修复 技术领域。该修复柴油污染土壤的方法，包括以下步骤：S1处理前准备；S2黑麦草 种子 激活；S3培养预处理；S4培养处理。通过低温等离子体装置对土壤进行预处理，低温等离子体的短时间处理，达到对土壤中的柴油高效降解，并且在处理过程中产生的氮 氧 化物经 吸附 和静电作用实现等离子体土壤固氮，对修复 植物 起到促生长的效果。这种方法不仅不会产生二次污染问题且在柴油污染土壤上重建植物 生态系统 有独特优势，能够快速实现土壤固氮以及柴油污染降解，促进黑麦草生长，提高土壤中柴油的降解率，缩短 植物修复 时间。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种低温等离子体结合黑麦草修复柴油污染土壤的方法，包括，其特征在于：包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种低温等离子体结合黑麦草修复柴油污染土壤的方法技术领域背景技术[0002] 柴油是一种轻质石油产品，它作为重要的能源物质被广泛应用于人类的日常工业生活。柴油污染土壤会降低土壤的渗透性、水分保持能力和气体交换能力，对土壤微生物群落产生毒性作用，干扰土壤的生态功能进而影响土壤有机质分解和养分循环过程。另一方面，柴油中含有的一些挥发性化合物也会造成大气污染。柴油因其使用的高频性与广泛程度，全球每年都会出现大量关于柴油泄漏的新闻报道。柴油污染土壤对环境和人类健康造成潜在威胁，亟需寻求一种高效、低耗、绿色的修复方法。 [0003] 用于柴油污染土壤的植物修复方法因成本低、无二次污染等原因越来越受到专家的青睐，黑麦草因其具有发达的根系和较强的耐受性被用作修复石油污染植物品种。而受到实际污染的复杂性和严重程度，单一的植物修复仍面临耐受性差、修复周期长的问题。 发明内容[0004] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种低温等离子体结合黑麦草修复柴油污染土壤的方法，解决了单一植物修复的方法耐受性差和修复周期长的问题。 [0005] 为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种低温等离子体结合黑麦草修复柴油污染土壤的方法，包括以下步骤： [0006] S1.处理前准备 [0007] 将含有柴油污染的土壤均匀的放置于低温等离子体装置内，开启高压电源，调节放电功率，固定放电时间，对柴油污染土壤进行放电处理，处理后的柴油污染土壤放入培育盆中； [0010] S3.培养预处理 [0011] 将激活的黑麦草种子从过氧化氢水溶液中取出并用去离子水冲洗后擦干，置于培育盆的土壤表面，将培育盆置于光照培养箱中； [0012] S4.培养处理 [0013] 将培育盆中的土壤和种子用水浇灌进行培养，每五天浇灌一次。 [0014] 优选的，所述S1步骤中，土壤中柴油的浓度为2～5g/kg，低温等离子体装置的放电功率为65～70W，放电时间为10min。 [0015] 优选的，所述S2步骤中，过氧化氢水溶液的浓度为10％，种子浸泡时间为20min。 [0016] 优选的，所述S3步骤中，培育盆的尺寸为380×380×490mm，光照培养箱的每天日照时间为14小时，昼间温度为22～25℃，夜晚时间为10小时，夜间温度为18～20℃。 [0017] 优选的，所述S4步骤中，每次用水浇灌使土壤的持水量为60％。 [0018] 本发明提供了一种低温等离子体结合黑麦草修复柴油污染土壤的方法。 [0019] 具备以下有益效果： [0020] 1、本发明首先通过低温等离子体装置对土壤进行预处理，低温等离子体的短时间处理，达到对土壤中的柴油高效降解，并且在处理过程中产生的氮氧化物经吸附和静电作用实现等离子体土壤固氮，对修复植物起到促生长的效果。这种方法不仅不会产生二次污染问题且在柴油污染土壤上重建植物生态系统有独特优势，能够快速实现土壤固氮以及柴油污染降解，促进黑麦草生长，提高土壤中柴油的降解率，缩短植物修复时间。附图说明 [0021] 图1为本发明的低温等离子体土壤固氮机理示意图； [0023] 图3为本发明的低温等离子体处理柴油污染土壤后种植黑麦草种子与未处理的柴油污染土壤种植黑麦草种子生长过程中烷烃(含碳数为C17～C21)降解率对比图； [0024] 图4为本发明的低温等离子体处理柴油污染土壤后种植黑麦草种子与未处理的柴油污染土壤种植黑麦草种子生长过程中黑麦草生物量的对比图。 具体实施方式[0025] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0026] 实施例一： [0027] 本发明实施例提供一种低温等离子体结合黑麦草修复柴油污染土壤的方法，包括以下步骤： [0028] S1.处理前准备 [0029] 将含有柴油污染的土壤均匀的放置于低温等离子体装置内，开启高压电源，调节放电功率，固定放电时间，对柴油污染土壤进行放电处理，处理后的柴油污染土壤放入培育盆中； [0030] S2.黑麦草种子激活 [0031] 将黑麦草种子放置在过氧化氢水溶液中浸泡进行激活； [0032] S3.培养预处理 [0033] 将激活的黑麦草种子从过氧化氢水溶液中取出并用去离子水冲洗后擦干，置于培育盆的土壤表面，将培育盆置于光照培养箱中； [0034] S4.培养处理 [0035] 将培育盆中的土壤和种子用水浇灌进行培养，每五天浇灌一次。 [0036] S1步骤中，土壤中柴油的浓度为5g/kg，低温等离子体装置的放电功率为70W，放电时间为10min。 [0037] S2步骤中，过氧化氢水溶液的浓度为10％，种子浸泡时间为20min。 [0038] S3步骤中，培育盆的尺寸为380×380×490mm，光照培养箱的每天日照时间为14小时，昼间温度为25℃，夜晚时间为10小时，夜间温度为20℃。 [0039] S4步骤中，每次用水浇灌使土壤的持水量为60％。 [0040] 通过低温等离子体装置对土壤进行预处理，通过低温等离子体的短时间处理，达到对土壤中的柴油高效降解，并且在处理过程中产生的氮氧化物经吸附和静电作用实现等离子体土壤固氮，对修复植物起到促生长的效果。以图1所示的低温等离子体土壤固氮机理为基础，低温等离子体处理土壤过程中，反应器中的空气气体被高电压击穿，产生高能电* +子、活性氧自由基(O、O·)、活性氮自由基(N2、N2)、羟基自由基(·OH)等，通过自由基链反应产生氮氧化合物(NO、NO2、NO3)，产生的氮氧化物经吸附和静电作用实现等离子体土壤固氮过程，能够快速实现土壤固氮以及柴油污染降解，促进黑麦草生长，提高土壤中柴油的降解率，缩短植物修复时间。 [0041] 实施例二： [0042] 本发明实施例提供一种低温等离子体结合黑麦草修复柴油污染土壤的方法，包括以下步骤： [0043] S1.处理前准备 [0044] 将含有柴油污染的土壤均匀的放置于低温等离子体装置内，开启高压电源，调节放电功率，固定放电时间，对柴油污染土壤进行放电处理，处理后的柴油污染土壤放入培育盆中； [0045] S2.黑麦草种子激活 [0046] 将黑麦草种子放置在过氧化氢水溶液中浸泡进行激活； [0047] S3.培养预处理 [0048] 将激活的黑麦草种子从过氧化氢水溶液中取出并用去离子水冲洗后擦干，置于培育盆的土壤表面，将培育盆置于光照培养箱中； [0049] S4.培养处理 [0050] 将培育盆中的土壤和种子用水浇灌进行培养，每五天浇灌一次。 [0051] S1步骤中，土壤中柴油的浓度为2g/kg，低温等离子体装置的放电功率为65W，放电时间为10min。 [0052] S2步骤中，过氧化氢水溶液的浓度为10％，种子浸泡时间为20min。 [0053] S3步骤中，培育盆的尺寸为380×380×490mm，光照培养箱的每天日照时间为14小时，昼间温度为22℃，夜晚时间为10小时，夜间温度为18℃。 [0054] S4步骤中，每次用水浇灌使土壤的持水量为60％。 [0055] 通过低温等离子体装置对土壤进行预处理，通过低温等离子体的短时间处理，达到对土壤中的柴油高效降解，并且在处理过程中产生的氮氧化物经吸附和静电作用实现等离子体土壤固氮，对修复植物起到促生长的效果。以图1所示的低温等离子体土壤固氮机理为基础，低温等离子体处理土壤过程中，反应器中的空气气体被高电压击穿，产生高能电* +子、活性氧自由基(O、O·)、活性氮自由基(N2、N2)、羟基自由基(·OH)等，通过自由基链反应产生氮氧化合物(NO、NO2、NO3)，产生的氮氧化物经吸附和静电作用实现等离子体土壤固氮过程，能够快速实现土壤固氮以及柴油污染降解，促进黑麦草生长，提高土壤中柴油的降解率，缩短植物修复时间。 [0056] 实施例三： [0057] 本发明实施例提供经过放电处理和未经处理的柴油污染土壤在黑麦草生态修复下的降解率，首先在实验室条件下配置浓度为2g/kg的柴油污染土壤放置在通风橱内风干去除多余的有机溶剂，每次取10g土壤平铺在等离子体装置中，调节放电功率为65W，放电10min，放电处理与未处理柴油污染土壤各540g，将其分别平分装入12个培育盆中，每个培育盆包含45g土壤，将浸泡过的黑麦草种子置于培育盆土壤表面，每个培育盆放置10颗，然后两个处理组每五天浇灌一次使土壤含水量为60％。生长周期内每日光照时间为14h。观察 50天内黑麦草不同生长时间烷烃的降解情况。由图2所知，在黑麦草生长的第50天，烷烃C12H26的降解率提高30％，烷烃C16H34的降解率提高27％。 [0058] 实施例四： [0059] 本发明实施例提供经过放电处理和未经处理的柴油污染土壤在黑麦草生态修复下的降解率，首先在实验室条件下配置浓度为2g/kg的柴油污染土壤放置在通风橱内风干去除多余的有机溶剂，每次取10g土壤平铺在等离子体装置中，调节放电功率为65W，放电10min，放电处理与未处理柴油污染土壤各540g，将其分别平分装入12个培育盆中，每个培育盆包含45g土壤，将浸泡过的黑麦草种子置于培育盆土壤表面，每个培育盆放置10颗，然后两个处理组每五天浇灌一次使土壤含水量为60％。生长周期内每日光照时间为14h。观察 50天内黑麦草不同生长时间烷烃的降解情况。由图3所知，等离子体预处理组含碳数为C17～C21的烷烃在50天内的降解率均高于未处理组，在第50天，烷烃C17H36的降解率提高23％，烷烃C21H44的降解率提高21％。 [0060] 实施例五： [0061] 本发明实施例提供经过放电处理和未经处理的柴油污染土壤对黑麦草生长的影响，首先在实验室条件下配置浓度为2g/kg的柴油污染土壤放置在通风橱内风干去除多余的有机溶剂，每次取10g土壤平铺在等离子体装置中，调节放电功率为65W，放电10min，放电处理与未处理柴油污染土壤各540g，将其分别平分装入12个培育盆中，每个培育盆包含45g土壤，将浸泡过的黑麦草种子置于培育盆土壤表面，每个培育盆放置10颗，然后两个处理组每五天浇灌一次使土壤含水量为60％。生长周期内每日光照时间为14h。观察57天内黑麦草的生长情况。由图4所知，在第57天，黑麦草植株高度能增加36％，植株的鲜重能增加115％。 |
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