本發明屬于土壤修復領域，尤其涉及一種利用礦化垃圾強化植物修復石油污染土壤的方法。
背景技術：
隨著石油石化行業的快速發展，石油開采、儲存、運輸等生產過程及泄漏事故造成的土壤污染日益嚴重。不僅造成土壤鹽堿化、毒化，導致土壤破壞和廢毀，而且其有毒物能通過農作物和地下水進入食物鏈系統，最終直接危害人類，因此修復石油污染土壤具有重要意義。
近年來，生物修復法因比物化修復方法更經濟、效果徹底、綠色環保等優勢正成為石油污染土壤修復的主流手段，被美國環保總局推薦作為石油污染土壤修復的首選措施。而植物修復是指植物可以通過直接吸收和降解有機污染物及釋放各種分泌物刺激微生物活性，以加強其生物轉化作用和強化有機污染物在植物根部區域的礦化作用來降解土壤中的有機污染物，是生物修復的主要方法之一。
在植物修復過程中，植物與土壤微生物具有相互促進的作用，能協同修復石油污染土壤。植物生長時，其根系可以為微生物提供適宜的營養條件，保證微生物數目和維持其活性；反過來，微生物的旺盛生長，增強了對污染物的降解，也使植物有更優化的生長空間。在植物存在情況下，微生物數量會比無植物存在時提高1～2個數量級。植物還可以提高污染物的生物有效性，改良土壤物理結構，使水分、營養物質和微生物等更快更深入的擴散滲透。植物修復的成本相對較低，且不會破壞土壤原有的生態系統，符合可持續發展戰略，是目前石油污染土壤修復領域的研究熱點之一。
但植物修復的修復效率較低，修復周期長。而且由于石油污染物對植物的發芽和生長有較強的抑制作用，導致植物修復的應用局限于低濃度的石油污染土壤。所以，如何提高植物修復技術的效率，縮短植物修復周期，擴大植物修復的應用范圍，是目前亟待解決的問題。
技術實現要素：
有鑒于此，本發明的目的在于提供一種利用礦化垃圾強化植物修復石油污染土壤的方法，本發明提供的方法對石油污染土壤的修復效率較高，能夠擴大植物修復的應用范圍。
本發明提供了一種利用礦化垃圾強化植物修復石油污染土壤的方法，包括以下步驟：
a)、礦化垃圾篩分后與石油污染土壤混合，得到混合土壤；所述篩分的篩網孔徑為10～20mm；所述礦化垃圾的填埋齡為5～15年；
b)、將植物種植到所述混合土壤中，混合土壤中的石油烴降解，得到修復后土壤。
優選的，所述混合土壤中石油烴的含量≤5wt％。
優選的，篩分后礦化垃圾與石油污染土壤的質量比為(0.1～3)：1。
優選的，種植植物后，控制混合土壤的含水率為14～20wt％。
優選的，種植植物后，控制混合土壤的溫度為5～35℃。
優選的，步驟b)中，種植植物的具體過程包括：
將植物的種子播種于所述混合土壤中，在土壤上部覆土。
優選的，所述覆土的厚度為0.5～1.0cm。
優選的，所述種子在進行播種之前，先進行消毒。
優選的，所述礦化垃圾采集自生活垃圾衛生填埋場。
優選的，所述植物包括紫花苜蓿、黑麥草、高羊茅和翅堿蓬中的一種或多種。
與現有技術相比，本發明提供了一種利用礦化垃圾強化植物修復石油污染土壤的方法。本發明提供的方法包括以下步驟：a)、礦化垃圾篩分后與石油污染土壤混合，得到混合土壤；所述篩分的篩網孔徑為10～20mm；所述礦化垃圾的填埋齡為5～15年；b)、將植物種植到所述混合土壤中，混合土壤中的石油烴降解，得到修復后土壤。本發明通過向石油污染土壤中添加特定粒徑和填埋齡的礦化垃圾，能夠顯著促進土壤微生物和土壤植物的生長，從而提高土壤中石油烴的降解效果和降解速率；而且向石油污染土壤中加入礦化垃圾，可以稀釋土壤中石油烴的濃度，降低石油污染物對土壤微生物和植物的抑制作用，擴大植物修復的應用范圍；另外礦化垃圾本身是一種廢物，儲量巨大，將礦化垃圾用于修復石油污染土壤，還可以降低修復成本，實現“以廢治廢”。在本發明提供的優選技術方案中，選擇特定種類的植物修復石油污染土壤，這些植物對多種重金屬有很強的蓄集作用，可以提高礦化垃圾土地利用的安全性。實驗結果表明，在相同的修復條件下，添加礦化垃圾的土壤中石油烴的降解效果和降解速度明顯高于未添加礦化垃圾的土壤，土壤生態毒性大幅下降，石油烴降解酶活性、石油烴降解菌數量和多樣性、土壤質量和肥力都顯著提高。
具體實施方式
下面對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
一種利用礦化垃圾強化植物修復石油污染土壤的方法，包括以下步驟：
a)、礦化垃圾篩分后與石油污染土壤混合，得到混合土壤；所述篩分的篩網孔徑為10～20mm；所述礦化垃圾的填埋齡為5～15年；
b)、將植物種植到所述混合土壤中，混合土壤中的石油烴降解，得到修復后土壤。
在本發明中，首先對礦化垃圾進行篩分。其中，所述礦化垃圾是指在填埋場中填埋多年，基本達到穩定化，已可進行開采利用的垃圾；所述礦化垃圾的填埋齡為5～15年，優選為6～10年，具體可為7年、8年或9年；所述篩分的篩網孔徑為10～20mm。在本發明中，可通過篩分獲得特定粒徑范圍的礦化垃圾。篩分去除的主要為塑料、織物、玻璃、金屬等對土壤有害的雜物，可回收利用。篩分后獲得粒徑≤20mm，具體可為≤10mm的礦化垃圾顆粒，其主要成分為腐殖土。在本發明中，篩分獲得的礦化垃圾的孔隙度比較高、顆粒較大，可以起到土壤膨松劑的作用。本發明對所述礦化垃圾的來源沒有特別限定，可采集自生活垃圾衛生填埋場。
礦化垃圾篩分后與石油污染土壤混合，得到混合土壤。其中，所述石油污染土壤優選為風干的石油污染土壤；所述石油污染土壤的石油烴含量可為(0.5～100)g/kg，具體可為30g/kg、50g/kg、60g/kg、或100g/kg。在本發明中，將礦化垃圾添加到石油污染土壤中有促進土壤中石油污染物降解，稀釋土壤石油污染物濃度，緩解土壤中石油污染物對植物生長的抑制作用。雖然礦化垃圾在混合土壤中的含量越高，對石油污染物的降解效果越好，但也會增加土壤重金屬污染的風險，因此也不宜過高。在本發明中，篩分后礦化垃圾與石油污染土壤的質量比優選為(0.1～3)：1，具體可為1:9、1:3、1:1、3:1。在本發明中，混合土壤中石油烴的含量優選≤5wt％，更優選為≤2.5wt％。
得到混合土壤后，將植物種植到所述混合土壤中。其中，所述植物包括但不限于紫花苜蓿、黑麥草、高羊茅和翅堿蓬中的一種或多種，優選紫花苜蓿。在本發明中，優選按照以下方式種植植物：將植物的種子播種于所述混合土壤中，在土壤上部覆土。其中，所述種子播種的量優選為0.5～4kg/畝，具體可為1.2～3.5kg/畝；所述覆土的厚度優選為0.5～1cm；所述種子在進行播種之前，優選先進行消毒，更優選為浸泡于2vol％的過氧化氫水溶液中消毒20min。種植植物后，對混合土壤的含水率和溫度進行控制，含水率優選控制在14～20wt％，具體可為14wt％、17wt％、20wt％；溫度優選溫度控制在5～35℃，具體可為25℃。在植物的種植過程中，混合土壤中的石油烴不斷降解，降解一段時間后，土壤中的石油烴去除率趨于穩定，得到修復后土壤。在本發明提供的一個實施例中，種植植物4個月后的混合土壤中石油烴含量已經達到環境治理標準。
本發明通過向石油污染土壤中添加特定粒徑和填埋齡的礦化垃圾，能夠顯著促進土壤微生物和土壤植物的生長，從而提高土壤中石油烴的降解效果和降解速率；而且向石油污染土壤中加入礦化垃圾，可以稀釋土壤中石油烴的濃度，降低石油污染物對土壤微生物和植物的抑制作用，擴大植物修復的應用范圍；另外礦化垃圾本身是一種廢物，儲量巨大，將礦化垃圾用于修復石油污染土壤，還可以降低修復成本，實現“以廢治廢”。實驗結果表明，在相同的修復條件下，添加礦化垃圾的土壤中石油烴的降解效果和降解速度明顯高于未添加礦化垃圾的土壤，土壤生態毒性大幅下降，石油烴降解酶活性、石油烴降解菌數量和多樣性、土壤質量和肥力都顯著提高。
為更清楚起見，下面通過以下實施例進行詳細說明。
實施例1
采集生活垃圾衛生填埋場中填埋齡8年的礦化垃圾，過孔徑為10mm篩，得到粒徑小于10mm的礦化垃圾，待用。
在風干的石油污染土壤(石油烴含量50g/kg)按照礦化垃圾與石油污染土壤質量比1:1加入上述過篩后的礦化垃圾，攪拌均勻。添加礦化垃圾前后污染土壤理化生性質變化如表1所示。
表1添加礦化垃圾前后土壤理化生性質變化
通過表1中的數據可以看出，添加礦化垃圾后，土壤的生態毒性大幅下降，石油烴降解酶活性、石油降解菌數量和多樣性、土壤質量和肥力也顯著提高。
礦化垃圾與石油污染土壤混合后，得到混合土壤，將紫花苜蓿種子浸泡于2％的過氧化氫中消毒20min，洗凈后均勻播種于混合土壤中，播種量為1.2kg/畝，上部覆土0.5～1.0cm。同時做無礦化垃圾對照組(含植物)、無植物對照組(含礦化垃圾)和清潔土壤對照組(含植物、無礦化垃圾和污染土壤)。
播種后，控制混合土壤溫度為25℃，定時加水以保持20wt％的混合土壤含水率。
播種7天后，實驗組的紫花苜蓿發芽率為85％，無礦化垃圾對照組的紫花苜蓿的發芽率為44.5％，清潔土壤對照組的紫花苜蓿發芽率為85％。
播種4個月后，實驗組的石油烴降解率為91.07％，無礦化垃圾對照組和無植物對照組中石油降解率分別23.56％、73.70％(索氏提取，gc/fid法測定)；實驗組株高為32cm，無礦化垃圾對照組株高為7cm。
在本發明中，石油烴降解率＝降解后土壤的石油烴總質量÷土壤初始石油烴總質量×100％。
實施例2
采集生活垃圾衛生填埋場中填埋齡8年的礦化垃圾，過孔徑為10mm篩，得到粒徑小于10mm的礦化垃圾，待用。
在風干的石油污染土壤(石油烴含量50g/kg)按照礦化垃圾與石油污染土壤質量比為1:9、1:3、1:1、3:1加入上述過篩后的礦化垃圾，攪拌均勻。
礦化垃圾與石油污染土壤混合后，得到混合土壤，將紫花苜蓿種子浸泡于2％的過氧化氫中消毒20min，洗凈后均勻播種于混合土壤中，播種量為1.2kg/畝，上部覆土0.5～1.0cm。同時做無礦化垃圾對照組(含植物)。
播種后，控制混合土壤溫度為25℃，定時加水以保持20wt％的混合土壤含水率。
播種7天后，礦化垃圾與石油污染土壤質量比為1:9、1:3、1:1、3:1的實驗組的紫花苜蓿發芽率分別為62％、71.5％、85％、85％，無礦化垃圾對照組的紫花苜蓿的發芽率為44.5％。
播種4個月后，礦化垃圾與石油污染土壤質量比為1:9、1:3、1:1、3:1的實驗組的石油烴降解率分別為60.89％、73.47％、91.07％、92.32％，株高分別為14cm、26cm、32cm、41cm；無礦化垃圾對照組的石油降解率分別23.56％，株高為7cm。
實施例3
采集生活垃圾衛生填埋場中填埋齡8年的礦化垃圾，過孔徑為10mm篩，得到粒徑小于10mm的礦化垃圾，待用。
在風干的石油污染土壤(石油烴含量50g/kg)按照礦化垃圾與石油污染土壤質量比1:1加入上述過篩后的礦化垃圾，攪拌均勻。
礦化垃圾與石油污染土壤混合后，得到混合土壤，將紫花苜蓿種子浸泡于2％的過氧化氫中消毒20min，洗凈后均勻播種于混合土壤中，播種量為1.2kg/畝，上部覆土0.5～1.0cm。
播種后，控制混合土壤溫度為25℃，定時加水以分別保持14wt％、17wt％、20wt％的混合土壤含水率。
播種7天后，含水率為14wt％、17wt％、20wt％的土壤中紫花苜蓿的發芽率分別為48％、83％、85％。
播種4個月后，土壤含水率為14wt％、17wt％、20wt％的土壤中石油烴降解率分別為89.43％、92.55％和91.07％，株高分別為21cm、32cm、34cm。
實施例4
采集生活垃圾衛生填埋場中填埋齡8年的礦化垃圾，過孔徑為10mm篩，得到粒徑小于10mm的礦化垃圾，待用。
在風干的石油污染土壤(石油烴含量50g/kg)按照礦化垃圾與石油污染土壤質量比1:1加入上述過篩后的礦化垃圾，攪拌均勻。
礦化垃圾與石油污染土壤混合后，得到混合土壤，將黑麥草種子浸泡于2％的過氧化氫中消毒20min，洗凈后均勻播種于混合土壤中，播種量為3.5kg/畝，上部覆土0.5～1.0cm。同時做無礦化垃圾對照組(含植物)、無植物對照組(含礦化垃圾)和清潔土壤對照組(含植物、無礦化垃圾和污染土壤)。
播種后，控制混合土壤溫度為25℃，定時加水以保持20wt％的混合土壤含水率。
播種7天后，實驗組的黑麥草發芽率為59.5％，無礦化垃圾對照組的黑麥草的發芽率為5.5％，清潔土壤對照組的黑麥草發芽率為85％。
播種4個月后，實驗組的石油烴降解率為89.61％，無礦化垃圾對照組和無植物對照組中石油降解率分別23.56％、73.70％。實驗組株高為27cm，無礦化垃圾對照組株高為12cm。
實施例5
采集生活垃圾衛生填埋場中填埋齡8年的礦化垃圾，過孔徑為10mm篩，得到粒徑小于10mm的礦化垃圾，待用。
在風干的石油污染土壤(石油烴含量100g/kg)按照礦化垃圾與石油污染土壤質量比1:1加入上述過篩后的礦化垃圾，攪拌均勻。
礦化垃圾與石油污染土壤混合后，得到混合土壤，將紫花苜蓿種子浸泡于2％的過氧化氫中消毒20min，洗凈后均勻播種于混合土壤中，播種量為1.2kg/畝，上部覆土0.5～1.0cm。同時做無礦化垃圾對照組(含植物)、無植物對照組(含礦化垃圾)和清潔土壤對照組(含植物、無礦化垃圾和污染土壤)。
播種后，控制混合土壤溫度為25℃，定時加水以保持20wt％的混合土壤含水率。
播種7天后，實驗組的紫花苜蓿發芽率為61.5％，無礦化垃圾對照組的紫花苜蓿的發芽率為40.5％，清潔土壤對照組的紫花苜蓿發芽率為85％。
播種4個月后，實驗組的石油烴降解率為68.34％，無礦化垃圾對照組和無植物對照組中石油降解率分別14.11％、57.12％。實驗組株高為23cm，無礦化垃圾對照組株高為2cm。
對比例1
采集生活垃圾衛生填埋場中填埋齡20年的礦化垃圾，過孔徑為10mm篩，得到粒徑小于10mm的礦化垃圾，待用。
在風干的石油污染土壤(石油烴含量50g/kg)按照礦化垃圾與石油污染土壤質量比1:1加入上述過篩后的礦化垃圾，攪拌均勻。
礦化垃圾與石油污染土壤混合后，得到混合土壤，將紫花苜蓿種子浸泡于2％的過氧化氫中消毒20min，洗凈后均勻播種于混合土壤中，播種量為1.2kg/畝，上部覆土0.5～1.0cm。
播種后，控制混合土壤溫度為25℃，定時加水以保持20wt％的混合土壤含水率。
播種7天后，紫花苜蓿發芽率為84％；播種4個月后，石油烴降解率為67.43％，株高為26cm。
對比例2
采集生活垃圾衛生填埋場中填埋齡8年的礦化垃圾，過孔徑為2mm篩，得到粒徑小于10mm的礦化垃圾，待用。
在風干的石油污染土壤(石油烴含量50g/kg)按照礦化垃圾與石油污染土壤質量比1:1加入上述過篩后的礦化垃圾，攪拌均勻。
礦化垃圾與石油污染土壤混合后，得到混合土壤，將紫花苜蓿種子浸泡于2％的過氧化氫中消毒20min，洗凈后均勻播種于混合土壤中，播種量為1.2kg/畝，上部覆土0.5～1.0cm。
播種后，控制混合土壤溫度為25℃，定時加水以保持20wt％的混合土壤含水率。
播種7天后，紫花苜蓿發芽率為85％；播種4個月后，石油烴降解率為49.62％，株高為34cm。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。