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土壤污染修复与固废资源化高值利用团队

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发布时间:2026-03-31

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一、团队基本信息及人员构成

土壤污染修复与固废资源化高值利用团队由吴蔓莉、徐金兰教授组建,团队依托国家重点学科、省部重点实验室、校企合作共建实验室等高层次平台,充分发挥产学研合作精神,长期从事矿区、石油化工区土壤污染的治理修复以及工业、农业废弃物资源化高值利用的研究与应用工作,已经在陕西、新疆多地油土污染,土壤生态功能恢复、固体废弃物资源化利用、地下水修复项目中取得良好效果。

二、核心研究方向与技术特色

1.土壤石油污染原位修复与生态恢复技术

(1)功能菌强化—有机肥复合生物制剂”土壤有机污染原位修复与改良技术:针对石油污染的生态修复需要,筛选出的石油烃高效降解菌可对水体浮油起到快速降解作用,在墨西哥湾漏油事故中发挥了巨大作用,相关研究成果被中央电视台、新华网、美国主流媒体等竞相报道。采用“功能菌接种+有机肥复合生物制剂”强化修复技术,对陈旧性石油污染场地进行修复,可使土壤中石油烃含量快速降低60%以上,显著抑制了土壤中石油烃的毒性。

(2)重度石油污染土壤直接氧化修复:通过预先注入Fe2+在污染土壤制备原位固相铁催化H2O2产生羟基自由基直接氧化石油烃,可以将石油烃与土壤有机质交联形成吸油固相铁实现高效氧化去除;同时激活土著微生物促进生物降解,实现重度石油污染土壤的快速修复。该核心研究方向已孵化土壤原位固相铁化学氧化技术,土壤极性调控增强自由基转化技术两项核心技术。

技术特色:该技术通过将原本Fenton反应在液相中的自由基转移到土壤固相直接氧化去除石油烃。不依赖大剂量化学试剂,能够以较低剂量的试剂达到石油烃去除要求。同时该技术泛用性较强,适合原位制备,不依赖大规模施工与人员照看。对土壤土著微生物的影响较小,氧化反应完成后的土壤可作为新的微生物温床衔接后续微生物修复。

(3)富有机质重度污染土壤Fenton定向氧化石油烃技术:通过调控土壤有机质(SOM)官能团并钝化蛋白质组分,优化Fenton反应中羟基自由基的定向氧化效率,可以将石油烃优先氧化并促进后续生物降解,实现富有机质重度石油污染土壤的高效修复,现已孵化土壤有机质钝化强化羟基转移核心技术。

技术特色:该技术通过加入钝化剂以屏蔽土壤中原本有机质并转移羟基定向氧化土壤中的石油烃,可节省大量修复费用。适用于土壤有机质较高的石油污染区。钝化剂屏蔽原本土壤有机质并不影响土著微生物,方便后续引入微生物修复技术。

(4)地下水修复技术:地下水修复技术现已形成LNAPL治理-吸附态石油烃治理-污染区预防污染反弹的链式修复控制技术。通过调控地下水位差的方式加速包气带浮油层向井中水面汇集进而实现原位抽提修复LNAPL。吸附态石油烃治理采用高传质绿色表面活性剂进行淋洗,后续衔接微生物修复技术实现持续长效修复。现已孵化自然水位波动下LNAPL精准抽提技术,地下水辐射井LNAPL多渠道抽提技术,高传质绿色表面活性剂吸附态石油烃淋洗技术。

技术特色:LNAPL治理-吸附态石油烃治理-污染区预防污染反弹的链式均原位进行,设备投入小,联用技术成熟。无需增加新的设备,改用配件即可完成整条链式修复过程。综合成本小,适合小范围启用。

2.矿山和废弃化工场地原位修复技术

(1)“无机养料—耐毒性植物根围效应—土著微生物耦合”露天矿区生态恢复技术及实践

向露天矿区污染土壤中施入钝化剂,配施“无机养料—土著微生物耦合—改良剂“对矿区污染土壤进行原位耦合生态恢复。长链烷烃降解率达49.3%,是其他修复剂的3.2倍。基于原位耦合的露天煤矿修复实现了由“硬质封闭的废石场”向“具有自调节能力的土壤生态系统恢复”转变。

(2)寒旱区煤矿退化土壤-植被生态协同修复技术及绿色矿山建设实践

采用独特的种子包衣技术,增强修复植物的抗寒旱特性,植物的出苗率和存活率可提高20%-40%。采用放线菌菌剂固态发酵技术,活性菌剂(1g含有活菌数量级在109)可工业化生产,生产、运输保存成本低,保质期2年,每亩地用量1-2kg,修复效果显著。放线菌-有机肥-土壤调理剂联合修复技术,改善寒旱矿区退化土壤的保肥保水特性,提高土壤微生物和酶活性,为极端环境下根系的生长发育提供养分、水分、酶、抗生素等物质,提高植物的抗性基因和代谢水平。修复后当年种植的草本植物茎叶生物量平均可增加5倍,根系生物量可增加6倍,植被覆盖度当年可达到85%,符合绿色矿山建设要求,节约修复成本8810万元。

矿山修复工程应用

媒体报道

3.油泥/石油污染土壤常温水洗回收技术

自主研发的常温生物基洗油剂应用于落地油泥中石油资源回收,水洗后下沉渣的含油率最高为1.98%,且含油率>1%的较少,平均含油率<1%。上浮油层含油高于65%。用户使用反馈本洗油剂的处理效果是最好的。

采用课题自主研发微生物菌剂,处理克拉玛依油田陈旧油泥,70天后,油泥的平均含油率由13-15%降低至1.46%(最低至0.77%),达到《含油污泥处置利用控制限值》(<20mg/g土);

采用优势菌剂好氧堆肥工艺处理定边混合油泥约100t,处理后,油泥的平均含油率降低至0.5%。采用优势菌剂好氧堆肥工艺处理定边混合油泥约100t,处理后,油泥的平均含油率降低至0.5%。

4.固体废弃物资源化高值利用

利用陕南地区发展菌菇产业的废菌棒作为主料进行堆肥化处理,分离筛选高效纤维素降解菌促进菌菇棒的腐殖化。以当地特色矿产麦饭石为优质添加剂,生产具有微量元素活性中心的复合型矿物炭基肥,实现农业废弃物资源化循环利用的目的。

对洛南县发展食用菌产业的废弃菌棒进行 堆肥化处理,结合当地的特色矿产资源,生产以麦饭石为活性中心的优良矿物炭基肥,推动有机肥行业的发 展。 (2)通过定向筛选并接种木质纤维素降解菌,解决堆肥处理周期较长和腐殖质含量低的问题。(3)建立适合当地气候条件的食用菌废料堆肥技术规范,形成“食用菌废料统一收集—集中处理—生产复合型 矿物炭基肥—有机肥使用指导和建议”的闭环链条式资源化利用模式。

施加“麦饭石—菌菇渣—牛粪”矿物质炭基肥进行西瓜种植实验。施入麦饭石矿物质炭基肥对新兰西瓜的植株生长和果实品质有显著提升作用,改善新兰西瓜的果实形态和提高品质。在西瓜成熟期显著提高了西瓜株高,同时提高了西瓜叶片的叶绿素含量、糖酸比、可溶性蛋白和维生素C含量,改善了西瓜的营养价值和口感。促进洛南华南生态农业有限公司快速发展,在洛南县宁农瓜果菜专业合作社建立“菌渣有机肥示范田块”7个。成果被陕西省科技厅和商洛市科技局报道。

https://kjt.shaanxi.gov.cn/kjzx/jckj/319407.html

https://www.shangluo.gov.cn/kjj/info/1017/2935.htm

三、获奖及专利

1.原位激活土著微生物实现土壤中石油烃高效降解.陕西省高等学校科学技术研究优秀成果奖二等奖,2025.

2.黄河中上游油田区土壤石油烃污染机制及生物修复技术原理”,陕西省教育厅,

科技进步二等奖,2024.

3.黄河中上游油田区分散型非匀质重度石油污染原位生物修复原理与技术应用”,陕西省环境科学学会,科技进步二等奖,2024.

4.寒旱矿区采煤驱动下水文生态效应及其调控关键技术,中国煤炭工业科学技术一等奖,2023年.

5."Novel Application for the Remediation of Degrade and/or Contaminated Soil", 2023年度Eni-Advanced Environmental Solutions奖提名, Eni Award Scientific Secretariat.

6.滴灌‘除油’石油开采区分散型非匀质污染土壤修复新模式,第十七届全国环境科技友好竞赛西北赛区一等奖,2022.

7.富有机质污染土壤定向氧化石油技术及机制研究.徐陕西省高等学校科学技术研究优秀成果奖二等奖,2020.

8.工业场地吸附态石油烃直接氧化技术,陕西高等学校科学技术一等奖,2020年.

9.难降解有机污染物微生物处理技术研究,陕西省高等学校科学技术奖一等奖,2014年.

10.一种原位调控土壤极性芬顿直接氧化土壤中石油烃的方法[P].中国专利.ZL 2025 1 0197241.8.

11.一种磁性亲油铁催化剂及催化氧化土壤中石油烃的方法[P].中国专利 ZL 2022 1 1014625.4

12.一种嗜油生物降解土壤中大量原油的方法及其激活剂[P].中国专利.ZL 2020 1 0652686.8.

四、荣誉、社会服务及行业影响力

团队成员长期从事环境污染治理与生态修复研究,主持国家自然科学基金、陕西省自然科学基础研究计划重点项目、秦创原“科学家+工程师”项目等多项国家级、省部级科研项目。获陕西省科学技术进步奖、陕西高等学校科学技术研究优秀成果奖等多项科研奖励。发表学术论文200 余篇,其中 SCI 收录 100 余篇;出版教材与专著 8部;授权国家发明专利及实用新型专利 60 余项。指导培养博士、硕士研究生 80 余人,多名学生获国家级、省部级学科竞赛奖励。团队成员积极投身环境领域技术服务、工程应用与学术交流,研发的石油污染土壤及地下水修复技术在陕西多地工程实践中得到应用,为区域生态环境治理、行业技术进步与学科发展作出重要贡献。研发的矿物质炭基肥进行果蔬种植实验,在洛南县宁农瓜果菜专业合作社建立“菌渣有机肥示范田块”,成果被陕西省科技厅和商洛市科技局报道。

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