发明内容

本发明涉及一种污染场地的修复方法，该方法可以克服上述缺陷中的至少一个，或为消费者提供有用的或商业的选择。

综上所述，本发明以一种形式广泛地存在于一种污染场地的修复方法中，该方法包括以下步骤:

(a)采用第一催化剂和第二催化剂对污染场地进行初次修复，其中将第一催化剂和第二催化剂施加到污染场地的至少一部分，从而在污染场地的大约5％的面积上构建生物能量生成点矩阵；

(b)采用第一催化剂和第二催化剂对污染场地进行二次修复，其中将第一催化剂和第二催化剂施加到污染场地的至少一部分，从而在污染场地的大约20％的面积上构建生物能量生成点矩阵；

(c)采用第一催化剂和第二催化剂对污染场地进行三次修复，其中将第一催化剂和第二催化剂施加到污染场地的至少一部分，从而在污染场地的大约75％的面积上构建生物能量生成点矩阵；

其中污染场地中具有过度酸性、碱性和/或钠质污染物；

并且，所述针对污染场地的初次修复、二次修复和三次修复均至少进行一次。

本文使用的术语“催化剂”广泛定义为一种能够进行或者引发反应的物质，不管其本身是否发生变化。

本文使用的术语“修复”广泛定义为能够使土地状况发生改变的过程或活动，包括物理变化、化学变化、生物变化及其适当的组合。

此处使用的“场地”一词(参照图1)广泛定义为一个三维空间，包括土壤表面、地表上方相邻大气和地表下的土壤的三维空间。优选的，可以将所述场地定义为一个区域，其包括土壤表面、紧邻地表至上方高度约1米的连续的大气以及地表下100mm深度的土壤的三维空间。

任何适宜类型的场地都可以被修复。优选的，被修复的场地可能是污染场地。在这种情况下，可以理解为，受污染的场地可能具有过量的酸、碱和钠质污染物。例如，受污染的场地可能是耕地、非耕地、牧场用地、草地、草原、农业用地、农田、果园、种植园、森林、灌木、灌木丛林地、公园土地、住宅用地、商业用地、建筑用地、高尔夫球场、运动场、赛马场、湿地、河道及水体、陆基水产养殖设施、恢复区(rehabilitationsites,remediationsites,restorationsite)、植被恢复区、火灾受灾区、矿区、垃圾填埋地、废料堆、商业堆肥设施、农业堆肥设施等设施。在此情况下，可以理解为，污染场地的修复实质上是对土壤表面、地表上方与之相邻的大气和地表以下土壤的三维空间的修复。例如，农田的修复实质上是对土壤表面(特征物包括但不限于形成的土地、河道及水体、堆肥桩、麦垛、植被等)、地表以下土壤的三维空间(特征物包括但不限于地下河道及水体、压实层、粘土层等)和地表上方与之相邻的大气这一三维空间的修复。

本发明提供了一种修复污染场地的方法。在本发明的优选实施例中，本发明提供了一种提高土壤持续平衡氢化合物能力的方法。优选地，本发明提供了一种修复污染场地的方法，其中，采用第一催化剂和第二催化剂对污染场地进行修复，以促进土壤持续平衡氢化合物的能力。优选地，采用第一催化剂和第二催化剂对污染场地进行修复，以促进生物能量产生机制转移至污染场地。在一个优选实施例中，生物能量产生机制包括通过一个或多个光合细菌捕获植物吸收光谱范围之外的太阳能，然后将吸收的能量以有机分子的形式储存起来。我们知道太阳能最初以化学能量转移化合物(如ATP和NADPH)进行存储，随后被光合生物使用并制造生成富含氢的化合物(如碳水化合物、蛋白质和水)，所述含氢化合物可以作为能量储存化合物和营养储存化合物。

应当说明的是生物能量产生过程可以引起营养物质的积累，包括但不限于氮和碳的固定，随后形成腐殖化的土壤，腐殖化土壤可以作为一种储存能量和营养的化合物，其不会因为过多或过少的自由氢离子或钠质污染物而受到不良影响。在使用中，设想由于腐殖质土壤的产生提升了土壤的营养储存和储水能力，进而有助于污染物的吸收和管理，包括由于氢离子不平衡和/或钠质污染物而造成的污染。

优选地，修复污染场地的方法可以提高土壤持续平衡含氢化合物的能力。在此情况下，需要理解的是，土壤平衡含氢化合物的能力指的是其平衡生物源和非生物源之间氢循环和氢交换的能力。

在使用中，设想修复污染场地的方法能够促进当地微生物群或者生态系统的发展，使其拥有足够多的能量储存来支持健康微生物群(如细菌、古细菌、病毒、真菌、原生动物等)的架构，随后生物体(如人类、植物、动物、蚯蚓、昆虫等)与微生物群产生交互作用。在使用中，设想持续产生的生物能源可以提高土壤中微生物群从病害中恢复和抵御病害的能力。有利的是，这种自然修复可能会使当地植物群和/或动物群再生，因为上述二者依赖于当地的环境条件和微生物群的特异性而生存。

在使用中，设想污染场地的修复方法可以促进生物水合成，随之产生充足的土壤水分，提高土壤的储水能力并增加蒸腾作用。在此情况下，过量的土壤水分可能导致水流量的增加，从而导致地下水位的移动。在使用中，设想大规模实施该方法具有增加降水的可能性并增加污染场地中的总降水量。在使用中，设想因本发明中方法而激发的微生物群包括繁荣的假单胞杆菌和其他能够在污染场地大气中传播和繁殖的菌类。在使用中，设想水循环可以作为氢和盐的缓冲，促进所寻求的氢平衡机制。

在使用中，设想修复污染场地的方法有助于土壤的修复。土壤的修复可以用合适的土壤肥力指标来表示。例如，土壤肥力指标包括化学指标(如阳离子交换能力、导电性、磷和氮的水平及可用性、酸度等)，物理指标(如土壤质地和结构、湿聚合稳定性、有效水容量、持水能力、硬度、渗透速率等)或生物指标(如蚯蚓、有机物、有机碳、土壤呼吸、土壤蛋白、土壤酶等)。优选地，污染场地的修复方法可以提高有效磷、总磷、钙的有效性、持水能力、团聚体的形成和稳定性、土壤微生物多样性、土壤中蚯蚓的数量中的一种或多种，本发明中方法也可以平衡土壤中的酸碱水平，降低高的钠质污染物水平；还可以有助于固定土壤中的氮和碳，降低受污染土壤中金属的生物利用度及其任意合适的组合。

优选的，修复污染场地的方法可以在其建设之前使用。例如，可以在将混凝土板放置在污染的场地上之前使用该方法，来减少土壤中的酸性污染物。

优选地，修复污染场地的方法可以用来平衡土壤的酸度或碱度。在使用中，设想可通过平衡氢循环、缓冲土壤pH、促进阳离子交换或它们的任意组合来平衡土壤的酸度或碱度，从而实现污染场地的修复。

优选地，修复污染场地的方法可以减少土壤中的钠质污染度。要理解的是，术语“钠质污染度”指的是土壤中的钠含量，钠质土壤指的是钠含量占土壤中所有阳离子含量的5％以上的土壤。

一种污染场地的修复方法，包括如下步骤：采用第一催化剂和第二催化剂对污染场地进行初次修复。优选的，将所述第一催化剂和第二催化剂施加到污染场地的至少一部分，从而在土壤和催化剂之间的接触处构建了一个生物能量生成点的矩阵。在此情况下，要理解的是本方法促进了使一个或多个原核生物活性受到刺激的来源和/或其底物的转移，并引发了腐殖质土壤的生成、生物水合成和随后每个矩阵点中水的产生。随着时间的推移，设想生物能量产生点矩阵的构建将促进污染场地的修复，并且提高已被修复土壤的持续平衡氢化合物的能力。在使用中，设想本方法会致使自然养分的积累，包括氮和碳的固定，酸度或碱度的平衡并减少任何过量钠质污染物对植物生长的影响。

第一催化剂和第二催化剂可以是任何合适的形式。然而，在本发明的一些实施例中，设想该些催化剂可包括液体、肥料(特别是生物肥料)或其他高价值的有机材料、腐殖质或腐殖质土壤、培养物、用于产生能量的收集底物等。在本发明的某些实施例中，第一催化剂和第二催化剂可以是相同类型的催化剂，也可以是不同类型的催化剂。在本发明的一个实施例中，第一催化剂和第二催化剂可以是相同的催化剂。

在本发明的实施例中，催化剂可包括使一个或多个活性原核生物活性受到刺激的来源和/或产生的底物。例如，原核生物可以包括一个或多个古生菌，一个或多个菌种，及其任意适当的组合。原核生物可以是无氧的、需氧的、自养的、异养的、光养的、化学营养的、光合的及其任意适当的组合。在本发明的优选实施例中，原核生物可以包括紫色的不产硫异养光合细菌、乳酸菌、酵母、放线菌、诺卡氏菌、射线真菌、浮游生物、化学营养细菌及其适当组合。

在本发明的实施例中，第一催化剂包括有机底物，该有机底物包括通常可在腐殖质土壤中发现的特性和元素。在本发明的优选实施例中，第一催化剂包括由有机材料连续发酵制备得到的腐殖质土壤。在本发明的实施例中，第一催化剂包括由有机材料的连续发酵制备的腐殖质土壤，其中，连续发酵过程包括低温发酵微生物的来源和为其提供持续活性的栖息地。在本发明的一个优选实施例中，第一催化剂包括由有机材料连续发酵制备得到的腐殖质土壤，其中，腐殖质土壤包括使好氧微生物、厌氧微生物和光合微生物中的至少一种的活性受到刺激的来源和/或产生的底物。优选地，第一催化剂包括由有机材料的连续发酵制备的腐殖质土壤，其中腐殖质土壤包括使异养光合细菌和/或原核生物(包括古生菌或细菌中的任何一种)活性受到刺激的来源和/或得到的底物。在本发明实施例中，第一催化剂可以是按照第2014250680号澳大利亚专利中所述的方法和/或系统生产的产品。

在本发明的实施例中，第二催化剂包括液体肥料。在本发明的优选实施例中，第二催化剂包括由有机材料的连续发酵制备得到的液体肥料。在本发明的实施例中，第二催化剂包括由有机材料的连续发酵制备得到的液体肥料，其中液体肥料可以是重组的微生物底物。在本发明的实施例中，第二催化剂包括由有机材料的连续发酵制备得到的液体肥料，其中连续发酵过程包括低温发酵微生物活性的来源和能够保证其活性的栖息地。在本发明的一个优选实施例中，第二催化剂包括由有机材料的连续发酵制备得到的液体肥料，其中，所述液体肥料包括使好氧微生物、厌氧微生物、异养微生物和光合微生物中的至少一种的活性受到刺激的来源和/或产生的底物。优选地，第二催化剂包括由有机材料的连续发酵制备得到的液体肥料，其中，液体肥料包括使异养光合细菌和/或原核生物(包括古生菌或细菌中的任何一种)活性受到刺激的来源和/或活性产生的底物。在本发明的实施例中，第二种催化剂可以是按照第2012283757号澳大利亚专利中描述的方法和/或系统生产的产品。

优选的，本发明中方法步骤包括针对污染场地进行的初次修复、二次修复和三次修复，其中，所述初次修复、二次修复和三次修复在一定的时间内实施。修复方案可在任何适当的时间内实施。在本发明的实施例中，污染场地的初次修复、二次修复和三次修复中的每个过程至少实施一次。在此情况下，可以理解成，修复方案至少需要实施一次。在本发明的优选实施例中，污染场地的初次修复、二次修复和三次修复每年至少实施一次。在此情况下，可以理解成，修复方案至少需要每年实施一次。然而，需要了解的是，为了在能够持续生成能量的污染场地中构建生物能量生成点矩阵和能量储存化合物(如腐殖质土壤)，方案可以在任何合适的时间点实施修复方案。

所述初次修复、二次修复和三次修复实施的时间间隔可以是相同的或者不同的。

可以采用任何适宜次数的修复方案。然而，需要理解的是，修复方案的次数会随着一些因素变化，比如待处理场地的条件、现在和将来的使用情况。可以使初次修复和二次修复的间隔间隔开任意适宜的长度。例如，二次修复的时间可以开始于作物的生长季结束时，也可以根据土壤肥力的检测指标来开始，亦可以在预定的时间间隔后开始，及其适宜的组合后开始。

可以以任何合适的方式将第一催化剂和第二催化剂施加到污染场地。例如，第一催化剂和第二催化剂可能是一同存储及应用，可能是分别储存一同应用，亦可能是分别储存并独立使用。在本发明的实施例中，第一催化剂和第二催化剂可以按顺序使用也可以同时使用，即可以将它们彼此独立地施加到污染场地。然而，需要理解的是，第一催化剂和第二催化剂的施加方法因许多因素而变化，例如第一和第二催化剂的组成和特性、应用的方法，要处理的污染场地的类型和大小以及处理方案。

污染场地的修复可以以任何适宜的方式进行。例如，将第一催化剂和第二催化剂中的一种或两种施加到污染场地的方法可以是：喷洒、滴灌、沟灌、空中施用、撒播(broadcastedorspread)及其合适的组合。然而，需要理解的是，催化剂的施加方法因诸多因素而变化，例如第一和第二催化剂的组成和特性、应用的方法，要处理的污染场地的类型和大小以及处理方案。

在本发明实施例中，可以在施加到污染场地之前，将第一催化剂和第二催化剂中的一种或两种与其他物质进行混合。可以使用任意合适的物质。例如，该物质可以是催化剂储存和运输的加工助剂，促进土壤对催化剂吸收的物质，维持催化剂中有机体活性的物质，提高土壤中营养成分的物质，促进营养积累中目标响应的物质等。可以使用任意合适的物质。例如，添加剂包括乳化剂、稳定剂、润湿剂、防腐剂、表面活性剂、矿物、营养物等。例如，可以向催化剂中添加钙源以增加土壤中可用的钙。例如，可以向催化剂中添加糖，以提高土壤的发酵能力。

在本发明的某些实施例中，可以将第一催化剂和第二催化剂施加到污染场地的至少一部分。在这种情况下，可以理解的是，污染场地的至少一部分包括土壤表面、土壤上方相邻的大气和地表下的土壤的三维区域。可以修复污染场地的任意部分。例如，可以将第一催化剂和第二催化剂施加到污染场地约5％的面积，污染场地约10％的面积，污染场地约15％的面积，污染场地约20％的面积，污染场地约25％的面积，污染场地约30％的面积，污染场地约35％的面积，污染场地约40％的面积，污染场地约45％的面积，污染场地约50％的面积，污染场地约55％的面积，污染场地约60％的面积，污染场地约65％的面积，污染场地约70％的面积，污染场地约75％的面积，污染场地约80％的面积，污染场地约85％的面积，污染场地约90％的面积，污染场地约95％的面积，污染场地约100％的面积。在本发明的某些实施例中，初次修复、二次修复和三次修复的污染场地的面积大小可以是相同的或者不同的。然而，污染场地修复的面积大小可能根据初次、二次或三次修复而不同。

在发明的实施例中，污染场地的待修复部分包括两个及以上的土地上相间隔的离散区，其中两个及以上的离散区至少沿着一个边缘是连续的，以及任何适宜的连接方式。在本发明的一个优选实施例中，可以随机选取污染场地的待修复部分。在此情况下，污染场地的待修复部分包括两个及以上的土地上相间隔的离散区的组合，其中两个及以上的离散区至少沿着一个边缘是连续的，以及任何适宜的连接方式的结合。然而，需要注意的是，土地上相间隔的离散区所占比例随着待修复区数量的增加而减少。

在本发明的优选实施例中，在初次修复过程中，将第一和第二催化剂施加到污染场地的至少一部分，从而在污染场地的大约5％的面积上构建生物能量生成点矩阵。在本发明的一个优选例中，可以在初次修复中随机选择的污染场地的至少一部分。

在本发明的优选实施例中，在二次修复过程中，将第一和第二催化剂施加到污染场地的至少一部分，从而在污染场地的大约20％的面积上构建生物能量生成点矩阵。在本发明的一些实施例中，污染场地的二次修复可以包括初次修复已经修复过的区域，也可以不包括初次修复已经处理过的或者与之重叠的部分。在本发明的优选实施例中，在污染场地的二次修复中修复的污染场地的至少一部分可包括初次修复过的部分。

在本发明的优选实施例中，在三次修复过程中，将第一和第二催化剂施加到污染场地的至少一部分，从而在污染场地的大约75％的面积上构建生物能量生成点矩阵。在本发明的一些实施例中，污染场地的三次修复可以包括初次修复和/或二次修复已经修复过的区域，也可以不包括初次修复和/或二次修复已经修复过或者与之重叠的部分。在本发明的优选实施例中，在污染场地的三次修复中修复的污染场地的至少一部分可包括初次修复和二次修复修复过的区域。

在本发明的一些实施例中，可以随机选择污染场地的待修复的部分，或根据预定的标准选择。优选地，随机选择污染场地的待修复的部分。污染场地的待修复的部分可以是与先前修复过的部分相同或者是在先未被修复的部分。

修复方案使得生物能量生成点矩阵在污染场地内和/或其上构建，矩阵的构建足以促进污染场地内持续和有效的产生并储存能源。优选的，在污染场地的初次修复中，将第一催化剂和第二催化剂稀疏地随机撒播至污染场地，使得刺激污染场地中原核生物的活性的来源和/或产生的底物随机分布，其中催化剂和土壤的每个接触点成为了生物能量的发生点。在使用中，随着每个接触点上生物活性的增加，构建了生物能量生成点矩阵。随着进一步的修复，进一步建立了额外的接触点，并且生物能量产生点矩阵扩展至更大的区域，密度也相应增加增加，直至生物能量的生产过程变得自给自足。过一段时间，持续的能量生产过程将有助于污染场地的修复，并提高受污染地区土壤持续平衡氢化合物的能力。

可以以任何合适的计量率将第一催化剂施加到污染场地。例如，第一催化剂应用至污染场地的剂量率可以是每年每公顷100千克，每年每公顷约250千克，每年每公顷约500千克，每年每公顷约750千克，每年每公顷约1000千克，每年每公顷约1250千克，每年每公顷约1500千克，每年每公顷约1750千克，每年每公顷约2000千克，每年每公顷约2250千克，每年每公顷约2500千克，每年每公顷约2750千克，每年每公顷约3000千克，每年每公顷约3250千克，每年每公顷约3500千克，每年每公顷约3750千克，每年每公顷约4000千克。在此情况下，可以理解的是，第一催化剂每年施加到污染场地的量包括了初次修复、二次修复和三次修复中第一催化剂用量的总和。在本发明的一些实施例中，在初次修复、二次修复和三次修复中施加的第一催化剂的量可以相同或者不同。此外，可以设想的是，在本发明的一些实施例中，在使用过程中，修复过程中第一催化剂的使用量可以根据初次修复、二次修复和三次修复而不同。

可以以任何合适的剂量率将第二催化剂施加到污染场地。例如，第二催化剂施加到污染场地的使用量可以每年每公顷约5公升，每年每公顷约50升，每年每公顷约100升，每年每公顷约150升，每年每公顷约200升，每年每公顷约250升，每年每公顷约300升，每年每公顷约350升，每年每公顷约400升，每年每公顷约450升，每年每公顷约500升，每年每公顷约550升，每年每公顷约600升，每年每公顷约650升，每年每公顷约700升，每年每公顷约750升，每年每公顷约800升，每年每公顷约850升，每年每公顷约900升，每年每公顷约950升，每年每公顷约1000升。在此情况下，可以理解的是，第二催化剂每年施加到污染场地的量包括了初次修复、二次修复和三次修复中第二催化剂用量的总和。在本发明的一些实施例中，在初次修复、二次修复和三次修复中施加的第二催化剂的量可以相同或者不同。此外，可以设想的是，在使用过程中，修复过程中第二催化剂的使用量可以根据初次修复、二次修复和三次修复而不同。

在本发明的一些实施例中，第一催化剂和第二催化剂在对污染场地的至少一部分进行的每次修复方案中的使用量可以基本相同，其中在修复方案中的每个阶段所修复的污染场地的至少一部分的面积大小可以实质上不同。在此情况下，初次、二次和三次修复中的有效剂量率实质上是不同的。

所述第一催化剂和第二催化剂可以以任何合适的比例应用。例如，第一催化剂和第二催化剂的比例可以是5:95、10:90、15:85、20:80、25:75、30:70、35:65、40:60、45:55、50:50、55:45、65:35、70:30、75:25、80:20、85:15、95:5。第一催化剂和第二催化剂的比例会随着修复阶段、催化剂的成分以及污染场地的类型而变化。

在本发明的一些实施例中，可以随机地将第一催化剂和第二催化剂中的一种或两种施加到污染场地的至少一部分。在这种情况下，可以理解为，可以根据预先确定的标准选择污染场地的部分，并随机使用催化剂，以便产生大于30％变异系数的扩散。或者，第一催化剂和第二催化剂中的一种或两种都可以施加到污染场地的一部分。例如，可以将催化剂施加到污染场地的待处理部分，以致其产生变异系数小于25％的扩散。

在本发明的某些实施例中，第一催化剂和第二催化剂中的一种或两种均可作为追肥使用。在本发明的某些实施例中，可将第一催化剂和第二催化剂中的一种或两种施加到土中并与污染场地上的土壤混合。在本发明的一些实施例中，初次处理、二次处理和三次处理中的一个或多个步骤还可能包括将第一催化剂和第二催化剂中的一种或两种施加到污染场地，并将催化剂和污染场地上的土壤进行混合。在使用中，将催化剂与污染场地上的土壤混合有助于在土壤中和/或土壤上构建生物能量生成点三维矩阵。

在本发明的实施例中，修复方案包括对污染场地的至少一部分进行初次修复、二次修复和三次修复，上述修复可以采用第一催化剂、第二种催化剂和第三催化剂。第三催化剂可以是任何合适的形式，然而，在本发明的一些实施例中，该催化剂可能包括液体、肥料(特别是一种生物肥料)或其他高价值的有机材料、腐殖质或腐殖质土壤、培养物、用于能量产生的收集底物等。在本发明的某些实施例中，第三催化剂可以是与第一催化剂和/或第二催化剂相同类型的催化剂，也可以是不同类型的催化剂。在本发明的实施例中，第三催化剂和第一催化剂和/或第二催化剂可以是同一种催化剂。

在本发明的实施例中，第三种催化剂可以包括由生物水合成产生的液体。例如，生物水合成生成的液体可以随着蒸腾作用上升并通过降水返回。其中，降水包括降雨、降露和气候变化时产生的湿气(如一天结束后的自然循环冷却)。在这种情况下，可以理解的是，第三催化剂可以通过蒸腾和降水循环来循环利用。生物水合成所产生的液体可以通过任何适当方法在污染场地循环。例如，液体可能通过毛细管作用、对流、蒸腾、降水或任何适当的组合在污染场地内循环。

在本发明的优选实施例中，由生物水合成产生的液体可以包括使一个或多个原核生物的活性受到刺激的来源和/或产生的底物。在本发明的优选实施例中，生物水合成产生的液体可以促进上述来源和/或产生的底物的转移。在这种情况下，液体通过毛细作用在土壤中的迁移和/或蒸腾作用可以促进刺激一个或多个原核生物活性的来源和/或产生的底物的转移。在使用中，随着时间的推移，第三催化剂通过蒸腾和降雨的循环可以在污染场地中和/或污染场地上构建生物能量生成点矩阵，该矩阵能够促进污染场地的持续能量产生和储能化合物的生成，比如腐殖质土壤。

与现有技术相比，本发明有许多优点。例如，催化剂在污染场地中的应用实现为污染场地上捕获能量的储存，并使生物能量发生机制转移至污染场地。其中，随着时间的增长，生物能量生成点矩阵的构建提高了污染场地中的土的壤持续平衡氢化合物的能力。此外，该方法促进了土壤微生物群的发展和健康，并通过平衡土壤的酸度或碱度和/或减少钠质污染物过多对植物生长的影响来协助土壤的恢复。

本发明所述的任何特征都可以与本发明范围内的任何一个或多个其他特征组合在一起。

本发明中对任何现有技术的引用不是也不应被视为承认现有技术是公知常识的一部分。