CN103026820A

CN103026820A - 大青叶煎煮液在中和酸雨的酸度、改良和治理酸化土壤中的应用

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Publication number: CN103026820A
Application number: CN2013100042885A
Authority: CN
Inventors: 诸卫平
Original assignee: Individual
Current assignee: Guangdong Shunde Jingtule Agricultural Environmental Protection Technology Development Co Ltd
Priority date: 2013-01-06
Filing date: 2013-01-06
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2033-01-06
Also published as: CN103026820B

Abstract

本发明公开了一种大青叶煎煮液在中和酸雨的酸度、改良和治理酸化土壤中的应用。本发明首次发现大青叶煎煮液对人工模拟酸雨的酸度有明显的中和作用，还能降解硝酸根或硫酸根离子等污染物。目前，大青叶在我国各地均有栽培和种植，取材使用非常便利，各地可因地制宜地使用它们进行试验研究和实地治理研究，但其作用机理和实地治理效果还需要进一步深入的研究。本研究首次开展了利用大青叶煎煮液对人工模拟酸雨的酸度进行中和，以及降解硝酸根或硫酸根离子等污染物，具有明显的效果，因此可将大青叶煎煮液用于中和酸雨的酸度，降解硝酸根或硫酸根离子等污染物，以及改良和治理酸性土壤，从而开启了综合治理酸化土壤的新途径和新思路。

Description

大青叶煎煮液在中和酸雨的酸度、改良和治理酸化土壤中的应用

技术领域：

本发明属于土壤和酸雨污染治理领域，具体涉及大青叶煎煮液在中和酸雨的酸度、改良和治理酸化土壤中的应用。

背景技术：

酸雨是指pH值小于5.6的雨雪或其他各种形态的大气降水（齐峰等，2011）。酸雨因对生态环境、森林、农作物及人体健康等方面造成危害，被誉为“空中死神”，是目前人类遇到的全球性区域灾难之一。据报道，因湖泊的酸度降低，加拿大等国的湖泊中有鱼类死亡的现象（Hessen，1998）；我国西南地区因酸性沉降的危害，已出现大片针叶林死亡的报道（杨本宏，2000）；据估计，江苏、浙江等省因酸雨造成减产的农田约1000万公顷，每年经济损失人民币达37亿元（金永平等，1997）。除此以外，酸雨还对人体健康不利，它能刺激人的咽喉、眼睛，对呼吸道粘膜、皮肤、眼部产生损害（付修勇，2000）。目前，我国已成为继欧洲、北美之后的第三大酸雨区（张新民等，2010）。对酸雨的治理研究已刻不容缓。

酸雨对环境的影响已引起全人类的共同关注。目前，我国对酸雨的防治措施除了加强对污染源SO₂和NOx排放的监测和管理，严格落实SO₂和NOx排放总量控制，削减SO₂和NOx排放量以外，在完善环境法规和加强环保执法、优化能源质量和调整能源结构及气体污染物治理技术和设备的研究和开发等方面都做了很多努力（陈明艳等，2009）。酸雨导致土壤酸化，使土壤中的K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺等植物营养元素盐离子的大量流失，致使土壤肥料下降，最终导致贫瘠化（刘彬，2001）。此外，酸雨可促进土壤中部分有毒重金属元素的活性，如有毒金属离子Cu²⁺、Mn²⁺、Cr²⁺、Zn²⁺、Pb²⁺在较酸性土壤中溶解度升高，这些金属离子在表土层沉降和积累往往会使土壤变成有毒性的环境介质，最终影响植物体的生长发育（陈明艳等，2009）。目前，对酸性土壤的改良和治理主要用石灰来改良和中和，而石灰的过度使用也会对土壤的理化结构发生改变，往往会造成二次污染；另外，石灰的生产、运输及使用过程也不是完全环保。

发明内容：

本发明的目的是提供大青叶煎煮液在中和酸雨的酸度中的应用。

本发明通过实验发现，大青叶煎煮液能有效中和人工模拟酸雨的酸度，并在短时间内使酸雨达到弱碱性状态，大青叶煎煮液能有效提高浓硫酸（pH=1.7）的pH值，是改良和治理酸性土壤的有效措施之一。

本发明还通过实验发现，大青叶煎煮液能降解硝酸根和硫酸根等污染物。

因此，本发明的大青叶煎煮液可以在中和酸度、降解硝酸根或硫酸根离子中的应用，因此可以在中和酸雨的酸度、改良和治理酸化土壤中应用。

所述的大青叶煎煮液是指将大青叶按照常规方法煎煮而成，优选每20g大青叶原植物材料，加蒸馏水400mL，温火煮沸30min，煮成大青叶煎煮液，pH值为8.5。

本发明首次发现大青叶煎煮液对人工模拟酸雨的酸度有明显的中和作用，还能降解硝酸根或硫酸根离子等污染物。由于增加土壤的有机物能改良土壤，增强土壤微生物的活动能力（董钻和沈秀英，2000），有机物还会对土壤中一些残留农药和重金属等污染物产生吸附作用，从而缓解这些有毒有害物质对土壤和农作物的毒害作用（刘克锋，2006）。目前，大青叶在我国各地均有栽培和种植，取材使用非常便利，各地可因地制宜地使用它们进行试验研究和实地治理研究，但其作用机理和实地治理效果还需要进一步深入的研究。本研究首次开展了利用大青叶煎煮液对人工模拟酸雨的酸度进行中和，以及降解硝酸根或硫酸根离子等污染物，具有明显的效果，因此可将大青叶煎煮液用于中和酸雨的酸度，降解硝酸根或硫酸根离子等污染物，以及改良和治理酸性土壤，从而开启了综合治理酸化土壤的新途径和新思路。

具体实施方式：

以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。

实施例1：

1、材料

供试的中草药原植物材料为：

A、大青叶（Isatis indigotica Fort），产地广西，由广州康宁医药有限公司提供；

B、甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch），产地新疆，由广州康宁医药有限公司提供；

C、水稻秸秆来源为杂优品种3550，由华南农业大学水稻育种场提供。本研究供试的水稻秸秆都来源于该品种和同一批次。

D、浓H₂SO₄溶液:分析纯，含量为95-98%，洛阳市化学试剂厂生产。

E、H₂SO₄溶液：取50mL浓H₂SO₄，加蒸馏水稀释，调到pH=1.7，制成试验用的H₂SO₄溶液，放在阴凉处备用。

F、NaNO₃：分析纯，纯度为99%，为天津博迪化工股份有限公司生产。

G、NaNO₃溶液：用天平称取约18g NaNO₃，添加1L蒸馏水，制成试验用的NaNO₃溶液，放在阴凉处备用。

2、方法

2.1中草药煎煮液的制备

大青叶煎煮液：称取大青叶原植物材料20g，加蒸馏水400mL，在陶瓷药煲中温火煮沸30min，煮成大青叶煎煮液，pH值为8.5。

甘草煎煮液：称取甘草原植物材料20g，加蒸馏水400mL，在陶瓷药煲中温火煮沸30min，煮成甘草煎煮液，pH值为6.2。

检验液体中的SO₄ ^2-方法:参照GB/T5750.5-2006方法。

检验液体中的NO₃ ^-方法:参照GB/T5750.5-2006方法。

2.2人工模拟酸雨的制备

用瓶口向下集气法，用30L容量的罐收集焚烧稻秆100g所产生的烟雾，然后加入1L蒸馏水，制成pH值为5.2的人工模拟酸雨。共制备10L人工模拟酸雨作为备用液。

2.3中和人工模拟酸雨酸度的处理设计

在三个装有100mL人工模拟酸雨的广口瓶中，分别加入大叶青煎煮液、甘草煎煮液、蒸馏水100mL，形成3个处理，以加蒸馏水的作为对照（CK）。每个处理3瓶，三次重复。充分振荡混合后封闭瓶盖，放在阴凉处。每2d用610型笔式数显pH计测量各组处理液的pH值，连续监测40d。

2.4大青叶煎煮液对H₂SO₄影响的处理设计

设二个处理，取大青叶煎煮液100mL和100mL H₂SO₄溶液（pH=1.7），分别加入盛有100mL H₂SO₄溶液（pH=1.7）和100mL蒸馏水的瓶子中，以100mL H₂SO₄溶液（pH=1.7）添加100mL蒸馏水作为对照处理（CK），每个处理3瓶，做三次重复。充分摇荡混合后封闭瓶盖，放在阴凉处。3d后，参照GB/T5750.5-2006方法来检验二种处理液的SO₄ ^2-含量，并分别用610型笔式数显pH计测量各处理液的pH值。

2.5大青叶煎煮液对NaNO₃影响的处理设计

设二个处理，取大青叶煎煮液100mL和100mL NaNO₃溶液，分别加入盛有100mLNaNO₃溶液和100mL蒸馏水的瓶子中，以100mL NaNO₃溶液（pH=6.8）添加100mL蒸馏水作为对照处理（CK），每个处理3瓶，做三次重复。充分摇荡混合后封闭瓶盖，放在阴凉处。3d后，参照GB/T5750.5-2006方法来检验各处理液的NO₃ ^-含量。

3结果与分析

3.1不同中草药处理对人工模拟酸雨酸度的中和作用

不同中草药煎煮液对人工模拟酸雨pH值的中和作用明显不同（表1）。大青叶煎煮液对人工模拟酸雨pH值的中和作用最强，从第0d开始，其处理液的pH值（6.5）就开始明显高于CK（5.2），在第4d时其pH值为7.1，接近中性（pH=7.0）水平，随后逐渐变成弱碱性，第8d之后到第40d，pH值均维持在7.8左右的弱碱性水平；CK的pH值在40d内均呈弱酸性水平，从第0d的5.2到第40d的5.4，变化不大。大青叶煎煮液处理液的平均pH值比CK的平均pH值大，且差异极显著。表明大青叶煎煮液能有效中和人工模拟酸雨的酸度，并在短时间内使人工模拟酸雨达到弱碱性状态。

甘草煎煮液对人工模拟酸雨的酸度的中和作用比大青叶煎煮液的弱，且需要时间长，效果缓慢，第4d时，其pH值（5.5）高于CK（5.2），但前38d pH值均在7.0以下，呈酸性或弱酸性状态，到第40d时，其pH值才达到7.0的中性水平，因此，甘草煎煮液对人工模拟酸雨酸度的中和效果不理想。

表1：不同中草药处理对人工模拟酸雨pH值的影响

注：数据表示平均值±标准误，同一行中不同小写字母表示差异显著，P<0.05。

3.2大青叶煎煮液对H₂SO₄的影响

大青叶煎煮液处理和蒸馏水对H₂SO₄溶液的pH和硫酸根浓度影响不同（表2）。与对照相比，大青叶煎煮液处理能提高H₂SO₄溶液的pH，且差异显著；大青叶煎煮液处理能减少H₂SO₄溶液的硫酸根浓度，但差异不显著。说明大青叶煎煮液处理既能明显中和作为强酸的H₂SO₄溶液的pH，又能减少作为强酸的H₂SO₄溶液的硫酸根浓度。

表2：大青叶煎煮液对H₂SO₄的影响

注：数据指平均值±标准误；同一行中不同小写字母表示差异显著，P<0.05。

3.3大青叶煎煮液对NaNO₃的影响

大青叶煎煮液处理和蒸馏水对NaNO₃溶液的硝酸根浓度影响不同（表3）。与对照相比，大青叶煎煮液处理能大幅度减少NaNO₃溶液的硝酸根浓度，且差异极显著。说明大青叶煎煮液处理能明显减少NaNO₃溶液的硝酸根浓度，效果极显著。

表3：大青叶煎煮液对NaNO₃的影响

4、讨论与结论

本发明用大青叶、甘草的煎煮液来中和人工模拟酸雨的酸度，探讨不同中草药煎煮液对人工模拟酸雨酸度的中和效果。结果表明，大青叶煎煮液对人工模拟酸雨的酸度有很好的中和作用，其处理从第0d开始，pH值（6.5）就明显高于CK的pH值（5.2），第4d时的pH值为7.1，达到中性水平，随后逐渐变成弱碱性，第8d到第40d，pH值均维持在7.8左右的弱碱性水平；甘草煎煮液对人工模拟酸雨的中和作用比大青叶煎煮液的弱，且需要较长时间，效果缓慢，处理后40d，pH值才上升到中性状态。本发明结果表明大青叶煎煮液能有效中和人工模拟酸雨的酸度，并在短时间内使酸雨达到弱碱性状态，是改良和治理酸性土壤的有效措施之一。

酸雨能够破坏生态环境，尤其破坏大面积的森林和农作物，造成直接和间接的经济损失。由于酸雨是由SO₂和NO₂等气体排放产生而成（邱明燕等，2009），会导致水土的SO₄ ^2-、NO₃ ^-的含量升高，硫酸盐和硝酸盐在土壤中大量累积（Lei et al.，1995）。酸雨还会使土壤酸化，土壤中的钙、镁等养分被酸溶解，导致土壤一些阳离子和养分流失（彭彩霞等，2003；Wu etal.，1998）。减少环境中由酸雨带来的SO₄ ^2-、NO₃ ^-的含量成为当务之急，但目前对此研究的报道还很少。本研究首次使用大青叶煎煮液来试验，结果发现，大青叶煎煮液处理既能明显中和作为强酸的H₂SO₄溶液的pH，又能减少作为强酸的H₂SO₄溶液的硫酸根浓度，但效果不显著；大青叶煎煮液处理能明显减少NaNO₃溶液的硝酸根浓度，效果极显著。因此，大青叶煎煮液可以尝试作为防治酸雨的材料，应用于中和酸雨的酸度和减少环境中硫酸根和硝酸根的含量。

Claims

1.大青叶煎煮液在中和酸度、降解硝酸根或硫酸根离子中的应用。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，大青叶煎煮液在中和酸雨的酸度、改良和治理酸化土壤中应用。

3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述的大青叶煎煮液是将每20g大青叶原植物材料，加蒸馏水400mL，温火煮沸30min，煮成大青叶煎煮液，pH值为8.5。