CN110201998A - 一种苏丹草修复芘与镍复合污染土壤的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种苏丹草修复芘与镍复合污染土壤的方法，属于土壤修复技术领域。本发明将茶皂素溶液与氨三乙酸混合均匀得到混合溶液A；将苏丹草种植在芘与镍复合污染土壤中进行原位土壤修复；待苏丹草生长3周，将混合溶液A分批次加入到污染土壤中，苏丹草继续生长至6周，将苏丹草从土壤中去除即完成污染土壤的修复。本发明利用表面活性剂和螯合剂强化苏丹草修复芘与镍复合污染土壤，提高污染物芘和镍的生物利用性，促进苏丹草生长，从而提高污染土壤的植物修复效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种苏丹草修复芘与镍复合污染土壤的方法，属于土壤修复技术领域。
背景技术
当有机物和重金属同时存在于在土壤中，由于两者性质结构有所差异极可能会发生相互作用，其形成的复合污染，比单一污染危害更大。因此土壤芘、镍复合污染的治理是我国急需解决的问题。由于植物修复技术具有低廉的治理成本、利于土壤生态系统的保持、二次污染可控制等优点，使其成为土壤污染治理的研究热点。苏丹草根系发达，植株生长高大且迅速。有报道其在PAHs污染浓度较高的环境中仍能正常生长，且对土壤PAHs降解时间短、降解效果好；苏丹草虽对污染土壤有一定的修复作用，然而依靠其自然生长的修复效果有一定的局限性。
发明内容
针对芘与镍复合污染土壤修复技术上存在的技术问题，提供了一种苏丹草修复芘与镍复合污染土壤的方法，即利用表面活性剂和螯合剂强化苏丹草修复芘与镍复合污染土壤，提高污染物芘和镍的生物利用性，促进苏丹草生长，从而提高污染土壤的植物修复效率。
一种苏丹草修复芘与镍复合污染土壤的方法，具体步骤如下：
(1)将茶皂素溶液与氨三乙酸混合均匀得到混合溶液A；
(2)将苏丹草种植在芘和/或镍污染土壤中进行原位土壤修复；
(3)待步骤(2)中苏丹草生长3周，将步骤(1)的混合溶液A分批次加入到污染土壤中，苏丹草继续生长至6周，将苏丹草从土壤中去除即完成污染土壤的修复。
所述步骤(1)混合溶液A中的茶皂素的浓度为1～5g/L，茶皂素与步骤(2)中芘和/或镍污染土壤的质量比为(0.2～1):1000。
所述步骤(1)混合溶液A中的氨三乙酸的浓度为1～10g/L，氨三乙酸与步骤(2)中芘和/或镍污染土壤的质量比为(0.2～2):1000。
所述步骤(2)中污染土壤在种植苏丹草前混匀并过筛。
所述步骤(2)苏丹草在播种前置于蒸馏水中浸泡6～8h，浸泡后的苏丹草种子播种深度为4～6cm，播种密度为每千克土50～70颗种子；在苏丹草出芽前土壤含水量为17％～19％，出芽后土壤含水量为16％～17％；
若植物过于密集可在第1～2周间苗，应保证苏丹草生长在通风、光照充足的地方。
所述步骤(3)混合溶液A分7次加入到污染土壤中且每隔一天加入一次。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过添加天然表面活性剂茶皂素及螯合剂氨三乙酸不仅可提高污染物芘和镍的生物利用性，并且可促进苏丹草生长，提高苏丹草生物量，联合提高污染土壤的植物修复效率；
(2)本发明采用天然表面活性剂茶皂素，其作为绿色强化剂既可以提高植物修复效率，又不会造成二次土壤污染的问题；选取的螯合剂氨三乙酸为可生物降解的螯合剂，不仅可有效螯合重金属，还可作为植物生长的氮源；
(3)本发明应用表面活性剂茶皂素及螯合剂氨三乙酸强化苏丹草修复多环芳烃重金属污染土壤的效果，芘的降解率在单一和复合污染土壤中分别由87.48％和83.39％增加至93.49％和95.61％；苏丹草对镍的吸收主要集中在根部，单一和复合污染处理苏丹草中镍浓度分别由107.32mg/kg和94.02mg/kg增加至135.20mg/kg和98.15mg/kg。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
对比例1：苏丹草修复芘污染土壤的方法，具体步骤如下：
(1)将苏丹草种植在芘污染土壤中进行原位土壤修复；其中芘污染土壤中芘的含量为52.00mg/kg，苏丹草种子播种前于蒸馏水中浸泡8h以便出芽，浸泡后的种子播种深度为4厘米，播种密度为每千克土70颗种子；在苏丹草出芽前保证土壤含水量在17％～19％，出芽后土壤含水量维持在16％～17％，植物于出苗后第1周间苗，保证苏丹草生长在通风、光照充足的地方；
(2)待步骤(2)中苏丹草持续生长至6周，将苏丹草从土壤中去除即完成污染土壤的修复；
修复后的土壤称取1.000g，加入无水硫酸钠，以二氯甲烷和丙酮的混合液(1:1，v/v)作为提取剂超声萃取并离心后获得上层清液，将上清液转移至鸡心瓶中旋转蒸发至溶液剩余约0.3mL，然后过层析柱，用环己烷润洗鸡心瓶，将环己烷转移到层析柱中，用二氯甲烷和正己烷的混合液(1:1，v/v)淋洗层析柱，淋洗液旋转蒸干，用2mL甲醇润洗鸡心瓶，然后过滤后转移至2mL进样瓶中，用高效液相色谱进行浓度分析；本对比例修复土壤中芘的含量为6.51mg/kg，芘的降解率为87.48％。
实施例1：一种苏丹草修复芘污染土壤的方法，具体步骤如下：
(1)将茶皂素溶液与氨三乙酸混合均匀得到混合溶液A；其中混合溶液A中的茶皂素的浓度为5g/L，茶皂素与步骤(2)中芘污染土壤的质量比为1:1000；氨三乙酸的浓度为5g/L与步骤(2)中芘污染土壤的质量比为1:1000；
(2)将苏丹草种植在芘污染土壤中进行原位土壤修复；其中芘污染土壤中芘的含量为52.00mg/kg，苏丹草种子播种前于蒸馏水中浸泡8h以便出芽，浸泡后的种子播种深度为4厘米，播种密度为每千克土70颗种子。在苏丹草出芽前保证土壤含水量在17％～19％，出芽后土壤含水量维持在16％～17％，植物于出苗后第1周间苗，应保证苏丹草生长在通风、光照充足的地方；
(3)待步骤(2)中苏丹草生长3周，将步骤(1)的混合溶液A分批次加入到污染土壤中，苏丹草继续生长至6周，将苏丹草从土壤中去除即完成污染土壤的修复；其中混合溶液A分7次加入到污染土壤中且每隔一天加入一次；
修复后的土壤称取1.000g，加入无水硫酸钠，以二氯甲烷和丙酮的混合液(1:1，v/v)作为提取剂超声萃取并离心后获得上层清液，将上清液转移至鸡心瓶中旋转蒸发至溶液剩余约0.3mL，然后过层析柱，用环己烷润洗鸡心瓶，将环己烷转移到层析柱中，用二氯甲烷和正己烷的混合液(1:1，v/v)淋洗层析柱，淋洗液旋转蒸干，用2mL甲醇润洗鸡心瓶，然后过滤后转移至2mL进样瓶中，用高效液相色谱进行浓度分析；本实施例修复土壤中芘的含量为3.39mg/kg，芘的降解率为93.49％。
对比例2：苏丹草修复镍污染土壤的方法，具体步骤如下：
(1)将苏丹草种植在镍污染土壤中进行原位土壤修复；其中镍污染土壤中镍的含量为199.69mg/kg，苏丹草种子播种前于蒸馏水中浸泡8h以便出芽，浸泡后的种子播种深度为4厘米，播种密度为每千克土70颗种子；在苏丹草出芽前保证土壤含水量在17％～19％，出芽后土壤含水量维持在16％～17％，植物于出苗后第1周间苗，应保证苏丹草生长在通风、光照充足的地方；
(2)待步骤(2)中苏丹草持续生长至6周，将苏丹草从土壤中去除即完成污染土壤的修复；
修复后的土壤经冷冻干燥去除水分，称取0.1g土壤以硝酸-高氯酸-氢氟酸法消解，冷却后用5％的硝酸溶液定容，经0.45μm滤头过滤后存放于容量瓶中，使用电感耦合等离子体发射光谱仪测试镍浓度；本对比例修复土壤中镍的含量为198.81mg/kg，苏丹草中镍浓度为107.32mg/kg。
实施例2：一种苏丹草修复镍污染土壤的方法，具体步骤如下：
(1)将茶皂素溶液与氨三乙酸混合均匀得到混合溶液A；其中混合溶液A中的茶皂素的浓度为5g/L，茶皂素与步骤(2)中镍污染土壤的质量比为1:1000；氨三乙酸与步骤(2)中镍污染土壤的质量比为1:1000；
(2)将苏丹草种植在镍污染土壤中进行原位土壤修复；其中镍污染土壤中镍的含量为199.69mg/kg，苏丹草种子播种前于蒸馏水中浸泡8h以便出芽，浸泡后的种子播种深度为4厘米，播种密度为每千克土70颗种子。在苏丹草出芽前保证土壤含水量在17％～19％，出芽后土壤含水量维持在16％～17％，植物于出苗后第1周间苗，应保证苏丹草生长在通风、光照充足的地方；
(3)待步骤(2)中苏丹草生长3周，将步骤(1)的混合溶液A分批次加入到污染土壤中，苏丹草继续生长至6周，将苏丹草从土壤中去除即完成污染土壤的修复；其中混合溶液A分7次加入到污染土壤中且每隔一天加入一次；
修复后的土壤经冷冻干燥去除水分，称取0.1g土壤以硝酸-高氯酸-氢氟酸法消解，冷却后用5％的硝酸溶液定容，经0.45μm滤头过滤后存放于容量瓶中，使用电感耦合等离子体发射光谱仪测试镍浓度；本实施例修复土壤中镍的含量为198.75mg/kg，苏丹草中镍浓度为135.20mg/kg。
对比例3：苏丹草修复芘与镍复合污染土壤的方法，具体步骤如下：
(1)将苏丹草种植在芘与镍复合污染土壤中进行原位土壤修复；其中芘与镍复合污染土壤中芘的含量为52.00mg/kg，镍的含量为199.69mg/kg，苏丹草种子播种前于蒸馏水中浸泡8h以便出芽，浸泡后的种子播种深度为4厘米，播种密度为每千克土70颗种子；在苏丹草出芽前保证土壤含水量在17％～19％，出芽后土壤含水量维持在16％～17％，植物于出苗后第1周间苗，应保证苏丹草生长在通风、光照充足的地方；
(2)待步骤(2)中苏丹草持续生长至6周，将苏丹草从土壤中去除即完成污染土壤的修复；
修复后的土壤称取1.000g，加入无水硫酸钠，以二氯甲烷和丙酮的混合液(1:1，v/v)作为提取剂超声萃取并离心后获得上层清液，将上清液转移至鸡心瓶中旋转蒸发至溶液剩余约0.3mL，然后过层析柱，用环己烷润洗鸡心瓶，将环己烷转移到层析柱中，用二氯甲烷和正己烷的混合液(1:1，v/v)淋洗层析柱，淋洗液旋转蒸干，用2mL甲醇润洗鸡心瓶，然后过滤后转移至2mL进样瓶中，用高效液相色谱进行浓度分析；修复后的土壤经冷冻干燥去除水分，称取0.1g土壤以硝酸-高氯酸-氢氟酸法消解，冷却后用5％的硝酸溶液定容，经0.45μm滤头过滤后存放于容量瓶中，使用电感耦合等离子体发射光谱仪测试镍浓度；本对比例修复土壤中芘的含量为8.64mg/kg，芘的降解率为83.39％；修复土壤中镍的含量为198.8mg/kg，苏丹草中镍浓度为94.02mg/kg。
实施例3：一种苏丹草修复芘与镍复合污染土壤的方法，具体步骤如下：
(1)将茶皂素溶液与氨三乙酸混合均匀得到混合溶液A；其中混合溶液A中的茶皂素的浓度为5g/L，茶皂素与步骤(2)中芘与镍复合污染土壤的质量比为1:1000；混合溶液A中的氨三乙酸的浓度为5g/L，氨三乙酸与步骤(2)中芘与镍复合污染土壤的质量比为1:1000；
(2)将苏丹草种植在芘与镍复合污染土壤中进行原位土壤修复；其中芘与镍复合污染土壤中芘的含量为52.00mg/kg，镍的含量为199.69mg/kg，苏丹草种子播种前于蒸馏水中浸泡8h以便出芽，浸泡后的种子播种深度为4厘米，播种密度为每千克土70颗种子；在苏丹草出芽前保证土壤含水量在17％～19％，出芽后土壤含水量维持在16％～17％，植物于出苗后第1周间苗，应保证苏丹草生长在通风、光照充足的地方；
(3)待步骤(2)中苏丹草生长3周，将步骤(1)的混合溶液A分批次加入到污染土壤中，苏丹草继续生长至6周，将苏丹草从土壤中去除即完成污染土壤的修复；其中混合溶液A分7次加入到污染土壤中且每隔一天加入一次；
修复后的土壤称取1.000g，加入无水硫酸钠，以二氯甲烷和丙酮的混合液(1:1，v/v)作为提取剂超声萃取并离心后获得上层清液，将上清液转移至鸡心瓶中旋转蒸发至溶液剩余约0.3mL，然后过层析柱，用环己烷润洗鸡心瓶，将环己烷转移到层析柱中，用二氯甲烷和正己烷的混合液(1:1，v/v)淋洗层析柱，淋洗液旋转蒸干，用2mL甲醇润洗鸡心瓶，然后过滤后转移至2mL进样瓶中，用高效液相色谱进行浓度分析；修复后的土壤经冷冻干燥去除水分，称取0.1g土壤以硝酸-高氯酸-氢氟酸法消解，冷却后用5％的硝酸溶液定容，经0.45μm滤头过滤后存放于容量瓶中，使用电感耦合等离子体发射光谱仪测试镍浓度；本实施例修复土壤中芘的含量为3.39mg/kg，芘的降解率为93.49％；修复土壤中镍的含量为198.69mg/kg，苏丹草中镍浓度为98.15mg/kg。
实施例4：一种苏丹草修复芘与镍复合污染土壤的方法，具体步骤如下：
(1)将茶皂素溶液与氨三乙酸混合均匀得到混合溶液A；其中混合溶液A中的茶皂素的浓度为1g/L，茶皂素与步骤(2)中芘与镍复合污染土壤的质量比为0.2:1000；其中混合溶液A中的氨三乙酸的浓度为1g/L，氨三乙酸与步骤(2)中芘与镍复合污染土壤的质量比为0.2:1000；
(2)将苏丹草种植在芘与镍复合污染土壤中进行原位土壤修复；其中芘与镍复合污染土壤中芘的含量为52.00mg/kg，镍的含量为199.69mg/kg，苏丹草种子播种前于蒸馏水中浸泡6h以便出芽，浸泡后的种子播种深度为5厘米，播种密度为每千克土60颗种子；在苏丹草出芽前保证土壤含水量在17％～19％，出芽后土壤含水量维持在16％～17％，植物于出苗后第1.5周间苗，应保证苏丹草生长在通风、光照充足的地方；
(3)待步骤(2)中苏丹草生长3周，将步骤(1)的混合溶液A分批次加入到污染土壤中，苏丹草继续生长至6周，将苏丹草从土壤中去除即完成污染土壤的修复；其中混合溶液A分7次加入到污染土壤中且每隔一天加入一次；
修复后的土壤称取1.000g，加入无水硫酸钠，以二氯甲烷和丙酮的混合液(1:1，v/v)作为提取剂超声萃取并离心后获得上层清液，将上清液转移至鸡心瓶中旋转蒸发至溶液剩余约0.3mL，然后过层析柱，用环己烷润洗鸡心瓶，将环己烷转移到层析柱中，用二氯甲烷和正己烷的混合液(1:1，v/v)淋洗层析柱，淋洗液旋转蒸干，用2mL甲醇润洗鸡心瓶，然后过滤后转移至2mL进样瓶中，用高效液相色谱进行浓度分析；修复后的土壤经冷冻干燥去除水分，称取0.1g土壤以硝酸-高氯酸-氢氟酸法消解，冷却后用5％的硝酸溶液定容，经0.45μm滤头过滤后存放于容量瓶中，使用电感耦合等离子体发射光谱仪测试镍浓度；本实施例修复土壤中芘的含量为5.21mg/kg，芘的降解率为89.98％；修复土壤中镍的含量为198.76mg/kg，苏丹草中镍浓度为96.52mg/kg。
实施例5：一种苏丹草修复芘与镍复合污染土壤的方法，具体步骤如下：
(1)将茶皂素溶液与氨三乙酸混合均匀得到混合溶液A；其中混合溶液A中的茶皂素的浓度为2.5g/L，茶皂素与步骤(2)中芘与镍复合污染土壤的质量比为0.5:1000；其中混合溶液A中的氨三乙酸的浓度为5g/L，氨三乙酸与步骤(2)中芘与镍复合污染土壤的质量比为1:1000；
(2)将苏丹草种植在芘与镍复合污染土壤中进行原位土壤修复；其中芘与镍复合污染土壤中芘的含量为52.00mg/kg，镍的含量为199.69mg/kg，苏丹草种子播种前于蒸馏水中浸泡6h以便出芽，浸泡后的种子播种深度为6厘米，播种密度为每千克土50颗种子；在苏丹草出芽前保证土壤含水量在17％～19％，出芽后土壤含水量维持在16％～17％，植物于出苗后第1周间苗，应保证苏丹草生长在通风、光照充足的地方；
(3)待步骤(2)中苏丹草生长3周，将步骤(1)的混合溶液A分批次加入到污染土壤中，苏丹草继续生长至6周，将苏丹草从土壤中去除即完成污染土壤的修复；其中混合溶液A分7次加入到污染土壤中且每隔一天加入一次；
修复后的土壤称取1.000g，加入无水硫酸钠，以二氯甲烷和丙酮的混合液(1:1，v/v)作为提取剂超声萃取并离心后获得上层清液，将上清液转移至鸡心瓶中旋转蒸发至溶液剩余约0.3mL，然后过层析柱，用环己烷润洗鸡心瓶，将环己烷转移到层析柱中，用二氯甲烷和正己烷的混合液(1:1，v/v)淋洗层析柱，淋洗液旋转蒸干，用2mL甲醇润洗鸡心瓶，然后过滤后转移至2mL进样瓶中，用高效液相色谱进行浓度分析；修复后的土壤经冷冻干燥去除水分，称取0.1g土壤以硝酸-高氯酸-氢氟酸法消解，冷却后用5％的硝酸溶液定容，经0.45μm滤头过滤后存放于容量瓶中，使用电感耦合等离子体发射光谱仪测试镍浓度；本实施例修复土壤中芘的含量为4.45mg/kg，芘的降解率为91.44％；修复土壤中镍的含量为198.7mg/kg，苏丹草中镍浓度为97.13mg/kg
实施例6：一种苏丹草修复芘与镍复合污染土壤的方法，具体步骤如下：
(1)将茶皂素溶液与氨三乙酸混合均匀得到混合溶液A；其中混合溶液A中的茶皂素的浓度为5g/L，茶皂素与步骤(2)中芘与镍复合污染土壤的质量比为1:1000；其中混合溶液A中的氨三乙酸的浓度为10g/L，氨三乙酸与步骤(2)中芘与镍复合污染土壤的质量比为2:1000；
(2)将苏丹草种植在芘与镍复合污染土壤中进行原位土壤修复；其中芘与镍复合污染土壤中芘的含量为52.00mg/kg，镍的含量为199.69mg/kg，苏丹草种子播种前于蒸馏水中浸泡6h以便出芽，浸泡后的种子播种深度为6厘米，播种密度为每千克土50颗种子；在苏丹草出芽前保证土壤含水量在17％～19％，出芽后土壤含水量维持在16％～17％，植物于出苗后第1周间苗，应保证苏丹草生长在通风、光照充足的地方；
(3)待步骤(2)中苏丹草生长3周，将步骤(1)的混合溶液A分批次加入到污染土壤中，苏丹草继续生长至6周，将苏丹草从土壤中去除即完成污染土壤的修复；其中混合溶液A分7次加入到污染土壤中且每隔一天加入一次；
修复后的土壤称取1.000g，加入无水硫酸钠，以二氯甲烷和丙酮的混合液(1:1，v/v)作为提取剂超声萃取并离心后获得上层清液，将上清液转移至鸡心瓶中旋转蒸发至溶液剩余约0.3mL，然后过层析柱，用环己烷润洗鸡心瓶，将环己烷转移到层析柱中，用二氯甲烷和正己烷的混合液(1:1，v/v)淋洗层析柱，淋洗液旋转蒸干，用2mL甲醇润洗鸡心瓶，然后过滤后转移至2mL进样瓶中，用高效液相色谱进行浓度分析；修复后的土壤经冷冻干燥去除水分，称取0.1g土壤以硝酸-高氯酸-氢氟酸法消解，冷却后用5％的硝酸溶液定容，经0.45μm滤头过滤后存放于容量瓶中，使用电感耦合等离子体发射光谱仪测试镍浓度；本实施例修复土壤中芘的含量为4.06mg/kg，芘的降解率为92.2％；修复土壤中镍的含量为198.6mg/kg，苏丹草中镍浓度为96.98mg/kg。
Claims (6)
1.一种苏丹草修复芘与镍复合污染土壤的方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)将茶皂素溶液与氨三乙酸混合均匀得到混合溶液A；
(2)将苏丹草种植在芘和/或镍污染土壤中进行原位土壤修复；
(3)待步骤(2)中苏丹草生长3周，将步骤(1)的混合溶液A分批次加入到污染土壤中，苏丹草继续生长至6周，将苏丹草从土壤中去除即完成污染土壤的修复。
2.根据权利要求1所述苏丹草修复芘与镍复合污染土壤的方法，其特征在于：步骤(1)混合溶液A中的茶皂素的浓度为1～5g/L，茶皂素与步骤(2)中芘和/或镍污染土壤的质量比为(0.2～1):1000。
3.根据权利要求1所述苏丹草修复芘与镍复合污染土壤的方法，其特征在于：步骤(1)混合溶液A中的氨三乙酸的浓度为1～10g/L，氨三乙酸与步骤(2)中芘和/或镍污染土壤的质量比为(0.2～2):1000。
4.根据权利要求1所述苏丹草修复芘与镍复合污染土壤的方法，其特征在于：步骤(2)中污染土壤在种植苏丹草前混匀并过筛。
5.根据权利要求1所述苏丹草修复芘与镍复合污染土壤的方法，其特征在于：步骤(2)苏丹草在播种前置于蒸馏水中浸泡6～8h，浸泡后的苏丹草种子播种深度为4～6cm，播种密度为每千克土50～70颗种子；在苏丹草出芽前土壤含水量为17％～19％，出芽后土壤含水量为16％～17％。
6.根据权利要求1所述苏丹草修复芘与镍复合污染土壤的方法，其特征在于：步骤(3)混合溶液A分7次加入到污染土壤中且每隔一天加入一次。
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|---|---|
| CN110201998B (zh) | 2021-09-21 |
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