CN115156278A - 一种纳米氧化纤维素在重金属污染土壤修复中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米氧化纤维素在重金属污染土壤修复中的应用，属于土壤修复技术领域。重金属污染土壤修复的具体操作为：将纳米氧化纤维素溶液pH值调节为5～11，然后与重金属污染土壤充分混合反应，再进行分离即可得到修复后的土壤。本发明以单一纳米氧化纤维素溶液处理重金属污染土壤，通过调控纳米氧化纤维素溶液的pH值来提高重金属离子的去除率，对重金属污染土壤中Cd去除率最高可达到86.31％，而且纳米氧化纤维素不会对土壤造成二次污染。且本发明将单一的纳米氧化纤维素应用于土壤修复后土壤种子发芽率可达95％，且纳米氧化纤维素淋洗后对土壤物种丰度及香农指数影响不大，可有效维持修复后土壤的健康状态。
Description
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，更具体地，涉一种纳米氧化纤维素在重金属污染土壤修复中的应用。
背景技术
随着社会经济的发展，由人类生产生活过程中的不合理活动带入土壤的重金属种类繁多、总量较大。重金属进入土壤后隐蔽性强、潜伏期长，在短期内不易发现土壤的受污染程度。而且，重金属可通过植物与土壤间的物质交换作用进入植物体内累积，这不仅会影响农作物的品质和产量，还会使重金属经由食物链进入人体，损害人类健康。
常见的土壤重金属处理技术有物理法(客土、翻土、电动修复、热脱附等)、生物法(植物修复、动物修复和微生物修复)、化学法(原位钝化修复、土壤淋洗修复等)。土壤淋洗修复技术是向土壤注入化学试剂，通过其与重金属所产生的沉淀、吸附、还原、氧化等一系列化学反应，使污染物由固相转化成液相进行去除的一种修复技术，具有操作简单、周期短、效果明显的特点，受到广泛应用。目前，可供选择的淋洗剂种类繁多，包括无机溶液、螯合剂、低分子量有机酸、表面活性剂等。然而，无机溶液易破坏土壤的酸碱平衡，不利于淋洗后动植物的生长；EDTA等螯合剂价格较贵，不易生物降解，易造成二次污染；表面活性剂对土壤重金属的去除效率不稳定，难以规模化应用；低分子量有机酸虽然可在环境中生物降解，但单一的低分子量有机酸对污染土壤中重金属的去除率较低且有机酸与重金属形成有机结合体残留于被修复土壤，致使土壤存在二次污染的问题。
例如，现有技术中公开了一种重金属土壤修复剂及修复方法，由改性聚乳酸、改性淀粉、改性羧甲基纤维素和改性蒙脱土组成，通过蒙脱土提高吸附性，通过改性羧甲基纤维素提高巯基结合重金属离子的性能，同时还需要结合巯基淀粉的重金属结合能力和聚乳酸的表面巯基基团，在改性聚乳酸、改性淀粉、改性羧甲基纤维素、改性蒙脱土协同作用下，赋予重金属土壤修复剂优异的环保型、可降解性和降低土壤中重金属含量的性能。现有技术所公开的土壤重金属修复方法不仅重金属土壤修复剂成分复杂，且并未解决土壤的健康问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有重金属污染土壤治理过程所需修复剂成分复杂，且并不能同时维持土壤健康的缺陷和不足，提供一种纳米氧化纤维素在重金属污染土壤修复中的应用。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种纳米氧化纤维素在重金属污染土壤修复中的应用，所述修复的具体操作为：所述修复的具体操作为：将纳米氧化纤维素溶液pH值调节为5～11，然后与重金属污染土壤充分混合反应，再进行分离即可得到修复后的土壤。
其中需要说明的是：
本发明以单一纳米氧化纤维素溶液修复重金属污染土壤，利用纳米氧化纤维素中含氧官能团(-COOH、-OH)以及纳米氧化纤维素中的阳离子进行置换和静电吸附作用，从而有效去除重金属污染土壤中的重金属离子。
本发明所采用的纳米氧化纤维素具有比表面积大、孔隙率高、表面富含羟基而易于化学修饰、可生物降解的特点，以纳米氧化纤维素溶液处理重金属污染土壤，具有以下反应机理：
(1)带负电的纳米氧化纤维素与带正电荷的重金属离子之间的静电吸引力为吸附提供驱动力；
(2)土壤环境中的氢离子及含氧官能团解离出的氢离子与重金属离子间的竞争吸附作用，本发明限定纳米氧化纤维素溶液pH值为5～11，在弱碱性条件下这种竞争吸附作用会减弱，使得纳米氧化纤维素对土壤重金属离子的吸附作用增强，进而提升修复效果；
(3)纳米氧化纤维素中的含氧官能团(-COOH、-OH)和金属阳离子通过配位键合形成络合物，有利于重金属污染土壤淋洗过程中重金属的去除；
(4)纳米氧化纤维素中的阳离子(H+、Na+等)或其含氧官能团(-COOH、-OH等)中的质子与重金属离子发生置换作用，有利于重金属离子从土壤中脱附分离。
同时由于酸性条件有利于重金属污染土壤中重金属离子的解离，因此重金属离子去除率通常随着修复体系pH值的降低而升高。而强酸性条件下，较高浓度的氢离子将与土壤中的重金属离子发生竞争吸附，大量H+占据纳米氧化纤维素表面带负电的活性电位，使得重金属离子的去除率降低。当纳米氧化纤维素溶液的pH值为5～11时，随着pH值的增大，纳米氧化纤维素表面酸性官能团去质子能力增强，进而导致其表面负电荷密度逐渐增大，静电斥力会进一步分散重金属污染土壤，使得纳米氧化纤维素溶液与土壤颗粒充分接触，增强纳米氧化纤维素表面负电荷和重金属离子之间的静电吸引作用。
同时，在碱性环境中纳米氧化纤维素溶液中则含有更多的CNC-OH、CNC-Na，它们与土壤中重金属离子发生离子交换作用，进而提高重金属离子的去除率。随着pH值的升高，土壤中纳米土壤颗粒增加，其流动性增强，淋洗修复效果增强。但是强碱条件过强，则会导致金属羰基配合物的形成和金属氧化物的低溶解度，进而导致重金属离子去除率降低。同时，碱性过强易导致纳米氧化纤维素降解而损失。
且酸碱环境变化还会导致纳米氧化纤维素溶液流动性的改变，当pH过高或过低时，纳米氧化纤维素溶液变得粘稠，进而影响其与重金属污染土壤中重金属离子的充分接触，降低重金属离子的去除率。
因此，本发明的纳米氧化纤维素的pH值控制对于整体的重金属去除效果至关重要。
且本发明采用特定pH值的纳米氧化纤维素溶液进行重金属污染土壤修复，CNC淋洗后对土壤pH、有机质、种子发芽、微生物多样性等都不会产生不利影响，对土壤本身性质影响不大，而现有很多淋洗剂淋洗完会影响土壤理化性质和生物毒性。
为了进一步更好地实现上述处理效果，优选地，所述纳米氧化纤维素的pH值为7～9。
优选地，所述纳米氧化纤维素溶液的浓度为6～26g/L。
随着纳米氧化纤维素溶液浓度的增大，纳米氧化纤维素含量增加，可提供更多的吸附位点和更大的表面积，从而提高重金属离子去除率。但是过高浓度的纳米纤维素溶液粘度过大，导致溶液流动性下降，不利于纤维素与重金属污染土壤充分接触及振荡淋洗后的液固分离。
进一步优选地，所述纳米氧化纤维素溶液的浓度为18～26g/L。
优选地，所述纳米氧化纤维素为棒状，长度110～215nm，宽度10～20nm。
棒状纳米氧化纤维素具有机械强度高、比表面积大、有较强亲水性等优点，且本发明的棒状纳米氧化纤维素在尺寸范围内在土壤中可以自由流动，增加与土壤的接触面积的情况下，同时有较大自重使其能够往下流动而不被土壤截留。
优选地，所述纳米氧化纤维素为四甲基哌啶氮氧化物氧化改性获得的纳米纤维素。
四甲基哌啶氮氧化物作为一种有稳定氮氧自由基结构的环状化合物，和NaBr、NaClO所构成的氧化体系能在较为温和的条件下选择性的将纤维素分子结构中的伯醇基转化为醛、酮或者羧基，从而提高CNC对重金属离子的吸附性能。
纳米氧化纤维素可以应用于多种重金属污染土壤的修复，优选地，所述重金属污染土壤中重金属包括Cd、Pb、Cu和Zn中的一种或多种。
进一步优选地，所述重金属污染土壤中重金属为Cd。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明以单一纳米氧化纤维素溶液处理重金属污染土壤，通过调控纳米氧化纤维素的pH值来提高纳米氧化纤维素表面酸性官能团的去质子能力，进而增强纳米纤维素表面负电荷及含氧基团与污染土壤中带正电金属离子发生静电吸附作用和离子交换作用，提高重金属离子的去除率，对重金属污染土壤中Cd去除率最高可达到86.31％，而且纳米氧化纤维素不会对土壤造成二次污染。
本发明将单一的纳米氧化纤维应用于土壤修复后土壤种子发芽率可达95％，且纳米氧化纤维素淋洗后对土壤物种丰度及香农指数影响不大，可有效维持修复后土壤的健康状态。
附图说明
图1为不同淋洗剂处理的土壤中小白菜发芽情况图(a为对照组，b为纳米氧化纤维素组，c为柠檬酸组，d为EDTA组)。
图2为真菌香农指数图(A2为柠檬酸淋洗土壤；A3为EDTA淋洗土壤；B2为实施例7纳米氧化纤维素淋洗土壤；C2为对照样)。
图3为细菌香农指数图(A2为柠檬酸淋洗土壤；A3为EDTA淋洗土壤；B2为实施例7纳米氧化纤维素淋洗土壤；C2为对照样)。
图4为真菌物种丰度图(A2为柠檬酸淋洗土壤；A3为EDTA淋洗土壤；B2为实施例7纳米氧化纤维素淋洗土壤；C2为对照样)。
图5为细菌物种丰度(A2为柠檬酸淋洗土壤；A3为EDTA淋洗土壤；B2为实施例7纳米氧化纤维素淋洗土壤；C2为对照样)。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
本发明实施例1～9及对比例1～2中所用纳米氧化纤维素为四甲基哌啶氮氧化物氧化改性获得的纳米纤维素，其形状为棒状，长度为110～215nm，宽度10～20nm，TOCN-PS200，天津市木精灵生物科技有限公司。
实施例1
一种纳米氧化纤维素在重金属污染土壤修复中的应用，包括如下步骤：
S1.淋洗准备：将单一重金属(Cd(mg/kg)＝1.1468±0.0243)污染土壤风干、粉碎后过2mm筛，得到待修复重金属污染土壤；
S2.污染土壤的淋洗：在室温条件下，将30mL浓度为18g/L的纳米氧化纤维素溶液调节pH为5后加到2g S1中的待修复重金属污染土壤中，然后进行振荡6h，振荡速率为180r/min，使其与土壤颗粒充分接触；
S3.固液分离：将S2振荡完成后的样品离心处理10min，离心机转速为5500r/min，然后用30μm的滤网过滤，获得淋洗后的土壤并收集滤液。
实施例2
一种纳米氧化纤维素在重金属污染土壤修复中的应用，包括如下步骤：
S1.淋洗准备：将单一重金属(Cd(mg/kg)＝1.1468±0.0243)污染土壤风干、粉碎后过2mm筛，得到待修重金属污染土壤；
S2.污染土壤的淋洗：在室温条件下，将30mL浓度为18g/L的纳米氧化纤维素溶液调节pH为7后加到2g S1中的待修复重金属污染土壤中，然后进行振荡6h，振荡速率为180r/min，使其与土壤颗粒充分接触；
S3.固液分离：将S2振荡完成后的样品离心处理10min，离心机转速为5500r/min，然后用30μm的滤网过滤，获得淋洗后的土壤并收集滤液。
实施例3
一种纳米氧化纤维素在重金属污染土壤修复中的应用，包括如下步骤：
S1.淋洗准备：将单一重金属(Cd(mg/kg)＝1.1468±0.0243)污染土壤风干、粉碎后过2mm筛，得到待修重金属污染土壤；
S2.污染土壤的淋洗：在室温条件下，将30mL浓度为18g/L的纳米氧化纤维素溶液调节pH为9后加到2g S1中的待修复重金属污染土壤中，然后进行振荡6h，振荡速率为180r/min，使其与土壤颗粒充分接触；
S3.固液分离：将S2振荡完成后的样品离心处理10min，离心机转速为5500r/min，然后用30μm的滤网过滤，获得淋洗后的土壤并收集滤液。
实施例4
一种纳米氧化纤维素在重金属污染土壤修复中的应用，包括如下步骤：
S1.淋洗准备：将单一重金属(Cd(mg/kg)＝1.1468±0.0243)污染土壤风干、粉碎后过2mm筛，得到待修重金属污染土壤；
S2.污染土壤的淋洗：在室温条件下，将30mL浓度为18g/L的纳米氧化纤维素溶液调节pH为10后加到2g S1中的待修复重金属污染土壤中，然后进行振荡6h，振荡速率为180r/min，使其与土壤颗粒充分接触；
S3.固液分离：将S2振荡完成后的样品离心处理10min，离心机转速为5500r/min，然后用30μm的滤网过滤，获得淋洗后的土壤并收集滤液。
实施例5
一种纳米氧化纤维素在重金属污染土壤修复中的应用，包括如下步骤：
S1.淋洗准备：将单一重金属(Cd(mg/kg)＝1.1468±0.0243)污染土壤风干、粉碎后过2mm筛，得到待修重金属污染土壤；
S2.污染土壤的淋洗：在室温条件下，将30mL浓度为18g/L的纳米氧化纤维素溶液调节pH为11后加到2g S1中的待修复重金属污染土壤中，然后进行振荡6h，振荡速率为180r/min，使其与土壤颗粒充分接触；
S3.固液分离：将S2振荡完成后的样品离心处理10min，离心机转速为5500r/min，然后用30μm的滤网过滤，获得淋洗后的土壤并收集滤液。
实施例6
一种纳米氧化纤维素在重金属污染土壤修复中的应用，包括如下步骤：
S1.淋洗准备：将单一重金属(Cd(mg/kg)＝1.1468±0.0243)污染土壤风干、粉碎后过2mm筛，得到待修重金属污染土壤；
S2.污染土壤的淋洗：在室温条件下，将30mL浓度为6g/L的纳米氧化纤维素溶液调节pH为8后加到2g S1中的待修复重金属污染土壤中，然后进行振荡6h，振荡速率为180r/min，使其与土壤颗粒充分接触；
S3.固液分离：将S2振荡完成后的样品离心处理10min，离心机转速为5500r/min，然后用30μm的滤网过滤，获得淋洗后的土壤并收集滤液。
实施例7
一种纳米氧化纤维素在重金属污染土壤修复中的应用，包括如下步骤：
S1.淋洗准备：将单一重金属(Cd(mg/kg)＝1.1468±0.0243)污染土壤风干、粉碎后过2mm筛，得到待修重金属污染土壤；
S2.污染土壤的淋洗：在室温条件下，将30mL浓度为12g/L的纳米氧化纤维素溶液调节pH为8后加到2g S1中的待修复重金属污染土壤中，然后进行振荡6h，振荡速率为180r/min，使其与土壤颗粒充分接触；
S3.固液分离：将S2振荡完成后的样品离心处理10min，离心机转速为5500r/min，然后用30μm的滤网过滤，获得淋洗后的土壤并收集滤液。
实施例8
一种纳米氧化纤维素在重金属污染土壤修复中的应用，包括如下步骤：
S1.淋洗准备：将单一重金属(Cd(mg/kg)＝1.1468±0.0243)污染土壤风干、粉碎后过2mm筛，得到待修重金属污染土壤；
S2.污染土壤的淋洗：在室温条件下，将30mL浓度为26g/L的纳米氧化纤维素溶液调节pH为8后加到2g S1中的待修复重金属污染土壤中，然后进行振荡6h，振荡速率为180r/min，使其与土壤颗粒充分接触；
S3.固液分离：将S2振荡完成后的样品离心处理10min，离心机转速为5500r/min，然后用30μm的滤网过滤，获得淋洗后的土壤并收集滤液。
实施例9
一种纳米氧化纤维素在重金属污染土壤修复中的应用，包括如下步骤：
S1.淋洗准备：将复合重金属污染土壤风干、粉碎后过2mm筛，得到待修重金属污染土壤；
S2.污染土壤的淋洗：在室温条件下，将30mL浓度为18g/L的纳米氧化纤维素溶液调节pH为9后加到2g S1中的待修复重金属污染土壤中，然后进行振荡6h，振荡速率为180r/min，使其与土壤颗粒充分接触；
S3.固液分离：将S2振荡完成后的样品离心处理10min，离心机转速为5500r/min，然后用30μm的滤网过滤，获得淋洗后的土壤并收集滤液。
其中复合重金属污染土壤基本理化性质如下表1所示：
表1.复合重金属污染土壤基本理化性质
对比例1
一种纳米氧化纤维素在重金属污染土壤修复中的应用，包括如下步骤：
S1.淋洗准备：将单一重金属(Cd(mg/kg)＝1.1468±0.0243)污染土壤风干、粉碎后过2mm筛，得到待修重金属污染土壤；
S2.污染土壤的淋洗：在室温条件下，将30mL浓度为18g/L的纳米氧化纤维素溶液调节pH为3后加到2g S1中的待修复重金属污染土壤中，然后进行振荡6h，振荡速率为180r/min，使其与土壤颗粒充分接触；
S3.固液分离：将S2振荡完成后的样品离心处理10min，离心机转速为5500r/min，然后用30μm的滤网过滤，获得淋洗后的土壤并收集滤液。
对比例2
一种纳米氧化纤维素在重金属污染土壤修复中的应用，包括如下步骤：
S1.淋洗准备：将单一重金属(Cd(mg/kg)＝1.1468±0.0243)污染土壤风干、粉碎后过2mm筛，得到待修重金属污染土壤；
S2.污染土壤的淋洗：在室温条件下，将30mL浓度为18g/L的纳米氧化纤维素溶液调节pH为13后加到2g S1中的待修复重金属污染土壤中，然后进行振荡6h，振荡速率为180r/min，使其与土壤颗粒充分接触；
S3.固液分离：将S2振荡完成后的样品离心处理10min，离心机转速为5500r/min，然后用30μm的滤网过滤，获得淋洗后的土壤并收集滤液。
结果检测
(1)重金属去除效果检测
采用火焰原子吸收光谱仪检测实施例1～9和对比例1～2滤液中重金属离子溶度，经计算重金属离子的去除率如表2所示。
其中，
式中，C液—淋出液浓度，mg/L；V液—淋出液体积，mL；m土—土壤的质量，g；M土—土壤重金属含量，mg/kg；D—样品的稀释倍数。
具体检测结果见表2。
表2.各实施例及对比例主要实验参数和土壤中重金属离子及其去除率
(2)纳米氧化纤维素淋洗后土壤健康评估
为了评估纳米氧化纤维素淋洗对土壤健康的影响，分别进行了种子发芽实验和土壤微生物多样性实验。
种子发芽实验
将分别用超纯水、EDTA、柠檬酸和实施例7的CNC淋洗后的土壤分别倒入培养皿中，均匀播种15枚小白菜种子，放入培养箱中于(25±0.5)℃条件下培养144h，观察记录种子发芽数，测量发芽长度，计算种子发芽指数，每组操作重复3次。种子发芽率和发芽指数按照以下公式计算：
发芽率(％)＝(第6天发芽种子数/供试种子总数)×100
发芽指数＝∑(t天的发芽数/相应的发芽天数)
具体检测结果见表3。
表3.不同淋洗剂对小白菜种子发芽的影响
备注：淋洗剂的浓度皆为12g/L，纳米氧化纤维素的pH＝6.69，EDTA的pH＝4.50，柠檬酸的pH＝2.17。
不同淋洗剂处理的土壤中小白菜发芽的具体情况如图1，从图1结合表3可以看出：
对照组(超纯水)的种子发芽效果最好，种子的发芽指数为35.42，发芽率达到100％，发芽种子的平均根长4.79cm。
柠檬酸对种子发芽率有着严重的不良影响，平均发芽率为22.2％，平均发芽指数仅为7，同时对根长有强烈的抑制效果，发芽种子的平均根长仅有0.13cm。
而EDTA淋洗组的效果也不佳，平均发芽指数为27.46，平均发芽率为80.0％，平均根长为0.33cm。
而纳米氧化纤维素组对于种子发芽的影响较小，平均发芽率为95.5％，平均根长分别为4.52cm，平均发芽指数为32.12，和对照组相差不大。
综上，可以说明，相较于柠檬酸和EDTA，纳米氧化纤维素淋洗后对土壤种子发芽影响不大。
实验同时研究了不同淋洗剂淋洗对土壤pH的影响，实验结果表明，相较于柠檬酸和EDTA，纳米氧化纤维素淋洗对土壤pH影响较小，具体数据见表4。
表4.不同淋洗剂对土壤pH的影响
此外，实验表明，纳米氧化纤维素淋洗后土壤有机质含量升高，经pH＝7和pH＝9的纳米氧化纤维素溶液淋洗土壤后有机质增幅分别为12.77％和13.53％，提高了土壤肥力。
表5.不同pH的纳米氧化纤维素淋洗对土壤有机质的影响
| 纳米氧化纤维素溶液的pH值 | 淋洗前土壤 | pH＝7 | pH＝9 |
| 土壤有机质(g/kg) | 30.73±0.27 | 34.88±0.38 | 34.65±0.12 |
土壤微生物多样性实验
分别称取0.25-0.5g淋洗前和不同淋洗剂淋洗后的土壤作为样品，采用TGuideS96磁珠法土壤基因组DNA提取试剂盒(天根生化科技有限公司，北京)提取微生物DNA。
核糖体RNA基因的16S rDNA V3-V4区域使用引物338F:
5'-ACTCCTACGGGAGGCAGCA-3'和
806R:5'-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3'扩增，
ITS1F区域使用引物5'-CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA-3'扩增。
PCR的反应条件，95℃5min；(95℃30s，50℃30s，72℃40s，25个循环)；72℃7min。
本实验采用10μL的PCR反应体系，含有5-50ng基因组DNA、0.3μL 10μMVn F、0.3μL10μMVn R、5μL KOD FX Neo缓冲液、2μL 2mM dNTP、0.2μL KOD FX Neo，最后用双蒸水补至10μL。扩增后PCR产物使用浓度1.8％的琼脂糖进行电泳检测(博美富鑫科技有限公司，北京)，最后使用illuminanovaseq 6000高通量测序平台进行基因测序。
测序结束后，首先，使用Trimmomatic(Version 0.33)软件，对测序得到的RawReads进行过滤；然后使用cutadapt 1.9.1软件进行引物序列的识别与去除，得到不包含引物序列的Clean Reads。接着，使用Usearch v10软件，通过overlap对每个样品的CleanReads进行拼接，然后根据不同区域的长度范围对拼接后数据进行长度过滤；再用QIIME2软件中的DADA2方法进行去噪并去除嵌合体序列，得到最终有效数据(Non-chimeric Reads)。最后，使用QIIME2软件对测序数据进行微生物的多样性分析，将得到的序列进行聚类，将97％相似性的序列聚类成为OTUs(operational taxonomic u-nits)。以SILVA为参考数据库使用朴素贝叶斯分类器对特征序列进行分类学注释。
具体测试结果如图2～5所示，从图2～5不同淋洗剂对土壤物种丰度及香农指数的影响(图2为真菌香农指数；图3为细菌香农指数；图4为真菌物种丰度；图5为细菌物种丰度，其中A2为柠檬酸淋洗土壤；A3为EDTA淋洗土壤；B2为实施例7纳米氧化纤维素淋洗土壤；C2为对照样)可以看出：
与对照样相比，实施例7纳米氧化纤维素淋洗后土壤真菌的香农指数有所升高，柠檬酸和EDTA淋洗后土壤真菌群落多样性显著降低。
柠檬酸、纳米氧化纤维素淋洗的土壤和对照样的香农指数相差不大，而EDTA淋洗后土壤细菌微生物多样性显著降低。
对照样中真菌的优势门为子囊菌门Ascomycota、担子菌门Basidiomycota、壶菌门Chytridiomycota和被孢霉门Mortierellomycota，其丰度超过1％。子囊菌门Ascomycota和担子菌门Basidiomycota是对照组土壤中最丰富和占优势的门，分别达到77.0％和15.7％。
纳米氧化纤维素淋洗后土壤中的子囊菌门Ascomycota丰度与对照样相差不大，担子菌门Basidiomycota丰度略有增加，壶菌门Chytridiomycota和被孢霉门Mortierellomycota丰度则显著降低。
柠檬酸和EDTA淋洗后子囊菌门Ascomycota丰度均显著增加，担子菌门Basidiomycota、壶菌门Chytridiomycota和被孢霉门Mortierellomycota的丰度则显著降低。
对照样中细菌的优势门是酸杆菌门Acidobacteriota、放线菌门Actinobacteriota、类杆菌门Bacteroidota、绿曲菌门Chloroflexi、厚壁菌门Firmicutes、宝石单胞菌门Gemmatimonadota、粘球菌门Myxococcota，其丰度超过1％。绿曲菌门Chloroflexi和放线菌门Actinobacteriota是对照样中最丰富和占优势的门，分别达到38.8％和22.9％。
纳米氧化纤维素淋洗后类杆菌门Bacteroidota、蓝藻Cyanobacteria、厚壁菌门Firmicutes、变形菌门Proteobacteria的丰度显著增加，酸杆菌门Acidobacteriota、放线菌门Actinobacteriota、绿曲菌门Chloroflexi、宝石单胞菌门Gemmatimonadota、粘球菌门Myxococcota的丰度显著下降。
柠檬酸淋洗后土壤细菌丰度变化与纳米氧化纤维素淋洗后的土壤相似。
EDTA淋洗后放线菌门Actinobacteriota、厚壁菌门Firmicutes、变形菌门Proteobacteria的丰度显著增加，酸杆菌门Acidobacteriota、类杆菌门Bacteroidota、绿曲菌门Chloroflexi、宝石单胞菌门Gemmatimonadota、粘球菌门Myxococcota、巴氏杆菌Patescibacteria的丰度均显著下降。
综上，纳米氧化纤维素淋洗后对土壤物种丰度及香农指数影响不大。
其他实施例的土壤健康评估结果与实施例7相当，结合土壤种子发芽实验及微生物实验来看，纳米氧化纤维素淋洗对土壤健康不会产生负面影响，是一种环境友好型的土壤淋洗剂。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种纳米氧化纤维素在重金属污染土壤修复中的应用，其特征在于，所述修复的具体方法为：将纳米氧化纤维素溶液pH值调节为5～11，然后与重金属污染土壤充分混合反应，再进行分离即可得到修复后的土壤。
2.如权利要求1所述纳米氧化纤维素在重金属污染土壤修复中的应用，其特征在于，所述纳米氧化纤维素溶液的pH值为7～9。
3.如权利要求2所述纳米氧化纤维素在重金属污染土壤修复中的应用，其特征在于，所述纳米氧化纤维素溶液的浓度为6～26g/L。
4.如权利要求3所述纳米氧化纤维素在重金属污染土壤修复中的应用，其特征在于，所述纳米氧化纤维素溶液的浓度为18～26g/L。
5.如权利要求3所述纳米氧化纤维素在重金属污染土壤修复中的应用，其特征在于，所述纳米氧化纤维素溶液的浓度为18g/L，纳米氧化纤维素溶液的pH值为9。
6.如权利要求1所述纳米氧化纤维素在重金属污染土壤修复中的应用，其特征在于，所述纳米氧化纤维素为棒状，长度110～215nm，宽度10～20nm。
7.如权利要求6所述纳米氧化纤维素在重金属污染土壤修复中的应用，其特征在于，所述纳米氧化纤维素为四甲基哌啶氮氧化物氧化改性获得的纳米纤维素。
8.如权利要求1所述纳米氧化纤维素在重金属污染土壤修复中的应用，其特征在于，所述重金属污染土壤中重金属包括Cd、Pb、Cu和Zn中的一种或多种。
9.如权利要求8所述纳米氧化纤维素在重金属污染土壤修复中的应用，其特征在于，所述重金属污染土壤中重金属为Cd。
10.如权利要求1所述纳米氧化纤维素在重金属污染土壤修复中的应用，其特征在于，所述充分混合反应为振荡反应，反应时间5～8h，振荡速率为150～200r/min。
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2022
- 2022-06-23 CN CN202210719488.8A patent/CN115156278A/zh active Pending
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