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土壤重金属污染不仅对作物产量与品质、动物和人体健康造成严重危害,而且影响到整个生态环境,发展土壤重金属污染修复技术具有重要意义。目前,土壤修复技术主要有固定-稳定化技术、化学氧化修热处理技术、土壤淋洗修复技术复技术等。其中,土壤淋洗技术具有修复效率高、见效快、投资及成本低等优点,日益受到关注,各国已开发出多种场地土壤淋洗系统。土壤淋洗修复技术的关键是寻找一种萃取溶解能力强、不破坏土壤性质、无二次污染、经济、高效的淋洗体系。
柠檬酸-EDTA复合淋洗体系具有去除效率高的特点,是目前应用较多的淋洗体系。业已证明,柠檬酸-EDTA可有效去除土壤中生物可利用铅等重金属。研究表明,表面活性剂对柠檬酸-EDTA复合淋洗体系具有较好的促进作用。蒋煜峰等研究了人工合成表面活性剂SDS、Bj35对EDTA解吸污染土壤中Cd、Pb的影响。结果表明,加入表面活性剂SDS可增加EDTA以及pH对重金属的解吸量,增加量在20%~30%之间。但人工合成的表面活性剂存在着不易生物降解、具有环境毒性,或含有富营养化污染等环境内风险因素。
天然生物表面活性剂因其具有毒性低、生物可降解性,对某些重金属去除效果好以及表面活性高等优点,已引起了广泛关注。研究证明,皂角苷、沙凡婷、鼠李糖脂、槐糖脂、环糊精等对土壤重金属具有良好的淋洗去除促进作用。但生物表面活性剂存在着价格昂贵且提取复杂等问题,制约了其进一步的应用。无患子广泛分布于长江流域以南以及中南半岛各地、印度和日本等。如今,浙江金华、兰溪等地区也有大量栽培。无患子含有丰富的无患子皂苷等生物表面活性物质,是我国传统的天然洗涤剂。
目前作为天然活性物质,用于洗发香波及各种洁肤护肤化妆品中,具有良好的去污、洗涤效果。早在1997年国外学者就从无患子果皮萃取得到天然表面活性物质,将其用于淋洗修复有机物污染土壤。但无患子粗提物在重金属污染土壤修复上的应用研究较少。天然生物表面活性剂淋洗体系是土壤重金属污染绿色修复的发展趋势。试验将无患子这一天然生物表面活性物质应用于土壤重金属淋洗体系,通过简单的水提取,获得无患子粗提取物,研究该提取物对柠檬酸-EDTA淋洗体系的萃取促进作用,相对于使用纯生物表面活性剂以及人工合成表面活性剂SDS,无患子粗提取物提取方便,成本明显降低,且提取物中多种有效成分具有潜在的协同增效作用。研究表明,以无患子提取物强化柠檬酸-EDTA复合淋洗体系,效果明显,方法简单,在环境治理方面具有良好的应用前景。
试验所用土壤为云南省呈贡县的红壤,土壤经自然风干并除去草根、石块等杂物,过20目尼龙筛,装瓶备用。供试土壤的基本理化性质见表1。试验用表面活性剂为无患子粗提物,其他液体试剂为优级纯,固体试剂为分析纯,试验用水为去离子水。
以云南红壤为研究对象,配制含Cu、Pb复合污染的红壤,供后续形态分析以及土壤淋洗研究使用。将采集的红壤样品混匀后自然风干,除去样品中的石子和动植物残体等异物,用木棒研压,通过20目筛子,人为添加Cu(NO3)2和Pb(NO3)2溶液,然后定期添加蒸馏水称重,保持田间持水量10%,放置2个月,停止添加蒸馏水,待土壤样品自然风干后,测定土壤中重金属的含量。在配置好的土样中加入铜、铅标准溶液(Cu标液浓度40μg/mL,体积30.0mL;Pb标液浓度40μg/mL,体积25.0mL)。烘干后,用碱熔法消解,用原子吸收分光光度计测定两种金属元素的含量,平行测定4次。回收率按式(1)计算。
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