藜麦麸皮超声水提液联合螯合剂对砷污染土壤淋洗效果的研究

来源 :重庆三峡学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:davidfeng2009
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土壤作为生态系统的重要组成部分,其与生态平衡、粮食安全密切相关。土壤重金属砷污染滞留时间长、毒性大,可经由食物链生物富集效应直接危害人体健康。淋洗法是一种新兴的土壤修复技术,可以高效且永久去除土壤中的重金属污染。本文以单一人工污染的重金属砷污染土壤为研究对象,采用藜麦麸皮超声提取液为淋洗剂,单一淋洗或分别与乙二胺四乙酸(EDTA)、柠檬酸、柠檬酸三钠复配后进行振荡淋洗实验,分析4种淋洗剂对砷的淋洗效果。并通过优化4种淋洗剂的淋洗浓度、p H、液土比、淋洗时间,得到最佳淋洗条件。并且收集振荡淋洗实验后的土壤,分析其有机质、土壤速效氮磷钾、土壤酶活性的变化,评估不同淋洗剂对土壤理化性质及酶活性的影响,以期为淋洗修复重金属污染土壤提供理论依据和应用支持,也为藜麦副产物麸皮的应用提供新的研究方向。主要结论如下:(1)单一藜麦麸皮超声水提液可以有效淋洗出土壤中的重金属砷。淋洗浓度、液土比、淋洗时间的适当增加,p H的适当减小可有效提高淋洗率。当藜麦麸皮超声水提液浓度为120 g·L-1、p H为3、液土比为15:1、淋洗时间为80 min时,其对土壤中重金属砷的淋洗率最大,淋洗率可达到67.28%。经测定,藜麦麸皮超声水提液中有效淋洗成分是皂苷,且其含量最高可达18.84 mg·m L-1。(2)三种复配淋洗剂也可在一定范围内有效淋洗出土壤中的重金属砷。当藜麦麸皮超声水提液、EDTA浓度分别为40 g·L-1、2 mmol·L-1复合淋洗效果最佳,在复配比例为1:1、液土比为15:1、p H为4、淋洗时间为100 min的淋洗条件下,最大砷淋洗率可达78.52%。EDTA是一种常用的化学淋洗剂,藜麦麸皮超声水提液的引入可有效降低其使用量,减小其对土壤理化性质的损害。且EDTA的引入有效降低了藜麦麸皮的投入量,不仅有效降低了淋洗成本,还增大了重金属砷淋洗率(3)柠檬酸是重金属污染土壤淋洗中一种常用的生物表面活性剂。当藜麦麸皮超声水提液、柠檬酸浓度分别为40 g·L-1、20 mmol·L-1复合淋洗效果最佳,在复配比例为1:1、液土比为20:1、p H为4、淋洗时间为80 min的淋洗条件下,最大砷淋洗率可达81.21%。柠檬酸的引入有效降低了藜麦麸皮的投入量,并且增大了最佳淋洗p H。缓解了过酸环境对土壤后续利用的不利影响。(4)柠檬酸三钠也是一种十分有效的淋洗剂。实验得出当藜麦麸皮超声水提液、柠檬酸三钠浓度分别为20 g·L-1、40 mmol·L-1复合淋洗效果最佳,在复配比例为1:1、液土比为10:1、p H为5、淋洗时间为80 min的淋洗条件下,最大砷淋洗率可达81.49%。单一柠檬酸三钠淋洗重金属效果并不理想,而藜麦麸皮水提液的引入增大了其对砷的淋洗率。而柠檬酸三钠的存在不仅极大降低了藜麦麸皮的使用量,还有效降低了淋洗液土比,提高了淋洗p H,进一步降低了淋洗成本和对土壤自身理化性质和酶活性的影响。(5)四种淋洗剂对土壤自身理化性质和养分的破坏较小。在其最佳淋洗条件下,土壤有机质、速效氮磷钾、土壤酶活性均得到一定补充,缓解了常规化学淋洗剂引入对土壤自身理化性质和酶活性的不良影响。综上所述,藜麦麸皮超声水提液及三种常规淋洗剂单一使用都能有效淋洗土壤砷污染。然而,复合后的淋洗剂不仅能进一步提高土壤中砷的淋洗率,更降低了淋洗剂的使用浓度,更为有效的降低了淋洗成本。除此之外,复合淋洗剂还有效补充了土壤受污染后土壤中速效氮、速效磷、速效钾及土壤酶活性的流失。本研究不仅为藜麦副产物麸皮的应用提供了新的研究方向和理论支持,还为土壤重金属砷污染的治理提供了新的解决方案和治理措施。
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