表面活性剂增效植物修复多环芳烃污染土壤的方法 技术领域
本发明涉及污染环境修复技术领域，尤其涉及一种表面活性剂增效植物修复多环芳烃污染土壤的方法。
背景技术
土壤是人类赖以生存的最重要的自然资源之一。但由于大气沉降(燃媒和汽车尾气排放)、污水灌溉、固体废弃物填埋渗漏、油田开采等，土壤有机污染日趋严重。多环芳烃(PAHs)等有机污染物大多具有“三致”效应，可在土壤-作物系统中迁移，并造成地下水次生污染，危及农产品安全和人体健康[1]。因此，保持土壤环境安全意义重大。修复PAHs等有机污染的土壤是当前国内外土壤和环境领域共同关注的技术问题之一，但迄今几乎没有经济、有效的修复土壤PAHs等有机污染的实用技术。
有机污染土壤的修复技术主要有化学修复、生物修复(微生物修复、植物修复、植物-微生物联合修复)、化学与生物相结合的修复[2]。化学修复通常是向土体中注入表面活性剂等增效试剂，提高PAHs等有机污染物的流动性而迁出土体，或形成有机黏土提高污染物的滞留性和稳定性，降低其迁移进入其它环境介质的能力；但化学修复易造成地下水等环境介质的次生污染，且处理费用昂贵，不宜大规模应用[3]。微生物修复是利用筛选、驯化的专性微生物降解土壤有机污染物，实现修复的目的；但大量引入土壤中的专性微生物或基因工程菌可能有潜在的生态风险[4]。植物修复污染土壤是经济、有效的途径之一，但目前的研究工作主要集中在筛选或培育超积累植物，以修复土壤的重金属污染。人们也希望用植物修复土壤PAHs污染，研究了植物种类、污染物性质、土壤类型等对修复效率地影响，其修复作用体现在两个方面：植物对PAHs等有机污染物的吸收积累和降解；特别是植物根系分泌物促进土壤土著微生物降解污染物，但植物本身吸收积累对植物修复的贡献率相对较低(但目前尚没有发现能够超积累PAHs等有机污染物的植物)，如何提高植物吸收积累土壤PAHs等有机污染物的效率是植物修复的关键之一[5]。化学与生物相结合的修复是利用表面活性剂对土壤中有机污染物的增溶洗脱作用和生物可利用性的影响，提高土壤有机污染生物修复的效率；研究了表面活性剂对微生物修复土壤有机污染的增效作用；但能否用表面活性剂强化植物修复有机污染土壤的效率，以解决植物修复土壤有机污染中的关键技术问题，迄今国内外尚没有报道。
[1]刘世亮，骆永明，曹志洪，丁克强，蒋先军.2002.多环芳烃污染土壤的微生物与植物联合修复研究进展.土壤.34(5)：257-265
[2]朱利中.1999.土壤及地下水有机污染的化学与生物修复.环境科学进展.7(2)：65-71
[3]Zhou，M.；Rhue，R.D.2000.Screening commercial surfactants suitable for remediatingDNAPL source zones by solubilization.Environ.Sci.Technol.34：1985-1990
[4]Wilson，S.C.；Jones，K.C.1993.Bioremediation of soil contaminated with polycyclicaromatic hydrocarbons(PAHs)：a review.Environ.Pollut.81：229-249
[5]Gao，Y.Z.；Zhu，L.Z.2003.Phytoremediation and its models for organic contaminatedsoils.J Environ Sci.15：302-310
发明内容
本发明的目的是提供一种表面活性剂增效植物修复多环芳烃污染土壤的方法。
方法的步骤如下：
1)在多环芳烃污染的土壤中种植黑麦草(Lolium multiflorum Lam)或红三叶(Trifolium pretense L.)植物，黑麦草或红三叶的种植密度为每平方米200～250株；
2)待植物生长至株高10～12cm时，向土壤中施加非离子表面活性剂聚氧乙烯(20)失水山梨醇单油酸脂或月桂醇聚氧乙烯(23)醚溶液，每平方米土壤中非离子表面活性剂的施用量15～150g。
3)经生长50～60天后收获植物体，晒干、并转移至其它地方集中焚烧，即可。
本发明的优点是采用易降解的非离子表面活性剂为增效试剂，避免了外源化学试剂对土壤的污染；技术工艺简单，成本低；对多环芳烃等有机污染土壤的修复效果好；适用于大面积有机污染土壤的治理。
附图说明
附图是聚氧乙烯(20)失水山梨醇单油酸脂施入量为1000mg/kg土壤时，种植黑麦草的芘污染土壤中芘的残留浓度与时间的关系示意图。
具体实施方式
表面活性剂增效植物修复(Surfactant-enhanced phytoremediation，SEPR)是利用表面活性剂的增溶作用，将吸附在土壤上的有机污染物解吸出来，增溶于土壤溶液；并改善有机污染物的生物可利用性，促进植物吸收积累和微生物降解有机污染物；由此提高土壤有机污染的植物修复效率。
实施例1：含芘105mg/kg的芘污染土壤经磨碎过3mm筛后装于盆钵中，50％田间持水量下平衡4天；将黑麦草或红三叶幼苗移栽至盆钵，当植物成活后按照普通农作物的管理办法进行管理；待植物长至株高10～12cm时，向土壤中施加非离子表面活性剂Tween80，即聚氧乙烯(20)失水山梨醇单油酸脂溶液，每kg土壤中施用量100mg(浓度×体积)；50天后采集土壤和植物样品，并分析土壤中芘的含量变化，评价修复效果。
土样采集后过20目筛，称取2g于玻璃离心管中，加入2g无水Na2SO4，充分混匀；加入10mL二氯甲烷后，超声萃取；萃取液用旋转蒸发仪蒸干，2ml甲醇定容后用高效液相色谱仪分析。
50天后，土壤中芘的去除率＞91％。
实施例2：含芘105mg/kg的芘污染土壤经磨碎过3mm筛后装于盆钵中，50％田间持水量下平衡4天；将黑麦草或红三叶幼苗移栽至盆钵，当植物成活后按照普通农作物的管理办法进行管理；待植物长至株高10～12cm时，向土壤中施加非离子表面活性剂Tween80，即聚氧乙烯(20)失水山梨醇单油酸脂溶液，每kg土壤中施用量1000mg；60天后采集土壤和植物样品，并分析土壤中芘的含量变化，评价修复效果。
土样采集后过20目筛，称取2g于玻璃离心管中，加入2g无水Na2SO4，充分混匀；加入10mL二氯甲烷后，超声萃取；萃取液用旋转蒸发仪蒸干，2ml甲醇定容后用高效液相色谱仪分析。
60天后，土壤中芘的去除率＞95％(见附图)。
实施例3：含芘105mg/kg的芘污染土壤经磨碎过3mm筛后装于盆钵中，50％田间持水量下平衡4天；将黑麦草或红三叶幼苗移栽至盆钵，当植物成活后按照普通农作物的管理办法进行管理；待植物长至株高10～12cm时，向土壤中施加非离子表面活性剂Brij35，即月桂醇聚氧乙烯(23)醚溶液，每kg土壤中施用量100mg；50天后采集土壤和植物样品，并分析土壤中芘的含量变化，评价修复效果。
土样采集后过20目筛，称取2g于玻璃离心管中，加入2g无水Na2SO4，充分混匀；加入10mL二氯甲烷后，超声萃取；萃取液用旋转蒸发仪蒸干，2ml甲醇定容后用高效液相色谱仪分析。
50天后，土壤中芘的去除率＞96％。
实施例4：含芘105mg/kg的芘污染土壤经磨碎过3mm筛后装于盆钵中，50％田间持水量下平衡4天；将黑麦草或红三叶幼苗移栽至盆钵，当植物成活后按照普通农作物的管理办法进行管理；待植物长至株高10～12cm时，向土壤中施加非离子表面活性剂Brij35，即月桂醇聚氧乙烯(23)醚溶液，每kg土壤中施用量1000mg；60天后采集土壤和植物样品，并分析土壤中芘的含量变化，评价修复效果。
土样采集后过20目筛，称取2g于玻璃离心管中，加入2g无水Na2SO4，充分混匀；加入10mL二氯甲烷后，超声萃取；萃取液用旋转蒸发仪蒸干，2ml甲醇定容后用高效液相色谱仪分析。
60天后，土壤中芘的去除率＞95％。
实施例5：含菲68.5mg/kg的菲污染土壤经磨碎过3mm筛后装于盆钵中，50％田间持水量下平衡4天；将黑麦草或红三叶幼苗移栽至盆钵，当植物成活后按照普通农作物的管理办法进行管理；待植物长至株高10～12cm时，向土壤中施加非离子表面活性剂Tween80，即聚氧乙烯(20)失水山梨醇单油酸脂溶液，每kg土壤中施用量100mg；50天后采集土壤和植物样品，并分析土壤中菲的含量变化，评价修复效果。
土样采集后过20目筛，称取2g于玻璃离心管中，加入2g无水Na2SO4，充分混匀；加入10mL二氯甲烷后，超声萃取；萃取液用旋转蒸发仪蒸干，2ml甲醇定容后用高效液相色谱仪分析。
50天后，土壤中菲的去除率＞94％。
实施例6：含菲68.5mg/kg的菲污染土壤经磨碎过3mm筛后装于盆钵中，50％田间持水量下平衡4天；将黑麦草或红三叶幼苗移栽至盆钵，当植物成活后按照普通农作物的管理办法进行管理；待植物长至株高10～12cm时，向土壤中施加非离子表面活性剂Tween80，即聚氧乙烯(20)失水山梨醇单油酸脂溶液，每kg土壤中施用量1000mg；60天后采集土壤和植物样品，并分析土壤中菲的含量变化，评价修复效果。
土样采集后过20目筛，称取2g于玻璃离心管中，加入2g无水Na2SO4，充分混匀；加入10mL二氯甲烷后，超声萃取；萃取液用旋转蒸发仪蒸干，2ml甲醇定容后用高效液相色谱仪分析。
60天后，土壤中菲的去除率＞96％。