EDTA强化茶皂素对土壤中Cu、Zn、Cd淋洗修复的影响研究

摘要

茶皂素是一种生物表面活性剂，具有可生物降解、无二次污染等特点，其在土壤重金属污染修复中的应用是近年来的一个新兴研究领域。EDTA作为人工合成的有机螯合剂能在很宽的pH范围内与大部分重金属特别是过渡金属形成稳定的复合物，不仅能解吸被吸附的金属，也能溶解不溶性的金属化合物。本研究选用人工污染的棕壤为供试土样，重金属Cd、Cu、Zn为解吸对象；通过振荡提取的方法，筛选了EDTA与茶皂素复合作用的解吸土壤中重金属的最佳浓度范围；通过土柱淋洗的方法，探讨EDTA与茶皂素复合作用对土壤中重金属淋洗的适宜作用条件；同时研究了淋洗后对土壤中重金属形态和土壤酶变化的影响；以期为选择适当的重金属污染土壤淋洗修复材料提供理论依据，同时为实际修复应用提供理论基础；采用Elovich方程、双常数方程、抛物线扩散方程对吸附试验数据进行拟合，以期寻找最佳拟合方程。主要研究结果如下：
　　 （1）茶皂素单独作用时，对土壤中重金属有一定的解吸能力，并且茶皂素溶液的浓度对解吸率有明显影响。试验结果表明：茶皂素在3％-5％时，对土壤中重金属的解吸达到平衡。三种重金属的解吸能力大小为：Cd＞Cu＞Zn。
　　 （2）低浓度的EDTA与茶皂素复合作用时，能显著土壤中Cu、Cd的解吸率，对Zn的解吸效果没有太大影响；高浓度的EDTA与茶皂素复合作用时虽能提高土壤中重金属的解吸率，但是随着茶皂素浓度的增加解吸率降低。
　　 （3）低浓度的EDTA与茶皂素复合作用时，E>0，说明低浓度的EDTA与茶皂素复合作用对重金属解吸的影响为协同增溶作用，并随E值的增加协同增溶作用增大。而高浓度的EDTA与茶皂素复合作用时，E<0时，说明高浓度的EDTA与茶皂素复合作用对重金属解吸的影响为拮抗作用，并随|E|的增加拮抗作用增强。
　　 （4）从快速、经济、环保的角度来说，选择 EDTA浓度为0.2mmol/L，茶皂素浓度为5.00％的淋洗剂，在土液比为1:4时对土壤中重金属的淋洗是最适合的。
　　 （5）EDTA与茶皂素复合作用淋洗土壤后，对土壤中弱酸提取态的重金属解吸效果最好，其次为可还原态，可氧化态和残渣态重金属较难被淋洗。弱酸提取态和可还原态重金属的减少大大降低了重金属的环境风险。
　　 （6）EDTA与茶皂素复合作用淋洗土壤后，土壤脲酶活性变化趋势：EDTA与低浓度的茶皂素复合作为淋洗剂，对土壤中脲酶活性影响不大，不存在显著性差异（p＜0.05）。随着茶皂素浓度的增加，土壤脲酶活性呈现明显升高的趋势，同对照组相比存在显著性差异（p＜0.05）；过氧化氢酶活性变化趋势：呈现先升高后降低的趋势，各处理组的过氧化氢酶活性均高于对照组，除茶皂素浓度为0.10％的处理组，各处理组同对照相比，均存在显著性差异（p＜0.05）；蔗糖酶活性变化趋势：呈现逐渐升高的趋势。除茶皂素浓度为0.10％的处理组，各处理组与对照相比，蔗糖酶活性均高于对照组，当茶皂素浓度为7.00％时，蔗糖酶活性远远高于对照组。各处理组同对照相比，均存在显著性差异（p＜0.05）。说明淋洗后，有利于土壤肥力的发挥和植物的生长。
　　 （7）采用Elovich方程、双常数方程、抛物线扩散方程和对试验数据进行拟合。拟合结果表明：描述茶皂素与EDTA对土壤重金属吸附量影响的动力学方程以Elovich方程为最优，双常数方程次之，最差的为抛物线扩散方程。由此可以初步认为各茶皂素与EDTA对土壤吸附能力的影响不是简单的一级反应，不同能位的吸附速率之间存在明显的差异。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:英文缩略表

声明

1引言

2 材料与方法

3 结果与分析

4 讨论

5 结论

6 本研究创新之处

7 参考文献

8 致谢

9 攻读学位期间发表论文情况