胡靜姝

(東莞理工學院 城市學院，廣東 東莞 523106)

近年來，土壤重金屬污染問題日益嚴重，重金屬污染除了會導致土壤生產(chǎn)力下降,還會下滲污染地下水和農(nóng)作物,并通過食物鏈危害人畜健康，東莞市作為我國經(jīng)濟快速發(fā)展地區(qū)也同樣面臨該問題。本課題以改性碳黑對土壤重金屬污染進行修復，在土壤修復技術(shù)中引入了納米材料，并且該修復技術(shù)是選取東莞市寮步鎮(zhèn)三個不同功能區(qū)的土壤進行有針對性的修復，以不同功能區(qū)土壤為研究對象進行修復在東莞尚屬首例，希望通過試驗能為寮步鎮(zhèn)乃至東莞市土壤重金屬修復提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

儀器：BSA-124S型電子天平、DHG-9240型電熱鼓風干燥箱、SHB-Ⅳ型循環(huán)水式多用真空泵、AA-6300C型原子吸收分光光度計。

試劑：納米碳黑、硝酸鈉、硝酸銅、硝酸鋅、氫氧化鈉、硝酸、MES、冰醋酸。

1.2 實驗方法

1.2.1 納米碳黑的氧化改性

將納米碳黑進行清洗去雜質(zhì)，在105℃下烘干3h備用。稱取8組，每組10g于250mL錐形瓶中加熱，每瓶加入200mL濃硝酸，加熱至140℃反應2h，將反應產(chǎn)物反復離心清洗，直到上清液pH值穩(wěn)定，轉(zhuǎn)移到燒杯，在105℃下烘干至恒重，置于干燥器中備用,(本文以O(shè)CB表示氧化改性后的納米碳黑，以CB表示未改性的納米碳黑)[1]。

1.2.2 培養(yǎng)實驗設(shè)計

每個功能區(qū)土壤進行5個處理：不加OCB的對照CK和分別把1%、3%、5%的OCB與污染土混合添加的處理[2]。材料混合后取100g放入聚乙烯材質(zhì)杯子中，試驗恒溫控制在25±2℃，土壤水分控制在65%左右，并且分別在7、15、30d對每個功能區(qū)5個處理的土壤取樣分析土壤重金屬含量。

1.2.3 土壤重金屬有效態(tài)分析

根據(jù)土壤酸堿度和緩沖量的不同而制定出的2種不同pH值的緩沖液作為提取液，因此當土壤pH值小于5時，加入試劑1(5.7mL冰醋酸500mL蒸餾水中，再加入64.3mL 1mol/L NaOH，用蒸餾水定容至1L，保證試劑pH值在4.93±0.05)；當土壤pH值大于5時，加入試劑2(5.7mL冰醋酸于蒸餾水中，定容至1L，保證試劑2的pH值在2.88±0.05)，緩沖液的pH值用1mol/L的HNO3和1mol/L的NaOH來調(diào)節(jié)，緩沖液的用量與土壤稱樣量的比例是20∶1，提取液在常溫下振蕩(18±2)h，離心，濾液用0.2μm濾膜過濾，再用1mol/L的HNO3調(diào)節(jié)提取液pH值至2以長時間保存，待測液中的重金屬濃度用火焰原子吸收分光光度計法測定[3]。

2 結(jié)論與分析

2.1 施用OCB對居民區(qū)土壤中重金屬固定能力的影響

由圖1分析，在混施處理下，培養(yǎng)30d后OCB添加量為1%，3%，5%的處理，與CK相比土壤中有效態(tài)Cu含量分別降低了28.15%、41.96%、46.76%，土壤中有效態(tài)Cu含量低于CK。從7、15、30d的檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)時間對土壤中的有效態(tài)Cu含量的影響不顯著。在包施處理下，土壤中有效態(tài)Cu的含量是會隨著培養(yǎng)時間的增長降低，尤其在培養(yǎng)實驗第30d實驗結(jié)果顯示，土壤中銅含量在經(jīng)過5%OCB包施處理后比CK下降49.4%，和混施比低2.73%。

圖1 OCB添加量與培養(yǎng)時間對居民區(qū)土壤中有效Cu含量的影響

圖2 2OCB添加量與培養(yǎng)時間對居民區(qū)土壤中有效Zn含量的影響

由圖2分析，在混施處理下，培養(yǎng)30d后OCB添加量為1%，3%，5%的處理，與CK相比土壤中有效態(tài)Zn含量分別降低了1.13%、11.86%、13.17%，土壤中有效態(tài)Zn含量低于CK。從7、15、30d的檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)時間對土壤中的有效態(tài)Zn含量的影響不顯著。在包施處理下，土壤中有效態(tài)Zn的含量是會隨著培養(yǎng)時間的增長明顯降低，尤其在培養(yǎng)實驗第30d實驗結(jié)果顯示，土壤中鋅含量在經(jīng)過5%OCB包施處理后比CK下降10.17%，和混施比高2.73%。

2.2 施用OCB對工業(yè)區(qū)土壤中重金屬固定能力的影響

圖3 OCB添加量與培養(yǎng)時間對工業(yè)區(qū)土壤中有效Cu含量的影響

由圖3分析，在混施處理下，培養(yǎng)30d后OCB添加量為1%，3%，5%的處理，與CK相比土壤中有效態(tài)Cu含量分別降低了10.26%、40.51%、50.39%，土壤中有效態(tài)Cu含量低于CK。從7、15、30d的檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)時間對土壤中的有效態(tài)Cu含量的影響不顯著。在包施處理下，土壤中有效態(tài)Cu的含量是會隨著培養(yǎng)時間的增長明顯降低，尤其在培養(yǎng)實驗第30d實驗結(jié)果顯示，土壤中銅含量在經(jīng)過5%OCB包施處理后比CK下降53.52%，和混施比低3.14%。

圖4 OCB添加量與培養(yǎng)時間對工業(yè)區(qū)土壤中有效Zn含量的影響

由圖4分析，在混施處理下，培養(yǎng)30d后OCB添加量為1%，3%，5%的處理，與CK相比土壤中有效態(tài)Zn含量分別降低了15.89%、16.66%、15.55%，土壤中有效態(tài)Zn含量低于CK。從7、15、30d的檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)時間對土壤中的有效態(tài)Zn含量的影響不顯著，并且5%混施在15和30d檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，土壤中有效態(tài)Zn含量基本相同。在包施處理下，土壤中有效態(tài)Zn的含量是會隨著培養(yǎng)時間的增長明顯降低，尤其在培養(yǎng)實驗第30天實驗結(jié)果顯示，土壤中鋅含量在經(jīng)過5%OCB包施處理后比CK下降9.45%，和混施比高6.11%。

2.3 使用OCB對公園區(qū)土壤中重金屬固定能力的影響

圖5 OCB添加量與培養(yǎng)時間對公園土壤中有效Cu含量的影響

由圖5分析，在混施處理下，培養(yǎng)30d后OCB添加量為1%，3%，5%的處理，與CK相比土壤中有效態(tài)Cu含量分別降低了24.2%、54.23%、66.88%，土壤中有效態(tài)Cu含量低于CK。從7、15、30d的檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)時間對土壤中的有效態(tài)Cu含量的影響不顯著。在包施處理下，土壤中有效態(tài)Cu的含量是會隨著培養(yǎng)時間的增長明顯降低，當培養(yǎng)達到30天時，采用5%包施處理土壤中有效態(tài)Cu的含量比CK降低了57.36%，比5%混施處理略高9.52%。

圖6 OCB添加量與培養(yǎng)時間對公園土壤中有效Zn含量的影響

由圖6分析，在混施處理下，培養(yǎng)30d后OCB添加量為1%，3%，5%的處理，與CK相比土壤中有效態(tài)Zn含量分別降低了7.66%、10.14%、10.24%，土壤中有效態(tài)Zn含量低于CK，并且在30d時檢測發(fā)現(xiàn)，混施處理下土壤中的有效態(tài)Zn基本相同，說明已達平衡。從7、15、30d的檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)時間對土壤中的有效態(tài)Zn含量的影響不顯著。在包施處理下，土壤中有效態(tài)Zn的含量是會隨著培養(yǎng)時間的增長明顯降低，尤其在培養(yǎng)實驗第30d實驗結(jié)果顯示，土壤中鋅含量在經(jīng)過5%OCB包施處理后比CK下降21.14%，和混施比高11.14%。

3 總結(jié)及展望

3.1 總結(jié)

通過OCB對工業(yè)區(qū)、居民區(qū)以及公園土壤中重金屬固定能力影響的實驗，獲得以下結(jié)論：①土壤中有效態(tài)Cu和Zn的含量隨著OCB的增加而降低，但是培養(yǎng)時間的長短對土壤中有效態(tài)Cu和Zn的含量的變化影響不大。②OCB包施處理方法對土壤中有效態(tài)Cu和Zn的含量影響有著顯著的效果，其變化的幅度比直接添加OCB1%、3%、5%處理土壤的變化要大，但是30天后培養(yǎng)檢測結(jié)果顯示,鋅的吸附適宜采用OCB包施，銅的吸附適宜采用混施。③土壤中有效態(tài)Zn含量比土壤中有效態(tài)Cu高，說明改性后的納米碳黑對土壤中有效態(tài)Cu的去除效果比土壤中有效態(tài)Zn的去除效果好[4]。

3.2 展望

在本實驗中OCB施用的時候，盡管OCB對重金屬有吸附能力，使重金屬的有效態(tài)含量降低，但是這過程中有可能導致植物所需要的營養(yǎng)元素流失，最好在施用時配合一些肥料施用，這樣就可以防止營養(yǎng)的流失，但需要進一步的研究提供依據(jù)[5]。