權(quán)雪潔 李雨心

摘要[目的]篩選一種安全、無(wú)毒的土壤重金屬淋洗液。[方法]通過(guò)室內(nèi)模擬試驗(yàn)，采用振蕩淋洗法研究菠蘿皮水浸提液對(duì)土壤中重金屬Pb的淋洗效果，探討淋洗時(shí)間、淋洗次數(shù)、液固比對(duì)Pb的淋洗效果的影響。[結(jié)果]隨著淋洗時(shí)間的延長(zhǎng)，菠蘿皮對(duì)Pb的淋洗率逐漸增大，在4.0 h時(shí)達(dá)到最大值；固液比對(duì)Pb的去除率影響很大，隨著固液比的增大，淋洗率明顯提高；適當(dāng)增加淋洗次數(shù)，也能提高Pb的去除率。[結(jié)論]淋洗時(shí)間為4.0 h，液固比為1∶30，淋洗3次時(shí)，菠蘿皮對(duì)Pb的去除率最大可以達(dá)到57.5%。

關(guān)鍵詞菠蘿皮；重金屬；淋洗；影響因素

中圖分類號(hào)X53文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2017）23-0060-02

Removal Efficiency of Pb from Contaminated Soil by Water Extract of Ananas comosus Peel

QUAN Xuejie， LI Yuxin

（College of Tourism and Environment， Shaanxi Normal University， Xian， Shaanxi 710119）

Abstract[Objective]To screen a safe and nontoxic soil heavy metal eluent. [Method]Laboratory simulation tests were conducted to exam the effects of washing reagents （Ananas comosus peel） in extracting the heavy metal Pb from contaminated soils. The effects of reaction time，washing time， soil liquid ratio on washing efficiency of Pb were investigated. [Result]The results showed that Pb removal efficiency significantly increased with increasing reaction time. The maximum value appeared in 4.0 h. The ratio of solid to liquid has a great influence on the removal rate of Pb.As the ratio of soild to liquid increasing， the removd rate increased obviously. Increasing the washing times appropriately can improve the washing efficiency. [Conclusion]The maximum removal efficiency for Pb was 575%， with the ratio of liquid to soild 1∶30， washing 3 times and reaction time of 4.0 h.

Key wordsAnanas comosus peel；Heavy metal；Soil washing；Factor

作者簡(jiǎn)介權(quán)雪潔（1991—），女，陜西蒲城人，碩士研究生，研究方向：土壤污染治理與修復(fù)。

收稿日期2017-05-08

近年來(lái)，隨著工農(nóng)業(yè)的迅猛反展和城市化的日益加劇，我國(guó)土壤重金屬污染面積逐年擴(kuò)大，污染程度也不斷加深。我國(guó)土壤污染狀況不斷惡化，尤其是土壤重金屬污染已嚴(yán)重影響我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[1-2]。據(jù)報(bào)道，我國(guó)每年有超過(guò)1 200萬(wàn)t/a的糧食由于受到重金屬污染而損失，由此造成的直接經(jīng)濟(jì)損失已達(dá)200億元。Pb是一種有毒元素，會(huì)損害人體造血系統(tǒng)，引起貧血和神經(jīng)系統(tǒng)末稍神經(jīng)炎[3]。Pb進(jìn)入植物體后也會(huì)使植物根部稀疏腐爛，葉綠素含量下降影響光合作用[4]。土壤環(huán)境安全關(guān)系到整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的安全，因此，重金屬污染土壤的修復(fù)迫在眉睫?；瘜W(xué)淋洗修復(fù)技術(shù)是指在重金屬污染土壤中加入化學(xué)試劑，使土壤中的重金屬發(fā)生遷移或溶解，通過(guò)重力作用，使淋洗劑通過(guò)污染土壤和重金屬元素發(fā)生反應(yīng)并把之帶出，再進(jìn)一步進(jìn)行污水處理[5-7]。用于化學(xué)淋洗的淋洗劑有無(wú)機(jī)酸溶液（HCl 和 HNO3等）、有機(jī)酸溶液（檸檬酸和酒石酸等）、人工合成的絡(luò)合劑（EDTA 和 DTPA等）和表面活性劑等[8-15]。研究表明，無(wú)機(jī)酸、EDTA等能有效去除土壤重金屬，但是無(wú)機(jī)酸能破壞土壤的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，同時(shí)還能造成土壤的營(yíng)養(yǎng)成分流失，大部分絡(luò)合物、表面活性劑對(duì)環(huán)境有危害，難以被生物降解，易造成二次污染[16-20]。菠蘿皮渣中含有大量檸檬酸及其他小分子有機(jī)酸，在淋洗土壤重金屬中可能起到至關(guān)重要作用，但目前在土壤重金屬修復(fù)中卻鮮見(jiàn)報(bào)道。筆者研究了菠蘿皮浸提液對(duì)Pb污染土壤的淋洗效果，以期為該類淋洗劑在土壤重金屬修復(fù)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1材料與方法

1.1供試土壤

土壤采集：選自陜西師范大學(xué)校園內(nèi)，采樣深度為0～20 cm。土樣經(jīng)自然風(fēng)干后，剔除其中的碎石及雜草，磨碎過(guò) 2 mm 尼龍篩，混勻，備用。

污染土壤的制備：向過(guò) 2 mm 篩后的土壤中加入一定濃度的Pb（NO3）2溶液，自然狀態(tài)下平衡鈍化反應(yīng)548 d，期間每隔7 d攪拌1次，保證土壤污染均勻。用微波消解儀消解，用原子吸收分光光度儀測(cè)定污染土壤中Pb濃度。土壤的基本理化性質(zhì)：pH 7.8，有機(jī)質(zhì)27.3 g/kg，砂礫35.2%，粉粒42.6%，黏粒 22.1%，Pb含量443.8 mg/kg。

1.2振蕩淋洗試驗(yàn)

1.2.1淋洗劑的制備。將新鮮的菠蘿皮清洗干凈，剪碎，放入榨汁機(jī)，加入1 500 mL去離子水，轉(zhuǎn)動(dòng)30 min，靜置過(guò)濾得到菠蘿皮浸提液，作為淋洗劑，備用。上述淋洗液的pH為4.43。經(jīng)HNO3-H2O2（1∶1）消解后，原子吸收分光光度法未檢測(cè)出Pb。

1.2.2

液固比對(duì)Pb去除率的影響試驗(yàn)。分別稱取1 g被污染土壤置于一系列50 mL離心管中，分別加入10、20、25、30 mL上述淋洗液，固液比分別為1∶10、1∶20、1∶25、1∶30，以蒸餾水為對(duì)照組，每處理重復(fù)3次。振蕩4 h，離心20 min，隨后將淋洗液轉(zhuǎn)移到100 mL小燒杯中，向上述殘?jiān)欣^續(xù)加入16 mL蒸餾水，振蕩15 min，離心20 min，將上清液轉(zhuǎn)移到前面的小燒杯中，在電熱板上加熱至小體積，分別加入5 mL HNO3 和5 mL H2O2，加熱至透明，隨后過(guò)濾定容，濾液中的Pb含量用火焰原子吸收分光光度法測(cè)定，并計(jì)算Pb的淋洗率。

1.2.3

淋洗時(shí)間對(duì)Pb去除率的影響試驗(yàn)。分別稱取1 g被污染土壤置于一系列50 mL離心管中，分別加入30 mL上述淋洗液，振蕩0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、12.0 h，設(shè)置蒸餾水對(duì)照組，每處理重復(fù)3次。離心20 min，隨后將淋洗液轉(zhuǎn)移到100 mL小燒杯中，向上述殘?jiān)欣^續(xù)加入16 mL蒸餾水，振蕩15 min，離心20 min，將上清液轉(zhuǎn)移到前面的小燒杯中，在電熱板上加熱濃縮至小體積，分別加入5 mL HNO3和5 mL H2O2，加熱至透明，隨后過(guò)濾定容，濾液中的Pb含量用火焰原子吸收分光光度法測(cè)定，并計(jì)算Pb的淋洗率。

1.2.4淋洗次數(shù)對(duì)Pb去除率的影響試驗(yàn)。分別稱取1 g被污染土壤置于一系列50 mL離心管中，分別加入30 mL上述淋洗液，振蕩4 h，離心20 min，隨后將淋洗液轉(zhuǎn)移到100 mL小燒杯中，在電熱板上加熱至小體積，分別加入5 mL HNO3和5 mL H2O2，加熱至透明，隨后過(guò)濾定容，濾液中的Pb含量用火焰原子吸收分光光度法測(cè)定，并計(jì)算Pb的第1次淋洗率。然后向固體殘?jiān)屑尤胂嗤瑮l件的淋洗液，相同方法測(cè)定并計(jì)算Pb的第2、3次淋洗率。

2結(jié)果與分析

2.1蒸餾水對(duì)Pb去除率的影響

用30 mL蒸餾水淋洗Pb污染土壤，振蕩離心，檢測(cè)上清液Pb的含量。結(jié)果顯示，去離子水中幾乎測(cè)不到Pb含量，說(shuō)明去離子水幾乎不能淋洗出土壤中的Pb元素。

2.2淋洗時(shí)間對(duì)Pb去除率的影響

從圖1可以看出，淋洗時(shí)間從0.5 h增加到4.0 h時(shí)，淋洗率隨著淋洗時(shí)間的延長(zhǎng)而增大，而繼續(xù)延長(zhǎng)淋洗時(shí)間時(shí)，淋洗率并無(wú)明顯的改變。因此，最佳淋洗時(shí)間為4.0 h，最大淋洗率為29.7%。

2.3液固比對(duì)Pb去除率的影響

從圖2可以看出，隨著固液比的增大，菠蘿皮浸提液的淋洗率也呈提高趨勢(shì)。這可能是由于淋洗劑用量增加，有機(jī)酸含量也相應(yīng)增加，與重金屬發(fā)生充分的反應(yīng)，使得Pb得到解析，釋放出來(lái)。

2.4淋洗次數(shù)對(duì)Pb去除率的影響

從圖3可以看出，隨著淋洗次數(shù)的增加，Pb的去除率明顯降低，但每次都可以淋洗出一部分重金屬，第1次淋洗率為29.7%，第2次為19.4%，第3次淋洗率為8.5%，3次累計(jì)可去除土壤中57.5%的Pb?？梢?jiàn)，菠蘿皮浸提液對(duì)土壤中Pb的去除率明顯。

3結(jié)論

（1）菠蘿皮中可能含有大量的檸檬酸和其他小分子有機(jī)酸，這些有機(jī)酸能夠降低土壤pH，從而能夠提取出一部分酸提取態(tài)重金屬，另一方面，這些有機(jī)酸也屬于一種天然螯合劑，從而通過(guò)螯合作用提取出其他形態(tài)的重金屬，這可能是菠蘿皮浸提液起到一定淋洗效果的作用機(jī)制。

（2）菠蘿皮浸提液能起到一定的淋洗效果，雖然可能不及一些化學(xué)試劑淋洗效果好，但是菠蘿皮浸提液不會(huì)對(duì)土壤造成二次污染，相應(yīng)還可以提高土壤的肥力，這不僅減少了水果皮對(duì)環(huán)境的污染，還達(dá)到了“以廢治廢，變廢為寶”的目的。雖然這些水果皮的淋洗效果不及其他化學(xué)試劑，但是可以通過(guò)增加淋洗次數(shù)來(lái)達(dá)到理想的處理效果。

（3）時(shí)間是影響淋洗率的一個(gè)重要因素，淋洗時(shí)間過(guò)短或者過(guò)長(zhǎng)都難以達(dá)到理想的淋洗效果。該試驗(yàn)菠蘿皮浸提液的最佳淋洗時(shí)間為4 h。

（4）菠蘿皮對(duì)Pb的淋洗率最高可達(dá)57.5%，可見(jiàn)，菠蘿皮是一種理想的修復(fù)重金屬污染土壤的生物質(zhì)材料，對(duì)土壤的有機(jī)質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)成分影響較小，甚至可以補(bǔ)充一定的養(yǎng)分。

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