菠蘿皮浸提液對Pb污染土壤的淋洗效果

權雪潔 李雨心

摘要[目的]篩選一種安全、無毒的土壤重金屬淋洗液。[方法]通過室內模擬試驗，采用振蕩淋洗法研究菠蘿皮水浸提液對土壤中重金屬Pb的淋洗效果，探討淋洗時間、淋洗次數、液固比對Pb的淋洗效果的影響。[結果]隨著淋洗時間的延長，菠蘿皮對Pb的淋洗率逐漸增大，在4.0 h時達到最大值；固液比對Pb的去除率影響很大，隨著固液比的增大，淋洗率明顯提高；適當增加淋洗次數，也能提高Pb的去除率。[結論]淋洗時間為4.0 h，液固比為1∶30，淋洗3次時，菠蘿皮對Pb的去除率最大可以達到57.5%。

關鍵詞菠蘿皮；重金屬；淋洗；影響因素

中圖分類號X53文獻標識碼A文章編號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

作者簡介權雪潔（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。

收稿日期2017-05-08

近年來，隨著工農業的迅猛反展和城市化的日益加劇，我國土壤重金屬污染面積逐年擴大，污染程度也不斷加深。我國土壤污染狀況不斷惡化，尤其是土壤重金屬污染已嚴重影響我國的農業生產[1-2]。據報道，我國每年有超過1 200萬t/a的糧食由于受到重金屬污染而損失，由此造成的直接經濟損失已達200億元。Pb是一種有毒元素，會損害人體造血系統，引起貧血和神經系統末稍神經炎[3]。Pb進入植物體后也會使植物根部稀疏腐爛，葉綠素含量下降影響光合作用[4]。土壤環境安全關系到整個生態系統的安全，因此，重金屬污染土壤的修復迫在眉睫。化學淋洗修復技術是指在重金屬污染土壤中加入化學試劑，使土壤中的重金屬發生遷移或溶解，通過重力作用，使淋洗劑通過污染土壤和重金屬元素發生反應并把之帶出，再進一步進行污水處理[5-7]。用于化學淋洗的淋洗劑有無機酸溶液（HCl 和 HNO3等）、有機酸溶液（檸檬酸和酒石酸等）、人工合成的絡合劑（EDTA 和 DTPA等）和表面活性劑等[8-15]。研究表明，無機酸、EDTA等能有效去除土壤重金屬，但是無機酸能破壞土壤的結構和理化性質，同時還能造成土壤的營養成分流失，大部分絡合物、表面活性劑對環境有危害，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酸，在淋洗土壤重金屬中可能起到至關重要作用，但目前在土壤重金屬修復中卻鮮見報道。筆者研究了菠蘿皮浸提液對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中的應用提供理論依據和技術支持。

1材料與方法

1.1供試土壤

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

污染土壤的制備：向過 2 mm 篩后的土壤中加入一定濃度的Pb（NO3）2溶液，自然狀態下平衡鈍化反應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定污染土壤中Pb濃度。土壤的基本理化性質：pH 7.8，有機質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

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，加入1 500 mL去離子水，轉動30 min，靜置過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HNO3-H2O2（1∶1）消解后，原子吸收分光光度法未檢測出Pb。

1.2.2

液固比對Pb去除率的影響試驗。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，以蒸餾水為對照組，每處理重復3次。振蕩4 h，離心20 min，隨后將淋洗液轉移到100 mL小燒杯中，向上述殘渣中繼續加入16 mL蒸餾水，振蕩15 min，離心20 min，將上清液轉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，隨后過濾定容，濾液中的Pb含量用火焰原子吸收分光光度法測定，并計算Pb的淋洗率。

1.2.3

淋洗時間對Pb去除率的影響試驗。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，設置蒸餾水對照組，每處理重復3次。離心20 min，隨后將淋洗液轉移到100 mL小燒杯中，向上述殘渣中繼續加入16 mL蒸餾水，振蕩15 min，離心20 min，將上清液轉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，隨后過濾定容，濾液中的Pb含量用火焰原子吸收分光光度法測定，并計算Pb的淋洗率。

1.2.4淋洗次數對Pb去除率的影響試驗。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，隨后過濾定容，濾液中的Pb含量用火焰原子吸收分光光度法測定，并計算Pb的第1次淋洗率。然后向固體殘渣中加入相同條件的淋洗液，相同方法測定并計算Pb的第2、3次淋洗率。

2結果與分析

2.1蒸餾水對Pb去除率的影響

用30 mL蒸餾水淋洗Pb污染土壤，振蕩離心，檢測上清液Pb的含量。結果顯示，去離子水中幾乎測不到Pb含量，說明去離子水幾乎不能淋洗出土壤中的Pb元素。

2.2淋洗時間對Pb去除率的影響

從圖1可以看出，淋洗時間從0.5 h增加到4.0 h時，淋洗率隨著淋洗時間的延長而增大，而繼續延長淋洗時間時，淋洗率并無明顯的改變。因此，最佳淋洗時間為4.0 h，最大淋洗率為29.7%。

2.3液固比對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。這可能是由于淋洗劑用量增加，有機酸含量也相應增加，與重金屬發生充分的反應，使得Pb得到解析，釋放出來。

2.4淋洗次數對Pb去除率的影響

從圖3可以看出，隨著淋洗次數的增加，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次累計可去除土壤中57.5%的Pb。可見，菠蘿皮浸提液對土壤中Pb的去除率明顯。

3結論

（1）菠蘿皮中可能含有大量的檸檬酸和其他小分子有機酸，這些有機酸能夠降低土壤pH，從而能夠提取出一部分酸提取態重金屬，另一方面，這些有機酸也屬于一種天然螯合劑，從而通過螯合作用提取出其他形態的重金屬，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試劑淋洗效果好，但是菠蘿皮浸提液不會對土壤造成二次污染，相應還可以提高土壤的肥力，這不僅減少了水果皮對環境的污染，還達到了“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試劑，但是可以通過增加淋洗次數來達到理想的處理效果。

（3）時間是影響淋洗率的一個重要因素，淋洗時間過短或者過長都難以達到理想的淋洗效果。該試驗菠蘿皮浸提液的最佳淋洗時間為4 h。

（4）菠蘿皮對Pb的淋洗率最高可達57.5%，可見，菠蘿皮是一種理想的修復重金屬污染土壤的生物質材料，對土壤的有機質及營養成分影響較小，甚至可以補充一定的養分。

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