土壤中苯胺類物質(zhì)的檢測及修復

張晶晶

（山西省運城生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，山西 運城 044000）

0 引言

當今社會，人類生產(chǎn)和生活對化學品的應用越來越廣泛，尤其是對苯胺類及其衍生物的應用越來越多，主要應用在農(nóng)藥、塑料、醫(yī)藥等行業(yè)。苯胺類及其衍生物的使用導致其殘留在土壤中，甚至滲透至地下水中，嚴重影響人們的身體健康[1-2]。傳統(tǒng)針對土壤中的苯胺類物質(zhì)主要采用物理或化學方法進行處理，雖然這些方法具有見效快、效率高的優(yōu)勢，但是其會對地下水和大氣造成二次污染且費用較高[3-4]。鑒于此，本文將以對土壤中苯胺類及其衍生物的檢測為基礎，采用植物修復對土壤中的苯胺類物質(zhì)進行消除。

1 苯胺類物質(zhì)的檢測方法研究

針對土壤中有價化合物的檢測主要以定量和定性分析為主，最為常用的檢測方法為色譜檢測法，包括有氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用法、液相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用法、毛細管電泳法等[5-6]。針對土壤中苯胺類物質(zhì)的檢測需求，本文采用氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用法進行檢測。其所采用的核心儀器為氣相色譜儀，具體型號為VARIAN，對應的技術(shù)參數(shù)如表1 所示。

表1 VARIAN 氣相色譜儀技術(shù)參數(shù)

氣相條件如下：氣相由氬氣和空氣組成，二者體積比為9∶1；氣相流速為40 mL/min，氣相溫度為285 ℃。為保證對土壤中苯胺類檢測的準確性，需要對土壤進行預處理，然后再對其進行測定。其中，在對土壤進行預處理時重點對樣品進行萃取、濃縮和純化操作，將土壤樣品中干擾測試精度的物質(zhì)剔除，以保證最終的測試精度和準確度。具體預處理流程如下：

1）將待檢測的土壤放置陰涼處并風干，將土壤中的植物的殘留物和礫石去除，并通過4 mm 的尼龍篩進行篩選；

2）將上述篩選的土壤均分為兩等份，其中一份通過2 mm 尼龍篩進行二次篩選，主要用于對土壤pH值和含水率的測定；另外一份樣本通過0.25 mm 的尼龍篩進行兩次篩選，對其中的苯胺類含量進行測定。

將第兩份樣本做好標準溶液后采用氣相色譜儀進行測定，并將測定結(jié)果與標準圖譜進行對比，根據(jù)圖譜和相關(guān)計算公式得出苯胺類物質(zhì)的含量。

2 土壤中苯胺類物質(zhì)的修復

2.1 試驗方法

作為芳香胺類物質(zhì)的代表性物質(zhì)，針對苯胺類物質(zhì)的處理可采用物理吸附法、化學氧化法、超聲波/電化學降解法以及新型技術(shù)等方法[7]。本文將重點采用植物修復方式對土壤中的苯胺類物質(zhì)進行修復，所選用的修復植物為冰草植物，具體修復效果通過試驗組和對照組兩組的試驗結(jié)果進行對比。具體如下：

對照組：土壤上不種植冰草，并在該土壤上澆灌苯胺類污水，對8 個月內(nèi)土壤中苯胺類物質(zhì)的變化趨勢進行監(jiān)測；

試驗組：在土壤上種植冰草植物，在該土壤上澆灌苯胺類污水，對8 個月內(nèi)土壤中苯胺類物質(zhì)的變化趨勢進行監(jiān)測。

本次試驗所選擇土壤場地的面積為1 216 m2，并將其平均劃分為5 等份；其中，1#、2#和3#場地為試驗組；4#為對照組；5#為邊界區(qū)域，該區(qū)域的主要功能是消除各個區(qū)域土壤差異性所引來的誤差。在8 個月的試驗過程中，在每個場地每次澆灌苯胺類污水的的量為0.004 6 mg/L，每周澆灌次數(shù)為5 次，保證每次澆灌苯胺類污水相對均勻。

2.2 試驗樣品的采集

參照《土壤環(huán)境檢測技術(shù)規(guī)范》在現(xiàn)場采用系統(tǒng)布點法對土壤和冰草的樣品進行采集。其中，將每片試驗場地平均劃分為四塊，并在每塊中央點對土壤進行采集，為保證數(shù)據(jù)的準確性，采集地下0.25 m、0.50 m和0.75 m 深的土壤3 份。冰草樣品的采集與土壤樣品的采集應在同一時間段內(nèi)完成，主要對冰草的莖葉、穗以及根等部位進行采集。

結(jié)合現(xiàn)場實際情況，最終共采集到試驗土壤樣品183 份，冰草植物95 份。

除了對土壤和冰草植物進行采集外，還需對現(xiàn)場的水樣進行采集。水樣的采集主要應在污水澆灌期間進行分時段采集[8]。在對污水開始澆灌時進行首次采集，在澆灌中間時期進行二次采集，在澆灌結(jié)束后進行三次采集；每次采集均需在固定的時間段內(nèi)完成。具體取樣方法如下：將所采集的水樣置于固定的容器內(nèi)，要求所采集水樣的體積占據(jù)存儲容器容積的80%左右，對每次水樣采集完成的容器進行標記。為避免對水樣測試結(jié)果的影響，將存儲水樣的容器在取樣前連續(xù)沖洗2～3 次，將容器中的沉積物處理干凈后塞上瓶塞，便于后期運輸。針對水樣的存儲采用硬質(zhì)棕色的廣口玻璃瓶。

3 植物對土壤中苯胺類物質(zhì)的修復對比

對所采集的土壤樣本中苯胺類物質(zhì)的含量（質(zhì)量分數(shù)）進行檢測，對應不同土壤深度中苯胺類物質(zhì)的含量進行對比，包括對照組和試驗組，對比結(jié)果如圖1 所示。

圖1 對照組和試驗組中不同深度土壤中苯胺類物質(zhì)的含量對比

如圖1 所示，T25 為深度為0.25 m 土壤樣品；T50為深度為0.50 m 土壤樣品；T75 為深度為0.75 m 土壤樣品。綜合對比圖1 中的數(shù)據(jù)得出如下結(jié)論：

1）對照組和試驗組土壤中苯胺類物質(zhì)的含量從10 月份以后急劇下降，一方面是由于從10 月份開始停止?jié)补啾桨奉愇鬯?；另一方面是由于土壤中的微生物對苯胺類物質(zhì)的適應能力增強，從而提高對苯胺類物質(zhì)的降解能力。

2）在對照組中，在深度為0.25 m 土壤中苯胺類物質(zhì)的含量最高，在深度為0.75 m 土壤中苯胺類物質(zhì)的含量最低。在試驗組中，在深度為0.50 m 土壤中苯胺類物質(zhì)的含量最高，其次為深度為0.25 m 的土壤，在0.75 m 深度土壤中的苯胺類物質(zhì)最低。

其中，在0.50 m 深度土壤中的苯胺量最低且小于對照組，說明冰草植物可對苯胺類物質(zhì)進行吸收，或者冰草植物可以加劇土壤中微生物對苯胺類物質(zhì)的降解?？偟膩碇v，土壤中種植冰草植物可以增加其中的有機碳含量，從而強化對土壤中苯胺類物質(zhì)的吸附作用，進而阻止了苯胺類物質(zhì)向下一層土壤中遷移。

4 結(jié)論

土壤中的苯胺類物質(zhì)及其衍生物不僅會對環(huán)境造成污染，而且還會滲透至地下水或者下一層食物鏈中。因此，對土壤中苯胺類物質(zhì)及其衍生物的消除尤為重要。傳統(tǒng)針對土壤中的苯胺類物質(zhì)主要采用物理或化學方法進行處理，雖然這些方法具有見效快、效率高的優(yōu)勢；但是，其會對地下水和大氣造成二次污染且費用較高。因此，本文提出采用冰草植物對土壤中的苯胺類物質(zhì)及其衍生物進行修復，并對修復效果進行研究。

1）首先，以氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用法可對土壤中的苯胺類物質(zhì)含量進行測定，為后續(xù)準確評估苯胺類物質(zhì)的修復效果奠定基礎。

2）通過構(gòu)建對照組和試驗組兩組場地研究了冰草植物對土壤中苯胺類物質(zhì)的修復效果，經(jīng)對比得知：土壤中種植冰草植物可以增加其中的有機碳含量，從而強化對土壤中苯胺類物質(zhì)的吸附作用，進而阻止了苯胺類物質(zhì)向下一層土壤中遷移。