失水山梨醇脂肪酸酯在活化土壤砷中的用途及一种土壤砷活化剂制造技术

本发明专利技术公开了失水山梨醇脂肪酸酯在活化土壤砷中的用途，本发明专利技术还公开了一种土壤砷活化剂，该活化剂含有失水山梨醇脂肪酸酯，属于土壤重金属污染治理领域。本发明专利技术提供的活化剂能促使土壤中的结合态砷转化为有效态，从而提高植物如蜈蚣草对土壤砷的吸收利用和修复效率，降低砷污染土壤中的总砷含量，在土壤砷污染治理领域具有很好的应用前景。

Application of Sorbitol Fatty Acid Ester in Activating Soil Arsenic and a Soil Arsenic Activator

【技术实现步骤摘要】
失水山梨醇脂肪酸酯在活化土壤砷中的用途及一种土壤砷活化剂
本专利技术属于土壤重金属污染治理领域，具体涉及失水山梨醇脂肪酸酯在活化土壤砷中的用途，本专利技术还涉及一种土壤砷活化剂及一种土壤砷污染治理方法。
技术介绍
砷是一种类金属元素，砷和无机砷化合物为致癌物，含砷农药肥料的大量使用、煤燃烧、砷矿开采和其它工业生产活动导致土壤砷污染日趋严重，严重威胁人类健康。目前，土壤砷污染已经成为全球性的环境问题，受到了世界各地的广泛关注。常用的土壤砷污染修复方法有物理修复、化学修复和生物修复。物理、化学修复通常是将砷固定在土壤中，随着土壤环境的变化，仍有可能造成二次污染，而且处理过程中产生大量的淋洗液会造成新的污染，且对土壤伤害较大，不利于后期耕作，而且价格昂贵，因而实际应用有限。植物修复以其不产生二次污染且成本低廉等优点，成为了现今土壤砷污染修复最常用的手段之一。修复砷污染的植物主要有蜈蚣草、粉叶蕨、大叶井口边草、凤尾蕨、印度芥菜、杨树等。其中，蜈蚣草对砷有很强的忍耐力和富集能力，生长相对快、生物量大、地理分布广，因而，蜈蚣草修复砷污染土壤受到人们的特别关注。但植物修复普遍存在修复周期长，效率达不到预期目标等不足。如：廖晓勇等研究表明在不进行任何处理情况下，种植蜈蚣草12个月后土壤修复效率为5％，因此，提高植物修复效率是砷污染治理中亟待解决的关键问题。已有的研究表明，在土壤中施用微生物菌剂可以促进蜈蚣草萃取砷的能力。如：YangQ等在田间试验中发现添加砷酸盐还原菌后，与对照相比，蜈蚣草生物量增加53％，As吸收增加44％。WeiS等研究发现外源加入硫酸盐和还原型谷胱甘肽能够有效增加蜈蚣草叶片砷含量，增加量分别为18-85％和77-89％，且均不会影响生物量。土壤中砷的存在形式可分为水溶态、可交换态(二者合称有效态或可利用态)、铝结合态、铁结合态、钙结合态以及残渣态，有研究表明污染土壤中可利用态砷仅占总砷含量的5％左右，植物仅能吸收可利用态砷，因此增加砷的生物可利用性是提高植物修复效率的有效手段。在土壤中使用化学物质可以改变砷的化学形态，提高可利用态砷的含量。从植物中提取了一种皂素，与磷酸盐复合后，在pH4-5时可使富铁土壤中70％的铁结合态砷变成可利用态。磷肥和微生物协调作用活化土壤砷，增加了地下水中砷含量(Linal.，2016)。含磷钙的活化剂和保水剂共同使用使蜈蚣草吸收砷的能力增加了79.59％(CN108636995A)。向土壤中加入酒糟，能显著提高土壤中可利用态砷含量，蜈蚣草生物量提高，砷萃取总量显著性提高了48.21％(CN108326038A)。失水山梨醇脂肪酸酯(司盘，SPAN)是一种非离子型表面活性剂，具有很强的乳化、分散、润滑性能，用作乳化剂、增稠剂、防锈剂，主要用于医药、化妆品、纺织、油漆以及石油行业。失水山梨醇脂肪酸酯或表面活性剂对土壤砷的活化效果及提升蜈蚣草富集土壤砷的能力目前尚无相关报道。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供失水山梨醇脂肪酸酯在活化土壤砷中的用途。土壤模拟实验结果表明，向1g砷污染土壤中加入25mL浓度为0.03g/L的失水山梨醇脂肪酸酯溶液，经水浴振荡、离心处理后检测上清液中有效态砷的含量。结果表明，与采用去离子水处理的CK组相比，失水山梨醇脂肪酸酯处理后能使有效态砷含量提高10-20％。所述失水山梨醇脂肪酸酯包括但不限于Span80。本专利技术的第二个目的是提供一种土壤砷活化剂，该活化剂含有失水山梨醇脂肪酸酯，优选地，所述活化剂还含有助剂，所述助剂选自还原型谷胱甘肽、三聚磷酸钠、十二烷基硫酸钠中的任何一种或多种的任意组合，其中，还原型谷胱甘肽不仅有提高土壤砷活化效果的作用，同时还有降低活化剂中表面活性剂的细胞毒性作用。本专利技术的第三个目的是提供一种土壤砷污染治理方法，该方法包括向污染土壤中种植能修复砷污染的植物并加入以上所述活化剂处理的步骤。所述植物包括但不限于蜈蚣草、粉叶蕨、大叶井口边草、凤尾蕨、印度芥菜、杨树等。本专利技术提供的活化剂能促使土壤中的结合态砷转化为有效态，从而提高植物如蜈蚣草对土壤砷的吸收利用和修复效率，降低砷污染土壤中的总砷含量，在土壤砷污染治理领域具有很好的应用前景。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术进行详细地说明。实施例1：土壤砷活化剂的模拟应用实验将取自湖北省钟祥市胡集镇赵家台农田砷污染土(0-20cm)(N31°28′，E112°15′)风干并磨碎过2mm筛。土样pH为7.4，总磷含量为1.6g/kg，总钾含量为8.0g/kg，总有机碳含量为27.9g/kg，总砷含量为57.7mg/kg，碱解氮含量为129.8mg/kg，速效磷含量为94.1mg/kg，速效钾含量为224.2mg/kg。土壤模拟活化剂筛选实验共设置11组(见表1)，每组三个平行，实验前将各组活化剂均配制成浓度为0.03g/L的溶液。将1g砷污染土装入塑料离心管中，然后分别加入25mL活化剂溶液，在25℃，160rpm条件下水浴振荡2h，然后加入25mL1mol/L碳酸氢钠溶液在同样条件下振荡0.5h，最后在4000rpm离心5min，取上清液用0.22μm滤膜过滤后进行有效态砷的含量测定，有效态砷含量采用原子荧光光谱仪测定。表1各组对土壤有效态砷含量的影响从以上结果可以看出，还原型谷胱甘肽、三聚磷酸钠、失水山梨醇脂肪酸酯、十二烷基硫酸钠都有提高土壤中有效态砷含量的能力。将助剂与失水山梨醇脂肪酸酯配合使用，能显著提高活化剂对土壤砷的活化效果。实施例2：土壤砷活化剂的盆栽应用实验盆栽实验共设置2个处理，每处理三平行，分别是对照CK和表1中的ABCD活化剂。每盆装入2kg与实施例1一样的砷污染土，污染土中预先混入尿素0.2g/kg、KH2PO40.2g/kg、K2SO40.3g/kg和霍格兰微量元素储备液1mL/kg。装盆一周后，选择相同大小的蜈蚣草(长约20cm)移入盆中，每盆一株，浇自来水保证每盆含水量为最大持水量的60％，蜈蚣草种植一周后，每盆加入0.75g活化剂，其中CK组加入自来水。盆栽放置在室外，增设透明遮雨棚，种植期间每天浇入自来水，每隔50天补加0.75g活化剂和0.1g尿素。种植5个月后收获植株地上部以及根际土(深4cm)，蜈蚣草羽叶用0.01mol/LEDTA溶液和去离子水洗涤擦干，根际土风干过100目筛。收集蜈蚣草羽叶测定鲜重，将羽叶放入烘箱105℃杀青15min，再70℃烘干至恒重，称取干重后过0.85mm筛，取0.5g烘干羽叶HNO3-HClO4-H2SO4消解，用原子荧光光谱仪测定叶片总砷含量，并根据叶片重量计算总砷量。结果见表2。根际土HNO3-HClO4-H2SO4消解，测定总砷含量。采用1mol/LNH4Cl溶液振荡30min，提取并测定有效态砷含量。结果见表3。表2活化剂对蜈蚣草叶片干重和叶片总砷含量的影响叶片干重(g)叶片总砷量(μg/株)叶片总砷浓度(mg/kg)CK8.30781.1194.11CD组7.071020.84144.39ACD组11.441520.03132.87从以上结果可以看出，活化剂能使蜈蚣草从土壤中吸收更多的砷，从而提高叶片中的砷含量，由于CD组没有加入还原型谷胱甘肽，活化剂中的表面活性剂对植物细胞产生一定的毒性，使C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.失水山梨醇脂肪酸酯在活化土壤砷中的用途。

【技术特征摘要】
1.失水山梨醇脂肪酸酯在活化土壤砷中的用途。2.一种土壤砷活化剂，其特征在于：含有失水山梨醇脂肪酸酯。3.如权利要求2所述的土壤砷活化剂，其特征在于：还含有助剂，所述助剂选自还原型谷胱甘肽、三聚磷酸钠、十二烷基硫酸钠中的任何一种或多种的任意组合。4.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖水姣，向冬芳，涂书新，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42