一种评估污泥改良土壤中富勒烯C60污染的方法与流程

本发明属于污染土壤修复
技术领域：
，涉及一种评估污泥改良土壤中富勒烯c60污染的方法。
背景技术：
富勒烯c60是一种具有超导、强磁性、耐高压、抗化学腐蚀等优异性能但对环境和生物有毒害的纳米材料。近年来，由于纳米材料的广泛开发及利用，包括富勒烯c60在内的多种纳米级别污染物逐渐进入我们的日常生活中，并随着人为活动进入市政或工业废水而汇入污水处理厂，进而接触到污水处理厂的活性污泥。活性污泥是用来处理污废水的微生物群体以及它们所依附的有机物质和无机物质的总称，其中含有大量的有机质。然而污泥在完成处理废水的使命后就变成了固体废弃物，对其进行有效处置很关键。使用污泥进行土壤改良，可以有效利用污泥中的丰富有机质，变废为宝。但同时，污泥中也包含着重金属、纳米材料等污染物，使用污泥对土壤进行改良的同时，也需要评估这些污染物对于土壤的污染程度，这样才能真正做到污泥的有效绿色利用。目前对土壤改良过程中富勒烯c60污染的评估方法有同位素示踪法、高效液相色谱-紫外检测法等，然而这些方法对于检测仪器或方法有着较高的要求，操作复杂，流程较多，不利于快速便捷地开始检测操作。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种评估污泥改良土壤中富勒烯c60污染的方法，该方法能检测污泥改良土壤中的c60含量，同时检测方法系统完备，检测成本较低。本发明的技术方案：一种评估污泥改良土壤中富勒烯c60污染的方法，包括以下步骤：1)土样预处理：将待测土样置于阴凉处风干，破碎，过2mm筛待用；2)c60甲苯标准溶液及c60水悬浮液的制备：将c60粉末溶于甲苯得到一系列浓度梯度的甲苯标准溶液，使用超声波细胞粉碎机制备c60水悬浮液；3)c60甲苯标准溶液在紫外分光光度计332nm处测试，绘制c60甲苯溶液浓度标准曲线，并由此确定制备的c60水悬浮液的浓度；4)用超纯水对未改良土壤进行提取，在得到的水提取液中添加c60水悬浮液，用甲苯等体积萃取，甲苯相在紫外分光光度计332nm处测试，得到c60在土壤的水提取液中的浓度标准曲线；5)将4)中水提取后的土壤再用甲苯提取，在得到的甲苯提取液中添加c60甲苯溶液，在紫外分光光度计332nm处测试，得到c60在土壤的甲苯提取液中的浓度标准曲线；6)用超纯水将污泥改良后的土壤完全提取，同样地，水提取液用甲苯等体积萃取，得到的甲苯相在紫外分光光度计332nm处测试，参照c60在土壤的水提取液中的标准曲线得到生物可利用的c60浓度c1；7)用甲苯将超纯水提取后的土壤完全提取，使用紫外分光光度计在332nm处读取吸光度，利用c60在土壤的甲苯提取液中的标准曲线得到土壤中其余的c60浓度c2；8)c1与c2之和即为污泥改良土壤中富勒烯c60的浓度c。本发明所述待测土样包括盐碱土和园林土。技术原理：室温下c60在甲苯中的溶解度约为3mg/ml，远远大于其在水中的溶解度。所以先用超纯水提取出在土壤中可被土壤生物接触、摄取利用的c60，再用甲苯提取出不具有生物可利用性的剩余c60，通过紫外分光光度法测得这两部分c60的浓度之和即为待测土壤中c60的总可提取浓度，为综合评定污泥改良土壤受c60污染程度提供重要评定指标。本发明具有如下优点：(1)本发明的测试方案是针对污泥土地利用后产生的微污染风险而提出的，目前相关方案研究较少，因此本发明具有环境安全意义和实际应用价值。(2)相比同位素标记法和hplc-uv法，本发明的测试方案所涉及的均为常见药品和仪器，测试所需条件要求并不高，步骤简明，成本较低。附图说明图1是测定的c60甲苯溶液浓度标准曲线；图2是c60土壤水提取液浓度标准曲线(盐碱土)；图3是c60土壤水提取液浓度标准曲线(园林土)；图4是c60土壤甲苯提取液浓度标准曲线(盐碱土)；图5是c60土壤甲苯提取液浓度标准曲线(园林土)。具体实施方式下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。本发明的实施例是为了更好地使本领域的技术人员更好地理解本发明，并不对本发明作任何的限制。1)选取天津市某污水处理厂的厌氧消化后脱水污泥以及天津市津南区一处园林用土、一处盐碱土壤模拟污泥的土地利用过程。2)配制一系列浓度梯度的c60甲苯标准溶液，使用紫外分光光度计在332nm处读取吸光度y0，绘制如图1所示c60甲苯标准溶液浓度标准曲线y＝a0x+b0①；配制c60水悬浮液，并用图1标准曲线确定所得c60水悬浮液的浓度；按照质量比为1:1，在50ml塑料离心管里，分别将20g预处理后的未改良土样(盐碱土与园林土)和20ml超纯水混合，摇床上200rpm，25℃避光过夜提取；在1000g，4℃的条件下离心15min，取上层清液为土样水提取液；添加c60的水悬浮液，混匀得到一系列浓度梯度的c60土壤水提取液；在4mlc60土壤水提取液中添加4ml甲苯振荡萃取，使用紫外分光光度计在332nm处测试甲苯相；再添加甲苯萃取测试一次，将两次萃取测试的吸光度相加，得到吸光度y1,绘制如图2、图3所示c60土壤水提取液浓度标准曲线y＝a1x+b1②；将上一过程中的两种土样冷冻干燥处理，分别加入20ml甲苯，摇床上避光提取2小时，离心取液相，添加c60的甲苯溶液，得到一系列浓度梯度的土壤甲苯提取液，使用紫外分光光度计在332nm处测试吸光度y2，并由此得到如图4、图5所示c60土壤甲苯提取液浓度标准曲线y＝a2x+b2③。以上标线方程①②③中，y为吸光度值，x为c60浓度(mg/l)，a为标线斜率，b为标线截距。3)模拟污泥的土地利用：在150ml的锥形瓶中分别加入干重为30g的两种土样，用超纯水将土壤含水率补充至20％，封口避光，室温下预培养一星期；预培养结束后，添加1.5g含有c60的污泥(c60/污泥干重比为10mg/kg)，混匀；设置三组平行，室温避光培养；在培养30天后分别进行c60浓度测试。4)c60初次提取：将培养结束后的20g土样和20ml超纯水混合，摇床上200rpm、室温下避光过夜提取；在1000g，4℃的条件下离心15min，取上层清液4ml为土样水提取液；添加4ml甲苯，振荡提取水提取液中的c60，使用紫外分光光度计在332nm处测试甲苯相；再添加甲苯提取测试一次，将两次提取测试的吸光度相加并记录。这部分甲苯相中的c60具有生物可利用性。5)c60再提取：将初提取处理后的土样冷冻干燥，添加20ml甲苯，室温下在摇床上200rpm避光提取2小时，1000g、4℃下离心15min，取液相为土样甲苯提取液，使用紫外分光光度计在332nm处测试吸光度并记录。6)c60总浓度的计算：将4)、5)中得到的吸光度分别对照图2-图5的标准曲线，通过公式计算出所测土样中的c60总浓度。测试结果如表1所示：表1两种土壤中可提取性c60含量土壤类型盐碱土园林土土壤中c60浓度(mg/kg)0.4590.340可以看到，采用本发明的提取方案，不同土壤可提取的c60含量不同，盐碱土中可提取的c60要多于园林土。这是由于园林土壤中有机质含量较高，降低了其中c60的可提取性。该测试结果与理论相符合，也证明了本方案的科学可靠性。应当理解的是，这里所讨论的实施方案及实例只是为了说明，对本领域技术人员来说，可以加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。当前第1页12