一种评价多环芳烃污染土壤修复技术有效性的方法

本发明涉及一种评价多环芳烃污染土壤修复技术有效性的方法，属于环境监测与修复领域。

背景技术：

1、多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons，pahs)是两个或两个以上芳香环以线状、角状或簇状方式稠合的烃类化合物。是一类具有致癌、致畸、致突变作用的有机物。多环芳烃的熔沸点较高，蒸气压较小，难溶于水，易溶于有机溶剂，且随着分子量的增加，化合物的水溶性降低，毒性增强。当多环芳烃与羟基、硝基等基团发生取代反应时，会生成毒性更强的衍生物。多环芳烃在环境中分布广泛且具有生物难降解性，因而引起人们的广泛关注。环境中的多环芳烃主要来自天然及人为两个方面，前者的来源包括植物合成、森林草原火灾形成，其总量较少且多数可以通过光化学氧化和土壤微生物活动而大量耗减；多环芳烃的人为来源是目前造成污染的主要原因，其产生过程包括化石燃料的燃烧、化工生产过程的泄漏、石油开采加工过程造成的污染等。

2、土壤是多环芳烃在自然环境中的储库，多环芳烃在进入土壤后发生迁移、吸附和转化，产生形态变化，并在土壤环境各组分间迁移，这些过程受到多种因素的共同影响。多环芳烃在土壤中的吸附解吸行为过程受自身理化性质、土壤ph、有机质含量等因素的影响。不同性质的土壤也会对多环芳烃的降解产生很大的影响。在实践中经常发现，对一种土壤起作用的修复技术，对另一种土壤可能缺乏效果。我国幅员辽阔、土壤类型多样，在东部地区广泛分布着黑土、潮土、水稻土、红壤等主要土壤类型，它们对修复效果可能具有重要影响。

3、传统上，判断土壤中多环芳烃的残留通常是通过有机溶剂提取并采用色谱法分析多环芳烃浓度的降低。该方法操作繁琐、误差较大，且忽略了以结合态残留存在的多环芳烃。要分析某一方法对土壤中多环芳烃污染的修复效果，就需要详细、准确了解pahs在土壤中的去向（归趋）。有机污染物在土壤中的归趋分为四个部分：生物矿化形成co2、被生物利用合成生物质、土壤结合态即不可提取残留部分（ner）和可被有机溶剂提取部分（dcm）。其中，矿化生成co2，是多环芳烃污染最为彻底的解毒形式。根据腐殖质在酸碱中的溶解性质，ner又可分为富里酸、腐殖酸和胡敏素等。

4、通过同位素示踪，可以精准测定多环芳烃的矿化率、与不同土壤组分的结合率、土壤中的可提取残留率(包括多环芳烃的所有代谢产物)，而根据矿化程度和ner在各组分内的分配，综合来判断某一方法的修复效果，对于评价土壤中多环芳烃的风险变化具有非常重要的方法价值，对于修复技术的评估具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种评价多环芳烃污染土壤修复技术有效性的方法，以解决上述背景技术中遇到的问题。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种评价多环芳烃污染土壤修复技术有效性的方法，其特征在于其步骤包括：

4、（1）准备检验修复技术效果的土壤样品；

5、（2）在土壤样品中加入14c标记过的多环芳烃，进行微宇宙培养试验，在试验过程中施用要验证的修复技术，设置不同处理组的平行试验；

6、（3）检测土壤样品中多环芳烃的矿化、dcm和ner的结果，分析多环芳烃的归趋，综合评估修复技术对多环芳烃污染的修复效果。

7、优选的，步骤（1）中选择三种以上不同类型的土壤进行实验。

8、优选的，步骤（2）中收集微宇宙培养试验过程中产生的14co2，步骤（3）中测定其中14co2的放射量，以计算矿化率 。

9、矿化率的计算方式具体为：

10、 在培养装置里，放入加了1 ml 1 mol/l的naoh溶液的收集管，用于吸收释放的14co2。培养10周，每周取样并测定培养过程中生成的14co2量，取样后换入新的加了naoh溶液的收集管继续培养，用液体闪烁分析仪（lsc）测定naoh溶液中的14co2的含量，用来计算矿化率：

11、。

12、优选的，步骤（3）中待培养结束后，将土壤样品风干过筛，取2.0 g用滤纸包好后置于索式提取管中，梨形瓶中加入60 ml二氯甲烷，于50 ℃水浴并索式提取24 h，之后30℃旋转蒸发，用2 ml环己烷溶解，取0.5 ml经lsc测定即为多环芳烃的dcm结果：

13、

14、其中4为0.5 ml换算到2 ml；2为提取过程使用了2 g土换算到每1g土；5为样品总量为5 g。

15、优选的，步骤（3）中将经过二氯甲烷提取后的土壤风干，取1.5 g该土样，在充n2保护下加入6 ml 0.1 mol/l无氧naoh，以250rpm的速度振荡24 h，16000 g离心30 min，沉淀为胡敏素，上清液为富里酸和腐殖酸的混合溶液；倒尽上清液，将沉淀冷冻干燥后，取0.5 g碾磨样品用生物氧化燃烧仪在 900℃ 下完全氧化4 min，用15 ml碱性放射性闪烁液收集氧化后的气体，经 lsc 测定标记量，即为多环芳烃与胡敏素的结合态；收集上述上清液，取0.4 ml 上清混合液经 lsc 测定，即为多环芳烃与富里酸和腐殖酸结合态的和；再取 2 ml上清混合溶液，加入 6 mol/l hcl 调节至 ph为1，在4 ℃下沉淀24 h，5 000 g离心30min，取0.5 ml上清液经lsc测定，即为多环芳烃与富里酸的结合态，两者换算后相减即为多环芳烃与腐殖酸的结合态；

16、

17、其中10为0.5 g土换算到5 g样品；

18、

19、其中15为0.4 ml换算到6ml；1.5为1.5 g土换算到1 g土；5为换算到5 g样品；

20、

21、其中12为0.5 ml换算到6 ml；1.5为1.5 g土换算到1 g土；5为换算到5 g样品；

22、。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过对不同土壤样品的微宇宙培养试验，设置施加修复技术的处理组再通过同位素示踪法，精准分析各种类型土壤样品中的矿化、dcm和ner各组分的结果，分析多环芳烃在不同类型土壤中的归趋，结合多环芳烃的去向，综合评估修复技术对多环芳烃污染的修复效果。由于土壤类型的差异，同一种修复技术可能会对不同土壤产生不同的效果，本发明在评测过程中设置了多样化的土壤类型，可以更全面的验证修复技术的适用性。

24、本发明在后续检测的过程，不仅通过传统浓度检测，分析了可提取的dcm部分，还分析了多环芳烃彻底矿化，即彻底解毒的程度，并进一步分析了多环芳烃在各组分的分配。对修复技术下，污染物降解的程度的分析更全面，可以用于综合评价一种技术的修复效果。

技术特征：

1.一种评价多环芳烃污染土壤修复技术有效性的方法，其特征在于其步骤包括：

2.根据权利要求1所述的评价多环芳烃污染土壤修复技术有效性的方法，其特征在于步骤（1）中选择三种以上不同类型的土壤进行实验。

3.根据权利要求2所述的评价多环芳烃污染土壤修复技术有效性的方法，其特征在于步骤（1）中选择红壤、黑土、潮土、水稻土，以及受到多环芳烃的污染的场地土。

4.根据权利要求1所述的评价多环芳烃污染土壤修复技术有效性的方法，其特征在于步骤（2）中收集微宇宙培养试验过程中产生的14co2，步骤（3）中测定其中14co2的放射量，以计算矿化率。

5.根据权利要求4所述的评价多环芳烃污染土壤修复技术有效性的方法，其特征在于矿化率的计算方式具体为：

6.根据权利要求1所述的评价多环芳烃污染土壤修复技术有效性的方法，其特征在于步骤（3）中待培养结束后，将土壤样品风干过筛，取2.0 g用滤纸包好后置于索式提取管中，梨形瓶中加入60 ml二氯甲烷，于50 ℃水浴并索式提取24 h，之后30℃旋转蒸发，用2 ml环己烷溶解，取0.5 ml经lsc测定即为多环芳烃的dcm结果：

7.根据权利要求1所述的评价多环芳烃污染土壤修复技术有效性的方法，其特征在于步骤（3）中将经过二氯甲烷提取后的土壤风干，取1.5 g该土样，在充n2保护下加入6 ml0.1 mol/l无氧naoh，以250 rpm的速度振荡24 h，16000 g离心30 min，沉淀为胡敏素，上清液为富里酸和腐殖酸的混合溶液；倒尽上清液，将沉淀冷冻干燥后，取0.5 g 碾磨样品用生物氧化燃烧仪在 900℃ 下完全氧化4 min，用15 ml碱性放射性闪烁液收集氧化后的气体，经 lsc 测定标记量，即为多环芳烃与胡敏素的结合态；收集上述上清液，取 0.4 ml 上清混合液经 lsc 测定，即为多环芳烃与富里酸和腐殖酸结合态的和；再取 2 ml 上清混合溶液，加入 6 mol/l hcl 调节至 ph为1，在4 ℃下沉淀24 h，5 000 g离心30 min，取0.5 ml上清液经lsc测定，即为多环芳烃与富里酸的结合态，两者换算后相减即为多环芳烃与腐殖酸的结合态；

技术总结
本发明公开了一种评价多环芳烃污染土壤修复技术有效性的方法，其步骤包括：准备一组检验修复技术效果的土壤样品；在土壤样品中加入碳同位素标记过的多环芳烃，进行微宇宙培养试验，在试验过程中施用要验证的修复技术，设置不同处理组的平行试验；检测土壤样品中多环芳烃的矿化、有机溶剂可提取部分（DCM）和不可提取残留部分（NER）的结果，分析不同修复技术下多环芳烃的归趋。本发明的方法可以综合评估修复技术对多环芳烃污染土壤的修复效果。由于土壤类型的差异，同一种修复技术可能会对不同土壤产生不同的效果，本发明在评测过程中设置了多样化的土壤类型，可以更全面的验证修复技术的适用性。

技术研发人员：陈禹竹,吴宇澄,饶雷振,方莎莎
受保护的技术使用者：中国科学院南京土壤研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4