文档介绍：山东农业大学
硕士学位论文
EDTA强化茶皂素对土壤中Cu、Zn、Cd淋洗修复的影响研究
姓名:周楠楠
申请学位级别:硕士
专业:环境工程
指导教师:李光德
2011-06-11
山东农业大学硕士学位论文
摘要
茶皂素是一种生物表面活性剂,具有可生物降解、无二次污染等特点,其在土壤重
金属污染修复中的应用是近年来的一个新兴研究领域。EDTA 作为人工合成的有机螯合
剂能在很宽的 pH 范围内与大部分重金属特别是过渡金属形成稳定的复合物,不仅能解
吸被吸附的金属,也能溶解不溶性的金属化合物。本研究选用人工污染的棕壤为供试土
样,重金属 Cd、Cu、Zn 为解吸对象;通过振荡提取的方法,筛选了 EDTA 与茶皂素复合
作用的解吸土壤中重金属的最佳浓度范围;通过土柱淋洗的方法,探讨 EDTA 与茶皂素
复合作用对土壤中重金属淋洗的适宜作用条件;同时研究了淋洗后对土壤中重金属形态
和土壤酶变化的影响;以期为选择适当的重金属污染土壤淋洗修复材料提供理论依据,
同时为实际修复应用提供理论基础;采用 Elovich 方程、双常数方程、抛物线扩散方程
对吸附试验数据进行拟合,以期寻找最佳拟合方程。主要研究结果如下:
(1)茶皂素单独作用时,对土壤中重金属有一定的解吸能力,并且茶皂素溶液的
浓度对解吸率有明显影响。试验结果表明:茶皂素在 3%-5%时,对土壤中重金属的解吸
达到平衡。三种重金属的解吸能力大小为:Cd>Cu>Zn。
(2)低浓度的 EDTA 与茶皂素复合作用时,能显著土壤中 Cu、Cd 的解吸率,对
Zn 的解吸效果没有太大影响;高浓度的 EDTA 与茶皂素复合作用时虽能提高土壤中重
金属的解吸率,但是随着茶皂素浓度的增加解吸率降低。
(3)低浓度的 EDTA 与茶皂素复合作用时,E>0,说明低浓度的 EDTA 与茶皂素
复合作用对重金属解吸的影响为协同增溶作用,并随 E 值的增加协同增溶作用增大。而
高浓度的 EDTA 与茶皂素复合作用时, E<0 时,说明高浓度的 EDTA 与茶皂素复合作
用对重金属解吸的影响为拮抗作用,并随|E|的增加拮抗作用增强。
(4)从快速、经济、环保的角度来说,选择 EDTA 浓度为 ,茶皂素浓
度为 %的淋洗剂,在土液比为 1:4 时对土壤中重金属的淋洗是最适合的。
(5)EDTA 与茶皂素复合作用淋洗土壤后,对土壤中弱酸提取态的重金属解吸效
果最好,其次为可还原态,可氧化态和残渣态重金属较难被淋洗。弱酸提取态和可还原
态重金属的减少大大降低了重金属的环境风险。
(6)EDTA 与茶皂素复合作用淋洗土壤后,土壤脲酶活性变化趋势:EDTA 与低浓
度的茶皂素复合作为淋洗剂,对土壤中脲酶活性影响不大,不存在显著性差异(p<)。
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EDTA 强化茶皂素对土壤中 Cu、Zn、Cd 淋洗修复的影响研究
随着茶皂素浓度的增加,土壤脲酶活性呈现明显升高的趋势,同对照组相比存在显著性
差异(p<);过氧化氢酶活性变化趋势:呈现先升高后降低的趋势,各处理组的过
氧化氢酶活性均高于对照组,除茶皂素浓度为 %的处理组,各处理组同对照相比,
均存在显著性差异(p<);蔗糖酶活性变化趋势:呈现逐渐升高的趋势。除茶皂素
浓度为 %的处理组,各处理组与对照相比,蔗糖酶活性均高于对照组,当茶皂素浓
度为 %时,蔗糖酶活性远远高于对照组。各处理组同对照相比,均存在显著性差异
(p<)。说明淋洗后,有利于土壤肥力的发挥和植物的生长。
(7)采用 Elovich 方程、双常数方程、抛物线扩散方程和对试验数据进行拟合。拟
合结果表明:描述茶皂素与 EDTA 对土壤重金属吸附量影响的动力学方程以 Elovich 方
程为最优,双常数方程次之,最差的为抛物线扩散方程。由此可以初步认为各茶皂素与
EDTA 对土壤吸附能力的影响不是简单的一级反应,不同能位的吸附速率之间存在明显
的差异。
关键词:生物表面活性剂;茶皂素;EDTA;重金属;淋洗修复
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山东农业大学硕士学位论文
The improved leaching of Cu、Zn、Cd contaminated soil by synergistic
effect of tea saponin and EDTA
ZHOU Nan-nan
Directed by associate professor LI Guang-de
Abstract
The tea saponin is a biological surfactant, whi