土壤中苯胺類物質的檢測及修復

張晶晶

（山西省運城生態環境監測中心，山西 運城 044000）

0 引言

當今社會，人類生產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，主要應用在農藥、塑料、醫藥等行業。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]。傳統針對土壤中的苯胺類物質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進行消除。

1 苯胺類物質的檢測方法研究

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/質譜聯用法、液相色譜/質譜聯用法、毛細管電泳法等[5-6]。針對土壤中苯胺類物質的檢測需求，本文采用氣相色譜/質譜聯用法進行檢測。其所采用的核心儀器為氣相色譜儀，具體型號為VARIAN，對應的技術參數如表1 所示。

表1 VARIAN 氣相色譜儀技術參數

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，并將測定結果與標準圖譜進行對比，根據圖譜和相關計算公式得出苯胺類物質的含量。

2 土壤中苯胺類物質的修復

2.1 試驗方法

作為芳香胺類物質的代表性物質，針對苯胺類物質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 個月內土壤中苯胺類物質的變化趨勢進行監測；

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 個月內土壤中苯胺類物質的變化趨勢進行監測。

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#為邊界區域，該區域的主要功能是消除各個區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《土壤環境檢測技術規范》在現場采用系統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，為保證數據的準確性，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完成，主要對冰草的莖葉、穗以及根等部位進行采集。

結合現場實際情況，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，在澆灌結束后進行三次采集；每次采集均需在固定的時間段內完成。具體取樣方法如下：將所采集的水樣置于固定的容器內，要求所采集水樣的體積占據存儲容器容積的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果的影響，將存儲水樣的容器在取樣前連續沖洗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棕色的廣口玻璃瓶。

3 植物對土壤中苯胺類物質的修復對比

對所采集的土壤樣本中苯胺類物質的含量（質量分數）進行檢測，對應不同土壤深度中苯胺類物質的含量進行對比，包括對照組和試驗組，對比結果如圖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 中的數據得出如下結論：

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

2）在對照組中，在深度為0.25 m 土壤中苯胺類物質的含量最高，在深度為0.75 m 土壤中苯胺類物質的含量最低。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的降解。總的來講，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的吸附作用，進而阻止了苯胺類物質向下一層土壤中遷移。

4 結論

土壤中的苯胺類物質及其衍生物不僅會對環境造成污染，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及其衍生物的消除尤為重要。傳統針對土壤中的苯胺類物質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/質譜聯用法可對土壤中的苯胺類物質含量進行測定，為后續準確評估苯胺類物質的修復效果奠定基礎。

2）通過構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的修復效果，經對比得知：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的吸附作用，進而阻止了苯胺類物質向下一層土壤中遷移。