土壤中苯胺类物质的检测及修复

张晶晶

（山西省运城生态环境监测中心，山西 运城 044000）

0 引言

当今社会，人类生产和生活对化学品的应用越来越广泛，尤其是对苯胺类及其衍生物的应用越来越多，主要应用在农药、塑料、医药等行业。苯胺类及其衍生物的使用导致其残留在土壤中，甚至渗透至地下水中，严重影响人们的身体健康[1-2]。传统针对土壤中的苯胺类物质主要采用物理或化学方法进行处理，虽然这些方法具有见效快、效率高的优势，但是其会对地下水和大气造成二次污染且费用较高[3-4]。鉴于此，本文将以对土壤中苯胺类及其衍生物的检测为基础，采用植物修复对土壤中的苯胺类物质进行消除。

1 苯胺类物质的检测方法研究

针对土壤中有价化合物的检测主要以定量和定性分析为主，最为常用的检测方法为色谱检测法，包括有气相色谱/质谱联用法、液相色谱/质谱联用法、毛细管电泳法等[5-6]。针对土壤中苯胺类物质的检测需求，本文采用气相色谱/质谱联用法进行检测。其所采用的核心仪器为气相色谱仪，具体型号为VARIAN，对应的技术参数如表1 所示。

表1 VARIAN 气相色谱仪技术参数

气相条件如下：气相由氩气和空气组成，二者体积比为9∶1；气相流速为40 mL/min，气相温度为285 ℃。为保证对土壤中苯胺类检测的准确性，需要对土壤进行预处理，然后再对其进行测定。其中，在对土壤进行预处理时重点对样品进行萃取、浓缩和纯化操作，将土壤样品中干扰测试精度的物质剔除，以保证最终的测试精度和准确度。具体预处理流程如下：

1）将待检测的土壤放置阴凉处并风干，将土壤中的植物的残留物和砾石去除，并通过4 mm 的尼龙筛进行筛选；

2）将上述筛选的土壤均分为两等份，其中一份通过2 mm 尼龙筛进行二次筛选，主要用于对土壤pH值和含水率的测定；另外一份样本通过0.25 mm 的尼龙筛进行两次筛选，对其中的苯胺类含量进行测定。

将第两份样本做好标准溶液后采用气相色谱仪进行测定，并将测定结果与标准图谱进行对比，根据图谱和相关计算公式得出苯胺类物质的含量。

2 土壤中苯胺类物质的修复

2.1 试验方法

作为芳香胺类物质的代表性物质，针对苯胺类物质的处理可采用物理吸附法、化学氧化法、超声波/电化学降解法以及新型技术等方法[7]。本文将重点采用植物修复方式对土壤中的苯胺类物质进行修复，所选用的修复植物为冰草植物，具体修复效果通过试验组和对照组两组的试验结果进行对比。具体如下：

对照组：土壤上不种植冰草，并在该土壤上浇灌苯胺类污水，对8 个月内土壤中苯胺类物质的变化趋势进行监测；

试验组：在土壤上种植冰草植物，在该土壤上浇灌苯胺类污水，对8 个月内土壤中苯胺类物质的变化趋势进行监测。

本次试验所选择土壤场地的面积为1 216 m2，并将其平均划分为5 等份；其中，1#、2#和3#场地为试验组；4#为对照组；5#为边界区域，该区域的主要功能是消除各个区域土壤差异性所引来的误差。在8 个月的试验过程中，在每个场地每次浇灌苯胺类污水的的量为0.004 6 mg/L，每周浇灌次数为5 次，保证每次浇灌苯胺类污水相对均匀。

2.2 试验样品的采集

参照《土壤环境检测技术规范》在现场采用系统布点法对土壤和冰草的样品进行采集。其中，将每片试验场地平均划分为四块，并在每块中央点对土壤进行采集，为保证数据的准确性，采集地下0.25 m、0.50 m和0.75 m 深的土壤3 份。冰草样品的采集与土壤样品的采集应在同一时间段内完成，主要对冰草的茎叶、穗以及根等部位进行采集。

结合现场实际情况，最终共采集到试验土壤样品183 份，冰草植物95 份。

除了对土壤和冰草植物进行采集外，还需对现场的水样进行采集。水样的采集主要应在污水浇灌期间进行分时段采集[8]。在对污水开始浇灌时进行首次采集，在浇灌中间时期进行二次采集，在浇灌结束后进行三次采集；每次采集均需在固定的时间段内完成。具体取样方法如下：将所采集的水样置于固定的容器内，要求所采集水样的体积占据存储容器容积的80%左右，对每次水样采集完成的容器进行标记。为避免对水样测试结果的影响，将存储水样的容器在取样前连续冲洗2～3 次，将容器中的沉积物处理干净后塞上瓶塞，便于后期运输。针对水样的存储采用硬质棕色的广口玻璃瓶。

3 植物对土壤中苯胺类物质的修复对比

对所采集的土壤样本中苯胺类物质的含量（质量分数）进行检测，对应不同土壤深度中苯胺类物质的含量进行对比，包括对照组和试验组，对比结果如图1 所示。

图1 对照组和试验组中不同深度土壤中苯胺类物质的含量对比

如图1 所示，T25 为深度为0.25 m 土壤样品；T50为深度为0.50 m 土壤样品；T75 为深度为0.75 m 土壤样品。综合对比图1 中的数据得出如下结论：

1）对照组和试验组土壤中苯胺类物质的含量从10 月份以后急剧下降，一方面是由于从10 月份开始停止浇灌苯胺类污水；另一方面是由于土壤中的微生物对苯胺类物质的适应能力增强，从而提高对苯胺类物质的降解能力。

2）在对照组中，在深度为0.25 m 土壤中苯胺类物质的含量最高，在深度为0.75 m 土壤中苯胺类物质的含量最低。在试验组中，在深度为0.50 m 土壤中苯胺类物质的含量最高，其次为深度为0.25 m 的土壤，在0.75 m 深度土壤中的苯胺类物质最低。

其中，在0.50 m 深度土壤中的苯胺量最低且小于对照组，说明冰草植物可对苯胺类物质进行吸收，或者冰草植物可以加剧土壤中微生物对苯胺类物质的降解。总的来讲，土壤中种植冰草植物可以增加其中的有机碳含量，从而强化对土壤中苯胺类物质的吸附作用，进而阻止了苯胺类物质向下一层土壤中迁移。

4 结论

土壤中的苯胺类物质及其衍生物不仅会对环境造成污染，而且还会渗透至地下水或者下一层食物链中。因此，对土壤中苯胺类物质及其衍生物的消除尤为重要。传统针对土壤中的苯胺类物质主要采用物理或化学方法进行处理，虽然这些方法具有见效快、效率高的优势；但是，其会对地下水和大气造成二次污染且费用较高。因此，本文提出采用冰草植物对土壤中的苯胺类物质及其衍生物进行修复，并对修复效果进行研究。

1）首先，以气相色谱/质谱联用法可对土壤中的苯胺类物质含量进行测定，为后续准确评估苯胺类物质的修复效果奠定基础。

2）通过构建对照组和试验组两组场地研究了冰草植物对土壤中苯胺类物质的修复效果，经对比得知：土壤中种植冰草植物可以增加其中的有机碳含量，从而强化对土壤中苯胺类物质的吸附作用，进而阻止了苯胺类物质向下一层土壤中迁移。