[发明专利]失水山梨醇脂肪酸酯在活化土壤砷中的用途及一种土壤砷活化剂

说明书

本发明公开了失水山梨醇脂肪酸酯在活化土壤砷中的用途，本发明还公开了一种土壤砷活化剂，该活化剂含有失水山梨醇脂肪酸酯，属于土壤重金属污染治理领域。本发明提供的活化剂能促使土壤中的结合态砷转化为有效态，从而提高植物如蜈蚣草对土壤砷的吸收利用和修复效率，降低砷污染土壤中的总砷含量，在土壤砷污染治理领域具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于土壤重金属污染治理领域，具体涉及失水山梨醇脂肪酸酯在活化土壤砷中的用途，本发明还涉及一种土壤砷活化剂及一种土壤砷污染治理方法。

背景技术

砷是一种类金属元素，砷和无机砷化合物为致癌物，含砷农药肥料的大量使用、煤燃烧、砷矿开采和其它工业生产活动导致土壤砷污染日趋严重，严重威胁人类健康。目前，土壤砷污染已经成为全球性的环境问题，受到了世界各地的广泛关注。

常用的土壤砷污染修复方法有物理修复、化学修复和生物修复。物理、化学修复通常是将砷固定在土壤中，随着土壤环境的变化，仍有可能造成二次污染，而且处理过程中产生大量的淋洗液会造成新的污染，且对土壤伤害较大，不利于后期耕作，而且价格昂贵，因而实际应用有限。植物修复以其不产生二次污染且成本低廉等优点，成为了现今土壤砷污染修复最常用的手段之一。

修复砷污染的植物主要有蜈蚣草、粉叶蕨、大叶井口边草、凤尾蕨、印度芥菜、杨树等。其中，蜈蚣草对砷有很强的忍耐力和富集能力，生长相对快、生物量大、地理分布广，因而，蜈蚣草修复砷污染土壤受到人们的特别关注。但植物修复普遍存在修复周期长，效率达不到预期目标等不足。如：廖晓勇等研究表明在不进行任何处理情况下，种植蜈蚣草12个月后土壤修复效率为5％，因此，提高植物修复效率是砷污染治理中亟待解决的关键问题。

已有的研究表明，在土壤中施用微生物菌剂可以促进蜈蚣草萃取砷的能力。如：Yang Q等在田间试验中发现添加砷酸盐还原菌后，与对照相比，蜈蚣草生物量增加53％，As吸收增加44％。Wei S等研究发现外源加入硫酸盐和还原型谷胱甘肽能够有效增加蜈蚣草叶片砷含量，增加量分别为18-85％和77-89％，且均不会影响生物量。

土壤中砷的存在形式可分为水溶态、可交换态(二者合称有效态或可利用态)、铝结合态、铁结合态、钙结合态以及残渣态，有研究表明污染土壤中可利用态砷仅占总砷含量的5％左右，植物仅能吸收可利用态砷，因此增加砷的生物可利用性是提高植物修复效率的有效手段。

在土壤中使用化学物质可以改变砷的化学形态，提高可利用态砷的含量。从植物中提取了一种皂素，与磷酸盐复合后，在pH 4-5时可使富铁土壤中70％的铁结合态砷变成可利用态。磷肥和微生物协调作用活化土壤砷，增加了地下水中砷含量(Lin al.，2016)。含磷钙的活化剂和保水剂共同使用使蜈蚣草吸收砷的能力增加了79.59％(CN108636995A)。向土壤中加入酒糟，能显著提高土壤中可利用态砷含量，蜈蚣草生物量提高，砷萃取总量显著性提高了48.21％(CN108326038A)。

失水山梨醇脂肪酸酯(司盘，SPAN)是一种非离子型表面活性剂，具有很强的乳化、分散、润滑性能，用作乳化剂、增稠剂、防锈剂，主要用于医药、化妆品、纺织、油漆以及石油行业。失水山梨醇脂肪酸酯或表面活性剂对土壤砷的活化效果及提升蜈蚣草富集土壤砷的能力目前尚无相关报道。

发明内容

本发明的第一个目的是提供失水山梨醇脂肪酸酯在活化土壤砷中的用途。土壤模拟实验结果表明，向1g砷污染土壤中加入25mL浓度为0.03g/L的失水山梨醇脂肪酸酯溶液，经水浴振荡、离心处理后检测上清液中有效态砷的含量。结果表明，与采用去离子水处理的CK组相比，失水山梨醇脂肪酸酯处理后能使有效态砷含量提高10-20％。

所述失水山梨醇脂肪酸酯包括但不限于Span 80。