一种降低土壤PAHs生物有效性的配方及土壤处理装置
专利汇可以提供一种降低土壤PAHs生物有效性的配方及土壤处理装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种降低 土壤 PAHs 生物 有效性的配方及土壤处理装置，属于 土壤污染 修复技术领域。本发明的配方是将 活性炭 （1%-5%）和生物非离子 表面活性剂 皂 角 苷（0.1%-1.2%）按一定比例添加至PAHs污染土壤，活性炭存在的情况下，表面活性剂可促进土壤介质中有机污染物的 解吸 并最终被活性炭 吸附 固定，增强了活性炭的吸附效率，该配方旨在降低土壤中PAHs生物有效性和毒性，成本低、效率高和环境友好，为原位修复高浓度PAHs污染土壤提供了广阔的前景；本发明提出的基于PDMS 纤维 测定土壤PAHs生物有效性的方法能有效的测土壤中PAHs的生物有效性，克服了传统物理化学方法耗时长、受提取条件影响大、测试结果不稳定的问题。，下面是一种降低土壤PAHs生物有效性的配方及土壤处理装置专利的具体信息内容。
1.一种降低土壤PAHs生物有效性的配方，其特征在于，包括以下步骤：
S1、从焦化厂中采集PAHs污染土壤，将污染土壤样品置于阴凉处进行风干，采用一种降低土壤PAHs生物有效性的土壤处理装置将土壤中的植物根系和石砾等杂质剔除，粉碎后过
200-300目筛，装入自封袋内并置于4℃环境下避光保存；
S2、取出PDMS纤维，切成2-5cm长度的PDMS纤维段，将PDMS纤维段用甲醇溶液浸泡24-
25h，浸泡结束后用灭菌后的去离子水超声清洗2-3次，每次10-20min，晾干后备用；
S3、采用20-25mL的棕色色谱瓶作为反应容器，并称取一定量的S1中处理后的PAHs污染土壤置于反应容器内，使用活性炭与表面活性剂作为降低污染土壤中PAHs生物有效性的配方，将活性炭和表面活性剂分别以土壤质量的1%-5%和0.1%-1.2%的比例加入到反应容器中，搅拌均匀；
S4、按照固液比为1:3-1:4的比例向S3中的混合物中加入适量的灭菌后的去离子水，配置成泥浆液，并向泥浆中分别加入适量的叠氮化钠（NaN2）和氯化钙（CaCl2），使浓度分别为
25mg/L和0.01mol/L；
S5、取出S2中处理后的PDMS纤维放入反应容器内，拧紧反应容器瓶盖，置于翻转振荡器上，翻转振荡器内温度设置为25±1℃，转速设置为30-35rpm，避光震荡28-30天结束；
S6、将PDMS纤维从玻璃瓶内取出，用湿纸巾擦去附在PDMS纤维表面的颗粒物，切成1-
1.5cm长的PDMS纤维段，放入150-250μL带聚合物支架的玻璃内插管内，随后与玻璃内插管一同放入2mL的棕色色谱进样瓶中，内插管内加入100-200μL乙腈和1-2μL内标液，拧紧瓶盖，涡旋震荡，震荡后的液体过0.22μm的玻璃纤维滤膜，过滤后采用高效液相色谱进行PAHs浓度测试；
S7、最后再根据S6中PAHs浓度的测试结果，推算土壤中自由溶解态PAHs浓度，即土壤中PAHs生物有效浓度。
2.根据权利要求书1所述的一种降低土壤PAHs生物有效性的配方，其特征在于：所述S2中PDMS纤维玻璃芯直径110μm，外径为170μm，PDMS涂层厚度30μm，PDMS涂层密度13.5μL/m。
3.根据权利要求书1所述的一种降低土壤PAHs生物有效性的配方，其特征在于：所述S3中活性的炭粒的径范围为25-75μm，水分含量1.44%，灰份含量18.77%，比表面积为1095.99㎡/g，孔容积为0.59 cm³/g，平均孔直径2.17nm。
4.根据权利要求书1所述的一种降低土壤PAHs生物有效性的配方，其特征在于：所述S3中表面活性剂为非离子生物表面活性剂皂角苷，皂角苷含量为20%-35%，粉状，可溶于水，去离子水中的溶解度为50mg/ml。
5.根据权利要求书1所述的一种降低土壤PAHs生物有效性的配方，其特征在于：所述S6中的内标液为100ppm的十氟联苯。
6.根据权利要求书1所述的一种降低土壤PAHs生物有效性的配，其特征在于：所述S6中涡旋震荡设定转速为3000rpm，震荡时间为3min。
7.根据权利要求书1所述的一种降低土壤PAHs生物有效性的配方，其特征在于：所述S6中测涡旋浸提液中PAHs浓度，推算PDMS纤维中PAHs浓度，公式如下：
，
式中，CPDMS为PDMS纤维中PAHs浓度，μg/mL；C1为所测涡旋浸提液中PAHs浓度，μg/mL；V1为涡旋浸提液的总体积，μL；ρPDMS为PDMS涂层的密度μL/cm；LPDMS为PDMS纤维的总长度，cm。
8.根据权利要求书1所述的一种降低土壤PAHs生物有效性的配方，其特征在于：所述S7中土壤中PAHs生物有效浓度，计算公式如下：
，
式中，Cbio为土壤中PAHs生物有效浓度，μg/mL；KPDMS-water为PDMS涂层-水分配系数，mL-水/mL-PDMS涂层。
9.一种降低土壤PAHs生物有效性的土壤处理装置，其特征在于：应用于一种降低土壤PAHs生物有效性的配方，包括粉碎机体（1）和分筛装置（6），所述粉碎机体（1）底部左右两侧与支腿（2）顶端固定连接，所述粉碎机体（1）内部下侧设置有粉碎腔（3），所述粉碎机体（1）内部上端左右两侧壁上设置有卡槽（4），所述粉碎机体（1）内部上端与分筛装置（6）左右两侧活动连接，所述分筛装置（6）上端左右两侧设置有卡条（7），所述卡条（7）与卡槽（4）相匹配，所述分筛装置（6）顶端中部固定安装有分筛网（5），所述分筛装置（6）内部左右两侧设置有杂质收集槽（8），所述分筛装置（6）内部前后两侧设置有刮污装置槽（9），所述刮污装置槽（9）内部设置有刮污装置（10）。
10.根据权利要求书9所述的一种降低土壤PAHs生物有效性的土壤处理装置，其特征在于：所述刮污装置（10）包括马达（12），所述马达（12）右侧中部与蜗杆（15）左侧固定连接，所述蜗杆（15）下表面与蜗轮（13）上表面啮合连接，所述蜗轮（13）轴心位置与驱动轴（14）一端固定连接，所述驱动轴（14）另一端与传动杆（16）下端活动连接，所述连动杆（16）上端与连接杆（17）右侧固定连接，所述连接杆（17）左侧与刮污杆（18）下端活动连接，所述刮污杆（18）上端与刮污片（11）中部固定连接。
一种降低土壤PAHs生物有效性的配方及土壤处理装置
技术领域
背景技术
效性。污染物从土壤基质到活性炭的迁移过程为污染物从土壤介质中解吸、解吸出的污染
物从液相中迁移至活性炭、污染物被活性炭吸附隔离。表面活性剂是一种同时具有亲水-亲脂特性的表面活性物质，能通过活化、增溶、增强吸附、等作用调控有机污染物在土水界面的吸附解吸行为，土壤中活性炭存在的情况下添加一定量的表面活性剂可促进土壤介质中
有机污染物的解吸，由于活性炭的吸附作用远高于土壤介质，解吸出的污染物最终被活性
炭吸附固定。
溶解态和吸附在溶解性有机碳上的有机污染物完全分离，容易高估污染物的生物有效性含
量，且受提取条件影响较大和测试结果不稳定。物学方法是通过直接测试暴露于污染土壤
中无脊椎动物、底栖动物等生物体内污染物的含量进行评估，该方法能更直观的表征污染
物的生物有效性，但耗时长，评估结果受物种类型和暴露时间等的影响较大。
收，达到平衡后通过溶剂洗脱能快速完全地解吸，进一步测定洗脱液中污染浓度并基于平
衡分配理论测土壤孔隙水中自由溶解态污染物的含量，即生物有效性浓度。该方法集采样、萃取和富集于一体，操作简单、平衡快速且样品用量较少，能有效评估土壤中PAHs生物有效性。
发明内容
PAHs生物有效性的配方及土壤处理装置。
S1、从焦化厂中采集PAHs污染土壤，将污染土壤样品置于阴凉处进行风干，采用一种降
低土壤PAHs生物有效性的土壤处理装置将土壤中的植物根系和石砾等杂质剔除，粉碎后过
200-300目筛，装入自封袋内并置于4℃环境下避光保存；
S2、取出PDMS纤维，切成2-5cm长度的PDMS纤维段，将PDMS纤维段用甲醇溶液浸泡24-
25h，浸泡结束后用灭菌后的去离子水超声清洗2-3次，每次10-20min，晾干后备用；
S3、采用20-25mL的棕色色谱瓶作为反应容器，并称取一定量的S1中处理后的PAHs污染
土壤置于反应容器内，使用活性炭与表面活性剂作为降低污染土壤中PAHs生物有效性的配
方，将活性炭和表面活性剂分别以土壤质量的1%-5%和0.1%-1.2%的比例加入到反应容器
中，搅拌均匀；
S4、按照固液比为1:3-1:4的比例向S3中的混合物中加入适量的灭菌后的去离子水，配
置成泥浆液，并向泥浆中分别加入适量的叠氮化钠（NaN2）和氯化钙（CaCl2），使浓度分别为
25mg/L和0.01mol/L；
S5、取出S2中处理后的PDMS纤维放入反应容器内，拧紧反应容器瓶盖，置于翻转振荡器
上，翻转振荡器内温度设置为25±1℃，转速设置为30-35rpm，避光震荡28-30天结束；
S6、将PDMS纤维从玻璃瓶内取出，用湿纸巾擦去附在PDMS纤维表面的颗粒物，切成1-
1.5cm长的PDMS纤维段，放入150-250μL带聚合物支架的玻璃内插管内，随后与玻璃内插管一同放入2mL的棕色色谱进样瓶中，内插管内加入100-200μL乙腈和1-2μL内标液，拧紧瓶盖，涡旋震荡，震荡后的液体过0.22μm的玻璃纤维滤膜，过滤后采用高效液相色谱进行PAHs浓度测试；
S7、最后再根据S6中PAHs浓度的测试结果，推算土壤中自由溶解态PAHs浓度，即土壤中
PAHs生物有效浓度。
所述粉碎机体内部上端与分筛装置左右两侧活动连接，所述分筛装置上端左右两侧设置有
卡条，所述卡条与卡槽相匹配，所述分筛装置顶端中部固定安装有分筛网，所述分筛装置内部左右两侧设置有杂质收集槽，所述分筛装置内部前后两侧设置有刮污装置槽，所述刮污
装置槽内部设置有刮污装置。
与刮污杆下端活动连接，所述刮污杆上端与刮污片中部固定连接。
（1）本发明提出在活性炭吸附固定土壤PAHs过程中加入一定量的表面活性剂，促进土
壤介质吸附的PAHs解吸，加快土壤PAHs向活性炭的迁移并最终被强吸附剂活性炭吸附固
定，突破了单一活性炭吸附技术的局限性，提高了对土壤PAHs的吸附固定效率，此外，相比于化学表面活性剂，生物表面活性剂有很多优点，如低毒性、高的生物降解性、好的环境兼容性等，因此用活性炭-表面活性剂配方不会对土壤造成二次污染；
（2）本发明设置一种降低土壤PAHs生物有效性的土壤处理装置，从焦化厂取回的PAHs
污染土壤大多都是未经处理的土壤，而土壤中常混杂有植物根系和石砾等杂质，在进行实
验之前需要对污染土壤进行处理，通过设置有土壤分筛粉碎装置，在进行土壤粉碎的同时
可将杂质去除，通过在土壤分筛粉碎装置内部上端设置刮污装置，在刮污装置侧面设置杂
质收集槽，在进行土壤分筛过滤粉碎的过程中，利用刮污片可有效地将植物根系与石砾刮
入杂质收集槽中，部分细土壤通过分筛网进入粉碎腔中进行粉碎，本发明可有效节省土壤
处理的时间，提高实验效率；
（3）本发明提出的基于疏水性有机硅涂层材料测定土壤PAHs生物有效性的方法，疏水
性有机硅涂层材料采用易获取、成本低的一次性PDMS纤维。土壤样品与PDMS纤维经翻转震
荡的方式充分接触，土壤孔隙水中的有机污染物可通过扩散作用进入PDMS聚合物内被吸
收，达到平衡后采用涡旋震荡溶剂洗脱的方式将PDMS纤维吸收的PAHs快速充分地解吸，通
过测定PDMS纤维内污染物的浓度测土壤孔隙水中自由溶解态污染物的含量，即生物有效性
浓度。该方法集采样、萃取和富集于一体，操作简单、平衡快速且样品用量较少，克服了传统物理化学方法受提取条件影响大、测试结果不稳定，以及生物学方法耗时长，受物种类型、暴露时间等影响较大的问题；
（4）本发明降低污染土壤中PAHs生物有效性的配方组成是活性炭和表面活性剂，其中
采用的表面活性剂为非离子生物表面活性剂皂角苷，皂角苷含量为20%-35%，粉状，可溶于水，去离子水中的溶解度为50mg/ml，添加配方的过程中，分别加入活性炭和表面活性剂皂角苷，同时设置未添加活性炭-表面活性剂配方的空白对照组，与未添加活性炭-表面活性
剂配方的测试结果相比，添加配方后的土壤中16种PAHs生物有效性浓度显著降低，利用高
效液相色谱法进行PAHs浓度测定，此方法具有检测灵敏度高、操作简单和溶剂用量小等优
点，可有效提高检测效率和节省实验成本。
附图说明
图；
图3为本发明提出的一种降低土壤PAHs生物有效性的土壤处理装置的俯视结构示意
图；
图4为本发明提出的一种降低土壤PAHs生物有效性的土壤处理装置的刮污装置结构示
意图。
具体实施方式
低土壤PAHs生物有效性的土壤处理装置将土壤中的植物根系和石砾等杂质剔除，粉碎后过
200-300目筛，装入自封袋内并置于4℃环境下避光保存；
S2、取出PDMS纤维，切成2-5cm长度的PDMS纤维段，将PDMS纤维段用甲醇溶液浸泡24-
25h，浸泡结束后用灭菌后的去离子水超声清洗2-3次，每次10-20min，晾干后备用；
S3、采用20-25mL的棕色色谱瓶作为反应容器，并称取一定量的S1中处理后的PAHs污染
土壤置于反应容器内，使用活性炭与表面活性剂作为降低污染土壤中PAHs生物有效性的配
方，将活性炭和表面活性剂分别以土壤质量的1%-5%和0.1%-1.2%的比例加入到反应容器
中，搅拌均匀；
S4、按照固液比为1:3-1:4的比例向S3中的混合物中加入适量的灭菌后的去离子水，配
置成泥浆液，并向泥浆中分别加入适量的叠氮化钠（NaN2）和氯化钙（CaCl2），使浓度分别为
25mg/L和0.01mol/L；
S5、取出S2中处理后的PDMS纤维放入反应容器内，拧紧反应容器瓶盖，置于翻转振荡器
上，翻转振荡器内温度设置为25±1℃，转速设置为30-35rpm，避光震荡28-30天结束；
S6、将PDMS纤维从玻璃瓶内取出，用湿纸巾擦去附在PDMS纤维表面的颗粒物，切成1-
1.5cm长的PDMS纤维段，放入150-250μL带聚合物支架的玻璃内插管内，随后与玻璃内插管一同放入2mL的棕色色谱进样瓶中，内插管内加入100-200μL乙腈和1-2μL内标液，拧紧瓶盖，涡旋震荡，震荡后的液体过0.22μm的玻璃纤维滤膜，过滤后采用高效液相色谱进行PAHs浓度测试；
S7、最后再根据S6中PAHs浓度的测试结果，推算土壤中自由溶解态PAHs浓度，即土壤中
PAHs生物有效浓度。
定，突破了单一活性炭吸附技术的局限性，提高了对土壤PAHs的吸附固定效率，此外，相比于化学表面活性剂，生物表面活性剂有很多优点，如低毒性、高的生物降解性、好的环境兼容性等，因此用活性炭-表面活性剂配方不会对土壤造成二次污染。
PAHs浓度的测试结果，推算土壤自由相中PAHs生物有效浓度。
荡的方式充分接触，土壤孔隙水中的有机污染物可通过扩散作用进入PDMS聚合物内被吸
收，达到平衡后采用涡旋震荡溶剂洗脱的方式将PDMS纤维吸收的PAHs快速充分地解吸，通
过测定PDMS纤维内污染物的浓度测土壤孔隙水中自由溶解态污染物的含量，即生物有效性
浓度。该方法集采样、萃取和富集于一体，操作简单、平衡快速且样品用量较少，克服了传统物理化学方法受提取条件影响大、测试结果不稳定，以及生物学方法耗时长，受物种类型、暴露时间等影响较大的问题。
表面活性剂配方的测试结果相比，添加配方后的土壤中16种PAHs生物有效性浓度显著降
低，利用高效液相色谱法进行PAHs浓度测定，此方法具有检测灵敏度高、操作简单和溶剂用量小等优点，可有效提高检测效率和节省实验成本。
200目筛，装入自封袋内在4℃下避光保存；将PDMS纤维切成3cm的长度，用甲醇溶液浸泡
24h，之后用灭菌去离子水清洗3次晾干后待用，采用20mL棕色色谱瓶作为反应容器，称取5g土壤置于20mL棕色色谱瓶中，分别加入2%的活性炭和0.12%的皂角苷，搅拌均匀后加入15ml灭菌去离子水，配成土水比为1:3的泥浆液，加入叠氮化钠（NaN2）和氯化钙（CaCl2），同时设置未添加活性炭-表面活性剂配方的空白对照组，每个反应容器内加入2支3cm的PDMS纤维，拧紧瓶盖，置于翻转振荡器上，温度25℃，转速30rpm，避光震荡28天，震荡结束后取出PDMS纤维，用湿纸巾擦去附在PDMS纤维表面的颗粒物，切成1cm长的纤维段，放入150μL带聚合物支架的玻璃内插管内，随后与玻璃内插管一同放入2mL棕色色谱进样瓶中，内插管内加入
100μL乙腈和1μL内标液，拧紧瓶盖，涡旋震荡，震荡后的液体过0.22μm的玻璃纤维滤膜，上机测试，根据测试结果计算土壤中PAHs的生物有效浓度，结果见表1，结果表明，与未添加活性炭-表面活性剂配方的测试结果相比，添加配方1后，土壤中16种PAHs生物有效性浓度显
著降低，降低率在95.7%-100%之间。
粉碎后过300目筛，装入自封袋内在4℃下避光保存；将PDMS纤维切成5cm的长度，用甲醇溶液浸泡25h，之后用灭菌去离子水清洗3次晾干后待用，采用25mL棕色色谱瓶作为反应容器，称取5g土壤置于25mL棕色色谱瓶中，分别加入2%的活性炭和1.2%的皂角苷，搅拌均匀后加
入20ml灭菌去离子水，配成土水比为1:4的泥浆液，加入叠氮化钠（NaN2）和氯化钙（CaCl2），同时设置未添加活性炭-表面活性剂配方的空白对照组，每个反应容器内加入2支2cm的
PDMS纤维，拧紧瓶盖，置于翻转振荡器上，温度26℃，转速35rpm，避光震荡30天，震荡结束后取出PDMS纤维，用湿纸巾擦去附在PDMS纤维表面的颗粒物，切成1.5cm长的纤维段，放入250μL玻璃内插管内，随后与玻璃内插管一同放入2mL棕色色谱进样瓶中，内插管内加入200μL乙腈和2μL内标液，拧紧瓶盖，涡旋震荡，震荡后的液体过0.22μm的玻璃纤维滤膜，上机测试，根据测试结果计算土壤中PAHs的生物有效浓度，结果见表2，结果表明，与未添加活性炭-表面活性剂配方的测试结果相比，添加配方2后，土壤中16种PAHs生物有效性浓度显著
降低，降低率在89.55%-100%之间。
物有效性的配方，包括粉碎机体1和分筛装置6，粉碎机体1底部左右两侧与支腿2顶端固定
连接，粉碎机体1内部下侧设置有粉碎腔3，粉碎机体1内部上端左右两侧壁上设置有卡槽4，粉碎机体1内部上端与分筛装置6左右两侧活动连接，分筛装置6上端左右两侧设置有卡条
7，卡条7与卡槽4相匹配，分筛装置6顶端中部固定安装有分筛网5，分筛装置6内部左右两侧设置有杂质收集槽8，分筛装置6内部前后两侧设置有刮污装置槽9，刮污装置槽9内部设置
有刮污装置10。
传动杆16下端活动连接，连动杆16上端与连接杆17右侧固定连接，连接杆17左侧与刮污杆
18下端活动连接，刮污杆18上端与刮污片11中部固定连接。
验之前需要对污染土壤进行处理，通过设置有土壤分筛粉碎装置，在进行土壤粉碎的同时
可将杂质去除，通过在土壤分筛粉碎装置内部上端设置刮污装置10，在刮污装置10侧面设
置杂质收集槽8，在进行土壤分筛过滤粉碎的过程中，利用刮污片11可有效地将植物根系与石砾刮入杂质收集槽8中，部分细土壤通过分筛网5进入粉碎腔3中进行粉碎，本发明可有效节省土壤处理的时间，提高实验效率。
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