[发明专利]一种可定量表征改性生物炭吸附土壤中多环芳烃能力的生物评价方法

说明书

本发明公开了一种可定量表征改性生物炭吸附土壤中多环芳烃能力的生物评价方法。本方法首先建立反映待检测改性生物炭投用量与赤子爱胜蚓死亡率之间剂量‑效应关系的线性回归方程；然后通过土壤环境保护领域中理想赤子爱胜蚓死亡率选定待检测改性生物炭的投用量；或在相同投用量下以赤子爱胜蚓死亡率的高低比较评价不同待检测改性生物炭的修复土壤性能的强弱。本发明使赤子爱胜蚓的死亡率既可用作对单种炭投用量起定量表征作用的生物标志物，又可作为定量表征并比较不同炭修复PAHs污染土壤性能的生物评价指标。

技术领域

本发明属于土壤环境保护技术领域，具体来说涉及一种可定量表征改性生物炭吸附土壤中多环芳烃能力的生物评价方法。

背景技术

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)是环境中普遍存在的持久性有机污染物(persistent organic pollutants，POPs)，具有致癌、致畸、致突变等特点。PAHs最主要一个污染特征为污染普遍性，即PAHs广泛分布在土壤、水体、沉积物、大气等各种环境介质中。土壤中的PAHs可以通过土壤吸附、植物叶片及根系吸收等进入土壤环境，并通过食物链富集，最终危害到人类自身健康。此外，在一定条件下，土壤中的PAHs会以各种形式再次进入其他环境介质造成“二次污染”，比如，在空气流动的作用下，土壤颗粒或者土壤间的气体会再次携带PAHs进入大气环境；在降水或者浇灌农用地的条件下，土壤中的PAHs会通过下渗作用进入地下水或者随着地表径流进入水环境。我国土壤污染状况调查公报显示，农业土壤环境质量总体堪忧，部分地区污染较重，PAHs等有机污染物对农业土壤的污染程度仅次于重金属等无机污染物。

近年来，利用各种改性技术(物理、化学和生物)制备得到的众多改性生物炭，被认为是一种廉价的原位修复污染土壤的方法，将其用作土壤改良剂用于土壤中PAHs等POPs的修复，是目前土壤环境保护领域的应用热点。有关(改性)生物炭修复污染土壤机制的科学研究表明，(改性)生物炭一方面通过改良土壤养分、水分、透气性、酸碱性等基础特性，改善土壤持水能力和孔隙度等，显著增强土壤对PAHs等POPs的吸附；另一方面，(改性)生物炭通过其强吸附性、反应性和多孔性与PAHs直接作用，最终实现修复污染土壤的目的。目前，在对各类改性生物炭修复PAHs污染土壤的性能进行评价时，多采用吸附分配系数K_d、Freundlich吸附等温线、表面吸附-分配二元吸附模式以及孔隙填充微观机制等进行表征，能够定量表征并比较不同改性生物炭修复PAHs污染土壤性能的生物评价指标尚未出现。

土壤动物是土壤生态系统中的重要成分，在土壤生态系统平衡的维持中起重要作用。蚯蚓是重要的土壤动物，约占土壤生物量的60％-80％，其生存活动可促进有机质的分解、土壤养分的循环与释放、改善土壤结构和土壤的理化性状，在维持土壤生态系统功能中起着不可替代的作用。从生态学上来看，蚯蚓处于陆生生态食物链的底部，对土壤中的大部分污染物都有富集作用，虽然这些被富集的污染物对蚯蚓可能不会造成严重的伤害，但却可能影响食物链中更高级的生物，同时蚯蚓对土壤中的某些污染物比许多其他土壤动物更为敏感。例如，赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)对毒物敏感，且具有标准的急性毒性和亚急性毒性测定方法，常被视为生态毒理学实验的标准物种。因此，国内外不少学者将赤子爱胜蚓作为土壤污染状况的重要指示生物进行研究，并通过对赤子爱胜蚓的生态毒理学研究反映所测污染物的毒性效应及土壤的污染状况。

综上所述，当向以PAHs对赤子爱胜蚓最低全致死浓度LC₁₀₀染毒的土壤中加入改性生物炭后，赤子爱胜蚓的死亡率降低，并且改性生物炭的加入量越大，赤子爱胜蚓的死亡率越低，即改性生物炭的投用量与赤子爱胜蚓的死亡率之间存在剂量-效应关系，进一步地，赤子爱胜蚓的死亡率可作为定量表征不同改性生物炭修复PAHs污染土壤性能的生物评价指标。

发明内容