全 文 ：第 8 卷 第 6 期 环 境 工 程 学 报 Vol ． 8，No ． 6
2 0 1 4 年 6 月 Chinese Journal of Environmental Engineering Jun ． 2 0 1 4
鼠李糖脂洗脱氯丹和灭蚁灵污染场地
土壤的工艺参数
洪 俊 徐君君 李 锦 黄焕阳 占新华*
(南京农业大学资源与环境学院，南京 210095)
摘 要 优化了鼠李糖脂洗脱氯丹、灭蚁灵污染土壤的工艺条件，为开展有机氯农药污染场地土壤洗脱修复工程实践
提供科学依据和技术参数。实验结果表明，随着洗脱剂———鼠李糖脂浓度的增加，氯丹和灭蚁灵的洗脱量呈现先增加后降
低的趋势;洗脱时间和液固比对洗脱效果的影响趋势与浓度相同;在 0 ～ 120 r /min 范围内，氯丹和灭蚁灵洗脱量随着搅拌
速度的增加而增大，80、120 和 200 r /min的洗脱量间差异不显著;单次洗脱量随洗脱次数的增加而降低，累计洗脱量则逐渐
增大。综上所述，氯丹、灭蚁灵污染场地土壤鼠李糖脂洗脱的适宜工艺参数为鼠李糖浓度 10 mmol /L，搅拌速度 80 r /min，
固液比 1∶ 10，洗脱时间 20 min，洗脱 3 次。
关键词 氯丹 灭蚁灵 污染场地 鼠李糖脂 洗脱参数
中图分类号 X131 文献标识码 A 文章编号 1673-9108(2014)06-2592-05
Optimum parameters of rhamnolipid-washing for soils
contaminated by chlordane and mirex
Hong Jun Xu Junjun Li Jin Huang Huanyang Zhan Xinhua
(College of Ｒesources and Environmental Sciences，Nanjing Agricultural University，Nanjing 210095，China)
Abstract Parameters for washing chlordane and mirex-contaminated soil with rhamnolipid were optimized
through batch experiments． With an increase in rhamnolipid concentration，the washed chlordane and mirex in-
creased at first and then reduced． The influences of washing time and ratio of rhamnolipid solution volume and
soil weight on washing efficiency were similar to that of rhamnolipid concentration． The washed chlordane and
mirex increased with an increase in stirring speed within a range of 0 to 120 r /min． There were no significant
differences in the washed chlordane and mirex among the treatments with 80，120 and 200 r /min． The washed
chlordane and mirex declined with an increase in washing times，and the total washed chlordane and mirex were
reverse． The optimum parameters for washing chlordane and mirex-contaminated soil with rhamnolipid are 10
mmol /L rhamnolipid，80 r /min of stirring，1∶ 10 of soil weight to rhamnolipid solution volume，20 min of wash-
ing for three times． The results can inform engineering application of chlordane and mirex-contaminated soil
washing with rhamnolipid．
Key words chlordane;mirex;contaminated site soil;rhamnolipid;washing parameters
基金项目:国家大学生创新训练计划项目(201210307028);中央高
校基本科研业务费专项资金项目(KYZ201145);国家高技
术研究发展计划(863)项目(2009AA063103)
收稿日期:2013 － 05 － 14;修订日期:2013 － 06 － 17
作者简介:洪俊(1991 ～)，男，本科生，研究方向为污染土壤修复。
E-mail:13310121@ njau． edu． cn
* 通讯联系人，E-mail:xhzhan@ njau． edu． cn
城市污染企业的搬迁和履行《斯德哥尔摩公
约》进程的加快使得各城市已出现大片受污染的场
地土壤，若贸然开发这些污染场地，可能会对人体健
康造成极大的危害甚至引发环境事故。因此，如何
快速修复污染场地土壤，使之能被开发利用成为当
今一大热门环境问题。
有机氯农药是一类氯代芳香烃的衍生物，主要
包括六六六(HCH)、滴滴涕(DDT)、艾氏剂、狄氏
剂、异狄氏剂、氯丹、七氯、灭蚁灵、毒杀芬、六氯苯
等。因其具有“三致”效应、毒性、难降解性和生物
蓄积性而被纳入持久性有机污染物行列。2001 年，
《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》中首
批控制的 12 种持久性有机污染物中 9 种为有机氯
农药。因此，有机氯农药被许多国家列入优先控制
第 6 期 洪 俊等:鼠李糖脂洗脱氯丹和灭蚁灵污染场地土壤的工艺参数
污染物的黑名单或灰名单［1］。我国有机氯农药的
生产量和使用量曾位列世界首位［2］。对于当年或
现在生产有机氯农药的工厂搬迁后场址转换用途前
的快速修复已迫在眉睫，同时也是我国履行斯德哥
尔摩 POPs国际公约的迫切需要［3］。
目前，国内外针对有机污染物污染土壤的修
复已经研发了一系列的物理、化学和生态修复技
术［4-6］。洗脱技术因可满足工厂搬迁场地修复需
快速、高效等特点而受到青睐。生物表面活性剂
因具有环境友好的特点而成为洗脱修复技术的首
选洗脱剂。鼠李糖脂是由微生物产生的一类生物
表面活性剂［7-13］，我们前期的初步研究表明，其对
HCH、DDT、氯丹和灭蚁灵污染场地土壤均有比较
好的洗脱效果。然而，关于鼠李糖脂洗脱修复有
机氯农药污染场地土壤的最佳工艺参数(如洗脱
剂浓度、洗脱时间、固液比等)尚不清楚。为此，本
文以鼠李糖脂为洗脱剂，研究其洗脱修复氯丹、灭
蚁灵污染场地土壤的最佳工艺参数，旨在为有机
氯农药污染场地土壤的洗脱修复工程实践提供技
术支持。
1 材料与方法
1． 1 供试土壤
供试土壤采自江苏溧阳某有机氯农药生产厂搬
迁后场地。将土壤中的植物根茎、树叶残骸等除去，
冰冻干燥，混匀研磨，过 20 目筛，备用。土壤基本理
化性质如下:pH 7． 16，有机碳 7． 28 g /kg，CEC 24． 27
cmol /kg，粘粒 17． 30%，粉粒 82． 16%，砂粒0． 54%。
土样中有机氯农药主要为氯丹和灭蚁灵，经测定，氯
丹的总浓度为 8． 41 mg /kg，灭蚁灵浓度为 1． 57 mg /
kg。鼠李糖脂由大庆沃太斯化工有限公司提供，分
子式为 C26 H48 O9，临界胶束浓度(CMC)为 0． 50
mmol /L。
1． 2 实验方法
1． 2． 1 洗脱剂浓度实验
称取 2 g供试土壤于 50 mL带有聚四氟乙烯垫
子的玻璃离心管中，加入 20 mL 鼠李糖脂溶液(其
浓度梯度设为 1、2、5、10 和 20 mmol /L)，盖好瓶盖
后，用铝箔纸包裹离心管(防止氯丹和灭蚁灵发生
光解)，涡旋 30 s，然后置于恒温振荡器中在 25℃下
振荡 20 min。接着3 000 r /min离心 15 min。取上清
液测定氯丹、灭蚁灵的浓度。每处理重复 3 次。
1． 2． 2 洗脱时间实验
鼠李糖脂浓度为 10 mmol /L，洗脱时间分别设
为 5、10、15、20、30、45、60、90 和 120 min，其余
同1． 2． 1。
1． 2． 3 洗脱固液比实验
鼠李糖脂浓度为 10 mmol /L，洗脱时间为 20
min，固液比(土壤质量(g)/洗脱液体积(mL))分别
设为 1∶ 4、1 ∶ 6、1 ∶ 10、1 ∶ 15、1 ∶ 20。其他与 1． 2． 1
相同。
1． 2． 4 机械搅拌强度实验
鼠李糖脂浓度为 10 mmol /L，洗脱时间为 20
min，固液比为 1 ∶ 10，机械搅拌强度分别为 60、80、
120 和 200 r /min，其余同 1． 2． 1。
1． 2． 5 洗脱次数实验
实验方法与 1． 2． 1 相同，对污染土壤分别进行
1 次、2 次和 3 次洗脱。
1． 3 洗脱液中氯丹和灭蚁灵的测定
取上述实验获得的上清液 2 mL，加入 10 mL正
己烷充分涡旋 5 min 进行液液萃取，重复 3 次，合并
正己烷萃取液，过无水硫酸钠柱脱水，然后 30℃真
空旋转蒸发至干，再用一定体积正己烷溶解，过
0． 22 μm滤膜后用 GC(Agilent 7890A)检测。
GC分析条件为:进样量为 1． 0 μL(不分流进
样)，载气流量 1． 0 mL /min(99． 999%高纯氮，恒流
模式)，进样口温度 250℃，使用 ECD 检测器;程序
升温:初始 80℃，以 40℃ /min升温到 220℃，以 2℃ /
min升温到 240℃，再以 20℃ /min升温到 270℃保持
10 min;色 谱 柱:HP-5，30． 0 m × 0． 32 mm
×0． 25 μm。
1． 4 数据统计分析
采用 SPSS16． 0 软件对实验结果进行单因素方
差分析和新复极差测验。
2 结果与讨论
2． 1 鼠李糖脂浓度对洗脱效果的影响
在表面活性剂参与的修复实践中，其浓度是一
个关乎修复效果好坏的十分重要的关键因素，如达
不到有效临界胶束浓度(CMC)，其增溶作用非常有
限［14］。Edwards等［15，16］认为，表面活性剂浓度大于
CMC 时，有机物在土壤上的分配系数减小，同时有
机污染物在水中溶解度增大，从而促进其解吸。鼠
李糖脂浓度对氯丹和灭蚁灵污染土壤洗脱效果的影
响如图 1 所示。
由图 1 可知，在 0 ～ 10 mmol /L 浓度范围内，氯
丹的洗脱量随着鼠李糖脂浓度的升高而增大，且不
同浓度处理间差异显著(P ＜ 0． 05);20 mmol /L鼠李
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环 境 工 程 学 报 第 8 卷
图 1 鼠李糖脂浓度对土壤氯丹和灭蚁灵洗脱效果的影响
Fig． 1 Effect of rhamnolipid concentration on washing
of chlordane and mirex-contaminated soil
糖脂对氯丹的洗脱量略低于 10 mmol /L 处理，但差
异不显著(P ＞ 0． 05)。鼠李糖脂对灭蚁灵的洗脱效
果不如氯丹。尽管在 0 ～ 20 mmol /L 浓度范围内鼠
李糖脂对灭蚁灵的洗脱量呈现先升高后降低和再升
高后又下降的趋势，但鼠李糖脂浓度对灭蚁灵洗脱
效果影响的总体趋势与氯丹基本一致，也表现为:在
一定浓度范围内，灭蚁灵洗脱量随着鼠李糖脂浓度
的增大而增加;超过此范围，洗脱量则呈现下降的趋
势。2 和 10 mmol /L鼠李糖脂的洗脱量明显高于其
他浓度处理(P ＜ 0． 05)，但它们之间差异不显著
(P ＞ 0． 05)。此外，1、5 和 20 mmol /L处理间灭蚁灵
的洗脱量也无显著差别(P ＞ 0． 05)。高浓度鼠李糖
脂处理氯丹和灭蚁灵洗脱量降低可能是由于洗脱出
来的氯丹和灭蚁灵发生了再吸持现象造成的。由于
灭蚁灵的溶解度和辛醇 /水分配系数等理化性质明
显低于氯丹，从而导致其在鼠李糖脂溶液中的洗脱
量也显著小于氯丹。综上所述，氯丹和灭蚁灵污染
土壤鼠李糖脂洗脱修复比较适宜的浓度为 10
mmol /L。
2． 2 洗脱时间对洗脱效果的影响
洗脱时间是影响洗脱修复效果的另一重要因
子。在鼠李糖脂浓度为 10 mmol /L，固液比为 1∶ 10
的条件下，2 h 内氯丹和灭蚁灵洗脱量随时间的变
化情况见图 2。
图 2 结果显示，鼠李糖脂对氯丹的洗脱效果较
图 2 洗脱时间对土壤氯丹和灭蚁灵洗脱效果的影响
Fig． 2 Effect of time on washing of chlordane
and mirex-contaminated soil
灭蚁灵好;在最初 20 min内，氯丹洗脱量很高，超过
20 min后，洗脱量显著下降(P ＜ 0． 05)。灭蚁灵洗
脱效果随时间的变化规律基本与氯丹相似，也是呈
现出初始 20 min 内，随时间的增加，灭蚁灵洗脱量
上升;20 min后，随时间延长洗脱量下降。一般地，
洗脱时间对洗脱效果的影响均表现为在一定时间
内，随时间的增加洗脱效果增大［17］;超过一定时间
后，由于再吸持等原因使得洗脱量降低［18，19］。因
此，氯丹、灭蚁灵污染土壤鼠李糖脂洗脱修复的合适
时间为 20 min。
2． 3 固液比对洗脱效果的影响
适当的固液比可以使鼠李糖脂溶液和污染土壤
中氯丹、灭蚁灵充分接触溶解，从而提高洗脱效果。
我们所做固液比对洗脱效果影响的实验结果如图 3
所示。
鼠李糖脂溶液对氯丹和灭蚁灵的洗脱量均呈现
出:起初随着固液比的减小而迅速增加，到达 1 ∶ 10
时洗脱效果最好，继续降低固液比则洗脱量会缓慢
下降。土壤表面吸持的、有效性较高的氯丹和灭蚁
灵随着固液比的减小(即相同量的土壤体系中洗脱
溶液体积的增大)溶解在洗脱液中的量也越大;当
有效态部分基本解吸溶解完后，与土壤结合紧密的
或被土壤晶格固定的部分很难溶解出来，因此出现
了在固液比为 0 ～ 1∶ 10 范围内，洗脱量随固液比的
减小而增大，且于 1 ∶ 10 时达到最大的情形［20］。固
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第 6 期 洪 俊等:鼠李糖脂洗脱氯丹和灭蚁灵污染场地土壤的工艺参数
图 3 固液比对土壤氯丹和灭蚁灵洗脱效果的影响
Fig． 3 Effect of ratio of soil weight and rhamnolipid
solution volume on washing of chlordane
and mirex-contaminated soil
液比继续减小造成的洗脱量的降低则可能是洗脱出
来的氯丹和灭蚁灵发生了再吸持现象。图 3 结果表
明，鼠李糖脂溶液洗脱氯丹和灭蚁灵污染土壤的最
佳固液比为 1∶ 10。
2． 4 机械搅拌强度对洗脱效果的影响
机械搅拌有助于土壤样品的分散和洗脱液与土
壤样品的充分接触，从而增强污染土壤的洗脱修复
效果。通常，搅拌强度愈大，洗脱修复的效果也愈
好。机械搅拌强度对氯丹、灭蚁灵污染土壤鼠李糖
脂洗脱修复效果影响的结果如图 4 所示。
在 0 ～ 120 r /min范围内，鼠李糖脂溶液对氯丹
和灭蚁灵的洗脱量均随着搅拌速度的增大而增大，
当搅拌速度达到 120 r /min 时洗脱效果最好。新复
极差测验表明，80、120 和 200 r /min 3 个处理间的
差异未达到显著性水准(P ＞ 0． 05)。同时综合考虑
修复的成本，80 r /min是适宜的搅拌速度。
2． 5 洗脱次数对洗脱效果的影响
鼠李糖脂溶液洗脱氯丹、灭蚁灵污染土壤的次
数对洗脱效果的影响见图 5。随着洗脱次数的增
加，氯丹和灭蚁灵的累计洗脱量也增加，但单次洗脱
量则逐渐减少。章瑞英等［21］研究 Tween 80 对污染
土壤中DDTs洗脱次数实验发现第2次的洗脱量远小
于第 1次洗脱量，但 DDTs两次累计洗脱量比单次洗
脱量有所提高。本研究结果与其相似。出现此现象
的原因是在一定洗脱次数范围内，土壤吸持的易解吸
图 4 搅拌强度对土壤氯丹和灭蚁灵洗脱效果的影响
Fig． 4 Effect of stirring intensity on washing of chlordane
and mirex-contaminated soil
图 5 洗脱次数对土壤氯丹和灭蚁灵洗脱效果的影响
Fig． 5 Effect of washing times on washing of
chlordane and mirex-contaminated soil
态氯丹、灭蚁灵随着洗脱次数的增加而减少，而固定
态则很难被洗出。综合考虑洗脱的效果、洗脱成本和
洗脱废液处理量，3次是比较适宜的洗脱次数。
3 结 论
(1)鼠李糖脂对氯丹的洗脱效果优于灭蚁灵。
(2)鼠李糖脂洗脱氯丹和灭蚁灵污染土壤的最
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环 境 工 程 学 报 第 8 卷
佳工艺参数为:浓度 10 mmol /L、洗脱时间 20 min、
固液比 1∶ 10、机械搅拌强度 80 r /min、洗脱 3 次。
参 考 文 献
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