一种用于植物修复土壤的络合剂微胶囊及制备方法

随着工农业的快速发展，环境污染问题日益严重，重金属是主要的环境污染物之一。据报道，仅在西欧就有1,400,000处土壤被重金属或有机物污染。据我国农业部进行的全国污灌区调查，在140万公顷的污水灌区中，遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8％，其中轻度污染的占46.7％，中度污染的占9.7％，严重污染的占8.4％。土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性，污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解的特点，经水、植物等介质最终将影响人类健康。如铅能伤害人的神经系统，特别对幼儿的智力发育有极其不良的影响；镉的毒性很大，在人体内蓄积会引起泌尿系统功能变化，还会影响骨骼发育，如1955年发生在日本神通川地区的“痛痛病”，就是因为该地区的土壤—植物系统受到镉的污染；1953年日本水俣氮肥厂的乙酸乙醛反应管排出含有氯化甲基汞的汞渣流入水体，有毒物质被鱼、虾、贝类食入后，由食物链进入人体，导致了“水俣事件”的发生。在我国，随着污灌面积不断扩大，土壤重金属的污染问题日趋严重，沈阳、兰州、桂林、萍乡等地重金属污染均较明显；湖南株洲的冶炼厂和化工厂附近地区的重金属汞、镉、铅的含量均超标，对人和家禽健康危害很大。土壤重金属污染对人类健康造成的威胁已引起各国政府和环保科学工作者的普遍关注，对其治理成为目前研究的难点和热点。科学家们经过多年的努力，探索出了一种新的绿色环境净化技术—植物修复。所谓植物修复就是利用植物(尤其是超级累植物)吸收、富集、降解或固定污染土壤中重金属离子或其它污染物，以实现消除或降低污染程度，修复环境的综合环境生物技术，主要包括3种类型：植物提取、植物挥发和植物稳定，其中植物提取更具有永久性和广域性的特点而成为当前最有发展前途的植物修复方法。但植物提取的成功与否还依赖于重金属在土壤中的生物有效性，而大部分重金属在土壤中的生物活性较低，能够直接被植物利用的部分很少。研究表明如果向土壤中施加络合剂(如EDTA、DTPA、EGTA、柠檬酸等)能够活化土壤中的重金属，提高重金属的生物有效性，促进植物吸收，这种将络合剂用于植物修复的技术被称为螯合诱导修复(Chelate-induced phytoextraction)，目前已成为植物修复发展的一个新方向，并取得了很大进展。络合剂的应用在一定程度上解决了重金属在土壤中因被强烈吸附而不能被植物吸收利用的问题，但目前络合剂的加入大都采用将络合剂配成一定浓度溶液后再施入土壤，在极短的时间内通过络合作用使土壤中重金属的活性迅速增加，但在一定时间内植物只能吸收土壤中很少一部分的重金属，而其它未被植物吸收的大量活化了的重金属仍残留在土壤中，并且由于重金属的移动性增强，也导致了这些残留重金属随时间逐渐下移，污染地下水或地表水，对环境、生态和人体健康构成严重的潜在危害，而且在土壤微生物等的作用下，络合剂会逐渐丧失有效性，这也造成了一定的资源浪费，由此可以看出解决络合剂施用过程中的环境风险问题是关系到螯合诱导植物修复技术发展的一个迫在眉睫的问题。

微胶囊技术是指利用天然或者合成高分子材料，将分散的固体、液体，甚至气体物质包裹起来，形成具有半透性或者密封囊膜的微小粒子的技术。包裹的过程即为微胶囊化(microencapsulation)，形成的微小粒子称为微胶囊(microcapsule)。微胶囊的制备方法有聚合法，相分离法、喷雾干燥法、溶剂蒸发法等，通常将成膜材料形成的包覆膜称为壁材或囊壁(一般由天然的或合成的高分子材料形成)，成膜材料内部被包覆的物质称为芯材或囊芯，微胶囊化的效果取决于所采用的方法，而方法和一定的壁材是适应的，因此使用的壁材对微胶囊化的效果有很大的影响。

华炬新产品研究所技术咨询委员会科研人员现推荐一项一种用于植物修复土壤的络合剂微胶囊及制备方法，该技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于植物修复土壤的，可控制络合剂释放，减少重金属及络合剂对植物的毒性，并同时增加植物对重金属的积累量，且本身包膜壁材能生物降解的络合剂微胶囊。该技术的另一个目的是提供一种操作简单，不需大型仪器的制备上述络合剂微胶囊的方法。该技术与现有技术相比，该技术具有如下有益效果：1. 该技术的络合剂微胶囊采用可生物降解的无毒的聚合物材料作为壁材，避免了微胶囊施入植物根区因包膜壁材无法降解所造成的二次污染；2. 该技术的络合剂微胶囊其芯材络合剂在制备过程中采用微粉化处理，减少了络合剂突释，增加络合剂的包裹率，同时也可以降低微胶囊的粒径；3. 该技术的络合剂微胶囊不但增加了植物对重金属的积累量，而且可以控制络合剂的释放，具有优良的缓释效果，从而控制重金属的急剧增溶，减少重金属及络合剂对植物的毒性，同时降低了施用络合剂的环境风险；4. 该技术采用溶液蒸发法，从乳状液中除去分散相挥发性溶剂从而制备得到络合剂微胶囊，该制备方法不但操作简单，所用试剂成本低廉，而且可将微胶囊的粒径控制在纳米范围内，同时不需要提高温度也不需要使用引起相分离的凝聚剂，现将该一种用于植物修复土壤的络合剂微胶囊及制备方法及技术方案及实施例介绍如下供研究交流参考：（211611  411629）