分析淋洗劑在重金屬污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用

孫 俊

（沈陽(yáng)環(huán)境科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110016）

1 淋洗劑的分類

淋洗技術(shù)被廣泛應(yīng)用于土壤污染修復(fù)過(guò)程中，土壤淋洗技術(shù)就是利用淋洗劑對(duì)土壤污染物的溶解或遷移作用，將污染物與土壤分離，進(jìn)入液相，以達(dá)到降低土壤中污染物含量的目的。目前，在污染土壤淋洗技術(shù)中應(yīng)用的淋洗劑種類如下表：

表1

2 淋洗劑在重金屬污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用

2.1 無(wú)機(jī)淋洗劑

無(wú)機(jī)淋洗劑是通過(guò)酸解、離子交換或絡(luò)合作用來(lái)破壞土壤的某些官能團(tuán)，將重金屬交換解吸下來(lái)，從土壤中分離出來(lái)。Nawarro等用水做淋洗劑，對(duì)重金屬污染土壤進(jìn)行淋洗，結(jié)果表明：Al、Co、Cu、Fe、Mn、Mo、Ni、Zn的去除率分別為 81.1%、82.4%、55%、84.7%、85.8%、51.7%、46.4%、83.4%，As、Se、Sb、Cd、Pb 等元素淋洗后基本沒(méi)有變化。 Tuin 等用0.1mol/LHCl對(duì)重金屬污染土壤進(jìn)行淋洗，具有較好的去除效果,Cu、Ni、Pb、Zn 的去除率分別為 92%、77%、79%、75%。 Tampouris等通過(guò)土柱實(shí)驗(yàn)，用HCl+CaCl2溶液作為淋洗劑淋洗重金屬污染土壤，該淋洗劑對(duì)Pb、Zn、Cd的去除率分別為94%、78%、70%，去除效果非常明顯。

無(wú)機(jī)淋洗劑對(duì)土壤中的重金屬的去除效果好、應(yīng)用成本低、作用速度快。但有機(jī)酸淋洗重金屬污染土壤，經(jīng)常會(huì)破壞土壤的理化性質(zhì)和生物結(jié)構(gòu)，且強(qiáng)酸條件對(duì)處理設(shè)備的抗腐蝕性要求較高，因此在實(shí)際中具有一定的局限性。

2.2 螯合劑

螯合劑是通過(guò)與土壤溶液中的重金屬離子相結(jié)合，改變土壤中重金屬的存在形態(tài)，使重金屬?gòu)耐寥李w粒表面解吸，由不溶態(tài)轉(zhuǎn)化為可溶態(tài)，提高重金屬的可遷移性和生物活性。螯合劑一般分為人工螯合劑和天然螯合劑。

2.2.1 人工螯合劑

人工合成的螯合劑在很寬的pH范圍內(nèi)與大部分金屬螯合形成水解性強(qiáng)且穩(wěn)定的復(fù)合物。馬宏瑞等[1]通過(guò)盆栽試驗(yàn)，研究了EDTA對(duì)制革污泥污染土壤中Cr（Ⅲ）的活化作用，結(jié)果表明EDTA處理土壤中Cr（Ⅲ）的溶解性提高了6～11倍。不同濃度的EDTA和EDDS對(duì)污染土壤中的Cd、Pb進(jìn)行浸提，EDTA和EDDS對(duì)Cd的去除率分別為82.4%、46.8%，EDTA對(duì)Cd的去除率高于 EDDS；在 5～30 mmol/L范圍內(nèi),相同濃度EDDS對(duì)Pb去除率高于EDTA，濃度為50 mmol/L時(shí)兩種螯合劑對(duì)Pb的去除率無(wú)顯著差異[2]。陳燕芳等[3]將碳酸氫銨-二乙三胺五乙酸(AB-DTPA)作為淋洗劑應(yīng)用于受Cu、Zn、Cd污染的鈉化膨潤(rùn)土，研究表明,AB-DTPA提取法具有很好的穩(wěn)定性,而且能準(zhǔn)確指示Cu、Zn、Cd元素在土壤中的有效態(tài)含量,同時(shí)AB-DTPA對(duì)土壤中Cu、Zn、Cd元素的提取率也適用于模擬試驗(yàn)中修復(fù)效果的平行對(duì)比。ABDTPA提取法在重金屬污染土壤修復(fù)模擬試驗(yàn)中的應(yīng)用是可行的。

人工螯合劑價(jià)格昂貴，大多生物降解性也較差，且缺乏離子選擇性，在淋洗過(guò)程易殘留在土壤中而無(wú)法去除。另外，淋洗出的含有重金屬的螯合劑的處理上還存在未解決的技術(shù)問(wèn)題，這些因素限制了人工螯合劑在重金屬污染土壤修復(fù)過(guò)程中的應(yīng)用。

2.2.2 天然螯合劑

天然小分子螯合劑能通過(guò)與重金屬離子形成可溶性絡(luò)合物，降低土壤顆粒對(duì)重金屬的吸附作用。梁金利等[4]通過(guò)室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)，采用土柱淋洗方法，研究草酸、檸檬酸、乙酸和酒石酸溶液對(duì)某電鍍廠附近土壤中重金屬的去除效果，結(jié)果表明，1 mol/L的草酸在土水比為1∶1，淋洗5h，淋洗4次的條件下可以達(dá)到最佳淋洗效果，Cu、Zn、Ni和Cr的去除率分別是99.6%、66.98%、88.7%和18.23%。易龍生等[5]以受Zn、Pb、Cu、Cd嚴(yán)重污染的土壤為研究對(duì)象，采用振蕩淋洗技術(shù)研究了檸檬酸、酒石酸和草酸對(duì)土壤中重金屬的去除效果，結(jié)果表明檸檬酸和酒石酸對(duì)Cd的去除效果最好，去除率分別為61.5%和55.25%，草酸去除能力低。檸檬酸和酒石酸對(duì)重金屬的去除能力均依次為Cd＞Zn＞Pb＞Cu，檸檬酸對(duì)重金屬的去除率分別為 59.5%、49.33%、43.48%、26.25%，酒石酸對(duì)重金屬的去除率分別為58.75%、46.4%、35.86%、34.4%。

天然螯合劑生物降解性好，不會(huì)造成二次污染，是非常潔凈的淋洗劑，但也因其價(jià)格較貴，難以用于實(shí)際修復(fù)工程。

2.3 表面活性劑

表面活性劑是利用自身的親水、親油和特殊吸附特性改變土壤表面性質(zhì)，增強(qiáng)重金屬離子在水中的溶液性和流動(dòng)性，使污染因子由固相進(jìn)入液相，將土壤中的重金屬污染因子去除。目前，在土壤淋洗研究和實(shí)踐中使用的表面活性劑主要分為有人工合成表面活性劑和生物表面活性劑。

2.3.1 人工合成表面活性劑

陳鋒等[6]選用十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、十二烷基硫酸鈉(SDS)、聚山梨脂(Tween-80)對(duì)被重金屬Cr、Cd污染了的土壤的修復(fù)洗脫作用，以及被污染土壤對(duì)3種表面活性劑的吸附作用。淋洗實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，3種表面活性劑對(duì)土壤中的Cr、Cd有明顯去除效果，聚山梨脂(Tween-80)對(duì)污染土壤中鉻和鎘的去除率分別為61.2%和37.06%。蔣煜峰等[7]選用十二烷基硫酸鈉(SDS)、聚氧乙烯月桂醚(Brij35)和EDTA對(duì)土壤中Cd、Pb的解吸去除作用進(jìn)行研究，結(jié)果表明，陽(yáng)離子表面活性劑SDS和非離子表面活性劑Brij35對(duì)土壤中重金屬解吸效果不大，加入SDS可使EDTA對(duì)C的的解吸量由由61.67%增加到79.68%、對(duì)Pb的解吸量由57.25%增加到89.65%。

人工合成表面活性劑的合理應(yīng)用在重金屬污染土壤的淋洗過(guò)程中也有很好的效果，但是由于價(jià)格昂貴、生物可降解性差而限制其在土壤修復(fù)中的應(yīng)用。

2.3.2 生物表面活性劑

生物表面活性劑是微生物或植物在一定條件下培養(yǎng)時(shí)，在其代謝過(guò)程中分泌出的具有一定表面活性的代謝產(chǎn)物?？尚赖韧ㄟ^(guò)室內(nèi)模擬試驗(yàn),研究皂素在不同條件下對(duì)土壤中重金屬去除效果的影響。結(jié)果表明,皂素溶液在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%,pH值為5.0～5.5,振蕩時(shí)間為12h時(shí)，污染土壤中4種重金屬的去除率最大，分別為Cd93.5%,Pb2015%,Cu8.64%,Zn48.4%。Juwarkar等用鼠李糖脂去除污染土壤中的Pb和Cd,淋濾36h后,Cd和Pb的去除率分別達(dá)到92%和88%。

生物表面活性劑具有易生物降解、結(jié)構(gòu)類型多、專一性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在淋洗劑中是一個(gè)很好的選擇，但是由于生物表面活性劑的生產(chǎn)工藝復(fù)雜、產(chǎn)量很低、生產(chǎn)成本高等因素而限制了其在土壤修復(fù)過(guò)程中的使用。

3 結(jié)語(yǔ)

淋洗劑在在重金屬污染土壤修復(fù)研究中已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但在運(yùn)用淋洗劑對(duì)土壤重金屬淋洗規(guī)?；瘧?yīng)用中都不同程度上受到淋洗劑種類所呈現(xiàn)出來(lái)的效應(yīng)、污染因子種類、土壤基本理化性質(zhì)等方面的影響，使得淋洗劑的廣泛應(yīng)用受到一定的限制。如生物降解性差而引起土壤環(huán)境、水環(huán)境的二次污染；無(wú)機(jī)酸性淋洗劑改變土壤理化性質(zhì)，破壞土壤結(jié)構(gòu)和肥力。因此，開(kāi)發(fā)新型易降解、無(wú)毒、無(wú)害的淋洗劑成為以后淋洗技術(shù)的研究重點(diǎn)。其次，加強(qiáng)對(duì)已經(jīng)明確淋洗效果的淋洗劑進(jìn)行復(fù)合使用技術(shù)的探索。對(duì)于異位淋洗技術(shù)則著重考慮淋濾液中淋洗劑的回收和重金屬的提取，以提高經(jīng)濟(jì)效益。

［1］馬宏瑞，馬托，等.低分子量有機(jī)酸對(duì)制革污泥污染土壤中鉻的活化及植物提取效應(yīng)[J].陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào),2004,6(22）：22-25。

［2］趙娜，崔巖山，等.乙二胺四乙酸(EDTA)和乙二胺二琥珀酸(EDDS)對(duì)污染土壤中 Cd、Pb 的浸提效果及其風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].環(huán)境化學(xué)，2011，30(5)：958-963.

［3］陳燕芳，劉曉端，等.AB-DTPA提取法在重金屬污染土壤修復(fù)模擬試驗(yàn)中的應(yīng)用可行性[J].巖礦測(cè)試,2010，29（2）：131-135.

［4］梁金利，蔡煥興，等.有機(jī)酸土柱淋洗法修復(fù)重金屬污染土壤[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2012，6（9）：3339-3343.

［5］易生龍，王文燕，等.有機(jī)酸對(duì)污染土壤重金屬的淋洗效果研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2013，32（4）：707-707.

［6］陳鋒，傅敏.表面活性劑修復(fù)重金屬污染土壤的研究[J].四川環(huán)境,2012，31（4）：61-64.

［7］蔣煜峰，展惠英，等.表面活性劑強(qiáng)化EDTA絡(luò)合洗脫污灌土壤中重金屬的試驗(yàn)研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2006，25（1）：119-123.