重金屬污染土壤淋洗修復(fù)技術(shù)研究

張靜靜

摘要：重金屬污染具有潛伏性，對環(huán)境及人類的危害巨大。淋洗修復(fù)可以去除重金屬的總量，對于污染嚴(yán)重的區(qū)域，如尾礦堆積處等，淋洗法比一般的修復(fù)法更徹底，更快速。本文主要介紹了淋洗劑的種類以及影響淋洗效果的幾個(gè)因素，以期為以后的工程應(yīng)用提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：重金屬；土壤；淋洗劑；修復(fù)

近年來，工業(yè)生產(chǎn)在給人類經(jīng)濟(jì)帶來高速發(fā)展的同時(shí)，也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題。工廠廢水亂排，冶煉廠礦渣隨意堆放，農(nóng)藥的過量使用等等都造成了土壤重金屬污染。重金屬在土壤環(huán)境中遷移性差，不能被降解，最終通過食物鏈影響到人類的健康。污染嚴(yán)重的土壤會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)，重金屬在作物體內(nèi)富集，人或牲畜食用后，就會(huì)引起慢性中毒。長期暴露在下，會(huì)導(dǎo)致人體和動(dòng)物的腎臟、肝臟等疾病以及生殖和神經(jīng)系統(tǒng)不可修復(fù)的損傷[1]。

1.土壤砷污染修復(fù)技術(shù)

目前，重金屬污染土壤的修復(fù)方法主要有物理化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)以及聯(lián)合修復(fù)。物理化學(xué)法包括化學(xué)鈍化、淋洗、電動(dòng)修復(fù)等，生物修復(fù)法包括植物提取、植物揮發(fā)、植物富集等[2]。與其他只能改變重金屬存在形態(tài)的方法不同，淋洗法因其能夠快速去除金屬總量，技術(shù)上容易操作，修復(fù)周期短等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到國內(nèi)外專家的關(guān)注。

2.淋洗劑的種類

淋洗劑的選擇是淋洗技術(shù)的關(guān)鍵。目前淋洗劑大體分以下幾類：無機(jī)淋洗劑、表面活性劑、天然有機(jī)酸、人工絡(luò)合劑。

2.1無機(jī)淋洗劑

常用的無機(jī)淋洗劑包括NaOH、HCl等強(qiáng)酸強(qiáng)堿溶液，也包括KH2PO4、NaH2PO4、CaCl2等鹽類溶液，這類淋洗劑主要通過離子交換、絡(luò)合等作用去除土壤中的重金屬。陳燦[3]通過對比相同濃度情況下，HCl、NaOH、KH2PO4幾種淋洗劑對砷的去除效果，發(fā)現(xiàn)四種淋洗劑的去除率分別為54.42%、76.52%、70.44%。陳尋峰[4]對比了五種淋洗劑對砷的去除效果，結(jié)果表明：去除效果從好到差依次為草酸、NaOH、EDTA、KH2PO4、檸檬酸。

2.2表面活性劑

表面活性劑修復(fù)污染土壤的機(jī)理主要是表面活性劑的親水基伸入水相，憎水基與污染物或土壤顆粒結(jié)合，降低污染物在土壤表面的附著力，促進(jìn)土壤表面污染物的溶解，從而達(dá)到修復(fù)土壤的目的。孟蝶[5]選用鼠李糖脂對鉛和鎘復(fù)合污染的土壤進(jìn)行淋洗修復(fù)，結(jié)果表明：低濃度的鼠李糖脂對鉛和鎘的去除率很低，當(dāng)濃度增加到4 g·L-1時(shí)，對鉛的去除率也只有18.0%。

2.3天然有機(jī)酸

天然有機(jī)酸（包括草酸、檸檬酸、蘋果酸和乙酸等），在自然界中廣泛存在，它們主要是通過羧基和羥基等基團(tuán)與重金屬發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，形成絡(luò)合物，使重金屬從土壤顆粒中脫離開來，從而達(dá)到修復(fù)土壤的目的。許端平[6]采用酒石酸、檸檬酸和草酸作為淋洗劑，研究其對土壤中鉛和鎘的去除效果，三者對鉛的去除率最高分別為46.16%、46.16%、32.47%，對鎘的去除率最高分別為55.45%、53.56%和40.76%。

2.4人工螯合劑

人工螯合劑作為淋洗劑的主要作用機(jī)理是，首先將吸附在土壤顆粒表面的重金屬離子解吸下來，再通過絡(luò)合作用與重金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，從而達(dá)到修復(fù)土壤的目的。比較常用的的人工螯合劑有EDTA、DTPA、NTA等。咸思雨[7]研究了EDTA、檸檬酸、鼠李糖脂對含鎘土壤的淋洗情況，0.1mol·L-1 EDTA對鎘的去除率可以達(dá)到86.63%，0.6mol·L-1檸檬酸的去除率為60.32%，鼠李糖脂的去除率僅有27.33%。

3.影響淋洗效果的因素

除了淋洗劑的種類，淋洗劑的濃度、pH、固液比和淋洗時(shí)間也會(huì)對淋洗效果產(chǎn)生很大的影響。

3.1淋洗劑濃度

淋洗劑濃度主要是通過影響與重金屬離子結(jié)合位點(diǎn)多少來影響淋洗效果。一般來說，淋洗效果隨著淋洗劑濃度的增加而增加，到達(dá)最高點(diǎn)后，或保持平穩(wěn)或下降。

孫浩然[8]選用不同濃度的酒石酸、蘋果酸和EDTA對砷、銻污染的土壤進(jìn)行淋洗研究發(fā)現(xiàn)，三種淋洗劑淋洗速率隨著濃度的增大表現(xiàn)為先快后慢，然后逐漸趨于平緩。武迎飛等[9]用不同濃度的EDTA對As、Sb污染的土壤進(jìn)行淋洗實(shí)驗(yàn)，有發(fā)現(xiàn)隨著EDTA濃度的增加，Cd的去除率先增加后降低，在濃度為0.1 mol·L-1時(shí)去除率達(dá)到最高83.6%；而Pb的去除率隨著EDTA濃度的增加一直在增加，直到實(shí)驗(yàn)的最終濃度0.2 mol·L-1，還沒達(dá)到最大值。

3.2 淋洗劑pH

pH值是影響淋洗效果的重要因素之一，它主要是通過影響絡(luò)合物的形成和土壤的吸附能力來影響淋洗效果。有關(guān)學(xué)者采用不同pH值的混合淋洗劑對污染土壤進(jìn)行淋洗發(fā)現(xiàn)，淋洗液pH為5和7時(shí)對Pb和Cu的去除率比pH為2.75時(shí)要高。

3.3 固液比

固液比是淋洗土壤質(zhì)量與淋洗劑體積之比，它的大小可以直接影響到淋洗的效果和成本。固液比過高會(huì)導(dǎo)致淋洗劑與污染土壤接觸不充分，淋洗效率降低；固液比過低則會(huì)使淋洗劑用量過多，所需處理的淋洗廢液也會(huì)增多，造成處理成本增加。

賈俊峰[10]等選擇Na2S2O3溶液淋洗汞污染的土壤，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)固液比由1：5逐漸降低到1：30時(shí)，汞的去除率從13.87%降低到了10.80%，故最優(yōu)淋洗條件液固比為1：5。

3.4 淋洗時(shí)間

不同淋洗劑針對不同重金屬最優(yōu)的淋洗時(shí)間是有差異的。王偉亞[11]等采用0.1mol·L-1的EDTA溶液淋洗河道底泥，前30min反應(yīng)已經(jīng)基本完成，后面時(shí)間繼續(xù)增加，淋洗量只有略微增加，意義不大。

4.結(jié)論與展望

淋洗修復(fù)法是一種投資相對較少，工藝簡單且去除效率高的可以徹底去除土壤中重金屬的方法。淋洗修復(fù)的首要工作是進(jìn)行淋洗劑的選擇，優(yōu)先選擇對土壤結(jié)構(gòu)破壞小且淋洗效果好的淋洗劑，天然有機(jī)酸就是不錯(cuò)的選擇，易降解，不易造成二次污染。至于淋洗劑濃度、pH值、固液比和淋洗時(shí)間則要經(jīng)過預(yù)實(shí)驗(yàn)來確定，不能一概而論。

參考文獻(xiàn)

[1]曾晨，郭少娟，楊立新. 汞、鎘、鉛、砷單一和混合暴露的毒性效應(yīng)及機(jī)理研究進(jìn)展[J]. 環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào)，2018（2）.

[2]廖國權(quán)，李華. 土壤砷污染的淋洗修復(fù)研究進(jìn)展[J]. 圖書情報(bào)導(dǎo)刊，2011，21（34）：172-174.

[3] 陳燦，陳尋峰，李小明，等. 砷污染土壤磷酸鹽淋洗修復(fù)技術(shù)研究[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2015，35（8）：2582-2588.

[4] 陳尋峰，李小明，陳燦，等. 砷污染土壤復(fù)合淋洗修復(fù)技術(shù)研究[J]. 環(huán)境科學(xué)，2016，37（3）：1147-1155.

[5] 孟蝶，萬金忠，張勝田，等. 鼠李糖脂對林丹-重金屬復(fù)合污染土壤的同步淋洗效果研究[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2014（1）：229-237.

[6] 許端平，李曉波，孫璐. 有機(jī)酸對土壤中Pb和Cd淋洗動(dòng)力學(xué)特征及去除機(jī)理[J]. 安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2015，15（3）：261-266.

[7] 咸思雨. 復(fù)合有機(jī)物對重金屬Cd污染土壤淋洗效果的研究[D]. 2016.

[8] 孫浩然. 螯合劑淋洗修復(fù)土壤中As、Sb污染物實(shí)驗(yàn)研究[D].

[9] 武迎飛. EDTA淋洗修復(fù)Pb、Cd重金屬污染土壤[J]. 商丘師范學(xué)院學(xué)報(bào).

[10] 賈俊峰，黃陽，劉方，等. 汞礦區(qū)汞污染土壤的淋洗修復(fù)[J]. 化工環(huán)保，2018，38（2）：231-235.

[11] 王偉亞，陳維芳，張敬會(huì)，等. 河道底泥中重金屬的EDTA淋洗研究[J]. 水資源與水工程學(xué)報(bào)，2016，27（1）：123-127.

（作者單位：地達(dá)康生態(tài)科技（深圳）有限公司）