電鍍污染區土壤淋洗修復研究

土壤作為重要的自然資源是整個生態環境的重要組成部分，也是人類生產活動的基礎[1]。隨著城鄉工業不斷發展壯大，土壤污染問題越來越嚴重，修復及防治土壤污染已成為當前亟待解決的重要問題。土壤淋洗是一種可以有效修復重金屬污染土壤的方法，具有易于操作、處理時不需直接接觸污染物、處理成本低且效率高、二次污染小等優點，目前已作為廉價和有效的修復手段在工程中被廣泛應用[2-5]。本研究采用土壤淋洗法對電鍍污染區重金屬污染土壤進行修復。

1材料與方法

1.1供試土壤

供試土壤取自泰州某電鍍污染區，為多點混合樣。土樣經自然風干，研磨，過篩，備用。測定得到供試土壤基本理化性質：pH6.8，沙粒含量40.28%，黏粒含量20.64%，屬于砂質黏壤土。

1.2試驗方法

1.2.1重金屬全量測定

準確稱取0.4g樣品于50mL聚四氟乙烯坩堝中，加硝酸、高氯酸、氫氟酸消解完全后轉移至25mL容量瓶，定容，用火焰原子吸收光譜測定金屬含量。

1.2.2重金屬形態分析

采用Tessier五步連續提取法[6]對重金屬形態進行測定。

1.2.3土壤淋洗操作

稱取一定量土樣于250mL錐形瓶中，加入淋洗劑后置于水浴恒溫振蕩器中連續振蕩12h，定容至25mL，用火焰原子吸收分光光度計測量。

2淋洗劑的篩選

初步確定乙二胺四乙酸(EDTA)、氯化鈣、草酸、檸檬酸和鹽酸5種淋洗劑，篩選出效果較好的淋洗劑進行深入研究。實驗結果見圖1。

由圖1可知，5種淋洗劑均可不同程度地從土壤中淋洗出重金屬來，EDTA對重金屬的提取效果明顯要好于其他淋洗劑，草酸和檸檬酸淋洗效果次之，鹽酸和氯化鈣的提取效果相近，但顯著低于其他淋洗劑。EDTA盡管提取效果最好，但是使用成本高且易對環境造成二次污染[7]。檸檬酸對大部分金屬有較強的淋洗效果，水溶性較強，易于操作，在土壤中的殘留可被生物分解，比草酸更加具有環境友好性[8]。所以本研究確定檸檬酸作為進一步淋洗研究的對象。

3檸檬酸淋洗條件的優化

3.1淋洗劑濃度對重金屬去除的影響

由圖2見，檸檬酸濃度在0.8mol/L以下時，重金屬去除率均在提高;濃度從0.8mol/L往后重金屬的去除率保持穩定。因此，檸檬酸最佳淋洗濃度為0.8mol/L。

3.2淋洗時間對重金屬去除的影響

理論上講，淋洗的時間越長，淋洗劑與土壤中重金屬的反應時間越長，去除效果越好。從圖3可以看出，5種重金屬去除率都隨淋洗時間的增長而增加。在0.5～5h內，重金屬的去除率在不斷提高;5～12h，重金屬的去除率逐漸平穩，個別金屬略有下降。因此，最佳淋洗時間為5h。

3.3土液比對土壤中重金屬去除率的影響

由圖4可見，隨土液比增大，檸檬酸對重金屬的提取量逐漸增加，在土液比達到1:10后去除率并無明顯提高且土液比過大會增加工藝難度，因此以1:10為最佳，Cu、Ni、Pb、Cr、Cd和Mn的去除率分別是41.81%、33%、19.96%、28.32%、41.4%和58.48%。

4淋洗前后土壤重金屬形態的變化

經過0.8mol/L的檸檬酸溶液振蕩淋洗5h(土液比為1:20)的土壤為研究對象進行形態分析試驗。淋洗后的土樣經過自然風干后，將其研磨過100目篩，并以未淋洗的過100目篩土樣作為對比。殘渣態一般不可以被直接利用且含量相對較高，對環境污染相對較小[9];可交換態具有生物可利用性，該形態內重金屬容易被植物所吸收;在較強酸性條件下，其余三種形態中重金屬會向環境釋放[10]。因此，殘渣態以外的其余4種形態對土壤的污染更直接。實驗結果如圖5。

由圖5可見，淋洗后土壤中的重金屬基本上都是以殘渣態為主的形式存在，說明檸檬酸能有效去除這部分移動性強、生物有效性高和對環境風險大的重金屬離子，達到了修復效果;同時也去除了部分殘渣態的重金屬離子，減少了潛在的環境風險。

5小結

(1)通過實驗，本研究最終篩選出檸檬酸作為淋洗劑，檸檬酸對大部分重金屬有較強的淋洗效果，溶解性較強，易于操作，成本也較低，而且是天然螯合劑，其在土壤中的殘留可被生物降解，不會對環境造成二次污染。

(2)檸檬酸對土壤樣品的最佳淋洗條件為：淋洗時間5h，土液比1:10，淋洗劑濃度0.8mol/L。在該條件下它對Cu、Ni、Pb、Cr、Cd和Mn的去除率分別是41.81%、33%、19.96%、28.32%、41.4%和58.48%。

(3)選擇檸檬酸為淋洗劑在最優淋洗條件下對淋洗前后的土壤樣品進行重金屬的形態分級試驗，經檸檬酸淋洗后，殘渣態重金屬含量明顯減少;對于具有生物可利用性形態(可交換態)及潛在可利用性形態(碳酸鹽結合態、鐵錳氧化物結合態、有機物結合態)中的重金屬萃取量較多，基本達到了淋洗的目的。