化學穩定化法對土壤重金屬污染的處理效果

■周鵬

（濟源市環境科學研究和宣傳教育中心 河南濟源 459000）

化學穩定化法對土壤重金屬污染的處理效果

■周鵬

（濟源市環境科學研究和宣傳教育中心 河南濟源 459000）

在對我國某地受到重金屬污染的土地進行調查分析后，通過對不同配方的化學穩定劑進行穩定化實驗，確定較為理想的化學穩定劑配方，并根據土壤污染程度調整穩定劑濃度，使土壤中的重金屬和穩定劑反應，生成多種重金屬的礦石晶體，從而使重金屬喪失毒性和遷移性，經對穩定化處理后土壤的浸出毒性檢測和土壤農作物重金屬含量的檢測，確定化學穩定化法對土壤重金屬污染的處理效果，為該地區的土壤重金屬污染農田修復工作提供相應的技術支撐。

土壤重金屬污染處理效果

重金屬污染物在土壤中移動性差，滯留時間長、不能被微生物降解，當其積累到一定程度，不僅會導致土壤退化，農作物產量和品質下降，而且還可以通過徑流、淋失作用污染地表水和地下水，惡化水文環境，并可能直接毒害植物或通過食物鏈途徑危害人體健康，土壤重金屬污染以及治理現已經成為科學界乃至全世界關注的焦點問題。目前，世界各國對土壤重金屬污染修復技術進行廣泛的研究，取得了可喜的進展。我們通過選取我國某地受到重金屬污染的土地，針對其進行了化學穩定化法實驗，獲得了較好的處理效果。

1 治理區域農田土壤污染特征調查

根據農田土壤區域距離重金屬冶煉企業的不同，將調查區域劃分為高污染區和低污染區。高污染區按15×25 m的規格分成4個網格，每個網格按照梅花布點法采集1個混合樣，其中兩個網格采集剖面樣，深度至80 cm，合計采集10個土壤樣品；低污染區按33× 33 m的規格分成9個網格，每個網格按照梅花布點法采集1個混合樣，其中3個網格采集剖面樣，深度至60 cm，合計采集15個土壤樣品。

檢測結果表明（見表1），農田土壤污染類型簡單，主要存在重金屬鉛、鎘、砷污染，高、低兩塊污染區污染程度差異較大。高污染區鉛、鎘、砷三種重金屬超標率為100%，低污染區表層鎘的超標率為100%。

表1 高低污染區土壤重金屬含量統計表

低污染區3個采樣網格上的表層土樣（0-20cm）鎘全部超標，2個在20-40cm深度的土樣鎘元素超標；在3個采樣網格上，9個不同深度的土樣砷、鉛均不超標。低污染區土壤中鉛、鎘、砷三種重金屬含量見圖1。

2個高污染區采樣網格上的表層土壤（0-20cm）鉛、砷、鎘均超標，而其余深度上的鉛、砷、鎘均不超標。高污染區土壤中鉛、鎘、砷三種重金屬含量見圖2。

2 化學穩定劑配方選取

圖1 低污染區土壤鉛、砷、鎘含量

圖2 高污染區土壤鉛、砷、鎘含量

根據土壤的重金屬污染程度，選取調查區的污染土壤樣品，加入不同配方的化學穩定劑進行穩定化實驗，確定藥劑配方、加藥量等，該穩定劑由硫、磷、鉀、鈣等常見元素組成，其能夠完全和以不穩定的形式存在的重金屬反應，生成多種重金屬的礦石晶體，從而喪失其毒性和遷移性。

結果如下，依據土壤污染調查情況，配制了A、B、C、D四種藥劑，分別對土壤樣品進行處理，然后對處理的土壤再做重金屬浸出檢測，其中藥劑A穩定在鉛、鎘的同時，也增大了砷的浸出，呈現與鎘、鉛相反的規律，藥劑B效果最好，能使砷、鉛、鎘達標。污染區土壤穩定化處理后重金屬浸出檢測結果見表2。

表2 污染區重金屬浸出含量表

低污染區主要是鎘、鉛的毒性浸出超標，鎘最大超標倍數為3.6，通過幾組加藥量實驗，確定低污染區1%的加藥量。低污染區土壤穩定化處理后重金屬浸出檢測結果見表3。

表3 低污染區重金屬浸出含量表

高污染區主要是鎘、鉛的毒性浸出超標，鎘最高超標23倍，鉛最高超標9倍。通過不同加藥量實驗，高污染區確定3%的加藥量。高污染區土壤穩定化處理后重金屬浸出檢測結果見表4。

表4 高污染區重金屬浸出含量表

3 治理區域土壤的穩定化法耕作

對農田土壤進行區域劃分，調節土壤水分，施加化學穩定藥劑，進行土壤地翻耕，采樣進行檢測，根據檢測結果，確定是否追施藥劑，再進行翻耕。為避免原區域（重金屬冶煉企業附近區域）大氣沉降對項目實施帶來的影響，將高、低污染區土壤各約100方進行剝離運到遠離重金屬冶煉企業的地方，進行異地種植作物，以徹底排除原區域當地的環境影響。

通過對低污染區域和高污染區域土壤處理后的樣品檢測，在低污染區，治理前砷元素有3個超標，超標倍數均未超過2倍，穩定化后均在土壤環境質量標準(GB15618-1995)Ⅱ類以內；治理前鎘浸出液濃度有5個樣品超標2倍以上，經過處理后的樣品鎘含量均低于檢出限值，并且達到土壤環境質量標準(GB15618-1995)Ⅱ類要求；鉛均未超標。在高污染區，治理前，砷元素有3個樣品超標2倍以上，1個樣品超標1.2倍，經過處理后樣品浸出毒性均低于0.01mg/ L，處理效率在95%以上；鎘全部超標，超標倍數在10~19，經過處理后濃度低于0.01mg/L，處理率在90%以上；鉛有2個樣品超標2倍以上，經過處理后，其濃度均下降到0.01mg/L以下，處理率在97%以上，另外2個樣品的浸出溶液也都達到了農田灌溉水質標準（GB5084-2005）。

4 農作物調查

通過對處理后的土壤種出來的玉米檢測，其鉛含量是未處理土壤玉米的31.3%，鎘含量也從0.022mg/kg降低到了檢出限值以下，所有樣品的重金屬含量均低于標準值。玉米重金屬含量檢測情況見表5。

表5 玉米重金屬含量檢測表

通過在土壤未經處理的區域和土壤經過處理的區域各隨機調查3個點，每點測出株距、行距，且連續取樣10穗，記錄穗粒數，進行玉米產量測定。測產結果見表6，土壤經過處理區域的玉米產量為土壤未經處理的區域的107.25%。

表6 玉米產量測定表

通過在土壤未經處理的區域和土壤經過處理的區域各隨機調查3個點，每點測出株距、行距，且連續取樣10穗，記錄穗粒數，千粒重按40克計算，進行小麥產量測定。測產結果見表7，土壤經過處理區域的小麥產量為土壤未經處理的區域的103.55%。

表7 小麥產量測定表

經穩定化處理的土壤種植的小麥中，砷、鉛、鎘的含量最低，穩定化處理的效果好，砷、鎘的含量分別降至0.13mg/kg、0.24mg/kg；鉛含量降低了30%，僅為周邊土壤未處理小麥樣品中鉛含量的58.6%。

5 治理區域土壤化學穩定化處理效果

在對農田土壤進行穩定化處理后一年時，我們對土壤進行了取樣分析，以驗證穩定化技術的長期性和有效性。實驗結果表明穩定化一年后，土壤的浸出液毒性全部能夠滿足農田灌溉水質標準（GB5084-2005）。

在對農田土壤進行穩定化施工兩年后，我們對土壤再次進行了取樣分析，進一步驗證穩定化效果的長期性和有效性。結果表明土壤穩定化處理兩年后，采集的土樣中砷、鎘、鉛浸出濃度變化不大，化學穩定化對土壤重金屬污染處理效果顯著。

[1]曹心德,魏曉欣等.土壤重金屬復合污染及其化學鈍化修復技術研究進展 [J].環境工程學報,2011(07):26.

[2]趙述華,陳志良等.重金屬污染土壤的固化/穩定化處理技術研究進展 [J].土壤通報, 2013(06):16-17.

[3]王浩,潘利祥.復合穩定劑對砷污染土壤的穩定研究 [J].環境科學,2013(09):35-36.

[4]麻冰涓,高彩玲等.武陟縣農田土壤重金屬污染評價 [J].河南農業科學,2015(03): 22.

R124[文獻碼]B

1000-405X（2015）-11-289-2