重金屬污染土壤淋洗修復技術研究

張靜靜

摘要：重金屬污染具有潛伏性，對環境及人類的危害巨大。淋洗修復可以去除重金屬的總量，對于污染嚴重的區域，如尾礦堆積處等，淋洗法比一般的修復法更徹底，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因素，以期為以后的工程應用提供理論依據。

關鍵詞：重金屬；土壤；淋洗劑；修復

近年來，工業生產在給人類經濟帶來高速發展的同時，也帶來了嚴重的環境問題。工廠廢水亂排，冶煉廠礦渣隨意堆放，農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。污染嚴重的土壤會導致農作物減產，重金屬在作物體內富集，人或牲畜食用后，就會引起慢性中毒。長期暴露在下，會導致人體和動物的腎臟、肝臟等疾病以及生殖和神經系統不可修復的損傷[1]。

1.土壤砷污染修復技術

目前，重金屬污染土壤的修復方法主要有物理化學修復、生物修復以及聯合修復。物理化學法包括化學鈍化、淋洗、電動修復等，生物修復法包括植物提取、植物揮發、植物富集等[2]。與其他只能改變重金屬存在形態的方法不同，淋洗法因其能夠快速去除金屬總量，技術上容易操作，修復周期短等優點，越來越受到國內外專家的關注。

2.淋洗劑的種類

淋洗劑的選擇是淋洗技術的關鍵。目前淋洗劑大體分以下幾類：無機淋洗劑、表面活性劑、天然有機酸、人工絡合劑。

2.1無機淋洗劑

常用的無機淋洗劑包括NaOH、HCl等強酸強堿溶液，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，發現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

表面活性劑修復污染土壤的機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合，降低污染物在土壤表面的附著力，促進土壤表面污染物的溶解，從而達到修復土壤的目的。孟蝶[5]選用鼠李糖脂對鉛和鎘復合污染的土壤進行淋洗修復，結果表明：低濃度的鼠李糖脂對鉛和鎘的去除率很低，當濃度增加到4 g·L-1時，對鉛的去除率也只有18.0%。

2.3天然有機酸

天然有機酸（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與重金屬發生絡合反應，形成絡合物，使重金屬從土壤顆粒中脫離開來，從而達到修復土壤的目的。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，再通過絡合作用與重金屬離子形成穩定的絡合物，從而達到修復土壤的目的。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、固液比和淋洗時間也會對淋洗效果產生很大的影響。

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合位點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，到達最高點后，或保持平穩或下降。

孫浩然[8]選用不同濃度的酒石酸、蘋果酸和EDTA對砷、銻污染的土壤進行淋洗研究發現，三種淋洗劑淋洗速率隨著濃度的增大表現為先快后慢，然后逐漸趨于平緩。武迎飛等[9]用不同濃度的EDTA對As、Sb污染的土壤進行淋洗實驗，有發現隨著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時去除率達到最高83.6%；而Pb的去除率隨著EDTA濃度的增加一直在增加，直到實驗的最終濃度0.2 mol·L-1，還沒達到最大值。

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合物的形成和土壤的吸附能力來影響淋洗效果。有關學者采用不同pH值的混合淋洗劑對污染土壤進行淋洗發現，淋洗液pH為5和7時對Pb和Cu的去除率比pH為2.75時要高。

3.3 固液比

固液比是淋洗土壤質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。固液比過高會導致淋洗劑與污染土壤接觸不充分，淋洗效率降低；固液比過低則會使淋洗劑用量過多，所需處理的淋洗廢液也會增多，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，研究發現當固液比由1：5逐漸降低到1：30時，汞的去除率從13.87%降低到了10.80%，故最優淋洗條件液固比為1：5。

3.4 淋洗時間

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

4.結論與展望

淋洗修復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。淋洗修復的首要工作是進行淋洗劑的選擇，優先選擇對土壤結構破壞小且淋洗效果好的淋洗劑，天然有機酸就是不錯的選擇，易降解，不易造成二次污染。至于淋洗劑濃度、pH值、固液比和淋洗時間則要經過預實驗來確定，不能一概而論。

參考文獻

[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及機理研究進展[J]. 環境工程技術學報，2018（2）.

[2]廖國權，李華. 土壤砷污染的淋洗修復研究進展[J]. 圖書情報導刊，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技術研究[J]. 環境科學學報，2015，35（8）：2582-2588.

[4] 陳尋峰，李小明，陳燦，等. 砷污染土壤復合淋洗修復技術研究[J]. 環境科學，2016，37（3）：1147-1155.

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

[6] 許端平，李曉波，孫璐. 有機酸對土壤中Pb和Cd淋洗動力學特征及去除機理[J]. 安全與環境學報，2015，15（3）：261-266.

[7] 咸思雨. 復合有機物對重金屬Cd污染土壤淋洗效果的研究[D]. 2016.

[8] 孫浩然. 螯合劑淋洗修復土壤中As、Sb污染物實驗研究[D].

[9] 武迎飛. EDTA淋洗修復Pb、Cd重金屬污染土壤[J]. 商丘師范學院學報.

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

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

（作者單位：地達康生態科技（深圳）有限公司）