含重金屬土壤強(qiáng)化模擬試驗(yàn)的方法研究

文_譚爍 熊定鵬 翟德勤 楊子軒

1.中電建水環(huán)境治理技術(shù)有限公司 2.云南省環(huán)境科學(xué)研究院（中國(guó)昆明高原湖泊國(guó)際研究中心）

在工業(yè)生產(chǎn)中，部分企業(yè)將含有重金屬的廢水、廢渣直接排放到河流中，或是堆放在空地上，重金屬元素不易分解，除了會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞外，還能夠通過食物鏈的富集作用，最終危害人類健康。近年來，各地重金屬污染并導(dǎo)致中毒的新聞屢見不鮮，重金屬污染的治理得到了各方面的共同關(guān)注。本文提出的一種含重金屬土壤強(qiáng)化模擬試驗(yàn)方法，能夠準(zhǔn)確表明在不同復(fù)合維度下探究固化穩(wěn)定化處理后含重金屬土壤中重金屬的釋放規(guī)律，為判定此類土壤是否可以重新利用提供了參考借鑒，具有較強(qiáng)實(shí)用應(yīng)用價(jià)值。

1 含重金屬土壤強(qiáng)化模擬試驗(yàn)步驟

1.1 樣品采集

選取某處受到重金屬污染的地塊，分別從同一地塊中，采集不同批次的土壤樣品，充分混合后，將養(yǎng)分等分為3份，并分別存儲(chǔ)到密封玻璃罐內(nèi)，帶回實(shí)驗(yàn)室。將3份樣品從玻璃罐內(nèi)倒出，并在室溫環(huán)境下讓土壤樣品自然晾干。同時(shí)使用小孔徑的紗網(wǎng)，將晾干后的樣品進(jìn)行篩選，目的是篩除樣品土壤中搞得雜草、樹根、石塊等。將篩選所得的土壤樣品，倒入瑪瑙研缽中，充分進(jìn)行研磨，形成粉末。將樣品取出，放在烘干箱內(nèi)，將溫度調(diào)至120℃，持續(xù)5min。完成烘干后取出。使用孔徑為100目尼龍篩進(jìn)行篩選，將最終所得樣品存放于聚氯乙烯帶中，以備試驗(yàn)使用。

1.2 性質(zhì)分析

在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下對(duì)所得樣品依次進(jìn)行性質(zhì)分析，主要包括以下幾項(xiàng)：①測(cè)定土壤pH值。先用標(biāo)準(zhǔn)溶液檢查pH計(jì)的精度。然后稱取10g土壤樣品，倒入燒杯中。用量筒兩區(qū)30ml蒸餾水，倒入燒杯中，輕輕搖晃或使用玻璃棒攪勻。將所得混合液放置20min，然后使用pH計(jì)測(cè)量。三份樣品均按照上述操作完成測(cè)量，并對(duì)應(yīng)做好記錄。②測(cè)定土壤導(dǎo)電率。按照上述步驟，制取混合液。靜置30min后，取上層的土壤浸出液，然后使用電導(dǎo)儀測(cè)定電導(dǎo)度。將電導(dǎo)度帶入到電導(dǎo)率計(jì)算公式，計(jì)算出土壤導(dǎo)電率。

1.3 模擬實(shí)驗(yàn)

結(jié)合上述試驗(yàn)，了解含重金屬土壤的性質(zhì)，然后在此基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行強(qiáng)化模擬試驗(yàn)。具體步驟為：取3個(gè)處理罐，貼上標(biāo)簽，對(duì)應(yīng)的將3份土壤樣品倒入處理罐，試驗(yàn)溫度控制在25～35℃。模擬降雨的pH值范圍控制在4～8，模擬光照強(qiáng)度以年平均光照強(qiáng)度為基準(zhǔn)，分別提供1倍、2倍、3倍作為試驗(yàn)?zāi)M光照強(qiáng)度。分別進(jìn)行三次不同維度的強(qiáng)化模擬試驗(yàn)，并兩兩作為對(duì)照。本次試驗(yàn)為期300～500d，每隔15～25d進(jìn)行一次取樣，分析樣品中重金屬含量。將測(cè)量結(jié)果繪制成曲線，直觀的觀察樣品土壤重金屬的變化情況。

2 含重金屬土壤強(qiáng)化模擬對(duì)照試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)一

本次試驗(yàn)在恒溫房中進(jìn)行，溫度恒定為25℃；使用流量計(jì)控制模擬降雨，模擬降雨量為單點(diǎn)最大雨量；模擬降雨所用水的pH值為4，向蒸餾水中加入鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH值；光照強(qiáng)度為本地年平均值，使用UV燈光照射實(shí)現(xiàn)。本次試驗(yàn)周期為300d，每隔15d進(jìn)行一次取樣，測(cè)定樣品滲濾液的量。將滲濾液收集起來，并以滲濾液為標(biāo)本，測(cè)定重金屬含量。

在整個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)，累計(jì)獲得樣品20份，結(jié)果如表1所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，固化穩(wěn)定化處理后樣品土壤中銅、鉛、鋅、鎘、鎳、鉻的析出率分別是0.83%、0.76%、0.37%、0.11%、0.33%、0.16%。

表1 復(fù)合維度試驗(yàn)結(jié)果

2.2 試驗(yàn)二

本次試驗(yàn)在恒溫房中進(jìn)行，溫度恒定為30℃；使用流量計(jì)控制模擬降雨，模擬降雨量為單點(diǎn)最大雨量；模擬降雨所用水的pH值為6，向蒸餾水中加入鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH值；光照強(qiáng)度為本地年平均值的2倍，使用UV燈光照射實(shí)現(xiàn)。本次試驗(yàn)周期為400d，每隔20d進(jìn)行一次取樣，測(cè)定樣品滲濾液的量。將滲濾液收集起來，并以滲濾液為標(biāo)本，測(cè)定重金屬含量。

在整個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)，累計(jì)獲得樣品20份，結(jié)果如表2所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，固化穩(wěn)定化處理后樣品土壤中銅、鉛、鋅、鎘、鎳、鉻的析出率分別是0.89%、0.75%、0.43%、0.16%、0.41%、0.19%。

表2 復(fù)合維度試驗(yàn)結(jié)果

2.3 試驗(yàn)三

本次試驗(yàn)在恒溫房中進(jìn)行，溫度恒定為35℃；使用流量計(jì)控制模擬降雨，模擬降雨量為單點(diǎn)最大雨量；模擬降雨所用水的pH值為8，向蒸餾水中加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值；光照強(qiáng)度為本地年平均值的3倍，使用UV燈光照射實(shí)現(xiàn)。本次試驗(yàn)周期為500d，每隔25d進(jìn)行一次取樣，測(cè)定樣品滲濾液的量。將滲濾液收集起來，并以滲濾液為標(biāo)本，測(cè)定重金屬含量。

在整個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)，累計(jì)獲得樣品20份，結(jié)果如表3所示。可以發(fā)現(xiàn)，固化穩(wěn)定化處理后樣品土壤中銅、鉛、鋅、鎘、鎳、鉻的析出率分別是0.93%、0.81%、0.55%、0.15%、0.46%、0.21%。

表3 復(fù)合維度試驗(yàn)結(jié)果

3 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

結(jié)合多次強(qiáng)化模擬試驗(yàn)，總結(jié)技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①各變量均能夠?qū)崿F(xiàn)智能控制，包括試驗(yàn)穩(wěn)固、模擬降雨量、雨水PH值等，減少了人為調(diào)節(jié)操作可能存在的誤差影響，從而進(jìn)一步提高了試驗(yàn)結(jié)果的精確性和客觀性。此外，智能控制還可以在保證取得預(yù)期試驗(yàn)效果的前提下，盡可能的減少材料和藥劑的使用量，在節(jié)能方面也有較為明顯的優(yōu)勢(shì)。②整個(gè)試驗(yàn)的步驟較少，操作方便。主要包括取樣、裝罐、多維度試驗(yàn)、化驗(yàn)分析等步驟，各個(gè)步驟都比較容易在常規(guī)試驗(yàn)環(huán)境下完成，對(duì)試驗(yàn)儀器的依賴程度不高。③試驗(yàn)結(jié)果精確度高，樣品測(cè)量結(jié)果與現(xiàn)實(shí)情況十分接近，試驗(yàn)結(jié)果可以直接作為重金屬土壤后續(xù)處理的參考依據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

重金屬超標(biāo)的土壤，經(jīng)過治理后可以重新利用，對(duì)于緩解當(dāng)前日益緊張的土地資源不足問題起到了一定作用。在進(jìn)行重金屬土壤治理與再利用的過程中，首先要測(cè)定土壤中重金屬含量，以及在多種維度（光照、pH等）下重金屬含量變化情況，為重金屬污染的治理提供必要的參考。