EDTA淋洗重金屬Cd污染土壤實驗研究

張豐如，潘巧敏，楊鴻凱，鐘林君，溫丙奎

(嘉應(yīng)學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境學(xué)院，廣東 梅州 514015)

重金屬進(jìn)入土壤容易發(fā)生積累，當(dāng)重金屬濃度超過土壤容納限度時，就會對土壤結(jié)構(gòu)、生態(tài)環(huán)境造成破壞，進(jìn)入人體后會使得人體健康受損[1-2]。隨著我國的經(jīng)濟(jì)模式轉(zhuǎn)型和城市化進(jìn)程加快，政府和人民對土地重金屬污染的問題越來越重視[3-4]。

本文選取EDTA作為淋洗劑，通過改變淋洗劑濃度、溶液pH值、固液比和淋洗時間，研究淋洗劑對重金屬Cd污染土壤的淋洗效果。實驗結(jié)果表明EDTA淋洗劑最佳實驗條件下對土壤中重金屬Cd的去除率可達(dá)到99.2%。

1 儀器和試劑

1.1 儀器

超純水機(jī)、pH計、瑪瑙研缽器、電子天平、恒溫振蕩器等。

1.2 實驗材料

本實驗所用的土壤取自梅州市豐順縣培英電鍍廠附近的耕地土壤。土樣經(jīng)室內(nèi)風(fēng)干、粉碎，并過 2 mm方孔篩后，陰涼貯存以備用。取自然風(fēng)干土樣，用瑪瑙研缽碾磨，過0.075mm篩后用于重金屬全量分析，土壤pH值采用酸度法測定，有機(jī)質(zhì)含量用燒失量法測定，所測土壤的基本理化性質(zhì)及重金屬含量如表1所示[4-5]。

表1 土壤的基本理化性質(zhì)與重金屬本底值

1.3 試劑

超純水；乙二胺四乙酸(EDTA)、草酸、酒石酸；氫氧化鈉、硝酸、鹽酸、硫化鈉等均為分析純。

2 實驗方法

設(shè)置淋洗劑濃度、溶液pH值、固液比和淋洗時間4個單因素，共設(shè)置4組試驗，其中淋洗劑濃度、溶液pH值和固液比3組試驗中淋洗時間設(shè)置為24 h。第一組自變量為淋洗濃度，設(shè)置5個梯度(10,25,50,75,100 mmol/L)，固液比為1∶10，并調(diào)節(jié)pH值為3；第二組自變量為溶液pH值，設(shè)置五個梯度(3.0,3.5,4.0、4.5,5.0)，固液比為1∶10，淋洗濃度為10 mmol/L；第三組變量為淋洗時間，設(shè)置5個梯度(2，4，8，12，4 h)，固液比為1∶10，調(diào)節(jié)pH值為3；第四組自變量為固液比，設(shè)置5個梯度(1∶5,1∶10,1∶15,1∶20,1∶25)，淋洗濃度為10 mmol/L調(diào)節(jié)pH值為3。

以上單因素實驗分別稱取2g土樣分別置于一系列50mL離心管中，在振蕩器上以200r /min恒溫( 25℃) 振蕩，所得樣品以3000r/min離心20min，取上清液，用0.45μm濾膜分離提取液，測定濾液中重金屬Cd的含量，每組均采用3個平行樣，結(jié)果取平均值[1]。

3 結(jié)果與討論

3.1 單因素篩選結(jié)果

EDTA淋洗的單因素篩選結(jié)果如表2所示。

表2 重金屬Cd在EDTA淋洗的單因素篩選實驗去除率

由表2可得，EDTA溶液對實驗土壤中的四種重金屬均具有一定去除效果。根據(jù)中國《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB 15618-2018)可知，若要該試樣土壤金屬Cd的含量及格，去除率至少達(dá)97.10%。

當(dāng)EDTA濃度為0.025 mol/L時，重金屬Cd的去除率滿足上述條件，因此選取0.025 mol/L為最佳的淋洗濃度。

隨著pH值的變化，金屬Cd在pH值為4.0時，出現(xiàn)最大值，為98.62%，而且僅當(dāng)pH值為4.0時，重金屬Cd的去除率均滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。因此選取pH值=4.0為EDTA最佳的淋洗pH值。

在不同淋洗時間下，EDTA淋洗重金屬Cd的去除率在2 h時出現(xiàn)最大值，為97.69%，滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。因此選取2 h為EDTA的最佳淋洗時間。

重金屬Cd的去 除率隨著固液比的增大而減小，即當(dāng)固液比為1∶5時去除率出現(xiàn)最大值，為98.82%，符合國家標(biāo)準(zhǔn)。因此選取1∶5為EDTA淋洗劑的最佳固液比。

3.2 最佳實驗條件淋洗結(jié)果

EDTA在濃度為0.025 mol/L，pH值=4.0，淋洗時間為2 h，固液比為1∶5的最佳條件下對重金屬Cd土壤進(jìn)行淋洗，結(jié)果如表3所示。

表3 最佳條件下淋洗劑對土壤中重金屬Cd的去除率

4 結(jié)論

(1)本文選取EDTA作為淋洗劑，研究結(jié)果表明其對重金屬Cd污染土壤具有較好的淋洗效果。

(2)EDTA在濃度為0.025 mol/L，pH值=4.0，淋洗時間為2 h，固液比為1∶5的最佳條件下對重金屬Cd土壤進(jìn)行淋洗，Cd去除率可到99.2%。