基于重金屬污染土壤淋洗修復(fù)研究

摘要：近些年，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，以及城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程的加快，在工業(yè)化快速崛起的同時(shí)從而引發(fā)了系列環(huán)境問題，重金屬污染土壤就是其中的一類。有關(guān)學(xué)者通過比較多種土壤重金屬的修復(fù)方法，發(fā)現(xiàn)一種既高效修復(fù)成本又低的修復(fù)方法。鑒于此，本文以重金屬污染土壤這一現(xiàn)狀為研究背景，根據(jù)淋洗修復(fù)技術(shù)的定義與分類，以及對(duì)幾種常見淋洗修復(fù)技術(shù)的比對(duì)，從而提出一種新型綠色的淋洗劑，它對(duì)土壤重金屬污染的修復(fù)及淋洗液的回收再應(yīng)用起到很好的作用，對(duì)不同條件下的土壤淋洗技術(shù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：重金屬;土壤污染;淋洗修復(fù)

中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）10-00-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.10.023

Abstract：With the development of economy and society， the process of urbanization is speeding up.The problem of heavy metals pollution of soil needs to be urgently solved.By comparing different remediation methods of heavy metal contaminated soil， a new remediation method with high efficiency and low cost was found.Therefore，the author of this paper provides the key research direction for the remediation of heavy metal contaminated soil by leaching， including the technology of soil leaching remediation， the selection of leaching agent， the treatment and recovery of leaching agent， the leaching method of soil under different conditions is optimized continuously and a new type of leaching agent with more green and environmental protection is developed.

Key words：Heavy metals;Soil pollution;Leaching remediation

1 淋洗修復(fù)定義與分類

土壤淋洗技術(shù)是指將某一化學(xué)溶劑注入土壤，使土壤中的污染物質(zhì)進(jìn)行溶解或分離處理的一種技術(shù)，從而達(dá)到土壤清潔的目的。該技術(shù)主要適用于污染面積較小且污染程度較高的土壤。土壤淋洗技術(shù)主要有物理法和化學(xué)法，按照土壤位置的不同可分為原位和異位淋洗兩種技術(shù)。

1.1 原位淋洗技術(shù)

土壤原位淋洗技術(shù)原理是將土壤中的污染物質(zhì)溶解在溶劑中，然后不斷向土壤內(nèi)部下滲，從而使淋洗液和土壤中污染物質(zhì)充分結(jié)合，再把含有污染物的液體從地下水中抽出，再經(jīng)分離技術(shù)分離處理的過程。該技術(shù)要分為3個(gè)步驟：首先，把淋洗液撒入要淋洗的土壤中;其次，從地下水的方向?qū)⒘芟匆撼槌鰝溆?第三步，將抽出的淋洗液進(jìn)行分離處理再利用。原位土壤淋洗方法雖然非常方便、高效，也易于操作，但是它在淋洗過程中對(duì)地下水造成了二次污染。所以，目前急需解決的問題就是怎樣清理淋洗完的廢液以及怎樣避免對(duì)地下水的二次污染，這是當(dāng)下學(xué)者亟須研究和解決的關(guān)鍵問題[1]。

1.2 異位淋洗技術(shù)

采用異位淋洗技術(shù)進(jìn)行土壤污染修復(fù)，雖然可以徹底去除土壤污染物質(zhì)，但其淋洗成本非常高。這種技術(shù)又可以分為場(chǎng)內(nèi)和異地修復(fù)兩種。異位淋洗技術(shù)分為以下5步：第一，挖出部分土壤進(jìn)行充分篩分后備用;第二，在這些土壤中注入淋洗劑后不斷震動(dòng)使污染物與土壤分離，然后再進(jìn)行固-液分離;第三，把篩分干凈的土壤再裝回原來的位置;第四，對(duì)淋洗后的廢液進(jìn)行后期處理。雖然異位淋洗技術(shù)修復(fù)效果非常好，不僅可以控制溫度、土壤粒徑以及土壤的酸堿度等，還可以避免造成二次污染，但是，該技術(shù)對(duì)土壤的結(jié)構(gòu)造成了二次傷害。

2 常規(guī)土壤淋洗優(yōu)化技術(shù)

2.1 化學(xué)優(yōu)化技術(shù)

2.1.1 復(fù)合減量化技術(shù)

復(fù)合減量化技術(shù)是指將兩種或者兩種以上的淋洗劑聯(lián)合使用，這樣既可以提高土壤清潔效率，又能防止淋洗劑的過量使用而導(dǎo)致的土壤結(jié)構(gòu)破壞。相關(guān)研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)復(fù)合減量技術(shù)的效果要好于單獨(dú)使用某一種淋洗劑，比如：0.2mol/L的EDTA和0.2mol/L的草酸混合淋洗作用要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單獨(dú)使用草酸和EDTA，它可以使土壤中的重金屬由穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化為水溶狀態(tài) [2]。

2.1.2 淋洗助劑的使用

對(duì)重金屬污染土壤清除過程中，化學(xué)淋洗可以清除大部分的水溶態(tài)以及交換態(tài)的重金屬，利用淋洗助劑可以在一定程度上去除土壤中的結(jié)合態(tài)以及殘?jiān)鼞B(tài)重金屬。業(yè)內(nèi)有關(guān)學(xué)者利用一些植物提取液來進(jìn)行重金屬的去除試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，添加HPMA或PBTCA的植物淋洗劑確實(shí)在一定程度上對(duì)土壤的重金屬去除率有所提升。

2.2 物理優(yōu)化技術(shù)

2.2.1 電動(dòng)力法

電動(dòng)力法是物理去除重金屬污染土壤的有效方法之一，對(duì)滲透性的土壤用此法效果更加明顯。如相關(guān)研究人員利用電動(dòng)-螯合法去除土壤中的金屬物質(zhì)，當(dāng)將土壤加入直流電時(shí)，土壤中的金屬污染物就會(huì)通過電遷移和電滲透發(fā)生電極移動(dòng)。在陽極處產(chǎn)生的陽離子可以加強(qiáng)金屬在土壤表面的溶解，在陰極處產(chǎn)生的陰離子增加了酸堿度，這樣就產(chǎn)生了金屬的沉淀。

2.2.2 超聲和微波法

在重金屬污染土壤的淋洗修復(fù)過程中，經(jīng)常會(huì)用到超聲和微波的輔助方法，其可以加快土壤與淋洗劑的接觸，加快土壤中重金屬形態(tài)的轉(zhuǎn)變。通過相關(guān)試驗(yàn)可知，在淋洗法中融入超聲法對(duì)土壤中的金屬物質(zhì)進(jìn)行淋洗，時(shí)間較短的超聲化的處理比2h的震蕩效果要好得多。

3 新型綠色淋洗劑

3.1 可降解螯合劑

在土壤中重金屬的清潔過程中，出于綠色環(huán)保的角度考慮，EDTA并不是最佳的土壤修復(fù)型螯合劑。而GLDA則是一種用于清潔或者化妝品中的綠色成分，它不僅有很強(qiáng)的螯合作用，并且可以很快地降解，其價(jià)格也是非常的低廉。業(yè)內(nèi)學(xué)者從形態(tài)分析的過程中發(fā)現(xiàn)，GLDA在一定程度上可以去除可交換態(tài)和部分氧化態(tài)的重金屬物質(zhì)，可以降低生物效率。

3.2 植物浸提液

植物浸提液是一種非常綠色環(huán)保的產(chǎn)品，沒有任何添加劑，其還含有豐富的無機(jī)鹽、生物表面活性物質(zhì)以及有機(jī)酸等成分。業(yè)內(nèi)相關(guān)學(xué)者對(duì)豌豆藤、大青葉以及構(gòu)樹等植物進(jìn)行植物浸提夜的提取，然后將其用于土壤金屬物質(zhì)的去除，研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)植物浸提液淋洗之后，一些金屬物質(zhì)的氧化狀態(tài)得到一定程度的降低，且不會(huì)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)造成損壞。

4 淋洗液的后處理和回用

對(duì)重金屬污染的土壤清潔完成后，需要對(duì)使用完的淋洗液進(jìn)行最后的處理，這既是淋洗過程的最后環(huán)節(jié)，也是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。一般情況下，淋洗液中既有可溶性的重金屬物質(zhì)也含有游離態(tài)的金屬離子。因此，在對(duì)淋洗液的最后處理中可利用電化學(xué)法將金屬離子在陰極形成金屬單質(zhì)，在陽極形成螯合劑后進(jìn)行回收利用[3]。還可采用沉淀法將金屬轉(zhuǎn)化為氫氧化物或者硫化物等沉淀后再分離。

總之，面對(duì)日益嚴(yán)峻的環(huán)境污染問題，尤其是重金屬對(duì)土壤環(huán)境的污染尤為明顯，希望本文的論述可以對(duì)我國(guó)土壤污染問題的解決起到一定的參考和借鑒作用。

參考文獻(xiàn)

[1]魯雪梅，周艷欣.螯合劑在土壤重金屬污染修復(fù)中的應(yīng)用研究[J].低碳世界，2017（22）：35-36.

[2]孫康，繆存標(biāo)，何躍.生物質(zhì)炭在重金屬污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀[J].生物質(zhì)化學(xué)工程，2017，51（04）：66-74.

[3]邵友元，李永梅，熊鋇.土壤重金屬污染治理技術(shù)的現(xiàn)狀分析及未來對(duì)策[J].東莞理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，24（03）：76-82.

[4]戴軍.重金屬污染土壤化學(xué)淋洗機(jī)理及淋洗廢水凈化處理的研究[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017.

收稿日期：2020-08-21

作者簡(jiǎn)介：馬鵬（1992-），男，漢族，本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測(cè)。