重金属污染土壤淋洗修复动力学以及机理初探
: 土壤淋洗修复技术是一种快速高效、简单易行的土壤治理技术，尤其适用于中重度重金属污染土壤的治理，得到了国内外学者的广泛关注。现已成为土壤污染修复的研究热点，同时也是环境保护的发展方向之一。本实验采用的是土壤异位淋洗技术，采用不同淋洗剂、淋洗时间、温度，对淋洗率进行作图比较，发现FeCl3-柠檬酸复配淋洗剂的淋洗效率高于单一淋洗剂，同时随着温度的增高、淋洗时间的增长，淋洗剂的淋洗率增加。对不同淋洗时间的土壤进行重金属形态分级，详细分析淋洗过程中土壤中重金属的形态变化，得出淋洗剂去除土壤中重金属的内在规律，为土壤重金属的治理提供理论依据，更好地治理污染。
目录
摘要1
关键词.1
Abstract..........1
Key words..1
引言 2
1材料与方法 3
1.1供试土壤 ..3
1.1.1淋洗剂及土壤处理..3
1.1.2试验流程..............3
1.2所用试剂及仪器 4
1.3重金属分级形态的提取 4
1.4淋洗液中的金属离子的测定 4
1.5数据处理....5
2 实验结果分析5
2.1不同淋洗剂种类对淋洗率影响5
2.2不同淋洗时间对淋洗率影响6
2.3不同温度对淋洗率影响....7
2.4 土壤中重金属的形态变化及其形态分分析7
2.4.1 土壤原土的重金属不同形态的含量.........7
2.4.2 不同时间淋洗的土壤的重金属不同形态的含量.........8
2.4.3 不同淋洗时间的重金属不同形态的淋洗率.......10
3 总结与讨论...11
4．展望 ...11
致谢12
参考文献...12
重金属污染土壤淋洗修复动力学以及机理初探
引言
引言
据公布的20172022年中国土壤报告显示，全国土壤环境问题不容小视，南方地区土壤较之北方污染较重，耕地土壤质量堪忧，土壤点位超标率为19.4%。长 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
江、珠江三角洲，东北老工矿业废弃地等地区的土壤环境问题尤为突出。中国耕地土壤发生重金属污染的概率为16.7%，受污染的土壤占耕地总面积的 1/6 左右［1］。耕地主要无机污染物镉、铜、铅、锌无机污染物点位超标率分别为7.0%、2.1%、1.5%、0.9%。
重金属污染主要来源于有以下方面：1、农业方面：污灌、化肥农药的大批量使用；2、重工业方面：电镀和染料厂的“三废”排放；3、生活方面：城市垃圾和汽车尾气造成的大气沉降物［2,4］。重金属进入土壤后，其污染具有隐蔽性和滞后性［5，6］的特点。如日本的“痛痛病”，其危害长达十几年。作物收获物中的重金属，通过食物链不断在生物体内富集，破坏人体神经系统、免疫系统、骨骼系统等，危害人类健康。土壤环境一旦遭受重金属污染就难以彻底消除。
针对土壤重金属污染的物理化学修复技术主要有:原位异位化学淋洗，物理分离修复技术，热力学修复，电动力学修复等。实验室主要使用的是化学淋洗技术。土壤淋洗技术的原理是利用试剂与土壤固相中的重金属作用，如反络合、吸附和溶解作用[7]等，形成溶解性的重金属离子或金属络合物，再利用含有配位键的化合物冲淋土壤，使之与重金属离子形成更稳定的络合物。化学淋洗法由于其具有经济环保、可操作性强的特点越来越受到人们关注。
淋洗法的技术关键是寻找一种既能提取各种形态的重金属，又不破坏土壤结构的淋洗液。它需要具有流动性的物质，可以是水、化学溶剂，甚至可能是气体。常用的淋洗剂有无机淋洗剂、螯合剂[8]、表面活性剂等。无机淋洗剂对重金属的去除效果较好，且成本偏低。但是pH较大或较小时，会造成土壤的理化性质和生物结构发生改变，使土壤养分流失；化学表面活性剂对重金属污染土壤的淋洗修复效果不佳，价格较为昂贵，不易降解，故而使用较少；人工螯合剂如乙二胺四乙酸(EDTA)、次氮基三乙酸三钠盐(NTA)等，它们酸性较低，不但能通过化学络合反应促使重金属从土壤中释放，而且对土壤结构和理化性质破坏相对较小，较易回收再利用；天然螯合剂如柠檬酸、苹果酸、醋酸等，酸性温和，对重金属有较好的清洁能力，生物降解性好，很有应用前景[9]。复配淋洗剂淋洗修复是指对不同类型的淋洗剂进行优化复配，达到增强土壤中污染物去除效率和节约淋洗剂使用量的目的[10]。在实际操作中，影响淋洗技术的原因有很多，包括土壤的性质、污染物的性质及形态、淋洗的操作条件等[11]。
随Eh、pH和配位体不同，重金属常有不同的价态、化合态和结合态。形态不同引起有效性和毒性的不同。因此淋洗后的土壤经过去离子水的洗涤、干燥后，要进行重金属形态分析。目前重金属形态分析方法有由Tessier[12]等提出的顺序提取法及其修正方法，欧共体标准测量与检测局基于 Tessier 方法提出的 BCR三步提取法[13]。BCR法所提取的重金属元素形态包括:可交换态及碳酸盐结合态 （酸溶态），铁锰氧化物结合态（可还原态），有机物及硫化物结合态（可氧化态）以及残渣态，前 3 种结合态为可提取态（有效结合态）。也有学者提出以7级或8级来划分土壤或沉积物中的重金属形态[14]。 研究表明，BCR法稳定性及重现性好，提取精度较高，不同研究结果具有可比性。本实验采用的即为BCR法。
本文以淋洗模拟实验为基础，探究了不同淋洗剂种类、淋洗间歇时间和温度对含重金属土壤淋洗效果的影响。根据李玉娇等[15]针对不同有机酸和无机盐对重金属的淋洗率进行比较，选择柠檬酸与氯化铁作为淋洗剂。同时选择更为适合的淋洗条件，淋洗后土壤进行重金属形态分析。
1 材料与方法
1.1供试土壤
1.1.1淋洗剂及土壤处理
淋洗剂：单一淋洗剂：20 mmolL1FeCl3 、100 mmolL1柠檬酸；复合淋洗剂（20 mmolL1FeCl3＋100 mmolL1柠檬酸）。
土壤采用广东韶关、南京栖霞这两种类型的重金属污染水稻田表层土（0~20 cm）。在室温的条件下处理土壤，在土壤自然风干后，研磨，用60目的标准筛对土壤过筛，除去动植物残体和石砾，过筛后的土壤用做实验土壤；另取部分风干土壤研磨后过20目（2 mm）和100目（0.149 mm）尼龙筛，作为供试土壤，进行基本理化性质的测定以及重金属全量的测定，根据《土壤农业化学分析方法》[16]测定。
1.2 所用试剂及仪器
实验所使用的试剂主要有:
目录
摘要1
关键词.1
Abstract..........1
Key words..1
引言 2
1材料与方法 3
1.1供试土壤 ..3
1.1.1淋洗剂及土壤处理..3
1.1.2试验流程..............3
1.2所用试剂及仪器 4
1.3重金属分级形态的提取 4
1.4淋洗液中的金属离子的测定 4
1.5数据处理....5
2 实验结果分析5
2.1不同淋洗剂种类对淋洗率影响5
2.2不同淋洗时间对淋洗率影响6
2.3不同温度对淋洗率影响....7
2.4 土壤中重金属的形态变化及其形态分分析7
2.4.1 土壤原土的重金属不同形态的含量.........7
2.4.2 不同时间淋洗的土壤的重金属不同形态的含量.........8
2.4.3 不同淋洗时间的重金属不同形态的淋洗率.......10
3 总结与讨论...11
4．展望 ...11
致谢12
参考文献...12
重金属污染土壤淋洗修复动力学以及机理初探
引言
引言
据公布的20172022年中国土壤报告显示，全国土壤环境问题不容小视，南方地区土壤较之北方污染较重，耕地土壤质量堪忧，土壤点位超标率为19.4%。长 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
江、珠江三角洲，东北老工矿业废弃地等地区的土壤环境问题尤为突出。中国耕地土壤发生重金属污染的概率为16.7%，受污染的土壤占耕地总面积的 1/6 左右［1］。耕地主要无机污染物镉、铜、铅、锌无机污染物点位超标率分别为7.0%、2.1%、1.5%、0.9%。
重金属污染主要来源于有以下方面：1、农业方面：污灌、化肥农药的大批量使用；2、重工业方面：电镀和染料厂的“三废”排放；3、生活方面：城市垃圾和汽车尾气造成的大气沉降物［2,4］。重金属进入土壤后，其污染具有隐蔽性和滞后性［5，6］的特点。如日本的“痛痛病”，其危害长达十几年。作物收获物中的重金属，通过食物链不断在生物体内富集，破坏人体神经系统、免疫系统、骨骼系统等，危害人类健康。土壤环境一旦遭受重金属污染就难以彻底消除。
针对土壤重金属污染的物理化学修复技术主要有:原位异位化学淋洗，物理分离修复技术，热力学修复，电动力学修复等。实验室主要使用的是化学淋洗技术。土壤淋洗技术的原理是利用试剂与土壤固相中的重金属作用，如反络合、吸附和溶解作用[7]等，形成溶解性的重金属离子或金属络合物，再利用含有配位键的化合物冲淋土壤，使之与重金属离子形成更稳定的络合物。化学淋洗法由于其具有经济环保、可操作性强的特点越来越受到人们关注。
淋洗法的技术关键是寻找一种既能提取各种形态的重金属，又不破坏土壤结构的淋洗液。它需要具有流动性的物质，可以是水、化学溶剂，甚至可能是气体。常用的淋洗剂有无机淋洗剂、螯合剂[8]、表面活性剂等。无机淋洗剂对重金属的去除效果较好，且成本偏低。但是pH较大或较小时，会造成土壤的理化性质和生物结构发生改变，使土壤养分流失；化学表面活性剂对重金属污染土壤的淋洗修复效果不佳，价格较为昂贵，不易降解，故而使用较少；人工螯合剂如乙二胺四乙酸(EDTA)、次氮基三乙酸三钠盐(NTA)等，它们酸性较低，不但能通过化学络合反应促使重金属从土壤中释放，而且对土壤结构和理化性质破坏相对较小，较易回收再利用；天然螯合剂如柠檬酸、苹果酸、醋酸等，酸性温和，对重金属有较好的清洁能力，生物降解性好，很有应用前景[9]。复配淋洗剂淋洗修复是指对不同类型的淋洗剂进行优化复配，达到增强土壤中污染物去除效率和节约淋洗剂使用量的目的[10]。在实际操作中，影响淋洗技术的原因有很多，包括土壤的性质、污染物的性质及形态、淋洗的操作条件等[11]。
随Eh、pH和配位体不同，重金属常有不同的价态、化合态和结合态。形态不同引起有效性和毒性的不同。因此淋洗后的土壤经过去离子水的洗涤、干燥后，要进行重金属形态分析。目前重金属形态分析方法有由Tessier[12]等提出的顺序提取法及其修正方法，欧共体标准测量与检测局基于 Tessier 方法提出的 BCR三步提取法[13]。BCR法所提取的重金属元素形态包括:可交换态及碳酸盐结合态 （酸溶态），铁锰氧化物结合态（可还原态），有机物及硫化物结合态（可氧化态）以及残渣态，前 3 种结合态为可提取态（有效结合态）。也有学者提出以7级或8级来划分土壤或沉积物中的重金属形态[14]。 研究表明，BCR法稳定性及重现性好，提取精度较高，不同研究结果具有可比性。本实验采用的即为BCR法。
本文以淋洗模拟实验为基础，探究了不同淋洗剂种类、淋洗间歇时间和温度对含重金属土壤淋洗效果的影响。根据李玉娇等[15]针对不同有机酸和无机盐对重金属的淋洗率进行比较，选择柠檬酸与氯化铁作为淋洗剂。同时选择更为适合的淋洗条件，淋洗后土壤进行重金属形态分析。
1 材料与方法
1.1供试土壤
1.1.1淋洗剂及土壤处理
淋洗剂：单一淋洗剂：20 mmolL1FeCl3 、100 mmolL1柠檬酸；复合淋洗剂（20 mmolL1FeCl3＋100 mmolL1柠檬酸）。
土壤采用广东韶关、南京栖霞这两种类型的重金属污染水稻田表层土（0~20 cm）。在室温的条件下处理土壤，在土壤自然风干后，研磨，用60目的标准筛对土壤过筛，除去动植物残体和石砾，过筛后的土壤用做实验土壤；另取部分风干土壤研磨后过20目（2 mm）和100目（0.149 mm）尼龙筛，作为供试土壤，进行基本理化性质的测定以及重金属全量的测定，根据《土壤农业化学分析方法》[16]测定。
1.2 所用试剂及仪器
实验所使用的试剂主要有:
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