正交试验法分析淋洗条件对重金属污染土壤洗修复影响
土壤淋洗修复技术是一种行之有效的污染土壤治理技术，适合于快速修复受高浓度重金属和有机物污染土壤与沉积物。然而在土壤淋洗过程，影响淋洗效率的因素有很多，如pH、液固比、淋洗时间以及淋洗次数等。本文采用正交试验的方法，研究pH、液固比以及淋洗时间对于复合淋洗剂修复土壤重金属的影响。研究表明，淋洗条件对于Cd和Pb的淋洗效率影响相近，时间的影响最大，pH和液固比次之。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 供试材料2
1.1.1 供试药品2
1.1.2 仪器设备2
1.1.3 供试土壤样品3
1.2 试验方法 3
1.2.1 复合淋洗试验 3
1.2.2淋洗率条件优化研究3
1.2.2.1 淋洗试验方法3
1.2.2.2 正交试验设计3
1.2.3 测定分析方法 4
1.2.4 数据处理与作图 4
2 结果与分析 4
2.1 土壤淋洗效率计算 4
2.2 复合淋洗剂的浓度确定4
2.3 复合淋洗结果分析5
2.3．1 柠檬酸+FeCl3复合淋洗结果5
2.3.2 酒石酸+FeCl3复合淋洗结果6
3 结论7
致谢7
参考文献7 正交试验法分析淋洗条件对重金属污染土壤淋洗修复影响
引言
引言
我国当前土壤环境严峻，从14年环境保护部和国土资源部联合发布的全国土壤污染状况调查公报中可以发现，我国部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的超标率为16.1 %，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2 %、2.3 %、1.5 %和1.1 %。污染类型以无机型为主，有机型次之，复合型污染比重较小，无机污染物(主要为镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍等8 种)超标点位数占全部超标点位的82.8 %。
由于重金属污染具有污染范围广、持续时间长、污 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
染隐蔽性、无法被生物降解，并可能通过食物链不断在生物体内富集，最终在人体内蓄积而危害健康的特点，因此土壤重金属污染日益引起人们的关注[1]。
土壤污染污染物一般很难从土壤中去除，其原因在于土壤污染的污染物往往与土壤颗粒紧密结合。目前，重金属污染土壤修复技术主要分为物理修复、化学修复和生物修复以及联合修复[2]。而土壤淋洗技术就是利用化学或生物试剂洗脱的方式，将金属离子转移至淋洗液后固液分离，从而可将重金属从土壤中有效去除。土壤淋洗技术作为行之有效的化学修复方法，可快速将污染物从土壤中移除，短时间内完成高浓度污染土壤的治理[3]。
土壤淋洗法按场地可分为原位土壤淋洗（insite soil flushing）和异位土壤淋洗(exsite soil washing)。原位土壤淋洗是指根据污染物纵向分布的深浅，利用外力或淋洗液自身重力，使其流过污染土壤，并利用抽提井或人工沟渠收集和清除淋洗液的过程[4]。当地下水受污染时，该法更有针对性。异位土壤淋洗是将污染土壤挖掘、运输到指定地点，把挖掘出来的污染土壤与淋洗液按比例混合，投加到淋洗反应器中，在一定条件下，通过研磨、搅拌等外力的辅助，使污染土壤和淋洗液发生作用，待土壤中的大部分污染物转移至液相后，将清洁的土壤分离出来，回填或作深度处理，富集了污染物的淋洗废液经过处理后排放或回用，污染物质可焚化或填埋。
目前，常见的淋洗剂包括水、无机酸、表面活性剂、螯合剂以及无机盐等已经在很多研究中使用。然而传统的螯合剂、无机酸等淋洗剂在去除土壤重金属的同时，也带来破坏土壤物理、化学和生物结构和性质的破坏，致使大量土壤养分流失[5]。相比于强酸类以及EDTA等淋洗剂，三氯化铁对土壤性质破坏较小，有机酸具有良好的生物降解性，同时其复合淋洗的效果优于单一淋洗剂，是温和的环境友好型淋洗剂[6]。
世界各国对土壤重金属污染修复技术进行广泛的研究，其中在土壤淋洗技术中淋洗剂的选择及应用取得了更大的突破。该技术近几年在某些发达国家已经进行了应用。1999年纽约新泽西港应用生物源沉积物淋洗技术治理疏浚物取得了良好的效果，As、Cd、Pb、Zn、Hg 的去除率分别达到了36％、61％、57％、53％、92％。2006年在韩国首尔进行的中试规模矿区污染土壤修复研究中，技术人员将土壤酸浸（盐酸、硫酸或磷酸）强化后进行滚筒式摩擦洗涤，结果使As、Ni、Zn的去除率分别达到了65％、60％、45％。2007年加拿大魁北克运用酸洗的方法对城市污染土壤进行修复试验，效果明显，Cu、Pb、Zn的去除率分别达到44％、60％、52％。美国的Kimf研究了季胺型表面活性剂对土壤中微量金属阳离子的解吸作用。2010年日本在淋洗技术包括洗脱废液的回收处理研究取得突破性进展，镉污染水田土壤修复结果达到0.2mg/kg的环境标准，有产业化发展的趋势[7]。
在土壤淋洗的过程中，淋洗剂对于土壤重金属淋洗的效果受到多种因素的影响，为了设置一套适宜的淋洗条件，取得较好的淋洗率，需要对影响因素进行深入研究。本文采取正交试验的方法，对FeCl3与柠檬酸或酒石酸复合淋洗剂，关于淋洗时间、淋洗液初始pH以及液固比等因素，进行优化研究，为土壤淋洗技术的应用和推广提供理论支撑。
1 材料与方法
1．1 供试材料
1．1．1 供试药品
三氯化铁(AR)；
柠檬酸(AR)；
酒石酸(AR)；
Cd标准溶液（1g/L）；
Pb标准溶液（1g/L）。
1．1．2 仪器设备
Hitachi（日立）Z2000 型原子吸收分光光度计；
杰瑞尔恒温振荡器；
湘仪TD5AWS台式离心机；
舒美KQ3200DE超声波清洗器；
0.45μm滤膜、一次性针管；
50mL塑料离心管；
移液枪以及枪头若干；
容量瓶、锥形瓶、刻度试管、移液管等玻璃仪器。
1．1．3 供试土壤样品
土壤样品采自湖南老王寨村重金属污染农田表层土（0~20cm）。土壤样品在室温下自然风干后，测定其基本理化性质，测定结果见表1。土壤含有大量重金属，并且呈弱酸性（pH为5.63），有机质和阳离子交换量分别为2.51 gkg1和9.78 cmolkg1。经测试该土壤中Cd以及Pb这两种重金属的浓度分别为10.97mgkg1和393.55 mgkg1。将本土壤的测试数据与土壤环境质量标准（GB 156182008）对比可以发现，该土壤中Cd、Pb含量均超过土壤二级标准，本文中土壤的淋洗效率评价选取上述两种元素作为主要治理目标。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 供试材料2
1.1.1 供试药品2
1.1.2 仪器设备2
1.1.3 供试土壤样品3
1.2 试验方法 3
1.2.1 复合淋洗试验 3
1.2.2淋洗率条件优化研究3
1.2.2.1 淋洗试验方法3
1.2.2.2 正交试验设计3
1.2.3 测定分析方法 4
1.2.4 数据处理与作图 4
2 结果与分析 4
2.1 土壤淋洗效率计算 4
2.2 复合淋洗剂的浓度确定4
2.3 复合淋洗结果分析5
2.3．1 柠檬酸+FeCl3复合淋洗结果5
2.3.2 酒石酸+FeCl3复合淋洗结果6
3 结论7
致谢7
参考文献7 正交试验法分析淋洗条件对重金属污染土壤淋洗修复影响
引言
引言
我国当前土壤环境严峻，从14年环境保护部和国土资源部联合发布的全国土壤污染状况调查公报中可以发现，我国部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的超标率为16.1 %，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2 %、2.3 %、1.5 %和1.1 %。污染类型以无机型为主，有机型次之，复合型污染比重较小，无机污染物(主要为镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍等8 种)超标点位数占全部超标点位的82.8 %。
由于重金属污染具有污染范围广、持续时间长、污 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
染隐蔽性、无法被生物降解，并可能通过食物链不断在生物体内富集，最终在人体内蓄积而危害健康的特点，因此土壤重金属污染日益引起人们的关注[1]。
土壤污染污染物一般很难从土壤中去除，其原因在于土壤污染的污染物往往与土壤颗粒紧密结合。目前，重金属污染土壤修复技术主要分为物理修复、化学修复和生物修复以及联合修复[2]。而土壤淋洗技术就是利用化学或生物试剂洗脱的方式，将金属离子转移至淋洗液后固液分离，从而可将重金属从土壤中有效去除。土壤淋洗技术作为行之有效的化学修复方法，可快速将污染物从土壤中移除，短时间内完成高浓度污染土壤的治理[3]。
土壤淋洗法按场地可分为原位土壤淋洗（insite soil flushing）和异位土壤淋洗(exsite soil washing)。原位土壤淋洗是指根据污染物纵向分布的深浅，利用外力或淋洗液自身重力，使其流过污染土壤，并利用抽提井或人工沟渠收集和清除淋洗液的过程[4]。当地下水受污染时，该法更有针对性。异位土壤淋洗是将污染土壤挖掘、运输到指定地点，把挖掘出来的污染土壤与淋洗液按比例混合，投加到淋洗反应器中，在一定条件下，通过研磨、搅拌等外力的辅助，使污染土壤和淋洗液发生作用，待土壤中的大部分污染物转移至液相后，将清洁的土壤分离出来，回填或作深度处理，富集了污染物的淋洗废液经过处理后排放或回用，污染物质可焚化或填埋。
目前，常见的淋洗剂包括水、无机酸、表面活性剂、螯合剂以及无机盐等已经在很多研究中使用。然而传统的螯合剂、无机酸等淋洗剂在去除土壤重金属的同时，也带来破坏土壤物理、化学和生物结构和性质的破坏，致使大量土壤养分流失[5]。相比于强酸类以及EDTA等淋洗剂，三氯化铁对土壤性质破坏较小，有机酸具有良好的生物降解性，同时其复合淋洗的效果优于单一淋洗剂，是温和的环境友好型淋洗剂[6]。
世界各国对土壤重金属污染修复技术进行广泛的研究，其中在土壤淋洗技术中淋洗剂的选择及应用取得了更大的突破。该技术近几年在某些发达国家已经进行了应用。1999年纽约新泽西港应用生物源沉积物淋洗技术治理疏浚物取得了良好的效果，As、Cd、Pb、Zn、Hg 的去除率分别达到了36％、61％、57％、53％、92％。2006年在韩国首尔进行的中试规模矿区污染土壤修复研究中，技术人员将土壤酸浸（盐酸、硫酸或磷酸）强化后进行滚筒式摩擦洗涤，结果使As、Ni、Zn的去除率分别达到了65％、60％、45％。2007年加拿大魁北克运用酸洗的方法对城市污染土壤进行修复试验，效果明显，Cu、Pb、Zn的去除率分别达到44％、60％、52％。美国的Kimf研究了季胺型表面活性剂对土壤中微量金属阳离子的解吸作用。2010年日本在淋洗技术包括洗脱废液的回收处理研究取得突破性进展，镉污染水田土壤修复结果达到0.2mg/kg的环境标准，有产业化发展的趋势[7]。
在土壤淋洗的过程中，淋洗剂对于土壤重金属淋洗的效果受到多种因素的影响，为了设置一套适宜的淋洗条件，取得较好的淋洗率，需要对影响因素进行深入研究。本文采取正交试验的方法，对FeCl3与柠檬酸或酒石酸复合淋洗剂，关于淋洗时间、淋洗液初始pH以及液固比等因素，进行优化研究，为土壤淋洗技术的应用和推广提供理论支撑。
1 材料与方法
1．1 供试材料
1．1．1 供试药品
三氯化铁(AR)；
柠檬酸(AR)；
酒石酸(AR)；
Cd标准溶液（1g/L）；
Pb标准溶液（1g/L）。
1．1．2 仪器设备
Hitachi（日立）Z2000 型原子吸收分光光度计；
杰瑞尔恒温振荡器；
湘仪TD5AWS台式离心机；
舒美KQ3200DE超声波清洗器；
0.45μm滤膜、一次性针管；
50mL塑料离心管；
移液枪以及枪头若干；
容量瓶、锥形瓶、刻度试管、移液管等玻璃仪器。
1．1．3 供试土壤样品
土壤样品采自湖南老王寨村重金属污染农田表层土（0~20cm）。土壤样品在室温下自然风干后，测定其基本理化性质，测定结果见表1。土壤含有大量重金属，并且呈弱酸性（pH为5.63），有机质和阳离子交换量分别为2.51 gkg1和9.78 cmolkg1。经测试该土壤中Cd以及Pb这两种重金属的浓度分别为10.97mgkg1和393.55 mgkg1。将本土壤的测试数据与土壤环境质量标准（GB 156182008）对比可以发现，该土壤中Cd、Pb含量均超过土壤二级标准，本文中土壤的淋洗效率评价选取上述两种元素作为主要治理目标。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/yyhx/667.html
