柠檬酸对中低污染土壤中重金属的淋洗动力学

采用0.05 mol·L-1的柠檬酸作为淋洗剂,对受酸性矿山废水污染的中低污染负荷土壤中Cd、Pb、Cu、Zn进行了振荡淋洗研究,并运用一级动力学方程、Elovich方程和双常数方程进行模拟.结果表明,污染土壤中重金属CA、Pb、Cu、Zn的去除率随着淋洗时间的延长而不断增加.中污染负荷土壤的Cd、Pb、Cu、Zn去除率高于低污染负荷土壤.双常数方程是描述污染土壤中Cd、Pb、Cu、Zn淋洗动力学过程的最佳方程.Cd、Pb、Cu、Zn的淋洗去除速率随淋洗时间延长而不断降低,其在中污染土壤中的淋洗去除速率大于在低污染土壤中的淋洗去除速率.柠檬酸适合用于受酸性矿山废水污染的中等污染程度中重金属的淋洗去除.     

表面活性剂对土壤中重金属清洗及有效态的影响

采用两种常用的表面活性剂-十二烷基苯磺酸钠(阴离子型)、Tween-80(非离子型),对锦州铁合金厂周边Zn、Cd及Pb重金属污染土壤进行化学修复试验,研究两种表面活性剂对重金属Zn、Cd及Pb的去除率及化学形态影响.结果表明,随着表面活性剂浓度的提高,两种表面活性剂对Pb、Cd及Zn的去除作用增强,Tween-80溶液的浓度越高,对重金属的萃取效果越好,对重金属的去除能力大小顺序为Cd>Zn>Pb,最大去除率分别为83.07%、56.78%及42.57%;十二烷基苯磺酸钠在低浓度时对Cd和Pb的去除效果不明显,而对金属Zn的去除效果较好,在0.09 mol.L-1时达到最大值83.86%;与淋溶前土壤中重金属有效态含量相比较,经不同浓度十二烷基苯磺酸钠淋洗后土壤中Cd有效态含量随LAS浓度的升高而先增加后下降,而Pb的有效态含量随十二烷基苯磺酸钠升高而增加;经不同浓度Tween-80淋洗后土壤中Zn及Cd有效态含量都是随Tween-80浓度的升高而先增加后下降,Pb有效态含量随Tween-80升高而下降.     

EGTA淋洗和KH2PO4钝化联合修复重金属污染土壤

为进一步削减螯合淋洗后土壤残留重金属的环境风险,采用淋洗与钝化相结合的方法修复重金属污染土壤.研究了乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸(EGTA)淋洗、磷酸二氢钾(KH_2PO_4)钝化及两者联合修复对土壤重金属洗脱率的影响,并分别采用TCLP法和BCR法分析重金属浸出浓度及化学形态分布,构建了涵盖土壤重金属残留量、生物有效性和毒性的环境风险评价方法,对淋洗、钝化及其联合修复效果进行了评价.结果表明,EGTA对Cu和Cd具有较好的洗脱效果,降低了土壤Cu、Zn和Cd浸出浓度,提高了Pb浸出浓度,削减了可还原态Cu残留量、弱酸提取态和可还原态Zn残留量、可还原态Pb残留量以及弱酸提取态、可还原态Cd残留量.随着KH_2PO_4投加量的增加,Pb、Cd和Cu浸出浓度呈下降趋势,Zn浸出浓度先上升后下降.KH_2PO_4对重金属形态分布的影响主要表现为降低弱酸态或可还原态重金属占比,提高残渣态重金属占比.EGTA和KH_2PO_4联合修复显著降低了4种重金属的可还原态残留量和弱酸提取态Pb、Cd残留量,大幅度削减了Cd和Cu的浸出浓度和环境风险.Zn污染土壤宜淋洗修复,Pb污染土壤宜钝化修复,Cd和Cu污染土壤深度修复宜淋洗/钝化联合处理.     

电镀厂污染土壤重金属形态及淋洗去除效果

以某电镀厂污染场地重污染区域土壤为研究对象,对土壤中重金属全量和各形态含量进行分析,并研究筛选高效土壤淋洗剂,比较其淋洗去除效果。结果表明,该土壤以铬和镍污染最为严重,土壤铬和镍含量分别达1 564.00和679.00 mg.kg-1,土壤铜、锌和铅含量分别为297.00、276.00和51.40 mg.kg-1,铜、铬、镍、锌和铅的有效态比例分别为41.77%、13.16%、28.08%、21.50%和31.18%。去离子水、盐酸、乙酸、草酸、柠檬酸和EDTA 6种淋洗剂中,去离子水对5种重金属提取量均较少;草酸对铜、铬、镍和锌去除效果较好,去除率分别为55.1%、24.8%、47.5%和29.3%;柠檬酸对铜、铬、镍和锌去除效果较好,去除率分别为26.3%、25.7%、33.0%和21.6%;EDTA对铜、镍、锌和铅去除效果较好,去除率分别为31.5%、28.9%、21.4%和30.6%。综合考虑淋洗剂的提取效果、水溶性以及操作难度和成本,建议采用柠檬酸作为淋洗剂,最佳液土比〔V（液）∶m（土）〕为10∶1,最佳淋洗时间为6 h。     

超声辅助乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸洗脱土壤重金属及环境风险削减评价

采用超声辅助乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸(EGTA)淋洗修复重金属污染土壤,结果表明,超声辅助EGTA对Cu和Cd的洗脱效果较好,对Zn和Pb的洗脱能力较弱,增加液固比可显著提高淋洗效果,增加超声时间和功率的效果则相对较小.淋洗处理后Cu、Zn和Cd浸出浓度减小,Pb浸出浓度增加.构建综合考虑土壤重金属残留量、浸出浓度和毒性的环境风险指数对修复效果进行评价,考察了EGTA投加量、液固比、超声时间以及超声功率等淋洗条件对重金属去除率和环境风险削减率的影响,并进行模拟和优化.当淋洗条件为EGTA投加量1.7 g·L~(-1)、液固比10、超声时间40 min、超声功率600 W时,环境风险削减率预测值为79.7%,实测值为78.0%.可还原态Cu残留量、弱酸提取态Pb残留量和可还原态Zn残留量显著减少,弱酸提取态Zn残留量显著增加,而Cd各不同形态组分残留量均显著减少.超声辅助EGTA淋洗可有效削减Cu和Zn环境风险,但显著提高了Pb环境风险,EGTA投加量过高还可能提高Cd的环境风险.因此不适用于Pb污染土壤修复,用于Cd污染土壤修复时需管控其可能产生的二次污染风险.     

应用脂肪酸甲酯淋洗去除土壤中多环芳烃

针对煤气厂土壤等高浓度多环芳烃污染土壤修复困难的现实,采用易生物降解的新型淋洗剂脂肪酸甲酯淋洗修复高浓度多环芳烃污染的土壤,同时进行了以甲醇、植物油(大豆油)作为淋洗剂的淋洗实验,比较不同淋洗剂的淋洗效果.结果证明脂肪酸甲酯对人工模拟污染土壤中蒽、荧蒽、芘、苯并(a)芘的去除率可以达到80%—95%,对煤气厂土壤中多环芳烃的去除效果也非常明显,总多环芳烃的去除率达到41%.脂肪酸甲酯的淋洗效果要优于其它两种淋洗剂.     

淋洗脱盐对滨海滩涂不同植被演替带土壤重金属的影响

为研究围垦对滨海滩涂土壤重金属的影响,采用土柱实验模拟淋洗脱盐过程,分析了滨海滩涂不同植被演替带(光滩、互花米草滩、碱蓬滩、芦苇滩)土壤在淋洗脱盐前后重金属(As、Hg、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn)含量的变化,评估了围垦可能导致的滩涂重金属流失量。研究表明,淋洗脱盐后,各植被演替带土壤重金属均显著降低,相比而言,Hg、Cr更易淋洗(淋洗率分别为57.2%、49.9%),而Zn不易淋洗(淋洗率18.5%);不同植被演替带土壤重金属淋洗率表现为:光滩互花米草滩碱蓬滩芦苇滩,光滩土壤重金属更易淋洗,而芦苇滩重金属不易淋洗;根据土壤容重、含水率、淋洗率及重金属含量计算重金属流失量发现,不同植被演替带重金属流失量同样表现为:光滩互花米草滩碱蓬滩芦苇滩;除互花米草滩As流失量较高外(19.26 kg·ha-1),其他重金属流失量均表现为光滩最高,光滩围垦可能会造成更多的重金属流失;在仅考虑淋洗脱盐情况下,以江苏省2010~2020年围垦规划270万亩计,仅表层20 cm滩涂土壤,通过围垦即可能导致As、Hg、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn流失2 102.5、7.4、421.3、8 587.9、4 376.3、2 404.3 t,由围垦导致的滩涂重金属流失风险值得关注。     

有机酸-氯化物复合浸提去除土壤重金属的效应及对土壤理化性质的影响

化学淋洗作为一种高效、能彻底去除土壤重金属污染的修复技术而受到广泛关注,其中淋洗剂的选择是淋洗技术的关键,另外淋洗修复后土壤性质的变化一直是限制淋洗技术推广应用的因素之一。以某冶炼厂周边重金属Cd、Pb污染农田土壤为研究对象,采用振荡浸提方法,研究了有机酸(柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乙酸和草酸)与氯化物(Fe Cl__3、Ca Cl_2、Mg Cl_2、KCl_和Na Cl_)单独浸提,以及有机酸与氯化物复合浸提对土壤中Cd、Pb的去除效果,并测定了浸提前后土壤理化性质的变化。结果表明,有机酸对土壤中Cd、Pb的去除效率大小顺序为柠檬酸苹果酸(酒石酸)草酸乙酸;氯化物大小顺序为Fe Cl__3Ca Cl_2Mg Cl_2KCl_Na Cl_。柠檬酸(150 mmol·L~(-1))和Fe Cl__3(50 mmol·L~(-1))复合浸提,对Cd、Pb的去除率显著提高,对于老王寨土样,分别达到44.6%和29.0%,而柠檬酸和Fe Cl__3单独浸提分别为36.4%和15.1%、28.0%和10.9%;对于大田湾土样,对Cd、Pb的去除率分别达到64.4%和16.9%,而柠檬酸单独浸提为445.4%和10.8%,Fe Cl__3单独浸提Cd只有5.0%,Pb几乎未洗出。柠檬酸(100 mmol·L~(-1))与Fe Cl__3(50 mmol·L~(-1))复合连续浸提3次后,老王寨和大田湾土样土壤p H值下降显著,分别下降2.45和4.03个单位;CEC和速效N、P、K含量下降显著,游离氧化铝显著增加,有机质变化不显著。淋洗修复后的农田土壤重金属含量大幅降低,为后续实施植物修复等技术降低压力和风险,后续耕作,建议施加碱石灰调节土壤p H,并补充N、P、K肥料。     

有机酸与表面活性剂联合作用对土壤重金属的浸提效果研究

重金属污染土壤的原位淋洗修复既要实现对重金属的高效去除,还要尽量减少对土壤性质的破坏,这一点在农业污染土壤修复中尤为重要。以张士污灌区农田土壤为研究对象,利用振荡浸提技术筛选有机酸和表面活性剂组合,并确定了两者联合淋洗修复污染土壤的最佳配比。结果表明：有机酸（酒石酸、乙酸、柠檬酸和苹果酸）中的酒石酸浓度为0.5 mol.L-1和表面活性剂（SDBS、鼠李糖和皂素）中的皂素质量分数为0.7%时对土壤Cd、Pb、Zn的浸提效果较好;在酒石酸与皂素体积配比为1∶1时,对重金属Cd、Pb、Zn浸提效果最好,浸提率分别为87.62%、36.30%、20.67%;单一有机酸、表面活性剂或者有机酸与表面活性剂的混合溶液,对土壤重金属的浸提效果均为Cd〉Pb〉Zn。虽然有机酸与表面活性剂联合浸提效果略低于酒石酸浸提,但其弱酸性对土壤性质影响较小,在原位淋洗修复工程中有较好的应用前景。     

不同淋洗剂对塿土中Cu、Pb的淋洗效果及对其他元素淋出的影响

采用批次实验方法,分别研究了乙二胺四乙酸二钠(EDTA)、柠檬酸(CIT)、生物表面活性剂皂苷(Sap)及鼠李糖脂(RL2)的4种淋洗剂单用时对污染塿土中Cu、Pb的淋洗效果,以及对污染塿土中Ca、Fe、Mg等常量元素淋出量的影响.结果表明,各淋洗剂淋洗Cu、Pb的最适浓度分别为EDTA(0.03 mol·L~(-1))、CIT(0.05 mol·L~(-1))、Sap(0.2 mol·L~(-1))、RL2(0.15 mol·L~(-1));在此浓度时,各淋洗剂对单Cu土中Cu的最高淋洗百分率分别为EDTA(68.79%)CIT(61.02%)RL2(34.16%)Sap(23.95%),对单Pb土中Pb的淋洗百分率分别为EDTA(97.57%)Sap(55.28%)=RL2(55.28%)CIT(45.93%);各淋洗剂对复合土中Cu的淋洗百分率分别为CIT(61.44%)EDTA(49.56%)RL2(30.26%)Sap(20.32%),对Pb的淋洗百分率分别为EDTA(88.95%)RL2(53.92%)Sap(48.32%)CIT(44.56%).各淋洗剂淋洗后各污染塿土中的Cu、Pb均达到或低于国家土壤质量二级标准(GB15618—1995).随着各淋洗剂有效淋洗塿土中Cu、Pb时,对污染塿土中Ca、Fe、Mg、Mn、Zn、K的淋洗量也随之增加而表现出不同的特征;除柠檬酸外,其他3种淋洗剂淋洗后均增加了土壤中Na的含量,其大小序列为EDTASapRL2,因此在耕地土壤的原位化学及植物修复中应综合考虑不同淋洗剂对土壤中其他元素的影响.