环境友好型淋洗剂对重金属污染土壤的修复效果

以广西某废弃铅锌冶炼企业重金属复合污染土壤为对象,采用土柱淋洗的方法,分别将自制的茶皂素、柠檬酸和EDTA 3种淋洗剂进行复合淋洗,并对复合淋洗的最佳配比、淋洗剂添加方式和淋洗时间进行研究,得到对环境友好且淋洗效果好的复合淋洗剂。最后,对淋洗前后土壤中Cu、Pb和Zn的赋存形态进行研究,探讨淋洗机理。研究结果表明,茶皂素和柠檬酸复合时对重金属Cu、Pb、Zn的去除率分别达到了77.00%、52.09%和58.66%,综合考虑淋洗效率以及经济环保等因素,选择将茶皂素和柠檬酸复合进行淋洗。复合淋洗实验结果表明,柠檬酸和茶皂素体积比为3∶1复合方式淋洗30 h,淋洗效果最佳,对重金属Cu、Pb和Zn的去除率分别达到82.77%、65.49%和78.12%。茶皂素和柠檬酸复合淋洗能有效的去除土壤中酸可提取态和有机结合态的重金属,氧化物结合态的Pb和Zn也有较大程度的降低,同时还发现,茶皂素和柠檬酸共同作用对残余态的Pb去除效果也较好,可达到50%以上。从茶籽饼中提取茶皂素与天然有机酸柠檬酸复合淋洗,用于修复污染面积小、污染浓度高且污染比较集中的重金属污染土壤,效果好且对环境友好。     

不同化学淋洗剂对复合重金属污染土壤的修复机理

化学淋洗技术是一种常用的重金属污染土壤修复技术,化学淋洗剂的选择尤为重要。以乙二胺四乙酸二钠(EDTA),柠檬酸(CA)和三氯化铁(FeCl_3)为化学淋洗剂,采用振荡淋洗法研究淋洗时间与淋洗剂浓度对Cu、Zn、Pb和Cd去除效果的影响,分析重金属污染土壤淋洗前后重金属形态与基本理化性质的变化。结果表明:3种化学淋洗剂对重金属的快速反应阶段基本在60 min内,在240 min达到淋洗平衡,对Pb和Cd的淋洗主要是非均相扩散过程;EDTA、柠檬酸和FeCl_3对重金属的去除能力依次为PbCdCuZn,CdZnCuPb与Pb≈CdCuZn,EDTA的淋洗效率最高,Cd的解吸能力最强;EDTA和FeCl_3可有效去除弱酸可溶态与可还原态重金属,柠檬酸能有效去除弱酸可溶态重金属,修复后的土壤仍有环境风险;3种淋洗剂修复后的土壤中总有机碳与粒径分布无明显变化,FeCl_3会酸化土壤。综合考虑,EDTA、柠檬酸和FeCl_3均为淋洗效果好的环境友好型化学淋洗剂,该研究成果可用于现场淋洗去除土壤中重金属的小试。     

超声强化茶皂素对污染土壤中重金属去除效果的影响

利用超声强化茶皂素修复土壤重金属,研究了淋洗剂浓度、淋洗方式及淋洗时间对土壤中重金属Cu、Zn、Pb和Cd的修复效果及修复前后土壤重金属的形态变化。结果表明:茶皂素对土壤Cu、Zn、Pb和Cd的解吸率随着茶皂素浓度升高而增大,最大解吸率分别为48.60%、35.10%、28.10%和45.60%。单独采用超声导致低解吸率,而超声辅助振荡能增加重金属的解吸率(26.3%～61.6%)并缩短达到平衡状态的时间。双常数方程和Elovich方程均能较好描述3种淋洗方式下重金属的解吸动力学过程,重金属的解吸过程是非均相扩散。超声辅助作用下可以活化土壤中的重金属,并通过振荡减少重金属的酸提取态和可还原态,从而减少重金属可迁移性和生物可利用性。     

重金属Cd污染对土壤微生物活性影响的研究

重金属污染影响微生物活性,土壤中微生物活性的变化反映着土壤质量。通过实验模拟,研究不同浓度的外源重金属Cd对土壤微生物活性的影响,选择山林土和田园土为研究对象,测定土壤呼吸强度、脲酶活性、过氧化氢酶活性来表征土壤中微生物活性。结果表明,田园土中土壤呼吸强度、过氧化氢酶活性及脲酶活性均高于山林土。Cd对微生物活性具有明显的抑制作用,表现为随着Cd浓度的升高,土壤呼吸强度、过氧化氢酶活性及脲酶活性均总体呈现下降趋势;当Cd质量浓度为1.0mg/kg时,土壤脲酶活性增强,说明低浓度Cd对一些微生物活性有促进作用;当Cd质量浓度为10.0mg/kg时,土壤呼吸强度和过氧化氢酶活性增强,说明土壤呼吸强度和过氧化氢酶活性对逆境有强烈的反应机制。土壤中的有效态Cd随培养时间的延长会减少,使其对微生物活性的抑制作用减弱。     

重金属离子Cd^2＋、Pb^2＋污染对土壤酶活性的影响

通过对土壤中比较重要的两种酶（过氧化氢酶、脲酶）活性的测定，研究了重金属离子（Cd^2＋、Pb^2＋）单因素污染、复合污染对两种酶活性的影响，进而找出重金属污染程度与土壤酶活性的关系，为建立土壤中的酶活性可以表征重金属污染程度的生化指标平台提供试验依据。结果表明，在Cd^2＋、Pb^2＋单因素污染影响中，在一定浓度下的重金属离子对土壤酶活性会有激活效应，但大多表现为抑制效应；Cd^2＋、Pb^2＋复合污染对两种土壤酶活性的影响存在着明显差异，其复合污染对脲酶表现出协同抑制负效应的特征；对过氧化氢酶表现出一定的屏蔽作用。通过重金属离子形态对土壤酶有效性影响的研究，脲酶活性可以作为土壤重金属离子（Cd^2＋、Pb^2＋）单因素和复合污染程度的主要生化指标。     

化学淋洗与生物质炭稳定化联合修复镉污染土壤

为探讨土壤淋洗与生物质炭稳定化联合修复技术对镉(Cd)污染黄棕壤修复效果的影响,研究通过振荡淋洗实验、BCR连续化学提取法和CaCl_2一次提取法,筛选确定污染土壤的最佳淋洗方案,并比较了淋洗修复、淋洗+稳定化修复技术对污染土壤中Cd生物有效性的影响。结果表明:3种淋洗剂的淋洗效率强弱顺序为EDTA-2NaHCl柠檬酸,最佳淋洗条件为0.12 mol·L~(-1)EDTA-2Na在固-液比1:4条件下振荡淋洗3 h,Cd的洗脱率为81.3%;淋洗后土壤中Cd的有效态(F1+F2)百分比减少了51.0%,显著降低了污染土壤的重金属总量及其环境风险;相比于单一淋洗修复技术,EDTA-2Na在添加体积(V_(添加))为最佳淋洗体积(V_(最优))的80%时,淋洗后再加入3%玉米秸秆炭稳定化15 d的联合修复技术能够将土壤中有效态Cd含量(CaCl_2-Cd)从8.13 mg·kg~(-1)降低到0.42 mg·kg~(-1)。因此,淋洗修复后施加玉米秸秆炭的联合修复技术,能够有效降低重金属污染土壤的生态环境风险,提高土壤环境质量。     

铅锌厂重金属污染土壤的螯合剂淋洗修复及其应用

为探讨螯合剂淋洗法在修复铅锌厂周边重金属污染土壤的修复效果及淋洗后土壤利用价值,研究采用振荡淋洗的方法比较了乙二胺四乙酸(EDTA)、次氮基三乙酸三钠盐(NTA)、[S,S]-乙二胺-N,N-二琥珀酸三钠盐(EDDS)乙二醇-双-(2-氨基乙醚)四乙酸(EGTA)4种螯合剂对不同污染程度土壤中Cd、Cu、Zn、Pb的去除效果,并用BCR连续提取法分析了淋洗前后土壤重金属形态的变化,最后通过黑麦草盆栽实验及土壤酶分析,探讨了土壤经淋洗后的利用价值。结果表明,4种螯合剂中EDTA对Cd、Cu、Zn和Pb的去除率比其他螯合剂的去除率高,其中对高污染土壤4种重金属离子的去除率最大,分别为Cd 90.98%、Cu 42.10%、Zn 56.98%和Pb 52.03%,4种重金属中Cd的去除效果分别为EDTANTAEDDSEGTA;EDTA能有效去除酸溶态、可还原态土壤重金属,而对可氧化态和残余态土壤重金属作用效果不明显;EDTA淋洗土种植黑麦草后土壤脱氢酶、碱性磷酸酶和β-葡糖苷酶活性均高于NTA淋洗后土壤中酶活性。综合考虑淋洗效率、淋洗剂的成本和利用价值等因素,可以认为,采用EDTA和NTA淋洗修复重金属污染土壤具有一定的实用性,并以EDTA效果较佳。     

表面活性剂对焦化污染土壤中多环芳烃淋洗修复研究

异位土壤淋洗是一种高效修复污染土壤技术。以孝义市某焦化厂污染土壤为研究对象,采用批处理实验,探究表面活性剂曲拉通-100(TX-100)、吐温80(TW80)、烷基糖苷(APG)作为淋洗剂对土壤中16种多环芳烃(PAHs)的淋洗效果,并以TW80为代表,考察了淋洗剂浓度、淋洗时间、pH以及淋洗方式对污染土壤中PAHs的去除效果。结果表明,TW80、TX-100和APG对土壤中16种PAHs的总去除率分别为25.67%、18.89%和16.77%。TW80作为淋洗剂,3环PAHs的去除率低于高环(3环)PAHs,主要与焦化污染土壤中以3环PAHs为主有关;高环PAHs随着环数的增加,去除率降低。焦化污染土壤中PAHs的去除在240min达到平衡;大部分PAHs去除率随TW80浓度的增加而增大;pH可不作调整;在TW80用量相同情况下,建议采用单次淋洗。     

污染土壤的淋洗法修复研究进展

污染土壤淋洗技术是修复污染土壤的一种新方法 ,是对污染土壤生物修复的一种补充 ,使污染土壤修复的系统化成为可能。淋洗法主要使用淋洗剂清洗土壤 ,使土壤中污染物随淋洗剂流出 ,然后对淋洗剂及土壤进行后续处理 ,从而达到修复污染土壤的目的。因为淋洗剂的种类和淋洗方式的不同 ,土壤淋洗法可分为许多种类。土壤淋洗法主要受土壤条件、污染物类型、淋洗剂的种类和运行方式等因素影响。综合考虑多方面因素 ,就有潜力设计出经济高效的土壤淋洗系统。土壤淋洗法有很多优点 ,尽管也存在一些问题 ,但其技术上的优势也是其他方法难以取代的 ,所以有良好的应用前景。     

3种环保型淋洗剂对重金属污染土壤的淋洗效果

采用振荡淋洗法研究衣康酸(IA)、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS)和衣康酸-丙烯酸共聚物(IA-AA)在不同因素影响下对污染土壤Cd、Pb和Zn的淋洗效率。结果表明:3种淋洗剂对土壤Cd、Pb和Zn的去除率随其浓度增加而快速上升,随pH增加呈迅速下降和先升高后降低2种趋势,随淋洗时间总体呈上升趋势;3种淋洗剂在浓度为0.15 mol·L-1且pH为3时,对Cd和Zn去除率最高(39.34%~65.65%);在相同浓度和pH为5条件下对Pb的去除率最高(22.05%~50.62%)。其中IA-AA对Cd、Pb和Zn的去除率分别可达65.65%、50.62%和44.92%。它们去除的主要重金属组分为酸溶态、可还原态和部分可氧化态,且经IA和IA-AA淋洗的土壤养分损失相对较小。因此,IA-AA是修复Cd、Pb和Zn复合污染土壤有工程应用前景的淋洗剂。     

3种纳米材料对低分子质量有机酸淋洗铅、锌和镉效率的影响

新型高效淋洗剂的筛选是土壤重金属淋洗修复技术的基础之一。通过振荡淋洗法研究了纳米二氧化钛(TiO_2)、碳纳米管(C)和纳米二氧化硅(SiO_2)与柠檬酸和酒石酸组合改性后对2种铅锌矿区土壤的淋洗效率。结果表明,单一柠檬酸对土壤Pb、Zn和Cd去除率最高为71.28%、61.09%、57.40%,而单一纳米材料对3种重金属去除率均小于2%;2种有机酸与纳米材料改性后的重金属淋洗率与单独淋洗差异显著(P0.05)。其中随纳米TiO_2浓度升高,2种有机酸对2种土壤中Pb的去除率显著降低(P0.05),而对Zn和Cd的去除率呈先增加后减少;C纳米管和纳米SiO_2能够明显提升2种有机酸对土壤Pb、Zn和Cd的去除率(P0.05),且当C纳米管和纳米SiO_2分别在0.04 mol·L~(-1)和0.10 mol·L~(-1)时提高柠檬酸对3种金属的去除率达13.1%~25.1%和13.5%~26.8%。     

污染土壤的淋洗法修复研究进展

污染土壤淋洗技术是修复污染土壤的一种新方法，是对污染土壤生物修复的一种补充，使污染土壤修复的系统化成为可能。淋洗法主要使用淋洗剂清洗土壤，使土壤中污染物随淋洗剂流出，然后对淋洗剂及土壤进行后续处理，从而达到修复污染土壤的目的。因为淋洗剂的种类和淋洗方式的不同，土壤淋洗法可分为许多种类。土壤淋洗法主要受土壤条件、污染物类型、淋洗剂的种类和运行方式等因素影响。综合考虑多方面因素，就有潜力设计出经济高效的土壤淋洗系统。土壤淋洗法有很多优点，尽管也存在一些问题，但其技术上的优势也是其他方法难以取代的，所以有良好的应用前景。     

不同锌浓度有机肥对土壤酶活性及微生物数量的影响

采用室内培养方法,探究了含不同质量浓度(600、1 200、1 800mg/kg)锌的有机肥对土壤酶活性及微生物的影响。结果表明:(1)在整个培养阶段,含锌的有机肥总体显著抑制土壤脲酶、蔗糖酶、脱氢酶和过氧化氢酶活性,对碱性磷酸酶活性影响不显著;随着有机肥中锌浓度的增大,脲酶、脱氢酶、蔗糖酶活性总体显著降低。(2)整个培养阶段,含1 800mg/kg锌的有机肥促进土壤中真菌增长;对土壤中细菌总体也有促进作用;对土壤中放线菌呈先抑制后激活的作用,最后趋于稳定。     

植物仿生与化学淋洗联合修复Cd污染土壤

采用植物仿生与化学淋洗联合修复技术对重金属Cd污染的工业场地进行修复,使用H_2O、1%乳酸、5%乳酸和0.03 mol·L~(-1)EDTA溶液作为化学淋洗剂进行原位淋洗,通过改变土壤重金属存在形态以增加植物仿生修复技术的效率。同时研究了植物仿生修复装置大小及修复装置填料组成对植物仿生修复技术效率的影响。结果表明,经过3个月的修复,3块实验田Cd含量的降低率分别为81.97%、82.67%和67.67%,均达到国家土壤环境质量标准(GB15618-1995)规定的Cd三级标准。四种淋洗剂中,以EDTA的联合修复效率最高,为82.33%,其余联合修复效率依次为5%乳酸溶液(74.33%)、1%乳酸溶液(71.67%)、H_2O(67.67%)。相关性分析表明,土壤Cd含量与乳酸呈负相关,差异显著;与EDTA呈负相关,差异极显著。植物仿生修复3个月后φ=5.0 cm的植物仿生修复装置的修复效率较φ=2.5 cm的高1.21倍;填料中增加5%赤泥对植物仿生修复效率无明显影响。     

复合淋洗剂柱淋洗法修复工业废弃地铬污染土壤

为了更好地修复铬污染土壤,以盐酸、柠檬酸为初始淋洗剂,配合去离子水、石灰水、氯化钙、碳酸钠和磷酸钠,制定了20种复合淋洗剂的淋洗方案对某工业废弃地铬污染土壤进行柱淋洗实验,研究复合淋洗剂对土壤pH、总铬和Cr(Ⅵ)去除效果及对各形态铬变化的影响。结果表明:(1)各淋洗方案对土壤总铬和Cr(Ⅵ)的去除量分别为197.4~1 671.6、113.2~316.8mg/kg,其中初始淋洗剂盐酸、柠檬酸结合使用对总铬有较好的去除效果。(2)石灰水和磷酸钠可以将淋洗后的土壤pH调至接近中性并固定尚未淋洗出的Cr(Ⅵ)。(3)当0.2mol/L柠檬酸、0.1mol/L盐酸、0.2mol/L盐酸、1%(质量分数)石灰水用量分别为2、2、1、2mL/g进行淋洗时,土壤pH为7.37,总铬和Cr(Ⅵ)去除量分别为1 659.8、316.8mg/kg,去除率分别为34.6%、72.7%,水溶态铬、可交换态铬和碳酸盐态铬已被大量淋出,有机态铬与残渣态铬占比较其他淋洗方案低,为最佳淋洗方案。     

重金属-多氯联苯复合污染土壤同步洗脱

电子垃圾拆解区土壤具有重金属与有机物复合污染的特性,尤其以Cu、Pb、Cd和多氯联苯(PCBs)的复合污染较为突出。为了同步脱除土壤中重金属与PCBs,选用增溶物质:Tween 80、TX-100、SDBS、β-环糊精与螯合剂柠檬酸依次组合进行复合污染土壤淋洗实验,应用批量平衡震荡法研究它们对重金属(Cu、Pb、Cd)与PCBs(Aroclor 1254)的洗脱效果。通过比较洗脱效果、环境友好性等方面,得出非离子表面活性剂Tween 80与天然螯合剂柠檬酸2种淋洗剂复合最佳;进一步研究两者的淋洗先后顺序、浓度配比、洗脱时间及淋洗剂p H对污染土壤洗脱效果的影响,结果表明,在Tween 80和柠檬酸均为10 g/L、p H=6、淋洗时间12 h时淋洗效果达到最佳,对Cu、Pb、Cd及PCBs的洗脱率分别达到98.77%、55.92%、66.82%和58.01%。因此,利用Tween80和柠檬酸组合可同时有效去除土壤重金属和PCBs,是复合污染土壤淋洗修复的有效淋洗剂。     

糠醛渣和磷石膏对菱镁矿粉尘污染土壤的改良效果研究

采用盆栽试验,研究糠醛渣、磷石膏及两者混合物施入菱镁矿粉尘污染土壤后,土壤理化性质以及玉米幼苗生长状况、生物量、叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性的变化,旨在了解糠醛渣和磷石膏对菱镁矿粉尘污染土壤的改良作用与效果。结果表明:糠醛渣和磷石膏均能显著增加土壤中微生物生物量碳和氮,糠醛渣能有效降低土壤p H,增加有机质含量;磷石膏能有效调节土壤水溶性Mg2+/Ca2+。糠醛渣和磷石膏混合施用时,玉米幼苗最大根长、株高、生物量、叶绿素含量及SOD、CAT、POD活性均优于其他处理组。可见,糠醛渣与磷石膏可有效改善菱镁矿粉尘污染土壤理化性质,促进植物生长,且两者混合施用效果优于单施。     

醇类淋洗剂淋洗修复多环芳烃污染土壤

异位土壤淋洗技术是一种有效的污染土壤修复技术。以菲和苯并[a]芘为目标污染物,选取醇类作为淋洗剂,考察了醇种类及浓度、淋洗剂用量、淋洗时间、淋洗温度、淋洗次数对污染土壤(菲和苯并[a]芘质量浓度分别为82.5、4.3mg/kg)淋洗效果的影响。结果表明:修复的最佳条件为正丙醇体积分数40%、淋洗剂用量20mL、淋洗温度20℃、淋洗时间60min、重复淋洗2次,此时菲和苯并[a]芘的去除率分别达到93.05%、86.85%。     

超声强化淋洗修复Pb、Cd、Cu复合污染土壤

针对传统淋洗法修复土壤中重金属效率较低的问题,研究了超声强化淋洗技术以提高重金属去除率。以铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)为目标污染物,在0.05 mol·L~(-1)柠檬酸、0.05 mol·L~(-1)EDTA和0.05 mol·L~(-1)皂角苷作为淋洗剂条件下,使用传统振荡、超声强化以及超声波加振荡3种不同的作用方式,对Pb、Cd、Cu的去除率进行比较,并对3种不同淋洗方式后Pb、Cd、Cu的形态变化进行了探讨。结果表明,当使用柠檬酸和皂角苷作为淋洗剂进行振荡淋洗时,重金属洗脱效果不理想。超声对于强化柠檬酸洗脱效果并不明显,而对于强化皂角苷洗脱重金属效果明显,平均去除率提高了120.47%。当淋洗剂为EDTA时,土壤样品在传统振荡2 h作用下,对Pb、Cd、Cu的去除率依次为50.33%、76.65%和47.35%,而在超声波30 min条件下对Pb、Cd、Cu的去除率依次为82.19%、83.31%和53.89%,平均去除率高出28.60%,可显著提高重金属去除率,缩短淋洗时间。但超声波30 min加传统振荡2 h相较于单纯超声强化效果提升不明显。通过对比3种淋洗方式后土壤中的Pb、Cd、Cu形态发现,酸可提取态的重金属在超声强化作用后有明显降低,同时超声强化对于铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态也具有较好的去除能力。因此,超声强化在化学淋洗中的应用具有一定的可行性,是一种简单、极快速去除污染场地中重金属Pb、Cd、Cu的增效手段。     

不同增强剂的电动技术对土壤中镉去除及土壤酶活性的影响

为了探讨基于不同增强剂的电动技术对重金属污染土壤的修复效果,采用0.1%浓度的草酸、柠檬酸、已二胺四乙酸(EDTA)、甲基甘氨酸二乙酸(MGDA)作为阴极电解液,电压梯度3 V·cm~(-1)连续通电10 d,同时考查土壤中Cd的电迁移效果以及土壤酶(脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶)活性的变化。结果表明:相对于传统电动法(清水组),增强剂明显提高了Cd在土壤中的迁移效果,且人工螯合剂效果优于有机酸,对总Cd去除率为MGDA(63.08%)EDTA(23.75%)柠檬酸(18.43%)草酸(16.41%)清水(8.73%)。相比于清水组,EDTA抑制了土壤中3种酶活性,柠檬酸、草酸可以改善脲酶和过氧化氢酶的活性,MGDA显著提高了3种酶的活性。结合Cd去除率和酶的影响分析,MGDA不仅能显著提高电动修复效率,且具备较低的土壤环境风险。