薄純玉 譯

(1 康科迪亞大學(xué)建筑土木與環(huán)境工程系 蒙特利爾2 中國(guó)腐植酸工業(yè)協(xié)會(huì) 北京 100120)

砷和重金屬可以通過(guò)工農(nóng)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)而在土壤和地下水中積累。特別是歷史上和近年來(lái)沉積的尾礦，由于其通常含有高濃度的砷和重金屬而被認(rèn)為是重要的污染源。這些有毒的物質(zhì)能夠?qū)】岛蜕鷳B(tài)環(huán)境造成不利的影響。因此，修復(fù)受污染的區(qū)域?qū)τ诒Ｗo(hù)環(huán)境和公共健康十分重要。

一系列先進(jìn)創(chuàng)新的處理手段，例如土壤挖掘、動(dòng)電學(xué)、固化/穩(wěn)定化、玻璃化、化學(xué)氧化、土壤淋洗技術(shù)、表面活性劑泡沫技術(shù)、生物降解及自然衰減等，已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室或者田間用于被砷和重金屬污染的土壤修復(fù)研究。為受污染區(qū)域選擇合適的修復(fù)措施的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)是遵照管理機(jī)構(gòu)對(duì)于環(huán)境和公共健康的保護(hù)要求而選擇最廉價(jià)的方法。就目前而言，沒(méi)有任何一種技術(shù)能夠成為處理任何一種污染區(qū)域的萬(wàn)金油。而在對(duì)于污染問(wèn)題處理方法的選擇上，主要取決于污染物種類(lèi)以及受污染地區(qū)的特性。選定的處理手段必須做到處理后既不會(huì)造成毒素殘留，也不會(huì)引入其他的毒素污染?？缮锝到獾沫h(huán)保產(chǎn)品，例如天然有機(jī)物(NOM)可用來(lái)增強(qiáng)處理效果。

目前，對(duì)于NOM在砷及重金屬遷移行為中所扮演的角色漸漸成為了人們關(guān)注的重點(diǎn)。在普遍的地表層面，NOM對(duì)于污染物和礦物表面是具有高活性的，因此它在支配有機(jī)或無(wú)機(jī)污染物的遷移和生物利用中可能扮演了重要的角色。天然有機(jī)酸能與金屬離子、氧離子以及其他表面活性位點(diǎn)的有機(jī)配體競(jìng)爭(zhēng)，從而通過(guò)構(gòu)成不同類(lèi)型的表面復(fù)合物或不同強(qiáng)弱的化學(xué)鍵來(lái)抑制或增強(qiáng)其分解效率。相關(guān)研究已經(jīng)證實(shí)，腐植酸(HA)和黃腐酸(FA)的羧基和羥基官能團(tuán)能夠與許多金屬陽(yáng)離子或羥基金屬陽(yáng)離子構(gòu)成非常穩(wěn)定的復(fù)合體。其構(gòu)成復(fù)合體的強(qiáng)弱順序?yàn)镕e3+＞Al3+＞Pb2+＞Ca2+＞Mn2+＞Mg2+。金屬-HA復(fù)合物的條件穩(wěn)定常數(shù)隨著pH值的增加而逐漸增加，因?yàn)槠溆袡C(jī)官能團(tuán)隨著pH值的增加而產(chǎn)生更強(qiáng)的電負(fù)性(去質(zhì)子化)。Christl和Kretzschmar報(bào)道了FA的引入能夠在pH值低于6 h增加赤鐵礦中Cu的吸附，而在pH高于6 h則降低其中Cu的吸附，而這種現(xiàn)象基于可溶的金屬有機(jī)配合物的形成。Wang和Mulligan指出，NOM能夠通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)吸附位點(diǎn)、形成水合復(fù)合物以及改變位點(diǎn)表面的氧化還原電位和砷的氧化還原種類(lèi)，來(lái)增強(qiáng)砷從土壤和沉積物中出來(lái)到地下水中的釋放。

在本研究中H A被用作研究N O M作用的模型。目的在于通過(guò)模擬原始環(huán)境條件測(cè)試HA對(duì)尾礦中砷和重金屬遷移能力的影響，并評(píng)估利用NOM修復(fù)被砷和重金屬污染的尾礦或土壤的可行性。柱實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果如下。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 化學(xué)藥品

三氧化二砷、偏砷酸鈉、二甲胂酸(DMAA)購(gòu)買(mǎi)于美國(guó)sigma公司。單甲基砷酸(MMAA)購(gòu)買(mǎi)于美國(guó)Welck公司。試劑均為分析純級(jí)別。無(wú)水磷酸氫二鈉(Na2HPO4)、乙二醇乙醚(EGME)以及十二烷基硫酸鈉(SDS)購(gòu)買(mǎi)于加拿大Fisher Scientific有限公司。

1.2 Fluka HA

商業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化的HA制劑(Fluka, Saint-Quentin Fallavier, France)被選作NOM的測(cè)試模型。其制造商聲明的灰分為18.8%。表1簡(jiǎn)要列出了說(shuō)明書(shū)上其元素分析結(jié)果、表面積及酸性官能團(tuán)。HA使用前不經(jīng)過(guò)任何進(jìn)一步純化處理。

表1 Fluka HA的主要物理化學(xué)特性Tab.1 Main physicochemical characteristics of Fluka HA

1.3 尾礦樣本

氧化尾礦樣本收集于加拿大新不倫瑞克省巴瑟斯特的Pb-Zn礦區(qū)。樣品在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過(guò)風(fēng)干和均質(zhì)化處理。尾礦樣本中檢測(cè)到富含高濃度的砷(2180 mg/kg)和銅(1100 mg/kg)、鉛(12860 mg/kg)、鋅(5075 mg/kg)等重金屬，因此，尾礦極有可能是環(huán)境中砷和重金屬潛在的污染源。

有證據(jù)表明，鐵、鋁和錳的氧化物(或氫氧化物)在砷和重金屬與NOM的吸附和遷移行為中扮演著重要的角色。在本實(shí)驗(yàn)研究中，X射線(xiàn)粉末衍射(XRD)被用來(lái)證實(shí)氧化物(或氫氧化物)的存在。使用的是Cu、Kα靶輻射(λ=15418?)的Philip PW1710衍射計(jì)(加拿大蒙特利爾麥吉爾大學(xué))。XRD模式收集從3°～60°的衍射角(θ)范圍，掃描速度0.02°/0.5 s。

下列成熟有效的方法被應(yīng)用于尾礦樣本的主要物理化學(xué)特性的測(cè)量。樣品的粒度分布利用篩和比重計(jì)ASTM D422方法。尾礦的比重利用ASTM D854方法，即在特定溫度下(此研究中選擇20 ℃)尾礦的密度與水的密度的比值。

比表面積(SSA，m2/g)由預(yù)先24 h烘干處理(105 ℃)的EGME吸附法測(cè)量。本方法基于EGME能夠在所有土壤的夾層和外部表面之間形成一層單分子層的假設(shè)。尾礦的有機(jī)物成分利用550 ℃煅燒后的重量損失來(lái)測(cè)量計(jì)算。

尾礦樣本的pH值通過(guò)用蒸餾水稀釋的尾礦樣本(1∶2.5 w/v)和0.01 mol/LCaCl2測(cè)定。將懸濁液在磁攪拌器上攪拌30 min后進(jìn)行測(cè)量獲得測(cè)量結(jié)果。在懸濁液中添加多余的CaCl2是為了掩蓋不同可溶性鹽濃度對(duì)個(gè)體樣本的影響。

陽(yáng)離子交換能力(CEC)指的是在礦物表面易于交換的陽(yáng)離子的濃度，常常用來(lái)表征礦物表面攝取陽(yáng)離子的親和力。通過(guò)乙酸鉀置換可交換陽(yáng)離子來(lái)測(cè)量CEC。

1.4 毛細(xì)管電泳(CE)獲得的砷種類(lèi)

CE分析旨在從尾礦中區(qū)分出可萃取的砷，并測(cè)量HA在砷的形態(tài)萃取中產(chǎn)生的效果。2 g尾礦和20 mL萃取液(蒸餾水或0.1%HA)加入到50mL聚丙烯離心管中，并且用1 mol/L的NaOH溶液將pH調(diào)整至11。將混合液在搖床中以60 rpm的轉(zhuǎn)速震蕩24 h，之后將其在3000 rpm下離心15 min，將上清與尾礦殘?jiān)蛛x。上清利用0.45 μm濾膜過(guò)濾后，存放于4 ℃避光保存，直至使用。

在本研究中，所有的CE分離均由帶有紫外檢測(cè)器的貝克曼P/ACE MDQ CE系統(tǒng)(美國(guó)加利福尼亞富勒頓貝克曼庫(kù)爾特有限公司)進(jìn)行。一個(gè)石英毛細(xì)管(內(nèi)徑70 cm×75 μm，有效長(zhǎng)度61 cm)被使用。為獲得均一的毛細(xì)管表面條件，在每天使用前，毛細(xì)管均用100 mmol/L的NaOH溶液淋洗10 min。在每次上樣前，毛細(xì)管先用100 mmol/L的NaOH淋洗1 min，之后用5 mmol/L的SDS淋洗1 min，再用分離緩沖液潤(rùn)洗2 min。緩沖溶液由15mmol/LNa2HPO4組成，并用1 mol/L的NaOH將pH調(diào)至6.5。10 mmol/L的SDS被用來(lái)當(dāng)做電滲流改性劑。緩沖溶液用0.45 μm濾膜過(guò)濾后真空處理保存，直至使用。

在水中溶解適當(dāng)量的亞砷酸鹽[As(Ⅲ)]、砷酸鹽[As(V)]、MMAA和DMAA作為儲(chǔ)備液(1 g/L)。對(duì)在pH為11的條件下，由蒸餾水或HA從尾礦中萃取出的提取物進(jìn)行分析，從而推斷出萃取出的砷的形態(tài)。在分離過(guò)程開(kāi)始前，樣品真空保存。樣本在靜水壓力為3.45 kPa下10 s注入儀器。并將毛細(xì)管溫度調(diào)整至28 ℃。在注入端施加25 kV的正電壓用以分離。測(cè)量波長(zhǎng)為200 nm。

1.5 柱實(shí)驗(yàn)

所有柱實(shí)驗(yàn)均在室溫下進(jìn)行。風(fēng)干的尾礦(53±2 g)充入柱內(nèi)(長(zhǎng)度：15 cm，內(nèi)徑：1.5 cm)并壓實(shí)。隨著尾礦的注入，輕敲塑料壁，其目的是使尾礦均一地填充于柱內(nèi)。填充柱孔隙容積(對(duì)于后續(xù)實(shí)驗(yàn)的一項(xiàng)很重要的參數(shù))的測(cè)量是在壓力計(jì)數(shù)值接近0 h向填充柱內(nèi)注入蒸餾水至飽和獲得的結(jié)果。填充土柱至飽和所需要的水的體積被用來(lái)衡量柱子的孔隙容積?？紫度莘e測(cè)量獲得結(jié)果約為12 mL，同時(shí)柱子的孔隙率約為45%。測(cè)量獲得的水的滲透系數(shù)約為3.2×10-3cm/s。

為了克服HA對(duì)于尾礦的吸附作用，實(shí)驗(yàn)中選取的HA濃度為0.1%。先前的研究表明，在堿性條件下HA可能與砷和重金屬形成水合復(fù)合物。因此，實(shí)驗(yàn)中選取pH=11為初始值。在同等pH下的蒸餾水作為對(duì)照組來(lái)評(píng)估沒(méi)有HA存在的情況下砷和重金屬的移除能力。pH均是由1 mol/L的NaOH溶液校準(zhǔn)。

首先將淋洗溶液泵入尾礦柱內(nèi)。為避免柱內(nèi)產(chǎn)生膨脹和溝槽，淋洗溶液的流速控制在0.5 mL/min之下。從柱中流出的廢液按照通過(guò)柱子的孔隙容積的數(shù)量來(lái)收集。流出液的pH值在5～12個(gè)孔隙容積的淋洗后趨于穩(wěn)定。對(duì)于流出液內(nèi)的A s、Fe，Cu，Pb和Zn的濃度進(jìn)行測(cè)定。所有的實(shí)驗(yàn)均進(jìn)行了平行實(shí)驗(yàn)，所示數(shù)據(jù)均為平均數(shù)值。

1.6 分析方法

在本研究中，全部As濃度均由Hach法測(cè)定。檢測(cè)限為10 μg/L。為了確定HA的潛在干擾，對(duì)具有已知濃度的As(Ⅲ)、As(V)或者在HA存在條件下的As(Ⅲ)和As(V)的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果表明，在有機(jī)物存在的情況下并沒(méi)有明顯的干擾。

為了檢測(cè)尾礦中的砷的濃度，尾礦首先利用王水方法消解。萃取液在進(jìn)行測(cè)量前經(jīng)過(guò)過(guò)濾和稀釋處理。結(jié)果與用電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICPMS)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，兩個(gè)結(jié)果之間具有較好的匹配。因此，Hach法是可靠的。實(shí)驗(yàn)中利用相同的測(cè)量方法從而將誤差最小化。

金屬(例如Fe、Cu、Pb和Zn)濃度利用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定。尾礦樣本以及柱流出液樣本用12 mol/L或6 mol/L的HNO3消解和稀釋?zhuān)⑶以诜治銮爸糜趽u床上以60 rpm的轉(zhuǎn)速震蕩24 h。

2 結(jié)果與討論

2.1 尾礦樣本的物理化學(xué)特性

XRD分析發(fā)現(xiàn)，在尾礦樣本中存在著高比例的硅氧化物和黃鐵礦晶體。鐵氧化物(或氫氧化物)未被檢測(cè)到。這可能是因?yàn)殍F氧化物(或氫氧化物)主要處于無(wú)定形狀態(tài)，或者鐵氧化物(或氫氧化物)晶體被包裹在粘土內(nèi)，因此無(wú)法被檢測(cè)到。之前的研究顯示，相比于晶體狀的氧化物(或氫氧化物)，具有更大表面積的無(wú)定形氧化物(或氫氧化物)具有更多的活性吸附位點(diǎn)，對(duì)污染物和NOM具有更高的吸附能力。

尾礦樣本的主要物理化學(xué)特性總結(jié)于表2。尾礦樣本的粒度分布依據(jù)美國(guó)試驗(yàn)材料協(xié)會(huì)(ASTM，圖1)的粒度定義來(lái)區(qū)分，表明其屬于砂土類(lèi)別。尾礦樣本的比重為3.7。尾礦樣本的SSA測(cè)定值為1.8 m2/g(表2)，符合良好砂土顆粒的標(biāo)準(zhǔn)范圍(低于10 m2/g)。

尾礦樣本中的有機(jī)物含量很大程度上有助于污染物的保留。尾礦樣本中有機(jī)物含量測(cè)量值為4.7%(表2)，其落在已報(bào)道的尾礦有機(jī)物含量從低于檢測(cè)限到5.8%的范圍內(nèi)，也落在已報(bào)道的土壤有機(jī)物含量范圍內(nèi)(0.5%～5%)。

表2 尾礦樣本的主要物理化學(xué)特性Tab.2 Main physicochemical properties of the mine tailings sample

CEC表明污染物結(jié)合土壤的強(qiáng)度。CEC弱的土壤結(jié)合金屬的能力也弱。CEC值在12～20 cmol/kg之間為中等值，小于12 cmol/kg為低值?；诖藰?biāo)準(zhǔn)，樣本的CEC值相當(dāng)?shù)?，?0.4 cmol/kg。尾礦樣本的pH測(cè)量值為3.6。

2.2 砷的形態(tài)

砷的形態(tài)對(duì)于環(huán)境有著很重要的意義，因?yàn)樗绊懼匀幌到y(tǒng)中砷的遷移能力和毒性表現(xiàn)。使用蒸餾水和HA在pH為11 h從尾礦中獲得的萃取液的電泳圖如圖2所示。對(duì)于As(V)和As(Ⅲ)，其檢測(cè)限大概是0.1 mg/L，而MMAA和DMAA的是0.8 mg/L。

只有As(V)在萃取液中被檢測(cè)出來(lái)。這與之前的觀(guān)測(cè)結(jié)果一致，As(V)是砷在氧化的尾礦中占主導(dǎo)的氧化狀態(tài)。HA的加入并沒(méi)有引起As(V)相對(duì)于As(Ⅲ)的減少，或者砷形態(tài)的甲基化，或者至少其還原或者甲基化反應(yīng)并沒(méi)有在萃取液中產(chǎn)生能被檢測(cè)到的As(Ⅲ)或者被甲基化的砷。因此，在本研究中，砷的氧化還原反應(yīng)和甲基化反應(yīng)可能在HA存在下對(duì)砷從尾礦中遷移出來(lái)沒(méi)有發(fā)揮重要的作用。

2.3 砷的遷移

當(dāng)初始pH調(diào)為11的蒸餾水單獨(dú)流經(jīng)用尾礦填充的柱子，淋出液中最高的平均砷濃度隨著孔體積增加逐漸升高到4.8 mg/L(圖3a)。通過(guò)35孔體積的淋洗，累積的砷的遷移達(dá)到了10 mg/kg。在使用0.1%的HA溶液淋洗時(shí)，淋出液中最高砷濃度達(dá)到了23.8 mg/L(圖3a)，在使用70孔體積的淋洗后，砷的累積遷移達(dá)到了97 mg/kg。在pH值為11的時(shí)候加入HA，能顯著增強(qiáng)尾礦中砷的遷移能力。

HA對(duì)As的遷移能力影響是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，包含了尾礦、HA和As之間的相互作用。HA可能通過(guò)靜電作用增加砷的遷移性，并使其被吸附和組成可溶的復(fù)合物。HA可能通過(guò)有機(jī)官能團(tuán)(主要是COOH和OH)與表層氫氧根之間的配體交換反應(yīng)和氫鍵反應(yīng)被吸附到尾礦的表面，從而將砷的陰離子釋放到溶液中。有機(jī)物的吸附能夠增加固體表面的負(fù)電荷官能團(tuán)密度，這能夠使尾礦表面或者有機(jī)物表面與砷的陰離子之間產(chǎn)生更大的互相排斥作用，從而阻止砷的陰離子被重吸附到表面上，也導(dǎo)致了砷的遷移能力的增強(qiáng)。發(fā)現(xiàn)FA能夠降低氧化鋁表面的砷的吸附，這是由于它的吸附過(guò)程產(chǎn)生了顯著的負(fù)電荷表面。此外，pH的升高也可能使尾礦中的有機(jī)物溶解，從而釋放出連接的砷。

對(duì)于尾礦表面上的吸附位點(diǎn)，HA與砷發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)，可能也引起砷的遷移能力增加。在實(shí)驗(yàn)室中使用純的氫氧化物和粘土礦物也觀(guān)察到了類(lèi)似的結(jié)果。Takahashi等人報(bào)道了砷在高嶺石和硅土上的吸附作用能被HA的吸附作用阻止。Grafe等人指出，在HA和FA存在的情況下，觀(guān)測(cè)到了α-FeOOH上的砷吸附受直接的競(jìng)爭(zhēng)吸附和間接的靜電作用影響。

可溶性的砷-HA和/或砷-金屬-HA復(fù)合物在高pH條件下的形成可能是另一個(gè)會(huì)促進(jìn)尾礦中砷的遷移機(jī)制?，F(xiàn)有的研究表明，HA是一個(gè)大型的超分子聯(lián)合體，在其中有許多相對(duì)較小的、化學(xué)性質(zhì)不一的有機(jī)物分子通過(guò)氫鍵與疏水作用連接成簇。這個(gè)超分子聯(lián)合體在高pH情況下離解為小分子質(zhì)量的有機(jī)物，并可能與砷組成了可溶性的復(fù)合物。砷可能直接或通過(guò)金屬橋接作用機(jī)制與HA結(jié)合。HA里面羧基和氨基官能團(tuán)在與砷絡(luò)合的過(guò)程中扮演著重要的角色。Buschmann等人報(bào)道HA里面的酚鹽可能與As(Ⅲ)和As(V)直接結(jié)合形成水合復(fù)合物。但是，由于NOM內(nèi)在的物理化學(xué)上的復(fù)雜性，很難確定可靠的物理化學(xué)參數(shù)來(lái)描述這種絡(luò)合作用。

2.4 重金屬的遷移

我們?cè)u(píng)估了在加入HA的情況下尾礦中重金屬的遷移能力。35孔體積的蒸餾水單獨(dú)淋洗，能夠遷移15 mgCu/kg。在淋出液里面，用12孔體積的淋洗得到了最高的平均Cu濃度6 mg/L(圖3b)。當(dāng)用含有0.1%HA的溶液(pH11)淋洗過(guò)柱子，15孔體積淋洗的淋出液中最高平均Cu濃度達(dá)到了8 mg/L。當(dāng)使用70孔體積淋洗時(shí)，累積的Cu的遷移逐漸增加到了35 mg/kg。

使用蒸餾水12孔體積淋洗，淋出液中Pb的最高平均濃度是116 mg/L。隨著淋洗的孔體積的增大，蒸餾水淋洗的Pb的累積遷移達(dá)到了280 mg/kg。在含有0.1%的HA的時(shí)候，使用15孔體積的淋洗，淋出液中的Pb的最高平均濃度為144 mg/L，累積遷移達(dá)到了838 mg/kg。

使用12孔體積蒸餾水淋洗，淋出液中Zn的最高平均濃度達(dá)到了25 mg/L，累積遷移逐漸增加到了63 mg/kg(圖3d)。當(dāng)加入了0.1%HA的時(shí)候(pH11)，使用15孔體積淋洗，淋出液中Zn的最高平均濃度達(dá)到了42 mg/L，最終Zn的遷移達(dá)到了224 mg/kg。

HA可能是通過(guò)形成水合復(fù)合物來(lái)增強(qiáng)重金屬的遷移能力。在高pH時(shí)，HA離解，它的溶解度增加，并形成了水合的重金屬-腐植酸鹽復(fù)合物。Abate和Masini報(bào)道了HA與金屬陽(yáng)離子形成復(fù)合物的穩(wěn)定性順序?yàn)镃u>Pb>Zn，而絡(luò)合能力順序?yàn)镻b>Cu>Zn。水合復(fù)合物的形成可能反過(guò)來(lái)通過(guò)金屬橋接作用機(jī)制與其他溶解的砷緊密連接，降低了砷被固相重吸附的趨勢(shì)。

HA與陽(yáng)離子的結(jié)合主要被認(rèn)為是酸性官能團(tuán)，例如羧基或者酚基的存在。COOH和酚OH基決定了HA的總酸度，而醇OH僅僅是弱酸性的，與金屬反應(yīng)極微。羧基能夠很容易和金屬反應(yīng)，并且在pH2.5～7之間逐漸離解形成羧酸鹽組(COO-)。酚羥基(OH)組在pH8～13.5之間離解，與金屬反應(yīng)較少，但在與砷的直接結(jié)合過(guò)程中扮演著重要角色。

此外，Spark等人報(bào)道了HA對(duì)金屬的吸附作用發(fā)生的pH值顯著低于不可溶的金屬氧化物形成的pH值，最大的pH范圍是5.5～7.5，并涉及HA的固態(tài)成分。在高pH下，HA的存在顯著地降低了金屬的沉淀，可能是由于形成了可溶的金屬腐植酸鹽。這導(dǎo)致了高pH下，HA對(duì)砷和重金屬的高遷移。在堿性條件下，水合腐植酸鹽-金屬?gòu)?fù)合物的形成有效地掩蓋了金屬氫氧化物的形成，這進(jìn)一步阻止了重金屬的沉淀以及砷吸附與共沉淀到這些氫氧化物上面，從而增加了砷和重金屬的遷移能力。

2.5 遷移相關(guān)性

通過(guò)線(xiàn)性最小二乘回歸分析發(fā)現(xiàn)，HA對(duì)尾礦中砷和其他重金屬(如Cu，Pb和Zn)的遷移與鐵的遷移緊密相關(guān)(圖4a)。其相關(guān)系數(shù)在0.787～0.948之間。HA的存在促進(jìn)了水合腐植酸鐵復(fù)合物的形成，抑制了鐵的氫氧化物的形成，使得氫氧化鐵與砷、重金屬共沉淀和吸附的可能性降低，增加了砷和重金屬的遷移能力。

尾礦中砷的遷移與重金屬遷移密切相關(guān)(圖4b)。相關(guān)系數(shù)在0.875～0.934之間。尾礦中砷和重金屬的共遷移表明砷與重金屬不發(fā)生共沉淀，或者至少這種共沉淀幾率極低。在淋出液中水合的砷和重金屬同時(shí)存在。因此，溶解的砷和重金屬可能都同時(shí)存在于可溶的砷-有機(jī)物復(fù)合物、金屬-有機(jī)物復(fù)合物，或者砷-金屬-有機(jī)物復(fù)合物中。這表明在HA的存在下，通過(guò)與重金屬共遷移的方式，尾礦中的砷的遷移能力在某種程度上得到了增強(qiáng)。重金屬作為橋接劑幫助砷被結(jié)合進(jìn)入可溶性有機(jī)復(fù)合物中，增強(qiáng)了砷的遷移能力。

3 結(jié)論和建議

本研究揭示了在堿性條件下，HA能夠增強(qiáng)尾礦中砷和重金屬的遷移。尾礦中砷和重金屬的遷移與鐵的遷移正相關(guān)。在堿性條件和HA的存在下，砷的遷移在某種程度上被共存金屬的遷移而增強(qiáng)。這一過(guò)程是通過(guò)金屬橋接機(jī)制，幫助砷結(jié)合到可溶的水合有機(jī)復(fù)合物中。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)于正確地控制砷和重金屬的污染，降低和規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)很有幫助。

HA在堿性條件下，原位或者非原位，能夠被潛在地應(yīng)用于污染土壤和尾礦中大量砷和重金屬的同時(shí)移除，從而降低環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。HA也能被用來(lái)作為持續(xù)處理方法的預(yù)處理(比如用于固化/穩(wěn)定化，生物修復(fù)，或者自然衰減過(guò)程)。HA還能增強(qiáng)電動(dòng)修復(fù)技術(shù)中砷和重金屬的遷移能力。結(jié)合其他現(xiàn)有的修復(fù)技術(shù)，田間示范是必須的，以便確定使用NOM的可行性并評(píng)估其現(xiàn)場(chǎng)性能和成本效益。開(kāi)發(fā)含有NOM、砷和重金屬的廢水處理、NOM的回收和再生等適用技術(shù)，都必須進(jìn)行成本核算。

致謝和參考文獻(xiàn)(略)

譯自：Chemosphere，2009，74：274～279。