尹 雪,陳家軍,呂 策 (北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院,水沙科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100875)

洗滌劑組合兩步洗滌修復(fù)重金屬污染土壤研究

尹 雪,陳家軍*,呂 策 (北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院,水沙科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100875)

本文以某化工廠受As、Cd、Cu和Pb污染場(chǎng)地土壤為研究對(duì)象,將EDTA分別與檸檬酸、鼠李糖脂和草酸組合進(jìn)行2輪攪拌洗滌修復(fù),考察實(shí)驗(yàn)室條件下不同洗滌劑組合對(duì)重金屬提取能力差異和形態(tài)分布的影響,研究多金屬污染土壤的最佳洗滌方式.結(jié)果表明,與單輪洗滌相比,兩輪洗滌處理明顯提高了As、Cd、Cu和Pb的去除率,增幅范圍在8.45%～36.81%.經(jīng)過(guò)EDTA+草酸組合的洗滌,As和Cu的去除率分別可達(dá)24.04%和29.25%;EDTA+鼠李糖脂和鼠李糖脂+EDTA組合對(duì)Cd和Pb的去除效果顯著,洗脫率分別為47.83%和30.59%.檸檬酸和EDTA組合能有效削減4種重金屬有效態(tài)比例,使As、Cd、Cu和Pb的有效態(tài)分別降低了8.61%、9.37%、14.12%和25.16%.實(shí)際工程應(yīng)用中對(duì)多種洗滌劑進(jìn)行選配,并對(duì)多重金屬污染土壤進(jìn)行多輪洗滌修復(fù),應(yīng)充分考慮重金屬去除量以及有效態(tài)削減情況,確定洗滌劑最優(yōu)組合,確保治理修復(fù)后土樣殘留重金屬的穩(wěn)定性以減少對(duì)環(huán)境后續(xù)影響.

土壤洗滌；重金屬；洗滌劑；多輪洗滌；形態(tài)

由于土壤重金屬污染具有隱蔽性、長(zhǎng)期性和不可逆性等特點(diǎn),有效治理土壤中重金屬污染一直都是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)[1-2].近年來(lái),國(guó)內(nèi)外針對(duì)土壤重金屬污染修復(fù)治理,從土壤重金屬分布特征、遷移轉(zhuǎn)化和形態(tài)等方面進(jìn)行了大量研究.土壤洗滌作為一種土壤異位修復(fù)技術(shù),憑借其高效、快速的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于重金屬污染場(chǎng)地修復(fù)[3-5].

洗滌劑的選擇直接影響到修復(fù)效果的好壞,常用的洗滌劑有螯合劑、有機(jī)酸、表面活性劑和無(wú)機(jī)酸、堿、鹽等[6-9].然而,對(duì)于洗脫土壤中的重金屬污染,單輪洗滌很難達(dá)到理想的修復(fù)效果[10-11].Zou等[12]利用 EDTA 洗滌修復(fù) As、Pb和Zn污染,即使在EDTA不足的情況下,低液固比、多次洗滌也要比高液固比、單次洗滌效果顯著.國(guó)內(nèi)外有關(guān)單一洗滌劑進(jìn)行多輪洗滌的研究較多,利用不同洗滌劑去除能力的差異進(jìn)行組合以修復(fù)多種金屬污染土壤的研究較少.本文以某化工廠受As、Cd、Cu和Pb污染場(chǎng)地土壤為研究對(duì)象,比較 EDTA、檸檬酸、鼠李糖脂和草酸對(duì)不同重金屬的提取能力,研究 EDTA與其他 3種洗滌劑組合的 2步洗滌方式對(duì)目標(biāo)重金屬的去除效果,并分析洗滌前后土壤重金屬形態(tài)變化規(guī)律,綜合評(píng)估土壤洗滌效果,為多輪洗滌修復(fù)技術(shù)的推廣提供科學(xué)依據(jù).

1 材料與方法

1.1 供試土樣

表1 供試土樣基本理化性質(zhì)及重金屬含量Table 1 Physical and chemical properties and heavy metal content in the tested soils

供試土樣來(lái)自我國(guó)東北某市的廢棄化工場(chǎng)地,主要受As、Cd、Cu和Pb污染.將土壤樣品室溫風(fēng)干、粉碎,并過(guò)2mm孔徑篩,陰涼貯存以備用.另取自然風(fēng)干土樣,用瑪瑙研缽碾磨,過(guò) 0.15mm孔徑篩后用于重金屬形態(tài)和全量分析.測(cè)定得到供試土樣基本理化性質(zhì)和重金屬濃度如表 1所示.該土壤的As、Cd、Cu和Pb均超過(guò)國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)修訂版(征求意見稿 GB15618-1995)中無(wú)機(jī)污染物二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值(As 25μg/g;Cd 0.6μg/g;Cu 100μg/g;Pb 350μg/g),其中 As污染最嚴(yán)重,超出標(biāo)準(zhǔn)15倍.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 單一洗滌劑洗滌實(shí)驗(yàn) 在室溫下,稱取8g土樣置于一系列 500mL燒杯中,分別加入0.075mol/L的 Na2EDTA(AR,廣州西隴化工股份有限公司,以下簡(jiǎn)稱 EDTA)、檸檬酸(AR,廣州西隴化工股份有限公司)、鼠李糖脂(西安羅森伯科技有限公司)和草酸(AR,廣州西隴化工股份有限公司)溶液進(jìn)行攪拌洗滌實(shí)驗(yàn).設(shè)定攪拌強(qiáng)度為200r/min,液固比 10:1,攪拌 30min后將混合液以5000r/min離心10min,棄去上清液并將洗滌土樣用去離子水沖洗3次,離心分離進(jìn)行第2輪洗滌,實(shí)驗(yàn)操作同第 1輪.最后將離心后的上清液過(guò)0.45μm膜分離,貯存在含有硝酸洗滌的聚乙烯瓶中.利用 ICP-AES(PE公司DV5000)測(cè)定提取液中金屬含量.其中鼠李糖脂分子量為650g/mol,臨界膠束濃度(CEC)為0.0001mol/L.

1.2.2 洗滌劑組合的兩輪洗滌實(shí)驗(yàn) (1)EDTA與檸檬酸組合.在室溫下,稱取8g土樣置于一系列500mL燒杯中,分別進(jìn)行A和B兩組攪拌洗滌實(shí)驗(yàn).A組第 1輪先投加 0.075mol/L的 EDTA,設(shè)定攪拌強(qiáng)度為 200r/min,液固比10:1,攪拌30min后將混合液以5000r/min離心10min,過(guò) 0.45μm 膜分離提取液,貯存在含有硝酸洗滌的聚乙烯瓶中.利用 ICP-AES(PE公司DV5000)測(cè)定提取液中金屬含量.將洗滌過(guò)的土樣用去離子水沖洗 3次,離心分離以備第 2輪洗滌使用.第 2輪洗滌劑采用 0.075mol/L檸檬酸,其他實(shí)驗(yàn)條件與第 1輪相同,然后將處理后的土樣烘干以備形態(tài)測(cè)試使用.B組首輪洗滌劑采用檸檬酸,第 2輪采用 EDTA,其他實(shí)驗(yàn)操作相同.本實(shí)驗(yàn)每次處理均采用 3個(gè)平行樣取平均值.

(2)EDTA與鼠李糖脂組合.洗滌液采用0.075mol/L EDTA與鼠李糖脂溶液,其他實(shí)驗(yàn)操作均與上一組合相同.將含鼠李糖脂的洗滌液進(jìn)行消解,首先取20mL上清液倒入三角瓶中,在通風(fēng)櫥中加入10mL濃硝酸和2mL高氯酸,再加上小漏斗蓋上錫箔紙過(guò)夜.次日,用電熱板上加熱以排空黃棕色煙霧,消煮液澄清透明后,煮至剩余1～2mL消煮液,取下放涼即進(jìn)行過(guò)濾定容至25mL.利用ICP-AES(PE公司DV5000)測(cè)定提取液中金屬含量.

(3)EDTA與草酸組合.洗滌液采用0.075mol/L EDTA與草酸溶液,仍進(jìn)行2組實(shí)驗(yàn),每組實(shí)驗(yàn)包括2輪,其他實(shí)驗(yàn)操作均與上一組合相同.

1.2.3 重金屬全量和形態(tài)提取方法 稱取0.125g的樣品于聚四氟乙烯消解罐中,加入0.5mL的HCl,6.0mL的HNO3和3.0mL的HF,在Berghof MWS-3型微波消解系統(tǒng)中(180℃)反應(yīng)15min.冷卻后轉(zhuǎn)移到50mL聚四氟乙烯燒杯中,加入0.5mL H3ClO4,中溫(180～200℃)蒸干,再加入 2.5mL、濃度為1mol/L的HNO3,0.25mL H2O2和5mL去離子水,加熱溶解殘?jiān)?冷卻后定容至 25mL,溶液轉(zhuǎn)移到 30mL聚乙烯瓶?jī)?nèi),利用 ICP-AES(PE公司DV5000)測(cè)定溶液中金屬含量.

受試土樣重金屬污染物的形態(tài)提取方法參照BCR法[13].

第 1步 酸溶解態(tài):稱取烘干后的樣品 0.8g置于 100mL聚丙烯離心管中,加入 32mL的0.11mol/L的醋酸,室溫下(25℃均振蕩 16h,振蕩過(guò)程中確保樣品處于懸浮狀態(tài),然后離心20min(10000r/min),把上清液移入100mL聚乙烯瓶中;往殘?jiān)屑尤?16mL二次去離子水,振蕩15min,離心 20min(10000r/min),把上清液移入上述聚乙烯瓶中,儲(chǔ)存于冰箱 4℃內(nèi)以備分析.第 2步 鐵錳氧化態(tài):往第1步的殘?jiān)屑尤?2mL剛配制的 0.lmol/L的鹽酸羥胺(HNO3酸化,pH 2),用手振蕩試管使殘?jiān)糠稚?再按第 1步方法振蕩、離心、移液、洗滌.第 3步 有機(jī)結(jié)合態(tài):往第 2步的殘?jiān)芯徛尤?8mL、濃度為8.8mol/L的雙氧水(HNO3酸化,pH 2),用蓋子蓋住離心管(防止樣品劇烈反應(yīng)而出),室溫下放置lh(間隔15min用手振蕩);揭開蓋子放到砂浴鍋中(85℃)溫浴 lh,待溶液蒸至近干,拿出至冷卻;再加入 8mL、濃度為 8.8mol/L的雙氧水(HNO3酸化,pH 2),重復(fù)上述操作;加入 40mL、濃度為1mol/L的醋酸銨(HNO3酸化,pH 2),按第1步方法振蕩、離心、移液、洗滌.重金屬各形態(tài)含量均采用ICP-AES(PE公司DV5000)測(cè)定.

1.2.4 數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)采用 SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析,采用 Duncan多重級(jí)差檢驗(yàn)法對(duì)不同洗滌劑條件下土樣中重金屬的去除率數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析.

2 結(jié)果與討論

2.1 淋洗劑組合對(duì)重金屬去除率的影響

結(jié)合圖1(a),對(duì)比EDTA和檸檬酸對(duì)4種重金屬的去除率,除Pb外,3種重金屬的去除率非常接近.Pb洗脫率的差異可能與2種試劑的螯合常數(shù)不同有關(guān)[14].兩輪洗滌后,As、Cd、Cu和Pb的去除率均得到有效提高,較之單一洗滌劑增幅可達(dá)8.45%、17.12%、9.13%和20.91%,Finzgar等[15]研究表明,在EDTA用量相同的情況下,多輪洗滌能有效提高對(duì)Pb和Zn的去除率.檸檬酸+EDTA與EDTA+檸檬酸組合對(duì)于4種重金屬的洗脫效果相似,Di Palma等[16]指出,檸檬酸與EDTA洗脫重金屬均是通過(guò)對(duì)重金屬的絡(luò)合作用以及向土壤中輸入的H+來(lái)改變土壤中重金屬的賦存狀態(tài),使其從土壤解吸進(jìn)入到溶液中.因此洗滌次序的改變并不會(huì)對(duì) 4種重金屬的去除率產(chǎn)生影響,2種條件下的洗脫規(guī)律基本一致.

如圖1(b)所示,鼠李糖脂對(duì)As、Cu和Pb的去除率要高于EDTA,但EDTA洗脫Cd的效果顯著.由于EDTA與重金屬的絡(luò)合物進(jìn)入溶液中后易被吸附在土壤顆粒表面,而鼠李糖脂在絡(luò)合重金屬的同時(shí)還能降低表面張力來(lái)破壞土壤和重金屬的粘附性,具有螯合劑和表面活性劑的雙重功效[17-18].原土中 Cd有效態(tài)含量約占總量的70%,酸溶解態(tài)含量明顯高于其他 3種重金屬.Lim 等[19]指出,較之鐵錳氧化態(tài)和有機(jī)結(jié)合態(tài),EDTA更適于酸溶解態(tài)重金屬的洗脫,故 Cd的去除效果顯著.另外,經(jīng)過(guò) EDTA+鼠李糖脂組合的洗滌,Cd的去除率達(dá)到最大為 47.83%,較之單獨(dú)使用EDTA與鼠李糖脂,分別提高了18.79%和 36.51%.而 Pb的最大去除率是經(jīng)過(guò)鼠李糖脂+EDTA組合處理而得到,可達(dá) 30.59%.同單一洗滌劑相比,As、Cu和Pb的去除率均有所提高,增幅分別為15.04%、10.5%和9.92%.

As屬于類金屬的一種,在土壤中主要與土壤礦物質(zhì)結(jié)合,常以氧化物酸根陰離子形式存在.土壤洗滌中常用的螯合劑并不適用于As污染土壤的修復(fù)[20].草酸根具有很強(qiáng)的還原性,能將包覆于Fe、Al氧化物和氫氧化物的As釋放出來(lái),故草酸對(duì)As的洗脫效果優(yōu)于EDTA[21-22],這也與圖1(c)中結(jié)果一致.Elliott等[23]研究表明,由于草酸對(duì) Ca2+有很強(qiáng)的親和力,洗滌過(guò)程中草酸會(huì)結(jié)合提取液中的 Ca2+,產(chǎn)生的草酸鈣沉淀掩蔽土壤顆粒中的重金屬離子,直接影響重金屬的解吸,導(dǎo)致Cd、Cu和Pb的去除率不及EDTA.當(dāng)首輪采用EDTA洗脫酸溶解態(tài)和其他易遷移轉(zhuǎn)化的部分后,再利用草酸的還原性進(jìn)一步去除鐵錳和有機(jī)結(jié)合態(tài)的重金屬[24],同時(shí)也避開了草酸鈣的不利影響強(qiáng)化了洗滌效果,使得對(duì) 4種重金屬的洗脫率要高于草酸+EDTA組合,As和Cu的去除率也達(dá)到峰值,分別為 24.04%和 29.25%.與單輪洗滌效果相比,As、Cd、Cu和 Pb去除率提高顯著,分別增加了13.24%、36.81%、14.44%和16.57%.

圖1 不同洗滌劑和洗滌次序?qū)χ亟饘偃コ实挠绊慒ig.1 Effects of different washing reagents and steps on heavy metal removal rate

與單輪洗滌相比,2輪洗滌處理明顯提高了4種重金屬的去除率,就每種金屬而言,對(duì)As和Cu洗脫效果最好的是草酸+EDTA組合,去除率可達(dá)24.04%和 29.25%;經(jīng)過(guò) EDTA+鼠李糖脂組合的洗滌,Cd的去除率達(dá)到最大,為47.83%;Pb的最大去除率則是經(jīng)過(guò)鼠李糖脂+EDTA組合洗脫而得到,可達(dá) 30.59%.統(tǒng)計(jì)分析表明,不同洗滌劑及其組合對(duì) 4種重金屬的去除率之間的差異均可達(dá)到極顯著水平(P<0.01).

2.2 洗滌劑組合對(duì)重金屬形態(tài)分布的影響

土壤重金屬元素的解吸效率取決于污染土壤中重金屬的種類以及重金屬元素各種形態(tài)的分布情況.

如表2所示,鼠李糖脂+EDTA組合對(duì)As洗脫效果顯著,總?cè)コ靠蛇_(dá)到 93.18μg/g;EDTA+檸檬酸能有效削減有效態(tài) As(殘?jiān)鼞B(tài)以外的形態(tài)),使其所占比例降低 8.91%.EDTA+草酸和草酸+ EDTA對(duì)酸溶解態(tài)和氧化結(jié)合態(tài)As去除效果最好,這與李平等[25]研究結(jié)果一致;EDTA+檸檬酸對(duì)鐵錳氧化態(tài)的 As洗脫效果最佳.經(jīng)過(guò)鼠李糖脂+EDTA的洗滌處理,殘?jiān)鼞B(tài)As的洗脫量最大,酸溶解態(tài)和氧化物結(jié)合態(tài) As含量升高.結(jié)合圖2(a),鼠李糖脂+EDTA組合并沒(méi)有降低有效態(tài) As所占比例,相反酸溶解態(tài)比例有所上升,這無(wú)疑會(huì)增加后續(xù)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn);綜合比較各個(gè)組合對(duì) As的去除量以及削減 As有效態(tài)比例的貢獻(xiàn),EDTA+草酸是洗滌修復(fù) As污染的最佳組合.統(tǒng)計(jì)分析表明,6洗滌劑組合對(duì)4種形態(tài)As的洗脫量之間的差異均達(dá)到極顯著水平(P<0.001).

對(duì) Cd來(lái)說(shuō),酸溶解態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)最大去除量分別由草酸+EDTA 和 EDTA+鼠李糖脂實(shí)現(xiàn);鼠李糖脂+EDTA對(duì)鐵錳氧化態(tài)和氧化物結(jié)合態(tài)Cd洗脫效果最好.對(duì)于每個(gè)組合,酸溶解態(tài)則是Cd去除總量的主要貢獻(xiàn)者,約占總量的 50%,圖2(b)中酸溶解態(tài)比例均有所下降證實(shí)了這一點(diǎn),也與石福貴等[26]研究結(jié)果相符.EDTA+鼠李糖脂洗脫Cd的總量最大,EDTA+檸檬酸使有效態(tài)Cd所占比例得到最大程度的削減,降低了 9.37%.需要注意的是,雖然EDTA+鼠李糖脂對(duì)Cd有較好的去除效果,但是洗滌后 Cd有效態(tài)比例反而有所上升,主要表現(xiàn)在鐵錳氧化態(tài)比例提高了6.57%,Neza等[27]等指出,鼠李糖脂較易去除酸溶解態(tài)和有機(jī)結(jié)合態(tài)的 Cd,鐵錳氧化態(tài)存在的 Cd與晶體結(jié)構(gòu)或與粘土礦物緊密結(jié)合,從而較難被解吸下來(lái).綜合考慮,EDTA+檸檬酸最適用于 Cd的洗脫.統(tǒng)計(jì)分析表明,6洗滌劑組合對(duì)4種形態(tài)Cd的洗脫量之間的差異均達(dá)到極顯著水平(P<0.01).

表2 不同洗滌劑組合條件下重金屬的去除(μg/g)Table 2 Heavy metals removal under different combination of washing reagents(μg/g)

Cu的洗脫主要來(lái)自鐵錳氧化態(tài)的去除,除EDTA+鼠李糖脂組合,其他所有組合的鐵錳氧化態(tài)Cu的去除約占去除總量的50%～74%.對(duì)于酸溶解態(tài)的 Cu,不同組合對(duì)其洗脫量接近.EDTA+草酸組合對(duì)鐵錳氧化態(tài)的去除效果最好,可達(dá)121.17μg/g.除 EDTA+鼠李糖脂和草酸+EDTA,經(jīng)過(guò)其他組合的洗滌,氧化結(jié)合態(tài) Cu的含量略有升高,由于數(shù)值很小可忽略不計(jì).不同組合對(duì)殘?jiān)鼞B(tài)Cu的解吸效果也各不相同,Udovic等[28]研究表明,由2種相同的洗滌劑構(gòu)成的組合,使用順序不同時(shí)去除率也差異明顯.最大洗脫量由EDTA+草酸組合實(shí)現(xiàn),經(jīng)過(guò)檸檬酸+EDTA組合的洗滌,有效態(tài)Cu比例降幅最大,達(dá)到14.12%.EDTA+草酸對(duì)Cu總量的去除和削減有效態(tài)比例貢獻(xiàn)最大,因此 EDTA+草酸是進(jìn)行 Cu污染修復(fù)的最佳組合.統(tǒng)計(jì)分析表明,6洗滌劑組合對(duì)4種形態(tài)Cu的洗脫量之間的差異均達(dá)到極顯著水平(P<0.01).

Pb的去除主要來(lái)自鐵錳氧化態(tài)的去除.和Cu情況相似,鐵錳氧化態(tài)Pb的去除量仍占據(jù)總?cè)コ康慕^大部分.EDTA+檸檬酸能有效削減鐵錳氧化態(tài)和有機(jī)結(jié)合態(tài)Pb的含量.在去除酸溶解態(tài) Pb方面,檸檬酸+EDTA更具優(yōu)勢(shì).除 EDTA+鼠李糖脂和 EDTA+草酸,其他組合的處理使 Pb殘?jiān)鼞B(tài)含量在洗滌后有所升高,說(shuō)明洗滌的過(guò)程不僅是污染物去除的過(guò)程,也是形態(tài)再分配達(dá)到平衡的過(guò)程[29-30].殘?jiān)鼞B(tài)的重金屬不易在環(huán)境中遷移轉(zhuǎn)化,對(duì)環(huán)境和生物的危害較低,所以其含量的升高不會(huì)帶來(lái)后續(xù)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[31].整體而言,Pb的有效態(tài)比例在不同組合條件下均有削減,減幅最大的是 EDTA+檸檬酸組合,可達(dá) 25.16%.盡管鼠李糖脂+EDTA組合洗脫P(yáng)b的總量最大,從土壤中殘留 Pb穩(wěn)定性角度出發(fā),EDTA+檸檬酸組合更具優(yōu)勢(shì).統(tǒng)計(jì)分析表明,6洗滌劑組合對(duì) 4種形態(tài)Pb的洗脫量之間的差異均達(dá)到極顯著水平(P<0.01).

綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果,EDTA、檸檬酸、鼠李糖脂和草酸均能有效去除土壤中重金屬污染,經(jīng)過(guò)兩輪洗滌,3種洗滌劑組合顯著提高4種重金屬去除率,檸檬酸和EDTA組合能有效削減4種重金屬有效態(tài)比例.盡管 EDTA對(duì)多種重金屬均有較好去除效果,但其存在難生物降解和導(dǎo)致土壤礦物離子流失等缺點(diǎn)[32].鼠李糖脂作為新型表面活性劑的一種,不僅易生物降解還可應(yīng)用于受有機(jī)物污染土壤的洗滌修復(fù),但因造價(jià)較高,尚未規(guī)模化生產(chǎn)因而限制其在實(shí)際工程中的應(yīng)用.檸檬酸和草酸均屬于有機(jī)酸,其廉價(jià)易得并易降解,對(duì)于輕中度重金屬污染的場(chǎng)地仍具有較好的適用性.在實(shí)際重金屬污染場(chǎng)地修復(fù)中具有廣闊的應(yīng)用前景.

圖2 洗滌次序?qū)χ亟饘傩螒B(tài)分布的影響Fig.2 Effects of washing steps on fractions of heavy metals

3 結(jié)論

3.1 與單輪洗滌相比,2輪洗滌處理明顯提高了As、Cd、Cu和 Pb的去除率.較之單一洗滌劑,EDTA和檸檬酸組合提高As、Cd、Cu和Pb幅度可達(dá)8.45%、17.12%、9.13%和20.91%;EDTA和鼠李糖脂組合達(dá) 15.04%、36.51%、10.5%和9.92%;EDTA和草酸組合達(dá) 13.24%、36.81%、14.44%和 16.57%.經(jīng)過(guò) EDTA+草酸、EDTA+鼠李糖脂、EDTA+草酸和鼠李糖脂+EDTA組合的洗滌,As、Cd、Cu和Pb的洗脫率可達(dá)24.85%、47.83%、29.25%和30.59%.

3.2 檸檬酸和EDTA組合能有效削減4種重金屬有效態(tài)比例,經(jīng)過(guò) EDTA+檸檬酸的洗滌,As、Cd和Pb的有效態(tài)分別降低了8.91%、9.37%和25.16%.檸檬酸+EDTA也顯著削減了有效態(tài) Cu所占比例,降幅可達(dá)14.12%.

3.3 利用多種洗滌劑對(duì)多重金屬污染土壤進(jìn)行多輪洗滌修復(fù),洗滌劑最佳選配應(yīng)充分考慮重金屬去除總量以及有效態(tài)削減情況.洗滌修復(fù)的目的不僅僅是減少土壤中重金屬污染的含量還應(yīng)關(guān)注洗滌后重金屬的形態(tài)分布對(duì)環(huán)境帶來(lái)的后續(xù)影響,實(shí)際工程應(yīng)用中應(yīng)充分考慮.

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Remediation of heavy metal contaminated soil by using two-step sequential washing with different reagents.

YIN Xue, CHEN Jia-jun*, Lü Ce (Key Laboratory of Water and Sediment Sciences, Ministry of Education, School of Environment, Beijing Normal University, Beijing 100875, China). China Environmental Science, 2014,34(5)：1222～1228

Washing performance of soil polluted by As, Cd, Cu, and Pb was studied to reveal the optimal parameters for remediation of heavy metal contaminated soil. Three reagents, namely citric acid, rhamnolipid, and oxalic acid, were selected and combined with EDTA, respectively. Compared with one-step washing, the two-step sequential washing with different reagents increased the removal efficiencies of As, Cd, Cu, and Pb by 8.45%～36.81%. The removal of As and Cu could reach 24.85% and 29.25%, respectively, when applying the two-step sequential washing with the combination of EDTA and oxalic acid, 47.83% of Cd and 30.59% of Pb in the soil could be eluted by washing with the combination of EDTA and rhamnolipid. After washing with the combination of EDTA and citric acid, the available contents of As, Cd, Cu and Pb in the soil decreased by 8.61%, 9.37%, 14.12%, and 25.16%, respectively. From practical perspective, the application of combining different reagents and adopting multi-step sequential washing require further process optimization, with special attention to the removal of both total metal amount and the available contents. The stability of heavy metal residues after remediation can thus be ensured, and subsequent impacts to the environment can be mitigated.

soil washing；heavy metals；reagents；multi-step washing；speciation

X53

A

1000-6923(2014)05-1222-07

2013-09-20

高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金項(xiàng)目(20120003110033);北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目(8122027)

* 責(zé)任作者, 教授, chenjiajun@mail.bnu.edu.cn

尹 雪(1989-),女,安徽六安人,北京師范大學(xué)碩士研究生,主要從事土壤重金屬污染修復(fù)研究.發(fā)表論文3篇.