■周鵬

（濟(jì)源市環(huán)境科學(xué)研究和宣傳教育中心 河南濟(jì)源 459000）

化學(xué)穩(wěn)定化法對(duì)土壤重金屬污染的處理效果

■周鵬

（濟(jì)源市環(huán)境科學(xué)研究和宣傳教育中心 河南濟(jì)源 459000）

在對(duì)我國(guó)某地受到重金屬污染的土地進(jìn)行調(diào)查分析后，通過(guò)對(duì)不同配方的化學(xué)穩(wěn)定劑進(jìn)行穩(wěn)定化實(shí)驗(yàn)，確定較為理想的化學(xué)穩(wěn)定劑配方，并根據(jù)土壤污染程度調(diào)整穩(wěn)定劑濃度，使土壤中的重金屬和穩(wěn)定劑反應(yīng)，生成多種重金屬的礦石晶體，從而使重金屬喪失毒性和遷移性，經(jīng)對(duì)穩(wěn)定化處理后土壤的浸出毒性檢測(cè)和土壤農(nóng)作物重金屬含量的檢測(cè)，確定化學(xué)穩(wěn)定化法對(duì)土壤重金屬污染的處理效果，為該地區(qū)的土壤重金屬污染農(nóng)田修復(fù)工作提供相應(yīng)的技術(shù)支撐。

土壤重金屬污染處理效果

重金屬污染物在土壤中移動(dòng)性差，滯留時(shí)間長(zhǎng)、不能被微生物降解，當(dāng)其積累到一定程度，不僅會(huì)導(dǎo)致土壤退化，農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)下降，而且還可以通過(guò)徑流、淋失作用污染地表水和地下水，惡化水文環(huán)境，并可能直接毒害植物或通過(guò)食物鏈途徑危害人體健康，土壤重金屬污染以及治理現(xiàn)已經(jīng)成為科學(xué)界乃至全世界關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。目前，世界各國(guó)對(duì)土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)進(jìn)行廣泛的研究，取得了可喜的進(jìn)展。我們通過(guò)選取我國(guó)某地受到重金屬污染的土地，針對(duì)其進(jìn)行了化學(xué)穩(wěn)定化法實(shí)驗(yàn)，獲得了較好的處理效果。

1 治理區(qū)域農(nóng)田土壤污染特征調(diào)查

根據(jù)農(nóng)田土壤區(qū)域距離重金屬冶煉企業(yè)的不同，將調(diào)查區(qū)域劃分為高污染區(qū)和低污染區(qū)。高污染區(qū)按15×25 m的規(guī)格分成4個(gè)網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格按照梅花布點(diǎn)法采集1個(gè)混合樣，其中兩個(gè)網(wǎng)格采集剖面樣，深度至80 cm，合計(jì)采集10個(gè)土壤樣品；低污染區(qū)按33× 33 m的規(guī)格分成9個(gè)網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格按照梅花布點(diǎn)法采集1個(gè)混合樣，其中3個(gè)網(wǎng)格采集剖面樣，深度至60 cm，合計(jì)采集15個(gè)土壤樣品。

檢測(cè)結(jié)果表明（見(jiàn)表1），農(nóng)田土壤污染類(lèi)型簡(jiǎn)單，主要存在重金屬鉛、鎘、砷污染，高、低兩塊污染區(qū)污染程度差異較大。高污染區(qū)鉛、鎘、砷三種重金屬超標(biāo)率為100%，低污染區(qū)表層鎘的超標(biāo)率為100%。

表1 高低污染區(qū)土壤重金屬含量統(tǒng)計(jì)表

低污染區(qū)3個(gè)采樣網(wǎng)格上的表層土樣（0-20cm）鎘全部超標(biāo)，2個(gè)在20-40cm深度的土樣鎘元素超標(biāo)；在3個(gè)采樣網(wǎng)格上，9個(gè)不同深度的土樣砷、鉛均不超標(biāo)。低污染區(qū)土壤中鉛、鎘、砷三種重金屬含量見(jiàn)圖1。

2個(gè)高污染區(qū)采樣網(wǎng)格上的表層土壤（0-20cm）鉛、砷、鎘均超標(biāo)，而其余深度上的鉛、砷、鎘均不超標(biāo)。高污染區(qū)土壤中鉛、鎘、砷三種重金屬含量見(jiàn)圖2。

2 化學(xué)穩(wěn)定劑配方選取

圖1 低污染區(qū)土壤鉛、砷、鎘含量

圖2 高污染區(qū)土壤鉛、砷、鎘含量

根據(jù)土壤的重金屬污染程度，選取調(diào)查區(qū)的污染土壤樣品，加入不同配方的化學(xué)穩(wěn)定劑進(jìn)行穩(wěn)定化實(shí)驗(yàn)，確定藥劑配方、加藥量等，該穩(wěn)定劑由硫、磷、鉀、鈣等常見(jiàn)元素組成，其能夠完全和以不穩(wěn)定的形式存在的重金屬反應(yīng)，生成多種重金屬的礦石晶體，從而喪失其毒性和遷移性。

結(jié)果如下，依據(jù)土壤污染調(diào)查情況，配制了A、B、C、D四種藥劑，分別對(duì)土壤樣品進(jìn)行處理，然后對(duì)處理的土壤再做重金屬浸出檢測(cè)，其中藥劑A穩(wěn)定在鉛、鎘的同時(shí)，也增大了砷的浸出，呈現(xiàn)與鎘、鉛相反的規(guī)律，藥劑B效果最好，能使砷、鉛、鎘達(dá)標(biāo)。污染區(qū)土壤穩(wěn)定化處理后重金屬浸出檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 污染區(qū)重金屬浸出含量表

低污染區(qū)主要是鎘、鉛的毒性浸出超標(biāo)，鎘最大超標(biāo)倍數(shù)為3.6，通過(guò)幾組加藥量實(shí)驗(yàn)，確定低污染區(qū)1%的加藥量。低污染區(qū)土壤穩(wěn)定化處理后重金屬浸出檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 低污染區(qū)重金屬浸出含量表

高污染區(qū)主要是鎘、鉛的毒性浸出超標(biāo)，鎘最高超標(biāo)23倍，鉛最高超標(biāo)9倍。通過(guò)不同加藥量實(shí)驗(yàn)，高污染區(qū)確定3%的加藥量。高污染區(qū)土壤穩(wěn)定化處理后重金屬浸出檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 高污染區(qū)重金屬浸出含量表

3 治理區(qū)域土壤的穩(wěn)定化法耕作

對(duì)農(nóng)田土壤進(jìn)行區(qū)域劃分，調(diào)節(jié)土壤水分，施加化學(xué)穩(wěn)定藥劑，進(jìn)行土壤地翻耕，采樣進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，確定是否追施藥劑，再進(jìn)行翻耕。為避免原區(qū)域（重金屬冶煉企業(yè)附近區(qū)域）大氣沉降對(duì)項(xiàng)目實(shí)施帶來(lái)的影響，將高、低污染區(qū)土壤各約100方進(jìn)行剝離運(yùn)到遠(yuǎn)離重金屬冶煉企業(yè)的地方，進(jìn)行異地種植作物，以徹底排除原區(qū)域當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境影響。

通過(guò)對(duì)低污染區(qū)域和高污染區(qū)域土壤處理后的樣品檢測(cè)，在低污染區(qū)，治理前砷元素有3個(gè)超標(biāo)，超標(biāo)倍數(shù)均未超過(guò)2倍，穩(wěn)定化后均在土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-1995)Ⅱ類(lèi)以?xún)?nèi)；治理前鎘浸出液濃度有5個(gè)樣品超標(biāo)2倍以上，經(jīng)過(guò)處理后的樣品鎘含量均低于檢出限值，并且達(dá)到土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-1995)Ⅱ類(lèi)要求；鉛均未超標(biāo)。在高污染區(qū)，治理前，砷元素有3個(gè)樣品超標(biāo)2倍以上，1個(gè)樣品超標(biāo)1.2倍，經(jīng)過(guò)處理后樣品浸出毒性均低于0.01mg/ L，處理效率在95%以上；鎘全部超標(biāo)，超標(biāo)倍數(shù)在10~19，經(jīng)過(guò)處理后濃度低于0.01mg/L，處理率在90%以上；鉛有2個(gè)樣品超標(biāo)2倍以上，經(jīng)過(guò)處理后，其濃度均下降到0.01mg/L以下，處理率在97%以上，另外2個(gè)樣品的浸出溶液也都達(dá)到了農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB5084-2005）。

4 農(nóng)作物調(diào)查

通過(guò)對(duì)處理后的土壤種出來(lái)的玉米檢測(cè)，其鉛含量是未處理土壤玉米的31.3%，鎘含量也從0.022mg/kg降低到了檢出限值以下，所有樣品的重金屬含量均低于標(biāo)準(zhǔn)值。玉米重金屬含量檢測(cè)情況見(jiàn)表5。

表5 玉米重金屬含量檢測(cè)表

通過(guò)在土壤未經(jīng)處理的區(qū)域和土壤經(jīng)過(guò)處理的區(qū)域各隨機(jī)調(diào)查3個(gè)點(diǎn)，每點(diǎn)測(cè)出株距、行距，且連續(xù)取樣10穗，記錄穗粒數(shù)，進(jìn)行玉米產(chǎn)量測(cè)定。測(cè)產(chǎn)結(jié)果見(jiàn)表6，土壤經(jīng)過(guò)處理區(qū)域的玉米產(chǎn)量為土壤未經(jīng)處理的區(qū)域的107.25%。

表6 玉米產(chǎn)量測(cè)定表

通過(guò)在土壤未經(jīng)處理的區(qū)域和土壤經(jīng)過(guò)處理的區(qū)域各隨機(jī)調(diào)查3個(gè)點(diǎn)，每點(diǎn)測(cè)出株距、行距，且連續(xù)取樣10穗，記錄穗粒數(shù)，千粒重按40克計(jì)算，進(jìn)行小麥產(chǎn)量測(cè)定。測(cè)產(chǎn)結(jié)果見(jiàn)表7，土壤經(jīng)過(guò)處理區(qū)域的小麥產(chǎn)量為土壤未經(jīng)處理的區(qū)域的103.55%。

表7 小麥產(chǎn)量測(cè)定表

經(jīng)穩(wěn)定化處理的土壤種植的小麥中，砷、鉛、鎘的含量最低，穩(wěn)定化處理的效果好，砷、鎘的含量分別降至0.13mg/kg、0.24mg/kg；鉛含量降低了30%，僅為周邊土壤未處理小麥樣品中鉛含量的58.6%。

5 治理區(qū)域土壤化學(xué)穩(wěn)定化處理效果

在對(duì)農(nóng)田土壤進(jìn)行穩(wěn)定化處理后一年時(shí)，我們對(duì)土壤進(jìn)行了取樣分析，以驗(yàn)證穩(wěn)定化技術(shù)的長(zhǎng)期性和有效性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明穩(wěn)定化一年后，土壤的浸出液毒性全部能夠滿(mǎn)足農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB5084-2005）。

在對(duì)農(nóng)田土壤進(jìn)行穩(wěn)定化施工兩年后，我們對(duì)土壤再次進(jìn)行了取樣分析，進(jìn)一步驗(yàn)證穩(wěn)定化效果的長(zhǎng)期性和有效性。結(jié)果表明土壤穩(wěn)定化處理兩年后，采集的土樣中砷、鎘、鉛浸出濃度變化不大，化學(xué)穩(wěn)定化對(duì)土壤重金屬污染處理效果顯著。

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R124[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-11-289-2