丁新華 陳香 牛景麗

摘 要：在我國現(xiàn)代工業(yè)快速發(fā)展的同時土壤污染問題日益突出，工業(yè)廢棄物的排放導(dǎo)致土壤中的重金屬元素含量逐漸增加，不僅對土壤環(huán)境和生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞，同時也對人體健康產(chǎn)生了較大的影響。因此必須要充分了解污灌土壤所含重金屬元素形態(tài)特點，并在此基礎(chǔ)上加強對污灌土壤治理措施的研究，積極采用化學(xué)治理等措施來解決污灌土壤問題。

關(guān)鍵詞：污灌土壤;重金屬;形態(tài)特點

工業(yè)廢棄物中含有大量的重金屬元素，而這些廢棄物向土壤環(huán)境的直接排放導(dǎo)致重金屬進入并蓄積在土壤環(huán)境中，由于重金屬元素的毒性往往比較強，不僅會對土壤造成了污灌污染，而且其所產(chǎn)生的無機污染物還會進一步通過土壤進入到食物鏈中，對人類的健康構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，因此必須高度重視對污灌土壤的治理問題，加強對重金屬在污灌土壤中的存在形態(tài)特點的研究，并采取有效的治理措施。

1 污灌土壤中重金屬現(xiàn)狀分析

隨著我國化工行業(yè)、采礦以及冶煉等現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，以及在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥的過度實驗，導(dǎo)致土壤環(huán)境的重金屬污染問題日益加劇，嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)發(fā)展的可持續(xù)性，同時也破壞了整體生態(tài)環(huán)境，對人們的健康構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。同時污灌土壤中的主要重金屬元素成分比較復(fù)雜，且難以降解和溶解，給治理修復(fù)帶來了較大的難度。

2 污灌土壤中重金屬形態(tài)分析

2.1 污灌土壤中重金屬形態(tài)特點

污灌土壤中所含的重金屬元素中有相當(dāng)一部分是帶有電子層結(jié)構(gòu)的過渡性金屬，此類金屬在土壤環(huán)境中主要呈現(xiàn)可變合價形態(tài)特點，一旦具備反應(yīng)條件時就有可能產(chǎn)生氧化反應(yīng)。同時其還有可能在污灌土壤環(huán)境中發(fā)生水解反應(yīng)，進而使氫氧化合物形成[1]。此類金屬元素與無機酸也有可能發(fā)生化學(xué)反向并形成碳酸鹽活著硫化物等物質(zhì)，而這些生產(chǎn)物在土壤中會逐漸蓄積，并嚴(yán)重影響土壤的功能。此外，污灌土壤中的重金屬也存在轉(zhuǎn)化為陽離子以及中心離子態(tài)的可能，并以分子型式向絡(luò)合物中轉(zhuǎn)移，在與有機物相互結(jié)合后生產(chǎn)新物質(zhì)。污灌土壤中的重金屬元素在土壤環(huán)境中大多都會發(fā)生沉淀活著凝聚等反應(yīng)，在此過程中會衍生出多種形態(tài)，丙醛一旦土壤環(huán)境發(fā)生進一步的改變時，這些化合物形態(tài)還會出現(xiàn)液相以及固相之間的轉(zhuǎn)化變化，而重金屬形態(tài)的特點將對其化學(xué)治理效果產(chǎn)生重要的影響，因此在選擇化學(xué)治理方式前要充分了解污灌土壤中重金屬的形態(tài)特征。

2.2 污灌土壤中重金屬生物有效性與其形態(tài)特點之間的關(guān)系分析

重金屬的不同形態(tài)特性對其生物利用性有較大的影響。重金屬的生物利用性指的是其可以被生物吸收以及利用的能力，而生物體在吸收重金屬后會出現(xiàn)中毒等現(xiàn)象。污灌土壤中的重金屬由于其形態(tài)比較復(fù)雜，因此在與各種載體結(jié)合以及對不同生物的有效性方面也存在著一定的差異。通常重金屬如呈可溶性形態(tài)時，其比較容易被生物吸收利用;而如果重金屬為有機結(jié)合態(tài)時，則其生物利用性較低。因此在對污灌土壤重金屬進行化學(xué)治理時也需要充分考慮重金屬形態(tài)特征與其生物利用性之間關(guān)系這一因素。

3 治理土壤重金屬污染的化學(xué)方法分析

3.1 研究腐植酸與土壤Cd吸附性的關(guān)系

污灌土壤中的鎘元素是一種具有較強毒性的重金屬，同時由于其能夠在土壤環(huán)境以及植物中遷移，會對人體健康造成嚴(yán)重的威脅，因此其是對污灌土壤重金屬進行化學(xué)治理時的一個重要目標(biāo)。而降低土壤對Cd的吸附性則是治理污灌土壤的重要途徑。在研究腐植酸對土壤吸附Cd特性的影響時應(yīng)選擇未受污染的土壤制備實驗樣本。在本次實驗中所采集的土壤樣品為0-20cn的地表層土壤，且應(yīng)對樣品土壤進行風(fēng)干以及過篩處理，經(jīng)測定樣品的pH值達到了7.7以上，其有機質(zhì)含量為1.26%，而陽離子的交換容量則達到了3.21cmol/kg。同時在本次實驗中的試劑主要為腐植酸，并采用了蒸餾水作為實驗用水。在研究中主要是通過恒溫吸附法來進行實驗，實驗時應(yīng)首先進行不同濃度Cd溶液的配置，然后在離心管內(nèi)加入土壤樣品，之后應(yīng)在恒溫振蕩器上進行約90min的振蕩處理，并應(yīng)在將上清液過濾后再對Cd濃度進行測定，作為吸附量計算的依據(jù)。

通過分析實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)Cd吸附在有無腐植酸加入的條件下均能夠滿足Freundlich方差要求。在25℃溫度條件下時，腐植酸的加入使土壤樣本增加了對Cd的吸附量，而隨著溶液溫度的進一步上升，吸附量呈現(xiàn)出下降的趨勢。同時，當(dāng)腐植酸量增加時，樣品土壤吸附Cd量也隨之加大。而當(dāng)樣品的pH值提高時，腐植酸的加入則能夠使土壤樣品吸附Cd的增加量降低。因此在化學(xué)治理中需要充分考慮溫度、pH值等因素，并應(yīng)根據(jù)土壤的具體成分含量來確定相應(yīng)的化學(xué)治理藥劑。

3.2 采用EDTA以及表面活性劑對污灌土壤重金屬進行洗脫治理研究

在對污灌土壤重金屬進行化學(xué)治理時，可以采用表面強化劑對EDTA進行強化，以提高其洗脫重金屬的效果。在研究中應(yīng)選擇污灌土壤進行實驗樣品的制備，并要對其風(fēng)干處理后再置于玻璃瓶內(nèi)。實驗中的重要藥劑采用的是十二烷基氯酸鈉，并選擇蒸餾水作為實驗用水。在對污灌土壤樣品進行符合洗脫處理后，經(jīng)測定，土壤樣品中的重金屬碳酸鹽結(jié)合態(tài)、交換態(tài)以及可溶態(tài)含量明顯下降，同時其有機結(jié)合臺以及氧化物結(jié)合態(tài)濃度也呈現(xiàn)出降低的趨勢，這說明土壤樣品中的重金屬生物利用性以及毒性均明顯下降。同時通過對實驗數(shù)據(jù)的分析還發(fā)現(xiàn)土壤樣品在經(jīng)過復(fù)合沖洗處理后并未對磷含量造成影響，而含氮總量則出現(xiàn)了明顯的增加，因此說明綜合采用EDTA螯合劑與表面活性劑能夠?qū)ξ酃嗤寥肋M行有效的修復(fù)治理。

3.3 采用saponin對污灌土壤重金屬進行洗脫治理研究

在對污灌土壤中重金屬進行化學(xué)治理時還可以采用saponin作為生物表面活性劑，并通過振蕩離心法等方法來開展研究分析。在采用該化學(xué)治理方法時，應(yīng)首先提取含重金屬元素的污灌土壤樣品，然后分別向樣品中加入不同pH值、離子強度以及濃度的皂角苷表面活性劑，在完成解吸后則可以通過Tessier法等來測定污灌土壤樣品中重金屬形態(tài)及含量，并與解吸處理前的測定值進行對比分析。根據(jù)測定數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)皂角苷表面活性劑濃度增加時，樣品中的重金屬解析率也同步提高。以污灌土壤中的Cd、Cu、Zn以及Pb等為例，這些重金屬元素在saponin濃度達到3%左右時的解吸率在95.1%、44.9%、20.3%以及83.5%左右，明顯超過了單純用表面活性劑和水的洗脫效果。同時還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)污灌土壤的pH值較高時會影響重金屬的解吸率，而saponin的離子強度變化則對不同的重金屬解吸率會產(chǎn)生不同的影響。如Cd和Cu的解吸率會隨saponin的離子強度的加大而出現(xiàn)下降的趨勢，但saponin的離子強度變化對Zn以及Pb元素的解吸率則沒有明顯的影響。在對污灌土壤進行洗脫處理后，其重金屬元素形態(tài)也發(fā)生的明顯的改變，其中Cd、Cu、Zn以及Pb等重金屬元素的有機態(tài)以及氧化物結(jié)合態(tài)下降，并形成了可溶態(tài)穩(wěn)定絡(luò)合物，同時PB殘渣態(tài)的含量下降了約60%，而碳酸鹽結(jié)合態(tài)的含量也出現(xiàn)了50%左右的減少，這說明saponin能夠使土壤吸附重金屬率、重金屬的生物利用性以及毒性下降，是一種比較有效的化學(xué)治理方法。在治理實踐中還可以將saponin與檸檬酸等配合使用，以進一步提高對土壤重金屬的治理效果。

4 總結(jié)

污灌土壤中的重金屬治理是環(huán)境治理中的難點工作，其很難在短時間內(nèi)被徹底解決。因此需要充分了解污灌土壤中重金屬的形態(tài)特征以及其與生物性之間的關(guān)系，并要結(jié)合我國污灌土壤中的主要金屬元素特點和污染程度等因素，積極探索有效的化學(xué)治理措施，以達到改善土壤環(huán)境，恢復(fù)土壤原有功能的目的，從而為人們的身體健康以及食品安全提供更加可靠的保障，并促進我國社會經(jīng)濟的可持續(xù)性發(fā)展。

參考文獻：

[1]孫群，高娟.污灌土壤中重金屬形態(tài)及化學(xué)治理研究分析[J].中國標(biāo)準(zhǔn)化，2019（8）：246-247.

作者簡介：

丁新華（1974- ），男，河南省西平縣人，本科，工程師，西平縣環(huán)境監(jiān)測站，環(huán)境治理。