鉻（Cr）是一種銀白色金屬元素，自然界一般不存在游離態(tài)的鉻，鉻元素在地殼里的濃度范圍為80～200毫克/公斤，鉻化合物是重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品，是人類生產(chǎn)生活的重要基礎(chǔ)材料，在社會(huì)發(fā)展中，具有不可替代的作用。鉻及其化合物對(duì)生命體有較大毒性，其中六價(jià)鉻具有“三致效應(yīng)”可在人體內(nèi)積累。近年來(lái)隨著鉻化工行業(yè)的迅猛發(fā)展，大量含鉻廢水、廢渣、廢氣排放到環(huán)境中去。我國(guó)有約400萬(wàn)畝耕地因鉻污染而廢耕，約3000萬(wàn)畝耕地存在鉻污染風(fēng)險(xiǎn)。土壤鉻污染后果嚴(yán)重，影響長(zhǎng)遠(yuǎn)，而修復(fù)效果滯后，探究高效鉻污染修復(fù)技術(shù)是許多國(guó)家優(yōu)先選項(xiàng)、也是污染治理領(lǐng)域亟需突破的技術(shù)瓶頸。目前鉻污染土壤的修復(fù)主要從物理、化學(xué)、生物及其交叉領(lǐng)域著手，電動(dòng)修復(fù)技術(shù)是基于物理原理的電化學(xué)修復(fù)方法，具有費(fèi)效比低，操作簡(jiǎn)單，耗時(shí)相對(duì)較短，去除效率高、對(duì)土壤結(jié)構(gòu)、地形地貌、地面景觀、地表植被破壞小等優(yōu)勢(shì)。電動(dòng)修復(fù)適用于低滲透性，低氧化還原電位，高陽(yáng)離子交換容量和高粘度土壤。為了提高修復(fù)效率，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的理論和應(yīng)用研究，并取得了一些進(jìn)展。

1 含鉻污染物性質(zhì)

土壤中的鉻元素的化合價(jià)主要是三價(jià)和六價(jià)，以六價(jià)為主。Cr（Ⅲ） 主要以Cr（H2O）3 +6等陽(yáng)離子的形式呈現(xiàn)，以沉淀形式存在;Cr（Ⅲ）的氫氧化物、碳酸化物均為沉淀形式，Cr（VI）主要以Cr2O2-7 、CrO2-4 等陰離子的形式呈現(xiàn)，在很大的pH范圍內(nèi)均為可溶，不易被土壤顆粒吸附。不同價(jià)態(tài)的鉻對(duì)應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理不一致，導(dǎo)致修復(fù)的難度提高。一定條件下，天然土壤中以Cr（Ⅲ）和Cr（VI）形式存在的鉻，可通過(guò)絡(luò)合、溶解沉淀、氧化還原、吸附解吸等過(guò)程發(fā)生遷移和轉(zhuǎn)化。土壤中遷移和轉(zhuǎn)化主要受土壤pH值和氧還化原電位（Eh）的制約和影響，例如土壤中Cr（Ⅵ）在有機(jī)質(zhì)等還原物質(zhì)作用下，易被還原為Cr（Ⅲ） ，并轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)結(jié)合態(tài)和沉淀態(tài)等存在狀態(tài)固定下來(lái)，失去移動(dòng)性。

尹晉等研究了土壤中鉻的價(jià)態(tài)對(duì)電動(dòng)修復(fù)效率的影響，對(duì)于污染濃度均為1克/公斤的Cr（VI）、Cr（Ⅲ）污染土壤，Cr（T）去除率分別達(dá)到了59.7%、6.2%、Cr（VI）、Cr （Ⅲ）均勻混合污染的土壤樣品修復(fù)率則僅為18.7%，Cr（Ⅵ）的可提取形態(tài)受影響最大， Cr（Ⅲ）的可提取形態(tài)幾乎不受影響。李青青等采用BCR四步連續(xù)提取法對(duì)電動(dòng)修復(fù)前后鉻污染土壤中鉻的形態(tài)變化進(jìn)行分析，結(jié)果表明，可氧化態(tài)和弱酸可提取態(tài)的鉻受到了較大影響，去除率較高，而殘?jiān)鼞B(tài)影響輕微，含量幾乎不變。

2 電流電場(chǎng)特性

早期研究多采用的是均勻電場(chǎng)，有文獻(xiàn)報(bào)道表明均勻電場(chǎng)具有一系列不足，易致土壤固化、酸化，隨著反應(yīng)進(jìn)行到一定程度，費(fèi)效比迅速升高，而采用非均勻電場(chǎng)則能彌補(bǔ)這些不足，并可以加強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

在酸性條件下，采用弱直流電透過(guò)被污染的土體，若使用較大直流電，效果則降低，因?yàn)殡娏鞯臒嵝?yīng)導(dǎo)致土壤溫度升高而影響去除效率。間歇直流電能夠減少電極腐蝕和降低陽(yáng)極的電能消耗，不影響去除效率。電場(chǎng)的應(yīng)用方式和電壓梯度對(duì)效率有一定影響，Zhang P等使用水平電場(chǎng)和垂直電場(chǎng)形成的二維疊加電場(chǎng)對(duì)鉻污染土壤進(jìn)行了電動(dòng)修復(fù)研究，孟凡生等對(duì)受鉻酸鉀污染的高嶺土進(jìn)行了電動(dòng)修復(fù)研究，發(fā)現(xiàn)電壓梯度范圍為1～1.5V/厘米時(shí)修復(fù)效果較為經(jīng)濟(jì)有效。邵友元等以黏土為研究對(duì)象，通過(guò)正交試驗(yàn)和對(duì)比試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，電壓梯度是首要影響因素，其次為兩極pH，電極形狀。

3 電極材料特性

陽(yáng)極電極材料應(yīng)選用石墨、金、銀、鉑、鈦合金等惰性材質(zhì)，通常使用石墨電極，陰極通常使用普通金屬電極，也可用石墨等材質(zhì)，研發(fā)新型電極是未來(lái)突破電動(dòng)技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵技術(shù)之一。

蘇鳳等以鐵作為陽(yáng)極，石墨作為陰極對(duì)鉻污染黃土進(jìn)行了電動(dòng)修復(fù)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Cr（Ⅵ）還原為Cr（Ⅲ）占主導(dǎo)反應(yīng)，鐵作為陽(yáng)極可以增強(qiáng)陽(yáng)極的還原反應(yīng)，提高電動(dòng)修復(fù)的去除率。劉崢等采用鈦—鐵雙陽(yáng)極去除電鍍廢水中Cr（Ⅵ）進(jìn)行了研究，去除率最高達(dá)96.57%。付融冰等將零價(jià)鐵、沸石等活性材料附著在電極上構(gòu)成可滲透反應(yīng)復(fù)合電極對(duì)鉻的去除效果進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在鉻的去除效果及pH控制方面都有明顯的改善和提高，胡士勤等通過(guò)發(fā)明一種使用塑料電極構(gòu)成的電動(dòng)修復(fù)系統(tǒng)，具有快速降低重金屬含量，環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)。蔡宗平等采用不同電極材料（石墨、不銹鋼和鈦板）對(duì)尾礦附近的土壤進(jìn)行電動(dòng)修復(fù)，研究了修復(fù)效率及土壤pH隨時(shí)間的變化情況。

潘大偉等發(fā)明一種以活性炭構(gòu)建復(fù)極性電動(dòng)反應(yīng)裝置，Cr（Ⅵ）、Cr（T）去除率可以達(dá)到84.1%～89.6%、74.2%～81.5%。孫孝慶以活性炭構(gòu)建復(fù)極性電極能夠使Cr（Ⅵ）還原成Cr（Ⅲ），活性碳可以和水解產(chǎn)生的氫離子發(fā)生反應(yīng)，以降低土壤pH和氧化還原電位，若采用鐵屑構(gòu)建復(fù)極性電極，會(huì)達(dá)到同樣的效果，只是反應(yīng)機(jī)理有些區(qū)別。

4 電極布置及構(gòu)型

電極平面布置一般采用三角形、正方形和六邊形，范向宇等通過(guò)對(duì)幾種布置形式的分析比較得出“中”字形和六邊形為最優(yōu)布置形式，劉芳等從電場(chǎng)強(qiáng)度的有效性角度出發(fā)進(jìn)一步指出，1-D-1型的正方形是一維電極構(gòu)型最優(yōu)選擇，2-D-3型的正六邊形是二維構(gòu)型中最優(yōu)的電極構(gòu)型，土壤pH值的變化、重金屬的去除與電場(chǎng)強(qiáng)度的分布有密切關(guān)系。近年來(lái)，有研究者采用3-D電極系統(tǒng)結(jié)合活性炭電極構(gòu)成的電動(dòng)修復(fù)系統(tǒng)對(duì)受鉻污染土壤進(jìn)行修復(fù)研究;Yan Y等使用活性碳鐵離子作為第三極，Cr（Ⅵ）的去除率為80.2%;F Xued等通過(guò)將二維電極與具有石墨電極作為第三電極的可滲透反應(yīng)屏障（PRB）耦合來(lái)研究鉻污染土壤的三維電動(dòng)力學(xué)修復(fù)，對(duì)污染土壤的浸出效率和去除率均有較好的效果。

作者簡(jiǎn)介：王春風(fēng)，男，碩士研究生，農(nóng)藝師。研究方向：農(nóng)業(yè)技術(shù)研究推廣及土壤修復(fù)。