顏加情，周書葵，段毅，劉迎九，鄒燁，鄒威燕，李東春，熊超凡

(南華大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421001)

良好的土壤狀況是人類生存和發(fā)展的必要條件，但由于地質(zhì)成因或采礦、冶煉、工業(yè)排放、農(nóng)業(yè)灌溉等不當(dāng)?shù)娜藶榛顒?dòng)，土壤受到了重金屬污染[1]，土壤質(zhì)量、生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，同時(shí)又因重金屬在土壤中毒性大和存在時(shí)間長(zhǎng)，更是對(duì)公眾健康造成了巨大的威脅[2-3]，因此迫切需要經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的重金屬污染土壤修復(fù)方法。

電動(dòng)和淋洗修復(fù)是常用于重金屬污染土壤修復(fù)的兩類技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室研究及實(shí)際場(chǎng)地修復(fù)中有大量應(yīng)用，但傳統(tǒng)的、單一的修復(fù)方法不僅修復(fù)效率、利用率低且修復(fù)不完全，當(dāng)土壤中包含兩種甚至多種重金屬時(shí)，修復(fù)效果更不盡人意[4-5]。此時(shí)兩種或多種修復(fù)技術(shù)共同應(yīng)用的聯(lián)合修復(fù)技術(shù)展示了其巨大優(yōu)勢(shì)，同時(shí)大量數(shù)據(jù)顯示電動(dòng)-淋洗聯(lián)合修復(fù)技術(shù)相比它們單獨(dú)修復(fù)具有高效率和低能耗等優(yōu)勢(shì)，電動(dòng)-淋洗聯(lián)合修復(fù)是具有前景的重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)。

1 重金屬土壤污染概述

1.1 重金屬土壤污染現(xiàn)狀

現(xiàn)如今重金屬已在土壤中廣泛存在，從前些年發(fā)布的《全國(guó)土壤污染調(diào)查公報(bào)》[6]中數(shù)據(jù)可得：中國(guó)土壤污染的總體超標(biāo)率高達(dá)16.1%，中國(guó)大部分大城市農(nóng)田土壤中的鎘、鋅、鉛等重金屬含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)中國(guó)主要城市農(nóng)田土壤平均含量(見(jiàn)表1)[7]。全球有超過(guò)2 000萬(wàn)公頃的土地(壤)被重金屬砷、鎘、鉻、汞、鉛、鈷、銅、鎳、鋅和硒污染，且濃度高于監(jiān)管水平。為解決當(dāng)今土壤重金屬污染嚴(yán)重的問(wèn)題，相關(guān)修復(fù)技術(shù)的需求不斷增長(zhǎng)，開(kāi)發(fā)低成本、高效和綠色的土壤修復(fù)技術(shù)已成為環(huán)境保護(hù)的熱門研究活動(dòng)之一。

表1 中國(guó)主要城市相關(guān)的農(nóng)田土壤的平均金屬含量(mg/kg)Table 1 Average metal content of farmland soil related to major cities in China(mg/kg)

1.2 重金屬污染土壤治理方法

傳統(tǒng)的重金屬污染土壤修復(fù)方法一般以物理、化學(xué)和生物方法為基礎(chǔ)，將重金屬污染土壤清理到可接受和安全的水平，所以目前土壤修復(fù)技術(shù)大概分為物理法、化學(xué)法和生物法三類[8]。物理修復(fù)技術(shù)有如挖土填土法、玻璃固化法、熱處理法和電動(dòng)修復(fù)法，化學(xué)修復(fù)技術(shù)有化學(xué)固定法和化學(xué)淋洗法，生物修復(fù)技術(shù)有植物修復(fù)技術(shù)和微生物修復(fù)技術(shù)。

挖土填土法包括借土、換土、耕土，即用它處獲得的干凈土壤鋪蓋或替換預(yù)修復(fù)的污染土壤，其中鋪蓋僅適合受輕微污染的土壤，替換則還可以補(bǔ)救受嚴(yán)重污染的土壤，該法具有見(jiàn)效快、修復(fù)徹底等優(yōu)點(diǎn)，但造價(jià)高[7]。玻璃固化法是將受污染土壤置于高溫環(huán)境，以降低重金屬的遷移性最終土壤內(nèi)形成玻璃體材料[9]，該技術(shù)適合小規(guī)模污染土壤修復(fù)，大規(guī)模的情況下，其修復(fù)成本過(guò)高。熱處理法是利用微波、蒸汽或紅外輻射等措施加熱受污染土壤，從而揮發(fā)重金屬如汞和金屬砷，后使用真空負(fù)壓、載體氣體等方法收集目標(biāo)重金屬[10]?；瘜W(xué)固定法，也稱為原位凝固法，通過(guò)添加化學(xué)藥劑以固化土壤或?qū)⒘鲃?dòng)的重金屬離子或化合物(可溶、可交換形式)變?yōu)槌恋砦?，從而固定土壤中的目?biāo)重金屬[11]，因此在修復(fù)過(guò)程中污染物仍留于土壤中，當(dāng)環(huán)境變化時(shí)可能會(huì)發(fā)生二次污染。生物修復(fù)是在受污染土壤加入某類生物，從而使重金屬在它們的作用下被去除，這類生物主要為微生物及植物；其中植物修復(fù)具體包括植物提取、植物揮發(fā)等[12]。但植物生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、生物質(zhì)低、土壤深層污染修復(fù)困難等缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了該類修復(fù)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用[13]。

電動(dòng)修復(fù)技術(shù)具有效率高、修復(fù)較徹底、成本低和可原位修復(fù)等特點(diǎn)，被稱為“綠色修復(fù)技術(shù)”[14]，它在我國(guó)正在快速發(fā)展，自2006年以來(lái)，已經(jīng)進(jìn)行了許多探索性研究[9]。同時(shí)化學(xué)淋洗修復(fù)技術(shù)能適用于大部分重金屬的去除，且易于操作和提取試劑，因此也備受關(guān)注。而現(xiàn)土壤受污染程度越來(lái)越嚴(yán)重，單一的修復(fù)技術(shù)往往不能達(dá)到修復(fù)目標(biāo)，而聯(lián)合可以克服單一修復(fù)技術(shù)的缺點(diǎn)，具有在時(shí)空尺度上連接不同技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。電動(dòng)-淋洗聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤過(guò)程中，淋洗能提高重金屬污染物的溶解度，且通過(guò)調(diào)節(jié)可將土壤pH控制于合適值，而電動(dòng)可加快重金屬污染物遷移速率，從而提高修復(fù)效果，縮短修復(fù)周期。在相關(guān)實(shí)驗(yàn)中，電動(dòng)-淋洗聯(lián)合修復(fù)取得了可觀的效果，展示出巨大的研究潛力。

2 電動(dòng)修復(fù)重金屬污染土壤

2.1 電動(dòng)修復(fù)技術(shù)原理

電動(dòng)修復(fù)技術(shù)原理是將需要修復(fù)的污染土壤放于陽(yáng)極和陰極兩電極區(qū)域位置，重金屬離子在外部電源提供的電場(chǎng)作用下實(shí)現(xiàn)向陰極或陽(yáng)極兩極位置遷移，從而使樣品區(qū)域污染物的含量顯著降低，實(shí)現(xiàn)污染物的去除[15]。電動(dòng)修復(fù)時(shí)，陰極和陽(yáng)極所處的區(qū)域會(huì)發(fā)生相應(yīng)的電解水反應(yīng)，反應(yīng)式如下：

通常，陽(yáng)極周圍發(fā)生氧化反應(yīng)，生成氫離子、釋放氧氣，導(dǎo)致靠近陽(yáng)極區(qū)域土壤酸化；而在陰極周圍發(fā)生還原反應(yīng)，生成氫氧根離子、釋放氫氣，所以靠近陰極區(qū)域土壤發(fā)生堿化。電動(dòng)修復(fù)的主要電動(dòng)運(yùn)輸機(jī)制是電滲析(水運(yùn)輸)、電遷移(離子物種運(yùn)輸)和電泳(帶電粒子運(yùn)輸)[16]。

2.2 電動(dòng)修復(fù)重金屬污染土壤應(yīng)用

電動(dòng)修復(fù)技術(shù)最開(kāi)始是被美國(guó)的Acar等[17]應(yīng)用于Pb污染土壤修復(fù)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該技術(shù)對(duì)Pb的去除有一定修復(fù)效果，但電動(dòng)修復(fù)過(guò)程中會(huì)發(fā)生“聚焦”效應(yīng)，即陰極生成的OH-，陽(yáng)極生成H+，由于電場(chǎng)的存在，OH-和H+分別各自向陽(yáng)極和陰極聚集，然在運(yùn)輸過(guò)程中，OH-和H+相遇，發(fā)生中和的同時(shí)相遇處土壤pH發(fā)生突變，重金屬離子在此生成沉淀，使離子的遷移速率降低，最終電動(dòng)修復(fù)的處理效率隨之降低，所以土壤pH是電動(dòng)修復(fù)過(guò)程中影響金屬遷移的關(guān)鍵因素，因此在電動(dòng)修復(fù)過(guò)程中能否將土壤pH控制在適宜的范圍尤其重要，一般可以通過(guò)以下三種方法來(lái)調(diào)節(jié)，第1種措施是加入緩沖液，F(xiàn)u等[18]在電動(dòng)修復(fù)過(guò)程中加入檸檬酸和聚天冬氨酸，Zhou等用乳酸和氯化鈣作為陰極pH調(diào)理液，Zhang等[19]加入輔助試劑檸檬酸，HCl或乙酸，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，重金屬的去除率都得到了提高，比單一電動(dòng)修復(fù)更高效。第2種措施是結(jié)合離子交換膜，利用其特性以減弱“聚焦”效應(yīng)，如Song等[20]結(jié)合雙陽(yáng)離子交換膜和循環(huán)法輔助EDTA增效應(yīng)用于電動(dòng)修復(fù)中，Ma等[21]修復(fù)設(shè)備中結(jié)合了陽(yáng)離子選擇性膜和陰離子選擇性膜，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明修復(fù)效果都得到顯著提高。第3種措施是改變電極的位置，如接近陽(yáng)極法，即向陽(yáng)極方向移動(dòng)陰極，不斷縮短兩電極之間的距離，該法可以持續(xù)調(diào)節(jié)電極附近的土壤pH，并壓縮金屬沉淀區(qū)域，Cai等[22]采用接近陽(yáng)極法增強(qiáng)電流，降低土壤pH，從而提高了重金屬的去除率。此外還有極性交換法，即是在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始一段時(shí)間后將兩電極位置互換，使先后產(chǎn)生的H+、OH-中和，以減緩沉淀區(qū)域的形成，Lu等[23]應(yīng)用該法將總鉻和總鎘的去除率分別由57%和49%提升到88%和94%。

雖電動(dòng)修復(fù)重金屬污染土壤在實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)條件下都已有大量應(yīng)用，對(duì)多種重金屬元素污染土壤有一定的修復(fù)效果，但在處理低導(dǎo)電率和均勻性較差的土壤時(shí)具有局限性。而淋洗修復(fù)技術(shù)恰可以增加污染物的溶解度、使污染物分布均勻、降低因土壤發(fā)熱而帶來(lái)的影響。

表2 控制土壤pH以增強(qiáng)電動(dòng)修復(fù)處理效果的實(shí)驗(yàn)實(shí)例Table 2 Experimental examples of controlling soil pH to enhance the effect of electric remediation treatment

3 淋洗修復(fù)重金屬污染土壤

3.1 淋洗修復(fù)技術(shù)原理

淋洗法是在污染土壤中加入某類溶劑以提取重金屬，在溶解、解吸和絡(luò)合等作用下，重金屬由固相換置于液相[24]，后將淋洗廢液收集處理回收，以達(dá)到重金屬的去除，其流程見(jiàn)圖1。

圖1 淋洗修復(fù)流程圖Fig.1 Flow chart of leaching repair

淋洗修復(fù)技術(shù)有原位法和異位法兩種方式，原位法是直接在原地搭建好設(shè)施進(jìn)行修復(fù)，雖然技術(shù)上簡(jiǎn)單，但修建溶液收集井以及布置地下排水管道具有較大挑戰(zhàn)性，因此原位法成本昂貴；異位法是先把需要修復(fù)的土壤挖掘出來(lái)，再放在實(shí)驗(yàn)容器進(jìn)行修復(fù)，后再將含有污染物的廢液進(jìn)行收集處理，最后將完成修復(fù)的土壤回填到原地或運(yùn)到其它地方[25]。

3.2 淋洗液種類及淋洗修復(fù)重金屬污染土壤應(yīng)用

淋洗修復(fù)技術(shù)具有修復(fù)效果好、處理成本底、適用范圍廣等優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)外已對(duì)淋洗修復(fù)進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)室研究及實(shí)際場(chǎng)地修復(fù)治理應(yīng)用[26]。土壤淋洗修復(fù)技術(shù)的影響因素主要有重金屬種類、土壤條件、選用的淋洗劑等[25]，如何提高污染物的溶解度和在其液相的遷移速度是最關(guān)鍵一環(huán)，因此淋洗劑的選擇至關(guān)重要?，F(xiàn)應(yīng)用較多的淋洗劑有螯合劑、表面活性劑及無(wú)機(jī)淋洗劑幾類[27]。螯合劑是一類具有多基團(tuán)的配位體，因此其與重金屬離子具有很強(qiáng)的親和力，在相互接觸時(shí)，重金屬離子與其產(chǎn)生螯合作用而形成水溶性絡(luò)合物，污染物的溶解度得以提高[14，28]。表面活性劑主要指的是具有表面活性的聚合物(鼠李糖脂、皂苷等)，其可以改變自身表面電荷，提高自身表面的親水性和疏水性，從而提高重金屬浸出效率[29-31]。無(wú)機(jī)酸淋洗劑是早期研究中常用的淋洗劑，能有效去除污染土壤的重金屬污染物，但修復(fù)過(guò)程中土壤性質(zhì)會(huì)被破壞，土壤礦物、有機(jī)物大量流失[32]。現(xiàn)淋洗修復(fù)的關(guān)注點(diǎn)主要有淋洗條件的優(yōu)化、高效環(huán)保淋洗劑的替選、淋洗廢液的后處理和回收等。

目前淋洗條件的優(yōu)化方法很多，其中復(fù)合淋洗法就是其中一種；復(fù)合淋洗是指在土壤修復(fù)過(guò)程中使用兩種或兩種以上的淋洗劑，該技術(shù)具體可分為分步淋洗和混合淋洗，而不同淋洗劑的復(fù)合淋洗可呈現(xiàn)協(xié)同效應(yīng)、拮抗效應(yīng)或獨(dú)立效應(yīng)以上三種復(fù)合作用。陳等[33]研究得發(fā)現(xiàn)：在復(fù)合淋洗修復(fù)重金屬污染土壤時(shí)，兩種不同淋洗劑在分步淋洗時(shí)的修復(fù)效果要普遍好于混合淋洗；復(fù)合淋洗時(shí)，淋洗劑檸檬酸、FeCl3效果為協(xié)同作用，而EDTA與其它大部分淋洗劑效果為拮抗作用。Luo等[34]發(fā)現(xiàn)EDTA與[S、S]-EDDS聯(lián)合應(yīng)用于Cu、Pb、Zn和Cd的植物提取比單獨(dú)應(yīng)用任何一種螯合劑獲得更高的效率，因此EDTA和[S、S]-EDDS是協(xié)同效應(yīng)。

為保證可持續(xù)發(fā)展，尋找高效環(huán)保的淋洗劑一直都是淋洗修復(fù)技術(shù)方面的研究熱點(diǎn)，也取得了不少成果。如乙二胺四乙酸(EDTA)是應(yīng)用較多的一種螯合劑，但其價(jià)格昂貴，生物降解性較差[35]，且容易引起鹽基離子的大量流失，破壞土壤性質(zhì)。后來(lái)研究人員發(fā)現(xiàn)四乙酸(EGTA)、乙二胺二琥珀酸(EDDS)等螯合劑具有良好的修復(fù)效果且易于生物降解，對(duì)環(huán)境更友好[36]。Qiao等[37]使用螯合表面活性劑N-月桂基乙二胺(LED3A)作為淋洗劑對(duì)鉛和鋅污染土壤進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，LED3A洗滌導(dǎo)致Pb和Zn的百分比分別從52.1%下降到22.8%,22.8%,61.8%下降到19.2%，且LED3A很容易被生物降解[38]，在30 d內(nèi)生物降解了70.5%，所以LED3A是一種有效的環(huán)保螯合劑。

淋洗液必須經(jīng)過(guò)后處理，以去除其中的重金屬，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明淋洗修復(fù)過(guò)程中所用淋洗液的費(fèi)用占總費(fèi)用的絕大部分，所以尋找廉價(jià)的回收方法能提高土壤淋洗技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)[39]，而淋洗液的后處理和回收正符合節(jié)約資源和環(huán)境保護(hù)的要求。不同類型的淋洗液的處理方法不一樣，如EDTA為淋洗液，Zeng等[40]在淋洗廢液中加入硫化鈉，從讓其沉淀為不溶性硫化物；當(dāng)檸檬酸為淋洗液，Chen等[41]用大蒜皮作為吸附劑對(duì)淋洗廢水進(jìn)行了吸附，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在最佳條件下吸附兩次，可將鉛、隔、銅、鋅的剩余濃度降至零，之后用0.1 mol/L硝酸洗脫，可回收金屬，使大蒜皮重復(fù)利用至少10個(gè)循環(huán)。

雖淋洗技術(shù)具有不少優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)土壤粘性強(qiáng)、滲濾性低時(shí)，土壤與淋洗液混合不充分，淋洗修復(fù)效果不佳[42]，而電動(dòng)修復(fù)技術(shù)在低滲透土壤亦能實(shí)現(xiàn)修復(fù)目標(biāo)[43]。所以采用電動(dòng)-淋洗聯(lián)和修復(fù)技術(shù)能拓寬單獨(dú)應(yīng)用時(shí)的土壤類型，更能促進(jìn)電動(dòng)修復(fù)過(guò)程中污染物的遷移富集，淋洗劑也能提高污染物溶解度，使污染物更易去除[42,44]。

4 電動(dòng)-淋洗聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤

電動(dòng)-淋洗聯(lián)合修復(fù)技術(shù)是將淋洗劑添加到實(shí)驗(yàn)設(shè)備的電解槽中，通過(guò)接通電源產(chǎn)生的直流電流而使淋洗劑在電滲流等作用下進(jìn)入污染土壤中，利用淋洗劑的特性提高土壤中污染物解吸脫附效率，使污染物保持為易遷移的形態(tài)，在電場(chǎng)的作用下遷移出土體[45]。

4.1 電動(dòng)淋洗法修復(fù)重金屬污染土壤應(yīng)用

目前關(guān)于電動(dòng)-淋洗技術(shù)的研究在實(shí)驗(yàn)室和實(shí)際場(chǎng)地都有進(jìn)行，但由于實(shí)際場(chǎng)地的情況復(fù)雜性、影響因素的多樣性等，其機(jī)理有待進(jìn)一步探索。

章[45]以被Cd、Pb污染的土壤作為修復(fù)目標(biāo)，重點(diǎn)探討了不同濃度和種類的淋洗液結(jié)合不同的性質(zhì)土壤對(duì)電動(dòng)修復(fù)污染土壤過(guò)程效果的影響。第1次淋洗液選用EDTA時(shí)，土壤中的Cd的平均去除率為13.2%，Pb的平均去除率為17.8%，第2次淋洗液選用檸檬酸時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為Cd的平均去除率為18.3%，Pb的平均去除率為10.3%。其還探究了不同電解液中，重金屬鉛鎘的絡(luò)合及分布狀況，并結(jié)合Visual MINTEQ軟件分析Cd、Pb離子與檸檬酸根、EDTA離子的結(jié)合形式以及最佳淋洗液。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明檸檬酸作為電動(dòng)-淋洗技術(shù)中的淋洗液合適，因?yàn)橛肊DTA作淋洗液時(shí)，F(xiàn)e3+同Cd2+和Pb2+競(jìng)爭(zhēng)絡(luò)合EDTA，土壤中有效鐵含量急劇下降，當(dāng)檸檬酸為淋洗液時(shí)，相比之下對(duì)Fe3+造成的影響較小。當(dāng)采用0.3 mol/L檸檬酸作淋洗液時(shí)，電動(dòng)-淋洗聯(lián)合技術(shù)可使Cd、Pb平均去除率達(dá)到了為84.16%,79.44%。此外，針對(duì)不同性質(zhì)土壤，電動(dòng)-淋洗聯(lián)合修復(fù)應(yīng)采用不同淋洗液。在2 V/cm電壓的條件下，修復(fù)4 d 后實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，EDTA是最合適棕壤、黑壤的淋洗液，檸檬酸是最合適紅壤的淋洗液。因此，土壤性質(zhì)對(duì)淋洗液的選擇具有重要意義。王等[42]將淋洗與電動(dòng)修復(fù)相聯(lián)合，以檸檬酸為淋洗溶液，采用不同濃度檸檬酸進(jìn)行修復(fù)實(shí)驗(yàn)，檸檬酸可克服pH對(duì)電動(dòng)修復(fù)的抑制，電場(chǎng)可促進(jìn)檸檬酸淋洗修復(fù)，并彌補(bǔ)淋洗時(shí)金屬無(wú)法進(jìn)行后一步收集處理的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明提高檸檬酸濃度一定程度上促進(jìn)Cu、Pb的去除，但濃度過(guò)高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電極極化現(xiàn)象嚴(yán)重，金屬較難固定，不利于提高修復(fù)效果，且造成浪費(fèi)；當(dāng)檸檬酸濃度為0.1 mol/L時(shí)實(shí)驗(yàn)取得了最好修復(fù)效果，Cu、Pb去除率高達(dá)91.04%和84.69%，修復(fù)效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于未添加檸檬酸的電動(dòng)修復(fù)時(shí)的效果，由此證明了電動(dòng)淋洗聯(lián)修復(fù)技術(shù)的有效性。同時(shí)0.10 mol/L 檸檬酸聯(lián)合修復(fù)后土壤有機(jī)質(zhì)為8.45 g/kg， 肥力損失為25.62%，要優(yōu)于0.1 mol/L 檸檬酸淋洗實(shí)驗(yàn)后的7.73 g/kg，肥力損失為31.95%。因此，電動(dòng)-淋洗聯(lián)合修復(fù)對(duì)土壤肥力損害相對(duì)較輕，且在重金屬的收集與對(duì)土壤pH、有機(jī)質(zhì)的影響方面要優(yōu)于單一淋洗修復(fù)。Ng等[46]用硝酸鈉、硝酸、檸檬酸和EDTA為淋洗液對(duì)鉛污染土壤進(jìn)行預(yù)處理，再用電動(dòng)修復(fù)技術(shù)進(jìn)行修復(fù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與單一電動(dòng)修復(fù)和單一淋洗過(guò)程相比，兩階段電動(dòng)淋洗過(guò)程分別提高鉛的去除效率為2.52%～9.08%和4.98%～20.45%，電動(dòng)淋洗聯(lián)合修復(fù)不僅提高了鉛的去除率，還可以通過(guò)電沉積對(duì)陰極區(qū)域鉛進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)回收。

綜上所述，目前檸檬酸是選用率比較高的淋洗液，檸檬酸是一種綠色、經(jīng)濟(jì)及易生物降解的螯合劑，在電動(dòng)淋洗聯(lián)合修復(fù)過(guò)程中，檸檬酸可以釋放出部分H+中和電解水產(chǎn)生的OH-[47]，從而使土壤維持在較低pH值水平，促使金屬離子與檸檬酸根形成穩(wěn)定的絡(luò)合物。樊等[48]以Cu污染土壤為修復(fù)對(duì)象，重點(diǎn)研究了當(dāng)加入EDTA、乳酸、檸檬酸及硝酸四種不同淋洗液對(duì)電動(dòng)修復(fù)過(guò)程的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在陰極加入檸檬酸，土壤中Cu去除率為68.5%；當(dāng)陰極加入乳酸時(shí)，土壤中Cu去除率高達(dá)78.8%；而陰極加入硝酸對(duì)土壤中六價(jià)鉻的處理效率最高，93.3%的六價(jià)鉻被去除，但硝酸加入，使土壤理化性質(zhì)受到一定的破壞。綜上，在電動(dòng)淋洗聯(lián)合修復(fù)技術(shù)中，淋洗液的選擇，既要考慮去除重金屬離子與淋洗液之間是否會(huì)產(chǎn)生有益于提高去除率的作用，也要考慮淋洗液對(duì)土壤理化性質(zhì)、生物群落等的影響大小等，綜合多方面考慮，選出合適的淋洗液。

譚雪瑩等[49]在對(duì)鉛污染土壤的實(shí)際場(chǎng)地修復(fù)中，選用的較高電壓梯度40.3 V/cm的直流電場(chǎng)，促進(jìn)了鉛從固相到液相的解析、土壤中鉛離子的運(yùn)輸速度得到了提高，接著鉛離子在垂直電場(chǎng)的幫助下實(shí)現(xiàn)自上向下遷移，與淋洗液(純水)混合流出土壤，后在真空泵創(chuàng)造的微負(fù)壓條件下，淋洗廢液收集于設(shè)備下方收集瓶；在實(shí)驗(yàn)修復(fù)80 min結(jié)束后，數(shù)據(jù)顯示場(chǎng)地鉛離子含量從(410±16) mg /kg 下降為(252±10) mg/kg，底層得土壤中鉛離子濃度均值為(294±12) mg/kg，中層土壤中鉛濃度平均值為(324±13) mg/kg，即底層土壤中鉛離子濃度低于中間層，表明淋洗修復(fù)對(duì)陰極端鉛離子的“聚焦效應(yīng)”有較好改善效果。酈超[50]以模擬土壤和實(shí)際土壤為研究對(duì)象，對(duì)兩種土壤開(kāi)展了浸取實(shí)驗(yàn)，并研究浸取液對(duì)電動(dòng)修復(fù)效果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在實(shí)際土壤中，當(dāng)選用的淋洗液為EDTA-2Na溶液時(shí)，陰極的溶液pH被控制低于6 ，而在模擬土壤中，淋洗液EDTA-2Na還可以使陰極附近土壤pH得到降低，即模擬土壤的pH的改善效果優(yōu)于實(shí)際土壤。此外實(shí)際場(chǎng)地污染土壤中的礦物種類、緩沖能力、離子交換量等性質(zhì)比模擬污染土壤更加復(fù)雜，使得鉛離子的遷移更困難。

4.2 電動(dòng)-淋洗修復(fù)重金屬污染土壤展望

雖然電動(dòng)-淋洗修復(fù)技術(shù)在重金屬污染土壤修復(fù)方面有一定的研究、應(yīng)用，但大部分局限于實(shí)驗(yàn)室以及小型實(shí)際實(shí)驗(yàn)。同時(shí)在電動(dòng)-淋洗修復(fù)過(guò)程中，修復(fù)成本是限制該技術(shù)的重要因素，而在電動(dòng)修復(fù)中電能和電極材料的成本占了電動(dòng)修復(fù)成本的主要部分，而在淋洗修復(fù)中，所用淋洗液以及后期淋洗液回收處理的成本在修復(fù)過(guò)程中占重要部分，結(jié)合綠色、環(huán)保的要求，電動(dòng)-淋洗修復(fù)技術(shù)會(huì)往以下方面發(fā)展：

(1)擴(kuò)大試驗(yàn)規(guī)模，提高研究成果的應(yīng)用性，并在現(xiàn)場(chǎng)等大尺度模型進(jìn)行系列應(yīng)用研究，進(jìn)一步獲取處理時(shí)間、污染土壤處理量、淋洗液等方面的關(guān)鍵參數(shù)；

(2)進(jìn)一步加強(qiáng)電動(dòng)-淋洗修復(fù)過(guò)程中重金屬的遷移過(guò)程、去除機(jī)理、形態(tài)分布以及復(fù)合金屬之間的影響方面研究；

(3)加強(qiáng)研發(fā)電極材料，避免其在電動(dòng)力過(guò)程中受電化學(xué)反應(yīng)的溶解，通順考慮對(duì)電導(dǎo)率和電化學(xué)活性的性能，所以應(yīng)開(kāi)發(fā)其他化學(xué)穩(wěn)定、導(dǎo)電、經(jīng)濟(jì)的材料用于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，還需要更多的現(xiàn)場(chǎng)研究，以確定在污染地點(diǎn)最佳的的電極配置條件，如電極之間的角度和距離；探索新的供電方式也具有重要意義，找到新的更節(jié)能，更穩(wěn)定的供電方式推動(dòng)電動(dòng)-淋洗往前發(fā)展；

(4)開(kāi)發(fā)能適合復(fù)合污染土壤的節(jié)能環(huán)保的淋洗試劑，同時(shí)優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)淋洗工藝，控制洗脫和排水過(guò)程中土壤和養(yǎng)分的流失，以及對(duì)淋洗液進(jìn)一步處理與回收問(wèn)題進(jìn)行探究；

(5)修復(fù)結(jié)束后，重金屬富集的土壤的修復(fù)方法、土壤理化性質(zhì)的恢復(fù)措施以及更簡(jiǎn)單高效的淋洗液回收處理設(shè)備及方法方面的探究；

(6)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，自動(dòng)化時(shí)代即將來(lái)臨，所以電動(dòng)-淋洗一體化設(shè)備的研發(fā)也是人們所關(guān)注的，應(yīng)研究成套成熟、高效的工藝及開(kāi)發(fā)出配套的設(shè)備。