李 櫟，雷國建，聶 靜，文 波，汪才友，汪才超，汪成成

（1.湖南國重環(huán)境科技有限責任公司，湖南 長沙 410208；2.江西有機環(huán)境科技有限公司，江西 南昌 330096）

中國是世界上疆域遼闊、成礦地質條件優(yōu)越、礦種齊全配套、資源總量豐富的國家，是具有自己資源特色的一個礦產資源大國。隨著采礦業(yè)的發(fā)展，礦區(qū)附近的土壤及周邊環(huán)境受到嚴重破壞，逐漸影響到礦區(qū)附近居民的正常生活［1］。

某礦區(qū)在開采過程中，礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境沒有得到及時的修復，導致礦區(qū)的環(huán)境問題愈發(fā)嚴重，礦區(qū)污染土壤的治理與修復刻不容緩。現(xiàn)階段，礦區(qū)污染土壤修復技術主要有土壤淋洗技術、穩(wěn)定化技術、植物修復等［2］。植物修復對重金屬吸附效果較好，但植物生長緩慢、修復時間長制約該技術的發(fā)展［3］；穩(wěn)定化技術只能將重金屬固定，不能去除總量，限制后期的開發(fā)利用；土壤淋洗修復徹底，但技術要求高，修復費用較高［3，4］。對于不同的修復技術有不同的處理要求，而且在實際修復過程中，土壤環(huán)境以及污染物類型千差萬別，因此要根據(jù)具體的污染情況，采取適合的處理技術進行修復，以期達到最好的修復效果［5］。根據(jù)該礦區(qū)實際情況，場地修復后仍要開發(fā)利用，且要求修復周期短，因此，采用土壤淋洗技術對礦區(qū)污染土壤進行修復，分別用清水以及EDTA（乙二胺四乙酸）對污染土壤進行淋洗，并對淋洗效果進行分析研究。

1 材料與方法

1.1 污染土壤樣品

研究所用土壤取自該礦區(qū)，采樣土壤分別為表層土壤（0～30 cm），中層土壤（30～60 cm）和深層土壤（60～100 cm）。將土壤中的各種雜物清除后置于室內干燥處進行風干，風干后的土樣用瑪瑙研缽進行研磨后并過篩，最后將土壤樣品于干燥容器中保存待用。各層土壤理化性質見表1。

表1 土壤基本理化性質

從表1中可知，土壤呈酸性，pH值隨著土壤深度的增加而變大，酸性逐漸減弱，體現(xiàn)了土壤的吸附性能。土壤中有機質、速效磷、硝態(tài)氮以及陽離子交換量的含量隨著土壤深度的增加而逐漸降低。

土壤有機質是土壤中含碳有機化合物的總和［6］。土壤有機質是土壤組成的主要部分，它能通過一定的機制與土壤中的有機污染物結合并固定去除土壤中的重金屬離子，因此土壤有機質的含量一定程度上反映了土壤的肥力及養(yǎng)分狀況［6，7］。該污染區(qū)的表層土壤有機質含量為二級標準，中層土壤和深層土壤有機質含量為四級標準。

速效磷是指土壤中易被植物吸收利用的磷，作為植物生長所需的元素之一，它對植物體內營養(yǎng)物質的運輸、轉化和積累起到促進作用［8，9］。硝態(tài)氮是硝酸鹽中含有的氮元素，同樣，它也會影響到植物的生長。該污染區(qū)表層土壤至深層土壤中速效磷的含量為3.61 mg/kg、1.04 mg/kg和0.81 mg/kg，而硝態(tài)氮的含量從表層到深層的含量分別為10.37 mg/kg、3.27 mg/kg和1.53 mg/kg，在表層土壤中，速效磷和硝態(tài)氮的含量較為豐富，中層土壤和深層土壤的含量逐漸降低。

陽離子交換量是指土壤中膠體能吸附的陽離子的總量，它在一定程度上反映了土壤中膠體顆粒的吸附性能［10］，污染區(qū)表層土壤的陽離子交換量為10.33 cmol/kg，中層土壤的陽離子交換量為3.26cmol/kg，深層土壤的陽離子交換量為2.93 cmol/kg，這表明隨著土壤深度的增加，其吸附性能逐漸減弱。

1.2 土壤淋洗裝置設計

土壤淋洗裝置主要由4部分組成：（1）加藥裝置：加藥裝置主要由加藥桶組成，將試驗所用淋洗藥劑投加即可；（2）計量泵：主要用來控制淋洗藥劑的淋洗速率；（3）淋洗柱及固定支架：淋洗柱內徑為30 cm，高度為120 cm，淋洗柱底部設有砂芯板用于支撐及分離；（4）淋洗液收集裝置：淋洗液收集裝置設于淋洗柱底部，將淋洗液收集起來防止二次污染。

1.3 試驗方法

在土壤淋洗裝置中，按細尼龍網(wǎng)、深層土壤、細尼龍網(wǎng)、中層土壤、細尼龍網(wǎng)、表層土壤、細尼龍網(wǎng)的順序并根據(jù)土壤容重和采樣高度將土壤樣品進行填裝。淋洗藥劑分別為清水（pH為6.5）和EDTA（濃度為0.09 mol/L，用濃HNO3和NaOH溶液將pH調為3.0）。計量泵以10 L/h的速率進行淋洗，以淋洗藥劑從淋洗裝置底部流出開始計時，此后每隔1 h取樣，量取淋洗液的體積并通過0.45μm濾膜對淋洗溶液中的鉛、鋅濃度進行測樣。探究污染土壤在土壤淋洗過程中鉛、鋅濃度隨時間的變化，通過計算得到土壤淋洗裝置中鉛、鋅去除率隨時間變化的規(guī)律。

1.4 分析方法

土壤樣品關注污染物的分析測試按照《土壤環(huán)境質量 建設用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 36600-2018）［11］和《土壤環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范》（HJ/T 166-2004）中的指定方法進行。

2 結果與討論

2.1 淋洗液體積收集的變化情況

計量泵以10 L/h的速率將淋洗劑投加到土壤淋洗裝置中對污染土壤進行淋洗，淋洗過程中每小時淋洗液收集裝置體積見表2。

表2 淋洗液體積變化

2.2 淋洗液中鉛、鋅濃度的變化情況

在土壤淋洗試驗中，使用清水和EDTA對污染土壤進行淋洗，每小時淋洗液中鉛、鋅濃度的變化如圖1所示。

圖1 溶液中鉛和鋅濃度的變化

從圖1中可以看出，淋出后EDTA中的鉛濃度要遠遠高于清水中鉛的濃度。隨著時間的增長，清水和EDTA中鉛的濃度逐漸接近，但EDTA中鉛的濃度始終是高于清水中鉛的濃度的。從第8 h開始，EDTA中鉛的濃度較低，此后無明顯變化。說明EDTA對鉛的最佳淋洗時間為8 h。EDTA對土壤中鋅的淋洗表現(xiàn)出了較好的效果，在第6 h時，EDTA中鋅的濃度在100 mg/L左右，到第7 h時，EDTA中鋅的濃度減為55.42 mg/L，從第7 h開始，EDTA中鋅的濃度變化不明顯，因此，EDTA對污染土壤中鋅的最佳淋洗時間為7 h。在前4 h，清水對土壤中鋅的淋洗也表現(xiàn)出了較好的效果，在第1 h時，鋅的濃度為85.84 mg/L。從第4 h開始，清水對土壤中鋅的淋洗效果基本沒變化。

相較于淋洗溶液中鉛濃度的變化，在最佳淋洗時間內，EDTA對污染土壤中鋅的淋洗效果要優(yōu)于鉛的淋洗效果。

2.3 土壤中鉛、鋅去除率的變化

在清水和EDTA對污染土壤進行淋洗的過程中，可以通過淋洗液中鉛濃度的變化計算出土壤中鉛去除率的變化，其結果如圖2所示。

圖2 土壤中鉛和鋅去除率的變化

從圖中可以看出，隨著時間的增長，土壤中鉛去除率逐漸增長然后趨于平緩不變。清水對土壤中鉛的淋洗效果不明顯，12 h內的淋洗去除率在10%以下。由圖1可知，EDTA對鉛的最佳淋洗時間為8 h，此時EDTA對土壤中鉛的去除率為32.21%。在8～12 h之間，鉛的去除率增長較為平緩，由32.21%增長到34.51%。

從圖中可以看出，清水對土壤中鋅的淋洗效果同樣有限，去除率低于10%。從圖1可知，EDTA對污染土壤中鋅的最佳淋洗時間為7 h，此時去除率為28.01%，在2～7 h的5個小時內，去除率增長了14.12%。在接下來的7～12 h內，EDTA對鋅的淋洗去除率較為平緩，由28.01%增長至32.81%。

3 結 論

EDTA對污染土壤中鉛、鋅的最佳淋洗時間分別為8 h和7 h，此時的去除率分別為32.21%和28.01%。達到最佳淋洗時間后，EDTA對土壤中鉛、鋅的淋洗效率變化不大，逐漸趨于平緩。在12 h時去除率達到最大，對鉛、鋅的去除率分別為34.51%和32.81%。這是因為在淋洗初期，土壤中易于淋出的鉛、鋅含量較高，所以淋洗液中鉛、鋅含量較高；隨著時間的推移，土壤中鉛、鋅含量下降，從而也導致了淋洗液中鉛、鋅濃度降低。