有機(jī)螯合劑和生物表面活性劑聯(lián)合淋洗污染土壤中的Pb、Cd.pdf

1、2014年《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示，我國(guó)耕地土壤點(diǎn)位超標(biāo)率為19.4％，其中輕微、輕度、中度和重度污染分別占13.7％、2.8％、1.8％和1.1％，主要受到Cd、As、Hg、Pb和Cr等重金屬污染，尤以西南和中南地區(qū)最為嚴(yán)重;Cd、Hg、 As和Pb等4種重金屬含量呈現(xiàn)沿西北向東南、東北向西南逐漸升高的態(tài)勢(shì)，工礦業(yè)、農(nóng)業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)等人類(lèi)活動(dòng)是造成土壤重金屬污染和超標(biāo)的主要原因。進(jìn)入土壤中的Pb、Cd不被微生物降解，不僅能使土

2、壤肥力、作物的產(chǎn)量與品質(zhì)下降，還能在動(dòng)植物體內(nèi)富集積累，最終通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，影響人體健康。近年來(lái)，我國(guó)相繼出現(xiàn)Pb、Cd污染事件，如陜西鳳翔的“血鉛事件”、湘和化工廠的“Cd污染事件”、廣東和湖南等省的“鎘米污染事件”等，引起政府、公眾和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。因此，發(fā)展Pb、Cd污染土壤的修復(fù)技術(shù)成為環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究問(wèn)題。目前，Pb、Cd污染土壤的修復(fù)技術(shù)主要有客土法、熱處理法、電動(dòng)修復(fù)法、植物修復(fù)法、化學(xué)固定法和淋洗法等，這些方

3、法存在修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)、成本高、效率低或造成二次污染等問(wèn)題，采用多種技術(shù)聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤逐漸受到學(xué)術(shù)界的青睞。通過(guò)淋洗提高土壤中Pb、Cd的生物有效性，結(jié)合植物修復(fù)治理Pb、Cd污染土壤，具有廣闊的發(fā)展前景。為此，本研究制備了模擬Pb、Cd的單一和復(fù)合污染土壤，設(shè)置3個(gè)污染水平（輕度、中度和重度污染），采用振蕩淋洗實(shí)驗(yàn)，考察有機(jī)螯合劑（EDTA、EDDS和檸檬酸）和生物表面活性劑（鼠李糖脂）對(duì)模擬污染土壤的淋洗效果，篩選出對(duì)Pb、Cd具

4、有最佳淋洗效果的螯合劑，研究有機(jī)螯合劑、生物表面活性劑淋洗土壤中Pb、Cd的動(dòng)力學(xué)特征;采用土柱淋溶實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化EDTA和鼠李糖脂的配比，獲得聯(lián)合淋洗復(fù)合污染土壤中Pb、Cd的動(dòng)力學(xué)特征;比較土柱淋溶前后土壤中Pb、Cd形態(tài)的變化，揭示EDTA和鼠李糖脂對(duì)Pb、Cd的聯(lián)合淋溶機(jī)制，為植物修復(fù)Pb、Cd污染土壤提供基礎(chǔ)。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、趴疾炝薊DTA、EDDS和檸檬酸(CIT)的濃度和初始pH對(duì)污染土壤中Pb、Cd的淋洗效

5、果，獲得3種污染水平的土壤中Pb、Cd的最佳淋洗條件:淋洗劑濃度為0.025 mol/L，初始pH7。淋洗劑對(duì)Pb、Cd復(fù)合污染土壤與單一污染土壤的淋洗率變化趨勢(shì)相同，均隨土壤污染程度的增加而增加;3種螯合劑對(duì)單一污染土壤的淋洗率比復(fù)合污染土壤高，對(duì)Cd的淋洗率大于Pb。準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程能夠很好地描述3種有機(jī)螯合劑對(duì)污染土壤中Pb、Cd的淋洗過(guò)程。EDTA和EDDS淋洗單一污染土壤是一個(gè)慢速過(guò)程，Pb、Cd淋洗分別在120和180 mi

6、n達(dá)到平衡;CIT淋洗Pb、Cd相對(duì)較快，分別在45和60 min達(dá)到淋洗平衡。EDTA對(duì)Pb輕度、中度和重度污染土壤的最大淋洗率分別為81.89％、82.91％和84.4％，Cd污染土壤分別為93.16％、93.62％和94.09％; EDTA對(duì)Pb、Cd的最大淋洗率比EDDS和CIT高。對(duì)于單一和復(fù)合污染土壤，3種螯合劑對(duì)Pb、Cd的淋洗速率常數(shù)均為輕度污染土壤＞中度污染土壤＞重度污染土壤，淋洗能力表現(xiàn)為CIT＞EDDS＞EDTA，

7、Pb的淋洗速率常數(shù)大于Cd?？傮w來(lái)看，單一污染土壤中Pb、Cd的淋洗速率常數(shù)大于對(duì)應(yīng)的復(fù)合污染土壤，而EDTA和EDDS對(duì)重度復(fù)合污染土壤中Pb的淋洗速率常數(shù)比對(duì)應(yīng)的單一污染土壤高。
　?、瓶疾炝耸罄钐侵臐舛群统跏紁H對(duì)污染土壤中Pb、Cd的淋洗效果，獲得3種污染水平的土壤中Pb、Cd的最佳淋洗條件:鼠李糖脂濃度為0.025 mol/L，初始pH7。鼠李糖脂對(duì)Pb、Cd復(fù)合污染土壤與單一污染土壤的淋洗率變化趨勢(shì)相同，均隨污染程度

8、的增加而增加;鼠李糖脂對(duì)Pb單一污染土壤的淋洗率小于復(fù)合污染土壤，而Cd恰好相反。鼠李糖脂淋洗Pb、Cd是一個(gè)快速過(guò)程，分別在30和25 min達(dá)到淋洗平衡，且對(duì)Cd的淋洗速率常數(shù)大于Pb，明顯快于3種有機(jī)螯合劑。對(duì)于單一和復(fù)合污染土壤，Pb、Cd的淋洗速率常數(shù)均為輕度污染土壤＞中度污染土壤＞重度污染土壤;復(fù)合污染土壤中Pb、Cd的淋洗速率常數(shù)大于對(duì)應(yīng)的單一污染土壤。
　?、遣捎猛林苋軐?shí)驗(yàn)，用EDTA和鼠李糖脂聯(lián)合淋洗復(fù)合污染土

9、壤中的Pb、Cd。隨著混合淋洗液體積的增加，兩種重金屬的淋溶率均呈現(xiàn)逐漸升高到趨于平衡的過(guò)程;隨著EDTA與鼠李糖脂配比的增加，兩種重金屬的淋溶率呈現(xiàn)先升高、達(dá)到最大值、再降低的變化趨勢(shì)。當(dāng)EDTA和鼠李糖脂的配比為1.5∶1時(shí)，Pb、Cd的淋溶率達(dá)到最大，輕度、中度和重度污染土壤中Pb的淋溶率分別為82.97％、87.61％和91.45％，Cd分別為85.45％、89.25％和93.88％，以重度污染土壤的淋溶效果最好。準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方

10、程可以很好地描述EDTA和鼠李糖脂對(duì)復(fù)合污染土壤中Pb、Cd的聯(lián)合淋洗過(guò)程，獲得輕度、重度和重度污染土壤中Pb的淋溶速率常數(shù)分別為0.00092、0.00080和0.00072 kg·mg-1·min-1，Cd分別為0.0004、0.00025和0.00021kg·mg-1·min-1，淋溶速率常數(shù)均比它們單獨(dú)淋洗時(shí)低。
　?、妊芯苛寺?lián)合淋洗前后污染土壤中Pb、Cd的形態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)聯(lián)合淋洗能夠有效去除土壤中可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)，