重金属污染土壤的化学修复

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1、http://www.paper.edu.cn重金属污染土壤的化学修复刘琴大连理工大学环境科学与工程系，辽宁，大连116024E-mail:liuqin0578@sina.com摘要：土壤重金属污染已成为世界普遍关注的环境问题之一。目前重金属污染土壤的修复方法有物理、植物和化学修复方法。本文着重介绍各种化学修复方法的原理、优缺点、实用性和国内外研究概况。关键词：土壤；重金属；化学修复中图分类号：X11.引言重金属污染已成为备受关注的全球性环境污染问题之一。我国重金属污染也十分严重。[1]2有资料表明：我国重金属污染的农业土地面积约2500万m，每年被重金属污染的粮食多达

2、1200万吨；农业部环保监测系统曾对全国24省、市320个严重污染区8223万亩土壤调查发现大田类农产品超标面积占污染区农田面积的20%，其中重金属超标占污染土壤和农作物的80%。目前，土壤重金属污染治理和修复主要从两方面着手：(1)活化作用增加重金属的溶解性和迁移性，去除重金属；(2)钝化作用改变重金属在土壤中的存在形态，降低重金属的迁[2,3]移性和生物有效性。基于这两种原理，人们提出物理、生物、化学等修复方法。物理方法包括排、换土等工程措施，该法效果显著、稳定，但工程投资大、易破坏土壤结构，并且高浓度污染水平的土壤，易增加对操作者的潜在危害；生物法是利用植物、微生

3、物或动物自身特性来去除土壤中的重金属。目前，有关生物修复方法的研究报道较多，尤其是植物修复。但是，对于大面积轻度污染土壤，采用植物修复所需时间较长；对于突发性土壤重金属污染，[4]高浓度污染水平不利于植物生长，因此效果不理想。化学法因简单易行、效果显著而得到[5,6]广泛应用，但是化学法也存在二次污染、土壤质量下降等问题。2.化学修复化学法治理和修复重金属污染的土壤就是利用一些化学试剂，与土壤中的重金属发生化学反应，去除或钝化土壤中的重金属，降低土壤中重金属的活性，达到污染治理和修复的目的。根据技术和原理的不同，化学修复方法包括固化处理、电化学、土壤淋洗和改良剂法。以下

4、将具体介绍各种化学修复技术和作用原理。3.化学修复技术及原理3.1固化技术固化是指将污染的土壤与固化剂按照一定比例混合，熟化形成渗透性很差的固体混合物，使污染物被包裹起来，处于相对稳定状态。重金属和放射性物质污染土壤的无害化处理常用该方法。所采用的固化剂有水泥、石灰、硅酸盐、高炉渣、窑灰、热塑性物质(如沥青)[7][8]等。硼硅酸盐玻璃可以作为氧化铬的固化载体，因为氧化铬在玻璃中的溶解率不到1%。1http://www.paper.edu.cn[9]周萘等采用25%-35%磷酸盐与美国Washington州Hanford市存放的高放射性废料混合，1150-1250℃加热

5、，熔成玻璃体，最后冷却成固体。固体90℃浸泡7d后，Cr2O3在玻璃中的溶解量达到最高为2.6%，经200℃水蒸汽水化侵蚀7d后未发现明显的侵蚀现象，X射线衍射3+3+3+分析表明磷酸跟离子被金属离子Al、Fe、Cr等条件，这有利于提高固体的化学稳定性。[7]徐根良等指出固化处理时可以加入一些添加剂(如氧化铝)，会增加固体的化学稳定性。固化处理生成的产物可以制成砖头，用于建筑、铺路等。近年来，美国、日本及欧洲一些国家[7]对有毒固体废物普遍采用固化处理技术，但是该处理需要消耗大量的固化剂，严重破坏土壤结构。因此，只适用于污染严重、面积较小的土壤修复。3.2电化学法电化学

6、技术是刚发展起来的一种新兴的原位土壤修复技术，其基本原理：在低强度直流电的作用下，水溶的或者吸附在土壤颗粒表层的污染物根据各自所带的电荷的不同而向不同的电极方法运动。污染物在土壤中的迁移方式主要有电迁移、电渗透和电泳3种方式。电迁移是带电离子向相反电极迁移；电渗透是土壤中的空隙水在电场作用下从阴极向阳极方法流[10]动；电泳是土壤中带电胶体粒子的迁移运动。试验表明，电迁移的速度很大程度上取决于空隙水中的电流密度。污染物的去除速率受污染物浓度、荷电性质、荷电数量、土壤类型、[11]结构、界面化学性质、土壤空隙水电流密度等因素影响。美国环保署和辛辛那提大学针对低渗透性土壤提

7、出了Lasagna工艺，可添加适当的物质(吸附剂、催化剂、缓冲剂等)固定无[12,13]机污染物再进行去除和处理，并通过大小规模的试验论证了处理效果。在通电过程中，-阴极易产生OH，易导致向阴极迁移的金属离子形成沉淀，不利于金属的去除，可在阴极区域注入导电性溶液，即在处理土壤和阴极之间注入电解液，将产生的高pH区控制在电解液[14]中。有实验结果显示，Cu和Zn在沙土中5d的去除效率可达96%以上。电化学修复还包括[15]电吸附、电化学离子交换等技术。目前，电化学修复主要研究方向有增强修复实验方法、[16]能力施加类型、土壤性质、污染物迁