土壤作為重要的自然資源是整個(gè)生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，也是人類生產(chǎn)活動(dòng)的基礎(chǔ)[1]。隨著城鄉(xiāng)工業(yè)不斷發(fā)展壯大，土壤污染問題越來越嚴(yán)重，修復(fù)及防治土壤污染已成為當(dāng)前亟待解決的重要問題。土壤淋洗是一種可以有效修復(fù)重金屬污染土壤的方法，具有易于操作、處理時(shí)不需直接接觸污染物、處理成本低且效率高、二次污染小等優(yōu)點(diǎn)，目前已作為廉價(jià)和有效的修復(fù)手段在工程中被廣泛應(yīng)用[2-5]。本研究采用土壤淋洗法對電鍍污染區(qū)重金屬污染土壤進(jìn)行修復(fù)。

1材料與方法

1.1供試土壤

供試土壤取自泰州某電鍍污染區(qū)，為多點(diǎn)混合樣。土樣經(jīng)自然風(fēng)干，研磨，過篩，備用。測定得到供試土壤基本理化性質(zhì)：pH6.8，沙粒含量40.28%，黏粒含量20.64%，屬于砂質(zhì)黏壤土。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1重金屬全量測定

準(zhǔn)確稱取0.4g樣品于50mL聚四氟乙烯坩堝中，加硝酸、高氯酸、氫氟酸消解完全后轉(zhuǎn)移至25mL容量瓶，定容，用火焰原子吸收光譜測定金屬含量。

1.2.2重金屬形態(tài)分析

采用Tessier五步連續(xù)提取法[6]對重金屬形態(tài)進(jìn)行測定。

1.2.3土壤淋洗操作

稱取一定量土樣于250mL錐形瓶中，加入淋洗劑后置于水浴恒溫振蕩器中連續(xù)振蕩12h，定容至25mL，用火焰原子吸收分光光度計(jì)測量。

2淋洗劑的篩選

初步確定乙二胺四乙酸(EDTA)、氯化鈣、草酸、檸檬酸和鹽酸5種淋洗劑，篩選出效果較好的淋洗劑進(jìn)行深入研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖1。

由圖1可知，5種淋洗劑均可不同程度地從土壤中淋洗出重金屬來，EDTA對重金屬的提取效果明顯要好于其他淋洗劑，草酸和檸檬酸淋洗效果次之，鹽酸和氯化鈣的提取效果相近，但顯著低于其他淋洗劑。EDTA盡管提取效果最好，但是使用成本高且易對環(huán)境造成二次污染[7]。檸檬酸對大部分金屬有較強(qiáng)的淋洗效果，水溶性較強(qiáng)，易于操作，在土壤中的殘留可被生物分解，比草酸更加具有環(huán)境友好性[8]。所以本研究確定檸檬酸作為進(jìn)一步淋洗研究的對象。

3檸檬酸淋洗條件的優(yōu)化

3.1淋洗劑濃度對重金屬去除的影響

由圖2見，檸檬酸濃度在0.8mol/L以下時(shí)，重金屬去除率均在提高;濃度從0.8mol/L往后重金屬的去除率保持穩(wěn)定。因此，檸檬酸最佳淋洗濃度為0.8mol/L。

3.2淋洗時(shí)間對重金屬去除的影響

理論上講，淋洗的時(shí)間越長，淋洗劑與土壤中重金屬的反應(yīng)時(shí)間越長，去除效果越好。從圖3可以看出，5種重金屬去除率都隨淋洗時(shí)間的增長而增加。在0.5～5h內(nèi)，重金屬的去除率在不斷提高;5～12h，重金屬的去除率逐漸平穩(wěn)，個(gè)別金屬略有下降。因此，最佳淋洗時(shí)間為5h。

3.3土液比對土壤中重金屬去除率的影響

由圖4可見，隨土液比增大，檸檬酸對重金屬的提取量逐漸增加，在土液比達(dá)到1:10后去除率并無明顯提高且土液比過大會(huì)增加工藝難度，因此以1:10為最佳，Cu、Ni、Pb、Cr、Cd和Mn的去除率分別是41.81%、33%、19.96%、28.32%、41.4%和58.48%。

4淋洗前后土壤重金屬形態(tài)的變化

經(jīng)過0.8mol/L的檸檬酸溶液振蕩淋洗5h(土液比為1:20)的土壤為研究對象進(jìn)行形態(tài)分析試驗(yàn)。淋洗后的土樣經(jīng)過自然風(fēng)干后，將其研磨過100目篩，并以未淋洗的過100目篩土樣作為對比。殘?jiān)鼞B(tài)一般不可以被直接利用且含量相對較高，對環(huán)境污染相對較小[9];可交換態(tài)具有生物可利用性，該形態(tài)內(nèi)重金屬容易被植物所吸收;在較強(qiáng)酸性條件下，其余三種形態(tài)中重金屬會(huì)向環(huán)境釋放[10]。因此，殘?jiān)鼞B(tài)以外的其余4種形態(tài)對土壤的污染更直接。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5。

由圖5可見，淋洗后土壤中的重金屬基本上都是以殘?jiān)鼞B(tài)為主的形式存在，說明檸檬酸能有效去除這部分移動(dòng)性強(qiáng)、生物有效性高和對環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)大的重金屬離子，達(dá)到了修復(fù)效果;同時(shí)也去除了部分殘?jiān)鼞B(tài)的重金屬離子，減少了潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

5小結(jié)

(1)通過實(shí)驗(yàn)，本研究最終篩選出檸檬酸作為淋洗劑，檸檬酸對大部分重金屬有較強(qiáng)的淋洗效果，溶解性較強(qiáng)，易于操作，成本也較低，而且是天然螯合劑，其在土壤中的殘留可被生物降解，不會(huì)對環(huán)境造成二次污染。

(2)檸檬酸對土壤樣品的最佳淋洗條件為：淋洗時(shí)間5h，土液比1:10，淋洗劑濃度0.8mol/L。在該條件下它對Cu、Ni、Pb、Cr、Cd和Mn的去除率分別是41.81%、33%、19.96%、28.32%、41.4%和58.48%。

(3)選擇檸檬酸為淋洗劑在最優(yōu)淋洗條件下對淋洗前后的土壤樣品進(jìn)行重金屬的形態(tài)分級試驗(yàn)，經(jīng)檸檬酸淋洗后，殘?jiān)鼞B(tài)重金屬含量明顯減少;對于具有生物可利用性形態(tài)(可交換態(tài))及潛在可利用性形態(tài)(碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài))中的重金屬萃取量較多，基本達(dá)到了淋洗的目的。