皂苷与EDTA对污染塿土中Cu、Pb的淋洗修复研究

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土壤作为生态环境系统的有机组成部分,是人类生存与发展最重要和最基本的综合性自然资源。随着我国社会和经济的发展,大量重金属污染物通过多种途径排放到土壤中,致使土壤重金属污染日益严重。我国第一个“十二五”专项规划《重金属污染综合防治规划(2010-2015年)中表示要加强重金属污染防治,坚决遏制土壤重金属污染事件的发生。采用物理和化学方法结合淋洗重金属污染土壤被认为是一项高效、能彻底治理土壤重金属污染的技术。土壤淋洗法主要受土壤性质、污染物类型、淋洗剂的种类和运行方式等因素影响。在众多因素中,淋洗剂的选择是影响土壤淋洗修复技术的关键。EDTA作为最常用的螯合剂,其螯合能力强大。皂苷作为植物源的生物表面活性剂,其良好的环境相容性在污染土壤修复方面日益受到关注。本文以Cu、Pb为重金属代表,选用生物表面活性剂皂苷(Saponin)和螯合剂EDTA作为淋洗剂,采用批处理和柱淋洗方法,探索了2种淋洗剂对单一污染塿土和复合污染塿土中Cu和Pb的最佳淋洗条件,研究了皂苷、EDTA及二者复配对污染土壤中Cu和Pb的淋洗效果,比较了淋洗前后重金属的形态变化特征,以期为石灰性土壤重金属污染的治理提供科学依据。所得结论如下:(1)皂苷对Cu、Pb的淋洗动力学研究表明,皂苷对Cu、Pb的淋洗是一个相对慢速的过程,在240min左右时淋洗基本达到平衡;1%皂苷对单Cu土、复合土中Cu的淋洗百分率为8.25%和7.12%;对单Pb土、复合土中Pb的淋洗百分率为5.56%和6.03%。同时单Cu土、单Pb土、复合土中Cu、Pb的最大淋洗率比较表明,皂苷对单一污染土壤中Cu、Pb的淋洗效果均优于复合污染土壤。双常数方程和准二级方程能较好地描述生物表面活性剂皂苷淋洗污染塿土中Cu、Pb的动力学特征。(2)皂苷在不同条件下对污染塿土中Cu、Pb的淋洗平衡研究表明,皂苷淋洗塿土中Cu、Pb的最适条件为:皂苷质量分数为5%、pH=5.00、淋洗时间240min、无背景电解质;4次累积淋洗结果表明,皂苷可以有效地去除污染塿土中的Cu、Pb。(3)EDTA浓度为0.0005mol/L、0.001mol/L时与皂苷复配振荡淋洗Cu、Pb时表现为协同作用,对Pb的淋洗百分率协同作用尤为明显。EDTA浓度大于0.005mol/L时,与皂苷复配对重金属Cu、Pb的淋洗表现为拮抗作用。(4)EDTA、皂苷及两者复配对土柱中Cu和Pb的累积淋洗量均随着淋洗液体积的增大而逐渐增加。 EDTA与皂苷复配淋洗Cu时均表现为为协同作用。EDTA与皂苷复配对Pb的淋洗百分率稍低于EDTA。EDTA与皂苷复配对单一污染塿土及复合污染塿土中Cu的淋洗百分率分别为23.59%和21.57%,对Pb的淋洗百分率分别为27.59%和24.92%。(5)采用Sposito顺序提取法进行重金属形态分级结果表明, EDTA、皂苷及两者复配能有效去除碳酸盐结合态、有机结合态和硫化物残渣态重金属,EDTA与皂苷复配在土壤中可以活化土壤中的重金属,辅助于植物修复中可作为强化剂,以利于植物有效的吸附转运土壤中的重金属,从而净化土壤。
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