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随着工农业的不断发展和城市化进程的加快,土壤污染问题日趋显现,尤其是土壤重金属污染问题。2014年4月发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示,我国土壤环境状况总体不容乐观,部分地区土壤污染比较严重,尤其耕地土壤环境质量堪忧,耕地的污染点位超标率最高,为19.4%,重度污染点位占1.1%。主要集中在工矿企业的周边,通过大气降尘、污水灌溉、固体废物堆放等将污染物带入土壤环境,影响土壤生态功能,直接影响农作物的产量和品质,并危及食品安全和人类健康。2016年5月《土壤污染防治行动计划》(“土十条”)全面实施,启动全国土壤污染状况详查,有序开展土壤治理与修复,并实施农用地分类管理,保证农产品质量安全。提出重度污染土壤实行种植结构调整退耕还林还草计划,中度轻度污染化为安全利用类。因此加强对重金属污染土壤的有效修复和安全利用是目前土壤污染防治计划的重点工作之一。本文主要以云南某地的重金属污染农田作为试验研究对象,采用复合淋洗剂化学修复技术开展农田土壤淋洗示范研究,并对重金属淋洗废水进行净化处理,得到如下结果:
(1)针对云南某地Pb、Cd、Zn、Cu重金属复合污染的农田土壤,依据前期的震荡淋洗试验和土柱淋洗试验结果,在低浓度污染土壤中,将50mmol·L-1柠檬酸与20mmol·L-1FeCl3作为淋洗的最适宜浓度;在高浓度污染土壤中,将100mmol·L-1柠檬酸与20mmol·L-1FeCl3作为淋洗的最适宜浓度。FeCl3-柠檬酸复合淋洗剂对低浓度污染土壤的Pb、Cd的淋洗效果,与FeCl3单独淋洗相比,淋洗率分别提高了66%和62%;与柠檬酸单独淋洗相比,淋洗率分别提高了38%和64%。对高浓度污染土壤的Pb、Cd,FeCl3-柠檬酸复合淋洗剂与FeCl3单独淋洗相比,淋洗率分别提高了77%和69%;与柠檬酸单独淋洗相比,淋洗率分别提高了49%和63%。在淋洗废水处理的实验中,磷酸钠的最佳添加量为8.0g·L-1,Pb、Cd的浓度分别为96.80μg·L-1、8.450μg·L-1,达到地表水Ⅴ类(GB3838-2002)排放要求(Pb≤0.1mg·L-1、Cd≤0.01mg·L-1);当沉淀时间为30min时,Pb、Cd的去除率分别为99.75%、99.94%,均已达到最大沉淀率,已基本沉淀完全。
(2)根据五个小区农田重金属淋洗结果可得,S1、S2、S3小区重金属淋洗率要高于S4、S5小区,并且随着淋洗剂浓度的增加,淋洗效率提高,但提高幅度不大。淋洗过程中对重金属全量及Fe含量进行动态监测发现,在淋洗2.5h时,淋洗基本达到平衡;在第6次的水洗之后,Pb、Cd、Zn、Cu淋洗率达到最大值;淋洗后Fe的总含量无明显变化。检测土壤的重金属有效态可知,淋洗后的土壤重金属有效态均有不同程度的下降。对淋洗前后土壤性质检测可得,淋洗后的土壤pH值均有所降低,土壤CEC均有不同程度增加,淋洗后S1、S2、S3、S4、S5小区有机质均有不同程度下降,从有机质的检测结果来看,S1和S4、S5小区有机质下降较多,均在10%以上,S2和S3有机质含量下降较少,土壤能够快速的恢复。
(3)S1、S2、S3小区的剖面层土壤中,随着土壤深度的增加,重金属的浓度逐渐增高;S4和S5小区剖面层土壤浓度随着土壤深度的增加,重金属的浓度逐渐降低。使用磷酸钠处理重金属废液,Pb、Cd、Zn的去除率能够达到99%以上,总体上都可达标排放。
(1)针对云南某地Pb、Cd、Zn、Cu重金属复合污染的农田土壤,依据前期的震荡淋洗试验和土柱淋洗试验结果,在低浓度污染土壤中,将50mmol·L-1柠檬酸与20mmol·L-1FeCl3作为淋洗的最适宜浓度;在高浓度污染土壤中,将100mmol·L-1柠檬酸与20mmol·L-1FeCl3作为淋洗的最适宜浓度。FeCl3-柠檬酸复合淋洗剂对低浓度污染土壤的Pb、Cd的淋洗效果,与FeCl3单独淋洗相比,淋洗率分别提高了66%和62%;与柠檬酸单独淋洗相比,淋洗率分别提高了38%和64%。对高浓度污染土壤的Pb、Cd,FeCl3-柠檬酸复合淋洗剂与FeCl3单独淋洗相比,淋洗率分别提高了77%和69%;与柠檬酸单独淋洗相比,淋洗率分别提高了49%和63%。在淋洗废水处理的实验中,磷酸钠的最佳添加量为8.0g·L-1,Pb、Cd的浓度分别为96.80μg·L-1、8.450μg·L-1,达到地表水Ⅴ类(GB3838-2002)排放要求(Pb≤0.1mg·L-1、Cd≤0.01mg·L-1);当沉淀时间为30min时,Pb、Cd的去除率分别为99.75%、99.94%,均已达到最大沉淀率,已基本沉淀完全。
(2)根据五个小区农田重金属淋洗结果可得,S1、S2、S3小区重金属淋洗率要高于S4、S5小区,并且随着淋洗剂浓度的增加,淋洗效率提高,但提高幅度不大。淋洗过程中对重金属全量及Fe含量进行动态监测发现,在淋洗2.5h时,淋洗基本达到平衡;在第6次的水洗之后,Pb、Cd、Zn、Cu淋洗率达到最大值;淋洗后Fe的总含量无明显变化。检测土壤的重金属有效态可知,淋洗后的土壤重金属有效态均有不同程度的下降。对淋洗前后土壤性质检测可得,淋洗后的土壤pH值均有所降低,土壤CEC均有不同程度增加,淋洗后S1、S2、S3、S4、S5小区有机质均有不同程度下降,从有机质的检测结果来看,S1和S4、S5小区有机质下降较多,均在10%以上,S2和S3有机质含量下降较少,土壤能够快速的恢复。
(3)S1、S2、S3小区的剖面层土壤中,随着土壤深度的增加,重金属的浓度逐渐增高;S4和S5小区剖面层土壤浓度随着土壤深度的增加,重金属的浓度逐渐降低。使用磷酸钠处理重金属废液,Pb、Cd、Zn的去除率能够达到99%以上,总体上都可达标排放。