用于修復重金屬污染土壤的淋洗藥劑及淋洗方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)保技術領域，具體涉及一種用于修復重金屬污染土壤的淋洗藥劑及淋洗方法。
【背景技術】
[0002]目前，我國土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，部分地區(qū)土壤污染嚴重，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂，工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問題尤為突出。重金屬污染土壤修復的研宄已成為當前國內(nèi)外的熱點科學問題和前沿領域。
[0003]當前重金屬污染土壤修復技術主要為物理化學修復技術和植物修復技術，從機理上主要概括為兩類:一是改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，使其由活化態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定態(tài)從而降低其在環(huán)境中的迀移性和生物可利用性；二是從土壤中去除重金屬，以使其存留濃度接近或達到背景值?；瘜W淋洗技術是通過解吸附、反絡合及溶解作用，使重金屬從固相的土壤轉(zhuǎn)移到液相淋洗液中，對淋洗液進行循環(huán)利用或處理、重金屬回收或處置的修復技術。相對于固化穩(wěn)定化技術和植物修復技術而言，化學淋洗技術工期較短、效率較高、清除重金屬最為徹底，是當前應用較為廣泛和成熟的一種重金屬污染土壤修復技術。淋洗修復技術的關鍵在于淋洗劑的選擇，在當前重金屬污染土壤面積廣泛、土地資源緊張的情勢下，淋洗土壤的再利用成為了衡量淋洗技術優(yōu)劣的一把標尺。尋求一種成本較低、易被微生物降解且對土壤理化性質(zhì)破壞小的淋洗藥劑是淋洗技術發(fā)展的總體要求和趨勢。
[0004]土壤中的重金屬因存在形態(tài)的不同而表現(xiàn)出不同的毒性和環(huán)境行為。對于土壤中重金屬的形態(tài)目前并沒有一個統(tǒng)一的定義及劃分標準，多數(shù)研宄者根據(jù)研宄需要將重金屬的形態(tài)劃分為可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵氧化物結(jié)合態(tài)、有機物結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)5種形態(tài)。其中，可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)重金屬都是在酸性條件下易被淋洗藥劑絡合進入溶液中的形態(tài)；鐵氧化物結(jié)合態(tài)重金屬則須在強氧化環(huán)境、鐵氧化物老化的條件下方能釋放出重金屬離子；有機結(jié)合態(tài)重金屬的釋放則有賴于有機物的氧化分解；殘渣態(tài)重金屬一般存在于硅酸鹽、原生和次生礦物等土壤晶格中，能長期穩(wěn)定在沉積物中，不易為植物吸收。為了提高化學淋洗修復技術的淋洗效率，我們要結(jié)合重金屬形態(tài)及其特性來選擇合適的淋洗藥劑，盡可能多地促使可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵氧化物結(jié)合態(tài)和有機物結(jié)合態(tài)重金屬向溶液中釋放，進入淋洗液而被徹底清除。在現(xiàn)有技術中，人工螯合劑和表面活性劑存在生物降解性低、易殘留在土壤中造成二次污染等問題，無機酸淋洗劑存在破壞土壤理化性質(zhì)和天然低分子有機酸絡合能力低等問題。因此，尋求合適的淋洗藥劑和合理的淋洗工藝成為提高化學淋洗修復技術的關鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種成本低廉、安全高效、適用性強且不會強烈破壞土壤性質(zhì)的用于修復重金屬污染土壤的淋洗藥劑及淋洗方法。
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案: 一種用于修復重金屬污染土壤的淋洗藥劑，所述淋洗藥劑包括草酸溶液和鼠李糖脂溶液。
[0007]上述的用于修復重金屬污染土壤的淋洗藥劑中，優(yōu)選的，所述淋洗藥劑在修復重金屬污染土壤時，先將所述草酸溶液作為第一淋洗液加入重金屬污染土壤中進行反應，濾出洗液后，再將所述鼠李糖脂溶液作為第二淋洗液加入經(jīng)草酸溶液處理過的土壤中攪拌均勻，濾出洗液后，完成土壤修復。
[0008]上述的用于修復重金屬污染土壤的淋洗藥劑中，優(yōu)選的，所述草酸溶液的摩爾濃度為 0.lmol/L ?0.2mol/Lo
[0009]上述的用于修復重金屬污染土壤的淋洗藥劑中，優(yōu)選的，所述鼠李糖脂溶液的摩爾濃度為 0.01mol/L ?0.05mol/Lo
[0010]上述的用于修復重金屬污染土壤的淋洗藥劑中，優(yōu)選的，所述重金屬污染土壤中的重金屬包括Pb、Zn、Cd、As、Cu中的一種或多種。
[0011]作為一個總的技術構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種用于修復重金屬污染土壤的淋洗方法(即上述的用于修復重金屬污染土壤的淋洗藥劑的使用方法)，包括以下步驟:
(I)準備上述的用于修復重金屬污染土壤的淋洗藥劑；
(2 )將所述淋洗藥劑中的草酸溶液加入重金屬污染土壤中攪拌均勻，經(jīng)反應后，濾出洗液；
(3)將所述淋洗藥劑中的鼠李糖脂溶液加入經(jīng)步驟(2)處理后的土壤中，攪拌均勻，經(jīng)反應后，濾出洗液，完成修復。
[0012]上述的淋洗方法中，優(yōu)選的，所述步驟(2)中，所述草酸溶液與所述重金屬污染土壤的液固比為5mL?15mL:1g0
[0013]上述的淋洗方法中，優(yōu)選的，所述步驟(3)中，所述鼠李糖脂溶液與所述經(jīng)步驟
(2)處理后的土壤的液固比為5mL?1mL:1g0
[0014]上述的淋洗方法中，優(yōu)選的，所述步驟(2 )中，所述反應的時間為0.5h?Ih。
[0015]本發(fā)明的淋洗藥劑中，草酸溶液的濃度可視土壤中有機質(zhì)含量而定，當有機質(zhì)含量低(小于等于10g/kg)時，草酸溶液的摩爾濃度最優(yōu)選為0.lmol/L,當有機質(zhì)含量高(大于10g/kg)時，草酸溶液的摩爾濃度最優(yōu)選為0.2mol/Lo
[0016]本發(fā)明淋洗藥劑的淋洗方法中，針對理化性質(zhì)不同的重金屬污染土壤，可以調(diào)節(jié)反應時間及各淋洗劑的濃度和液固比。例如，對于南方地區(qū)含鐵氧化物和有機質(zhì)含量較多的水稻土可以適當增加草酸溶液的濃度和步驟(I)的反應時間，反之，則可以適當減少草酸溶液的濃度和反應時間。
[0017]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
1、本發(fā)明的淋洗藥劑采用了有機酸(草酸)與生物表面活性劑(鼠李糖脂)，且二者并非同時使用，而是分步使用。草酸加入污染土壤后，質(zhì)子與重金屬離子發(fā)生置換反應，重金屬就會溶解到液相中，草酸與重金屬化合物反應后主要生成物為可溶性化合物，故含重金屬草酸鹽反應后溶于液相中，便于分離；另外草酸是天然低分子有機物，易被土壤微生物分解，且分解產(chǎn)物是二氧化碳和水，不會殘留在土壤中造成二次污染。生物表面活性劑鼠李糖脂加入污染土壤后，由于鼠李糖脂絡合性能較草酸更強，與未完全解離的重金屬離子再次反應，使殘留重金屬進入液相，深度清潔土壤。
[0018]2、本發(fā)明的淋洗藥劑和淋洗方法成本低廉、安全高效、適用性強，并且不會強烈破壞土壤性質(zhì)，分步淋洗后的土壤可直接回填，無二次污染風險。與其它淋洗藥劑相比，本發(fā)明根據(jù)重金屬洗脫難易程度，采用不同將淋洗藥劑分步對重金屬污染土壤進行淋洗的方法，淋洗效果顯著優(yōu)于單一淋洗溶液(如草酸溶液)的淋洗效果；采用不同淋洗藥劑分布淋洗較單獨使用表面活性劑性價比更高。
【具體實施方式】
[0019]以下結(jié)合具體優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作進一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護范圍。
[0020]實施例1
一種本發(fā)明的用于修復重金屬污染土壤的淋洗藥劑，該淋洗藥劑包括草酸溶液和鼠李糖脂溶液。其中，草酸溶液和鼠李糖脂溶液是分開使用的，草酸溶液為第一淋洗液，鼠李糖脂溶液為第二淋洗液。草酸溶液的摩爾濃度為0.2mol/L (0.lmol/L?0.2mol/L均可實施)，鼠李糖脂溶液的摩爾濃度為0.01mol/L (0.01mol/L?0.05mol/L均可實施
[0021]一種將上述本實施例的淋洗藥劑用于修復重金屬污染土壤的分步淋洗方法(即上述淋洗藥劑的使用方法)，包括以下步驟:
(I)采集湖南省郴州市某礦區(qū)土壤樣品50公斤。按照《土壤環(huán)境質(zhì)量標準》(GB15618-1995)中規(guī)定的重金屬檢測方法測定土壤樣品中As、Pb、Zn、Cd、Cu的含量，其中，As的最大檢出含量為435.65mg/kg，Pb、Zn、Cd、Cu四種重金屬元素的最大檢出含量分別為428.5mg/kg、328.6mg/kg、4.3mg/kg、432.5mg/kg，錦和砷均超出土壤環(huán)境質(zhì)量三級標準十倍以上。
[0022]采用《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T299-2007)中規(guī)定的浸提方式，對本實施例的重金屬污染土壤中的As、Pb、Zn、Cd、Cu進行浸出毒性實驗，結(jié)果顯示浸出液中各種金屬濃度較地下水環(huán)境質(zhì)量標準三類要求超標多倍，其中砷和鉛最大浸出濃度高達 0.264mg/L 和 0.672mg/L，平均超標 12.3 和 13.4 倍。
[0023](2)準備淋洗藥劑:配制摩爾濃度為0.2mol/L的草酸