北斗智库环保管家网讯：土壤淋洗技术，是指将可促进土壤污染物溶解或迁移的化学溶剂注入受污染土壤中，从而将污染物从土壤中溶解、分离出来并进行处理的技术。它是一种行之有效的技术，能快速修复重金属和有机物污染的土壤。论文综述了土壤淋洗修复技术的特点、技术流程、土壤淋洗剂的种类及特性，同时针对电子垃圾污染土壤中重金属污染物，寻找最适合的淋洗方法。
 

 

　　重金属污染物进入土壤后，难以被分解，当累积到一定程度，会使土壤肥力下降，农产品的产量和质量均下降，并污染地下水体，最终影响人类健康。随着我国工业化的快速发展，大量重金属污染物排放，对环境造成了严重的污染。上世纪90年代开始，随着信息产业的飞速发展，电子电器设备被广泛运用，例如：收音机、电视机、电脑、手机、MP3…它们给人类带来极大的乐趣、便利和享受，已经广泛覆盖到我们的生活中来，但同时也带来21世纪的新型污染——电子垃圾污染。

 

　　电子垃圾即电子废弃物，是指被废弃不再使用的电子电器类产品及设备，包括被淘汰的电视机、空调器、洗衣机、电冰箱和计算机等通讯电子产品。据预计，今年我国电子产品废弃量约1164万吨，而电子污染物的回收往往达不到10%。

 

　　长期以来，电子垃圾通过简单、原始的方式进行拆解，如手工拆解电子产品外壳、露天焚烧电线电缆、强酸浸泡线路板等。焚烧产生的废气和酸洗后的残渣残液随意排放和倾倒，造成大量重金属和有机物释放到周边环境中，直接或间接地影响着土壤和地下水，给区域环境带来巨大的压力，影响着当地农业可持续发展、人居生态环境及农产品和食品安全等。

 

　　不仅如此，中国一些商人为了个人利益，低价进口洋电子垃圾，以粗劣的手段如酸洗法等获得其中的稀有金属，从中获取暴利，但酸洗后的废水废渣造成更严重的环境污染。废水直接排入当地河流，造成河流严重污染，而当地农田土壤依赖于河流地表水进行灌溉。长期以来，河流和土壤受重金属污染越来越严重。面对如此巨大废弃量的电子垃圾，如何合理处置并防止造成环境污染，是政府和企业面临的重要课题。

 

　　1土壤淋洗修复技术特点

 

　　污染土壤的化学修复技术包括土壤性能改良、溶剂浸提、化学氧化、化学还原及化学淋洗修复等几类。土壤淋洗就是利用流体去除土壤污染物的过程，借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移作用的淋洗剂，通过水力压头推动，将其注入到被污染土层中，然后把含有污染物的淋出液从土层中抽出来，进行污水处理而分离污染物的技术。

 

　　污染物的去除通常随淋洗剂浓度的增大而提高，达到某一极值后趋于稳定。在使用淋洗修复技术前，应充分了解土壤性质、主要污染物等基本情况，针对不同的污染物选用不同的淋洗剂和淋洗方法，进行可处理性实验，才能取得最佳的淋洗效果，并尽量减少对土壤理化性状和微生物群落结构的破坏。

 

　　2土壤淋洗修复技术介绍

 

　　原位化学修复过程是向土壤施加冲洗剂，使其向下渗透，穿过污染土壤并与污染物相互作用。在这个相互作用的过程中，冲洗剂或化学助剂从土壤中去除污染物，并与污染物结合，通过淋洗液的解吸、螯合、溶解及络合等物理、化学作用，最终形成可迁移态化合物。含有污染物的溶液可以用梯度井或其他方式收集、储存，再进一步处理，以再次用于处理被污染的土壤。图1为原位化学淋洗技术流程图。

　　其优点包括：对土壤进行挖掘、运输，适用于包气带和饱水带多种污染物去除及组合工艺中。从污染土壤性质来看，原位化学淋洗技术最适用于多孔隙、易渗透的土壤。

 

　　从污染物来看，原位化学淋洗技术适合重金属、具有低辛烷/水分配系数的有机化合物、烃基类化合物、低分子量醇类和羧基酸类等污染物，不适用于非水溶态液态污染物，如强烈吸附于土壤的呋喃类化合物、极易挥发的有机物以及石棉等。

 

　　缺点有：可能会污染地下水，无法对去除效果与持续修复时间进行预测，去除效果受制于场地地质情况等。

 

　　2.2异位化学淋洗技术

 

　　异位化学淋洗修复是指把污染土壤挖出来，用溶于水的化学试剂来清洗、去除污染物，再处理含有污染物的废水或废液，然后，将洁净的土壤回填或运到其他地点。适合操作异位土壤淋洗技术的装备通常是可运输的，可随时随地搭建、拆卸、改装的，一般采用单元操作系统，包括矿石筛、离心装置、摩擦反应器、过滤压榨机、剧烈环绕分离器、流化床淋洗设备和悬浮生物泥浆反应器等。

 

　　异位化学淋洗技术具有灵活方便、有利于技术推广，适用于各种类型污染物治理等特点。对重金属、放射性元素、石油烃、易挥发有机物、多氯联苯以及多环芳烃等都有良好的淋洗效果。一般而言，异位化学淋洗技术更适用于污染物集中于大粒级土壤的情况，砂砾、沙和细沙以及相似土壤组成中的污染物更容易处理，对于含有25%~30%黏粒的土壤不采用这项技术。图2为异位化学淋洗技术流程图。

　　其流程如下：

 

　　（1）挖掘土壤。

 

　　（2）土壤颗粒筛分，剔除杂物如垃圾、有机残体、玻璃碎片等，并将粒径过大的砾石移除。

 

　　（3）淋洗处理，在一定的土液比下将污染土壤与淋洗液混合搅拌，待淋洗液将土壤污染物萃取后，静置，进行固液分离。

 

　　（4）淋洗废液处理，含有悬浮颗粒的淋洗废液经处理后，可再次用于淋洗。

 

　　（5）挥发性气体处理达标后排放。

 

　　（6）淋洗后的土壤符合控制标准，进行回填或安全利用，淋洗废液处理中产生的污泥经脱水后可再进行淋洗或送至最终处置场处理。

 

　　3土壤淋洗剂的种类

 

　　淋洗的技术关键是找到既能提取各种形态的重金属，又不破坏土壤结构的淋洗剂。目前所用的淋洗剂可以分为以下几种：清水、无机淋洗剂、表面活性剂和络合剂。

 

　　3.1清水水淋洗处理中一般优先选择清水作为淋洗液，以避免淋洗液可能带来的二次污染。

       1988~1991年间，美国工程人员使用清水淋洗一电镀厂造成的铬污染，4年内使地下水六价铬平均浓度从1923mg/L下降到65mg/L。

 

　　3.2无机淋洗剂

 

　　酸、碱、盐等无机淋洗剂的作用机制主要是通过酸解、络合或离子交换作用破坏土壤表面官能团与重金属形成的络合物，将重金属交换解吸下来，从土壤中分离出来。Tampouris等通过土柱实验，用HCl+CaCl2溶液作为淋洗剂淋洗重金属污染土壤，该淋洗剂对Pb、Zn、Cd的去除率分别为94%、78%、70%，去除效果非常明显。

 

　　无机淋洗剂对重金属的去除效果较好，作用速度快，成本较低，但对土壤的破坏性较大，酸碱溶液会严重破坏土壤理化性质，使大量土壤养分流失，并严重破坏土壤微团聚体结构。

 

　　表面活性剂表面活性剂的作用是通过改变土壤表面性质，增强有机配体在水中的溶解性，或是发生离子交换，来促进金属阳离子或配合物从固相转移到液相中。表面活性剂一般可分为人工合成表面活性剂和生物表面活性剂。

 

　　人工表面活性剂有十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、曲拉通、吐温、聚山梨脂等等。蒋煜峰等选用十二烷基硫酸钠（SDS）、聚氧乙烯月桂醚（Brij35）和EDTA对土壤中Cd、Pb的解吸去除作用进行研究，结果表明，阳离子表面活性剂SDS和非离子表面活性剂Brij35对土壤中重金属解吸效果不大，加入SDS可使EDTA对C的的解吸量由由61.67%增加到79.68%、对Pb的解吸量由57.25%增加到89.65%。人工表面活性剂由于生物降解性差，在淋洗过程中容易残留，易造成二次污染。

 

　　生物表面活性剂具有低成本、低毒性、高生物降解性、高选择性等特点，对pH、盐度和温度的适应范围更广。生物表面活性剂包括鼠李糖脂、槐子糖脂、单宁酸、皂角苷、腐殖酸、环糊精及其衍生物等。

 

　　可欣等通过室内模拟试验，研究皂素在不同条件下对土壤中重金属去除效果的影响。结果表明，皂素溶液在质量分数为3%，pH为5.0~5.5，振荡时间为12h时，污染土壤中4种重金属的去除率最大，分别为Cd93.5%，Pb20.15%，Cu8.64%，Zn48.4%。

 

　　3.3络合剂

 

　　络合剂的作用机制是通过络合作用，将吸附在土壤颗粒及胶体表面的金属离子解络，然后利用自身更强的络合作用与重金属形成新的络合体，从土壤中分离出来。常见的络合剂有人工络合剂和天然络合剂。

 

　　人工络合剂有乙二胺四乙酸（EDTA）、羟乙基乙二胺三乙酸（HEDTA）、二乙基三乙酸（NTA）、乙二醇双四乙酸（EGTA）、乙二胺二乙酸（EDDHA）、环己烷二胺四乙酸（CDTA）等等。董汉英等采用批量淋洗试验方法，以乙二胺四乙酸二钠盐（EDTA-Na2）溶液修复某工业废弃地Cu污染土壤，研究了不同EDTA-Na2用量对重金属Cu的去除效果以及Ca、Fe等常量元素的释放特征。

 

　　结果表明，在试验条件下，Cu的去除率随EDTA-Na2用量的增加而提高，4.00mol/kg时达到最大（59.30%）。天然络合剂是具有应用前景的淋洗剂，生物降解性好，不会造成二次污染。主要有柠檬酸、草酸、乙酸、苹果酸、丙二酸以及其他类型天然有机物质等。许超等采用0.05mol/L的柠檬酸作为淋洗剂，对受酸性矿山废水污染的中低污染负荷土壤中Cd、Pb、Cu、Zn进行了振荡淋洗研究。

 

　　结果表明，污染土壤中重金属Cd、Pb、Cu、Zn的去除率随着淋洗时间的延长而不断增加。中污染负荷土壤的Cd、Pb、Cu、Zn去除率高于低污染负荷土壤。天然络合剂生物降解性好，不会造成二次污染，是非常洁净的淋洗剂，但也因其价格较贵，难以用于实际修复工程。

 

　　4淋洗技术在重金属污染土壤修复中的应用

 

　　土壤中重金属主要以有机态、可溶态、交换态和残渣态形式存在，重金属主要是通过前3种形态对环境造成的污染，而通过土壤淋洗技术能有效的去除这三部分结合的重金属。以残渣态形式结合的重金属，其生物有效性非常低，环境风险也比较低，同时去除难度较大。

 

　　因此，土壤淋洗的重点应放在去除以有效态形式存在的重金属上。淋洗法修复重金属污染土壤是通过淋洗剂对重金属的冲洗、络合、离子交换等作用，使土壤固相中的重金属转移到土壤液相，从而达到清洁土壤的目的。

 

　　土壤淋洗是否成功的关键在于选择高效的淋洗助剂。我们采用柠檬酸溶液对模拟电子垃圾污染土壤（简称污染土壤）中Cu，Pb，Cd三种重金属进行淋洗实验，考察了柠檬酸溶液的浓度、柠檬酸溶液的pH、淋洗时间等对污染土壤中Cu，Pb，Cd的淋洗效果，探讨了柠檬酸溶液淋洗前后污染土壤中Cu，Pb，Cd三种重金属各种形态含量的变化。

 

　　研究结果表明，在柠檬酸溶液的浓度0.100mol/L、柠檬酸溶液的pH=5、淋洗时间1440min的适宜条件下，对污染土壤中Cu，Pb，Cd的去除率分别达到89.37%，72.11%，86.39%。柠檬酸溶液对三种重金属的去除主要是通过洗出酸可提取态（R1）和酸可还原态（R2）来实现的，每种重金属的R1和R2之和均占到其淋出总量的95%以上，而酸可氧化态（R3）和残渣态（R4）的含量淋洗前后基本无变化。

 

　　5结论

 

　　用土壤淋洗技术对电子垃圾污染土壤进行处理，效果优良。在处理某些特殊污染土壤时不能单靠一种治理方法，淋洗修复技术作为污染治理的前处理步骤，具有广阔的应用前景。如在

 

　　对核污染土壤的治理中，放射性核素或重金属的浓度较大，具有较强的生物毒性，不利于生物处理，经过淋洗技术的预处理，能有效增强之后生物处理的效果。

 

　　如何从淋出液中回收利用化学助剂，成为制约土壤淋洗技术广泛用于工程实践的一个主要问题。如何降低化学助剂成本及实现土壤淋洗技术与其他修复技术的有效组合，会是未来研究的主要方向。土壤淋洗技术在未来土壤修复中，具有较为广阔的应用前景。

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