土壤六价铬可提取性对淋洗还原修复效果的影响

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土壤重金属污染问题是我国当前环境热点问题之一,其中,铬是工业场地重金属污染中最常见的金属之一。铬污染土壤的修复通常采用淋洗/还原修复技术,其修复效果除受工艺条件影响外,还受土壤中难提取六价铬[Cr(Ⅵ)]含量的限制。因此,研究土壤Cr(Ⅵ)的可提取性对淋洗/还原修复效果的影响具有重要意义。碱消解法是目前使用最普遍的固态基质Cr(Ⅵ)提取方法,本论文采用此方法,通过重复提取的方式对土壤Cr(Ⅵ)的可提取性进行研究,并用于解释铬污染土壤高温酸洗/还原工艺和高温碱洗/还原工艺不能将本实验土样中Cr(Ⅵ)彻底还原的原因,从土壤Cr(Ⅵ)可提取性的角度对铬污染土壤的可修复性进行探讨。主要研究结论如下:(1)铬污染土壤Cr(Ⅵ)可提取性实验表明:人工配制的铬污染土壤陈化时间较短,土壤中的Cr(Ⅵ)以易提取Cr(Ⅵ)为主,碱消解法可一次性将其充分提取。实际的铬污染土壤经长期自然陈化,部分易提取Cr(Ⅵ)转变成了难提取Cr(Ⅵ),仅通过一次碱消解法提取不能将Cr(Ⅵ)充分提取出来。此外,Fe2+还原修复Cr(Ⅵ)时,反应生成的FexCr1-x(OH)3沉淀会对土壤Cr(Ⅵ)进行包覆,降低土壤Cr(Ⅵ)的可提取性。(2)铬污染土壤高温酸洗-还原实验表明:土壤中难提取Cr(Ⅵ)的浓度是影响土壤Cr(Ⅵ)能否被彻底修复的关键因素,当土壤中酸提取性差的Cr(Ⅵ)浓度较高时,酸洗还原修复工艺难以将其彻底修复。此外,酸洗过程会导致不同程度的土壤质量损失,用醋酸对铬污染土壤进行淋洗修复时,土壤质量流失严重,而用柠檬酸进行淋洗时,柠檬酸会与土壤碳酸钙反应生成分子量更大的柠檬酸钙沉淀,且温度越高,生成柠檬酸钙沉淀的速度越快,使得土壤质量几乎无损失。(3)铬污染土壤高温碱洗-还原实验表明:还原剂只能还原被提取到溶液中的Cr(Ⅵ)和少量未被提取出来但可以与还原剂接触的Cr(Ⅵ),Cr(Ⅵ)的可提取性是影响土壤Cr(Ⅵ)能否被彻底修复的关键因素,碱消解法对土壤Cr(Ⅵ)的可提取性结果可以用于评估碱洗还原修复工艺对土壤Cr(Ⅵ)的可修复性,且较长时间的碱浸泡预处理可显著降低土壤中难提取Cr(Ⅵ)的含量,提高碱洗还原的修复效果。另外,高温强碱性条件下,葡萄糖能快速还原溶液中的Cr(Ⅵ),溶液中葡萄糖被完全消耗之后,部分新生成的Cr(Ⅲ)会被重新氧化成Cr(Ⅵ),在使用葡萄糖还原土壤Cr(Ⅵ)时,应保证葡萄糖充分过量。
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