AES修复重金属污染土壤的可行性

　　土壤是人类赖以生存的自然资源，是生态环境的重要组成部分。随着工业经济的发展，土壤污染问题日益严重。有统计显示，在过去的50年中，全球排放到环境中的Cr量为2.2×104t,Cu量为9.39×105t,Pb量为7.83×105t,Zn量为1.35×106t,大部分都进入了土壤，导致世界各国出现了不同程度的土壤污染问题[1-2].

　　铅具有较大的毒性，随着工业的发展其应用越来越广泛。土壤铅污染具有重金属污染的一般特征，即累积性和地域性、隐蔽性和滞后性、长期性和不可逆性[3].土壤中的重金属对人体健康、生态环境和粮食安全均具有巨大的潜在危害。当前中国的土壤重金属污染形势非常严峻，污染土壤的修复已迫在眉睫。

　　2012年，中国设立了有关国家土壤污染防治与修复的专项课题，这是国家首次在政策上以及法规上对土壤修复问题进行支持，也充分说明了中国对土壤修复问题的重视。

　　20世纪90年代，国际上开始对污染土壤的修复技术进行研究，欧美一些发达国家建立并且实施了自身的土壤修复计划，无论在技术支持还是在设备开发上，都积累了丰富的经验。中国在污染土壤的修复上起步较晚，在各方面与欧美国家存在差距。

　　目前中国对污染土壤修复技术的研究还停留在理论上，在实际应用方面还鲜有尝试[4].土壤重金属污染的修复方法较多，包括物理方法、化学方法和生物方法[5],但各种方法都有一定的局限性，因此都未成为理想的修复措施。许多研究认为阴离子表面活性剂对重金属阳离子的去除机制是离子交换、静电作用及土壤中有机质的溶解[6-9].

　　表面活性剂是指具有固定的亲油亲水基团、定向排列在溶液的表面，并能使表面张力显着下降的物质。表面活性剂的分子两端各不相同，一端为极性基团，另一端则为非极性基团，可以通过两端基团对不同分子的亲和起到去污作用。基于表面活性剂的这一特点，近年来将表面活性剂用于重金属污染土壤的修复已成为热点[10-11].

　　AES是脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，是一种性能优良的表面活性剂，广泛用于工业洗涤剂等组分，具有可降解性。目前中国国内对于AES的研究仅仅停留在水污染方向，对于土壤污染修复还鲜有涉及。

　　本文通过探讨生物可降解表面活性剂AES[12]的pH值、浓度以及水土比等因素对土壤中重金属铅去除率的影响，研究易被生物降解的表面活性剂AES修复重金属污染土壤的可行性，并通过实验提供准确数据，为应用AES修复重金属污染土壤的新技术提供依据。

　　1实验材料和方法

　　1.1实验材料

　　土壤来自农田，样品经自然风干后，研碎，过0.074mm（200目）尼龙筛。用火焰原子吸收分光光度计对土壤中铅含量进行检测，选择无铅污染土壤样品，分为4份，每份50g,标号为样品A、样品B、样品C、对照品。

　　1.2主要仪器与试剂

　　旋转振荡器，多管架自动平衡离心机，数显鼓风干燥箱，分析天平，微波消解仪，原子吸收仪，pH计和加热仪。脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 （AES），硝酸铅，盐酸，硝酸，氢氟酸和高氯酸。

　　1.3实验方法

　　1.3.1人工污染土壤样品

　　将样品A、样品B、样品C 3组分别加入硝酸铅0.06,0.12,0.18g,溶于水中，恒温摇床振荡4d,离心后弃去上清液，经自然烘干后得到不同程度的铅污染土壤。对照组不加硝酸铅，直接溶于蒸馏水中，经振荡4d得到未经人工铅污染的土壤。对照组以及样品A、样品B、样品C经微波消解后，用原子吸收分 光 光 度 法 测 定 各 组 土 壤 中 重 金 属 铅 的含量[13-16].

　　1.3.2不同浓度AES对铅去除率的影响

　　将AES表面活性剂稀释为不同浓度（质量分数，下 同）的 溶 液：0.5%,1.0%,1.5%,2.0%,2.5%,3.0%,3.5%,4.0%,4.5%,5.0%,5.5%,6.0%,6.5%,7.0%,7.5%,8.0%,8.5%,9.0%,9.5%,10.0%,通过振荡淋洗的方法模拟土壤淋洗进而去除重金属铅污染的实际过程。将AES溶液与污染土壤充分接触，采用离心机离心后使固、液分离，此时AES与重金属结合物悬浮于水层，达到去除土壤中重金属的目的。

　　1.3.3不同pH值AES对铅去除率的影响

　　将AES表面活性剂调整pH值为4.0,4.5,5.0,5.5,6.0,6.5,7.0,7.5,8.0,8.5,9.0,实验方法同1.3.1.

　　1.3.4不同水土比对铅去除率的影响

　　人工进行铅污染土壤时，调整水土比为50∶1,100∶1,150∶1,200∶1,250∶1,300∶1,实验方法同1.3.1.

　　2结果与讨论

　　2.1人工污染土壤样品

　　人工对土壤进行铅污染，并参照国家标准和行业标准测定土壤中铅的含量，结果见表1.

　　2.2不同浓度的AES溶液对土壤中铅去除率的影响

　　不同浓度AES对样品A、样品B、样品C及对照品土壤的重金属铅去除率见图1.

　　由图1可以看出：

　　1）对于含铅量相同的土壤，当AES质量分数为0~1.0%时，土壤中铅的去除率迅速提高；而当AES溶液质量分数在1.0%~10.0%逐渐升高的过程中，去除率上升趋于平缓，且在AES溶液质量分数为1.5%时去除率达到最大；

    2）相同质量分数的AES溶液对于含铅量较低的土壤去除率比较高，而随着土壤中含铅量的升高去除率会逐渐降低。

　　2.3不同pH值的AES溶液对土壤中铅去除率的影响

    用不同pH值的AES溶液对样品A、样品B、样品C 3组土壤进行铅去除，结果见图2.

　　由图2可以看出：

　　1）对于含铅量相同的土壤，当AES溶液pH值在4.0~6.0之间变化时，土壤中铅的去除率迅速降低，当AES溶液pH值在7.0~9.0逐渐升高的过程中，土壤中铅含量的去除率降低非常缓慢；2）对于相同pH值的AES溶液，AES溶液对于含铅量较低的土壤去除率比较高，而随着土壤中含铅量的升高去除率会逐渐降低。

　　2.4不同水土比对土壤中铅去除率的影响

    采用不同水土比的AES溶液对样品A、样品B、样品C 3组土壤进行铅去除，结果见图3.

　　由图3可以看出：

　　1）对于含铅量相同的土壤，当AES溶液与污染土壤的比例逐渐增大时，土壤中铅的去除率逐渐升高，且上升速率趋于平衡；2）在同一水土比下，AES溶液对于含铅量较低的土壤去除率比较高，而随着土壤中含铅量的升高去除率会逐渐降低。

　　3结论

　　通过上述实验可知：在AES溶液质量分数为1.5%,pH值为4.0的条件下，AES对土壤中铅的去除效果最佳，同时随着AES溶液和污染土壤的水土比的增大，AES对土壤中铅的去除效果逐步提高。这也为阴离子活性剂AES去除重金属铅污染投入实际应用提供了实验依据。

　　参考文献/References:

　　[1]霍霄妮，李红，孙丹峰，等。北京市农业土壤重金属状态评价[J].农业环境科学学报，2009,28（1）：66-71.HUO Xiaoni,LI Hong,SUN Danfeng,et al.Status assessmentof heavy metals in Beijing agricultural soils[J].Journal ofAgro-Environment Science,2009,28（1）：66-71.

　　[2]张慧峰，钱枫，宋洋，等。城市交通对道路周边土壤重金属污染影响的研究[J]河北科技大学学报，2010,31（1）：57-61.ZHANG Huifeng,QIAN Feng,SONG Yang,et al.Study onthe influence of city traffic on heavy metal pollution in roadsidesoil[J].Journal of Hebei University of Science and Technolo-gy,2010,31（1）：57-61.

　　[3]李永涛，吴启堂。土壤重金属污染治理措施综述[J].热带亚热带土壤科学，1997,6（2）：134-139.LI Yongtao,WU Qitang.Review of remediation methods forheavy metal contamination of soil[J].Tropical and SubtropicalSoil Science,1997,6（2）：134-139.