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News土壤淋洗技術(shù)，是指將可促進土壤污染物溶解或遷移的化學(xué)溶劑注入受污染土壤中，從而將污染物從土壤中溶解、分離出來并進行處理的技術(shù)。它是一種行之有效的技術(shù)，能快速修復(fù)重金屬和有機物污染的土壤。本文綜述了土壤淋洗修復(fù)技術(shù)的特點、技術(shù)流程、土壤淋洗劑的種類及特性，同時針對電子垃圾污染土壤中重金屬污染物，尋找最適合的淋洗方法。
重金屬污染物進入土壤后，難以被分解，當(dāng)累積到一定程度，會使土壤肥力下降，農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量均下降，并污染地下水體，最終影響人類健康。隨著我國工業(yè)化的快速發(fā)展，大量重金屬污染物排放，對環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。上世紀(jì)90年代開始，隨著信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，電子電器設(shè)備被廣泛運用，例如：收音機、電視機、電腦、手機、MP3…它們給人類帶來極大的樂趣、便利和享受，已經(jīng)廣泛覆蓋到我們的生活中來，但同時也帶來21世紀(jì)的新型污染——電子垃圾污染。
電子垃圾即電子廢棄物，是指被廢棄不再使用的電子電器類產(chǎn)品及設(shè)備，包括被淘汰的電視機、空調(diào)器、洗衣機、電冰箱和計算機等通訊電子產(chǎn)品。據(jù)預(yù)計，今年我國電子產(chǎn)品廢棄量約1164萬噸，而電子污染物的回收往往達不到10%。
長期以來，電子垃圾通過簡單、原始的方式進行拆解，如手工拆解電子產(chǎn)品外殼、露天焚燒電線電纜、強酸浸泡線路板等。焚燒產(chǎn)生的廢氣和酸洗后的殘渣殘液隨意排放和傾倒，造成大量重金屬和有機物釋放到周邊環(huán)境中，直接或間接地影響著土壤和地下水，給區(qū)域環(huán)境帶來巨大的壓力，影響著當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、人居生態(tài)環(huán)境及農(nóng)產(chǎn)品和食品安全等。
不僅如此，目前一些商人為了個人利益，低價進口洋電子垃圾，以粗劣的手段如酸洗法等獲得其中的稀有金屬，從中獲取暴利，但酸洗后的廢水廢渣造成更嚴(yán)重的環(huán)境污染。廢水直接排入當(dāng)?shù)睾恿鳎斐珊恿鲊?yán)重污染，而當(dāng)?shù)剞r(nóng)田土壤依賴于河流地表水進行灌溉。長期以來，河流和土壤受重金屬污染越來越嚴(yán)重。面對如此巨大廢棄量的電子垃圾，如何合理處置并防止造成環(huán)境污染，是政府和企業(yè)面臨的重要課題。
1土壤淋洗修復(fù)技術(shù)特點
污染土壤的化學(xué)修復(fù)技術(shù)包括土壤性能改良、溶劑浸提、化學(xué)氧化、化學(xué)還原及化學(xué)淋洗修復(fù)等幾類。土壤淋洗就是利用流體去除土壤污染物的過程，借助能促進土壤環(huán)境中污染物溶解或遷移作用的淋洗劑，通過水力壓頭推動，將其注入到被污染土層中，然后把含有污染物的淋出液從土層中抽出來，進行污水處理而分離污染物的技術(shù)。
污染物的去除通常隨淋洗劑濃度的增大而提高，達到某一極值后趨于穩(wěn)定。在使用淋洗修復(fù)技術(shù)前，應(yīng)充分了解土壤性質(zhì)、主要污染物等基本情況，針對不同的污染物選用不同的淋洗劑和淋洗方法，進行可處理性實驗，才能取得最佳的淋洗效果，并盡量減少對土壤理化性狀和微生物群落結(jié)構(gòu)的破壞。
2 土壤淋洗修復(fù)技術(shù)介紹
2.1原位化學(xué)淋洗技術(shù)
原位化學(xué)淋洗操作系統(tǒng)的裝備有三個部分組成：向土壤施加淋洗液的設(shè)備;下層淋出液收集系統(tǒng);淋出液處理系統(tǒng)。
原位化學(xué)修復(fù)過程是向土壤施加沖洗劑，使其向下滲透，穿過污染土壤并與污染物相互作用。在這個相互作用的過程中，沖洗劑或化學(xué)助劑從土壤中去除污染物，并與污染物結(jié)合，通過淋洗液的解吸、螯合、溶解及絡(luò)合等物理、化學(xué)作用，最終形成可遷移態(tài)化合物。含有污染物的溶液可以用梯度井或其他方式收集、儲存，再進一步處理，以再次用于處理被污染的土壤。圖1為原位化學(xué)淋洗技術(shù)流程圖。
其優(yōu)點包括：對土壤進行挖掘、運輸，適用于包氣帶和飽水帶多種污染物去除及組合工藝中。從污染土壤性質(zhì)來看，原位化學(xué)淋洗技術(shù)最適用于多孔隙、易滲透的土壤。
從污染物來看，原位化學(xué)淋洗技術(shù)適合重金屬、具有低辛烷/水分配系數(shù)的有機化合物、烴基類化合物、低分子量醇類和羧基酸類等污染物，不適用于非水溶態(tài)液態(tài)污染物，如強烈吸附于土壤的呋喃類化合物、極易揮發(fā)的有機物以及石棉等。
缺點有：可能會污染地下水，無法對去除效果與持續(xù)修復(fù)時間進行預(yù)測，去除效果受制于場地地質(zhì)情況等。
2.2異位化學(xué)淋洗技術(shù)
異位化學(xué)淋洗修復(fù)是指把污染土壤挖出來，用溶于水的化學(xué)試劑來清洗、去除污染物，再處理含有污染物的廢水或廢液，然后，將潔凈的土壤回填或運到其他地點。適合操作異位土壤淋洗技術(shù)的裝備通常是可運輸?shù)模呻S時隨地搭建、拆卸、改裝的，一般采用單元操作系統(tǒng)，包括礦石篩、離心裝置、摩擦反應(yīng)器、過濾壓榨機、劇烈環(huán)繞分離器、流化床淋洗設(shè)備和懸浮生物泥漿反應(yīng)器等。
異位化學(xué)淋洗技術(shù)具有靈活方便、有利于技術(shù)推廣，適用于各種類型污染物治理等特點。對重金屬、放射性元素、石油烴、易揮發(fā)有機物、多氯聯(lián)苯以及多環(huán)芳烴等都有良好的淋洗效果。一般而言，異位化學(xué)淋洗技術(shù)更適用于污染物集中于大粒級土壤的情況，砂礫、沙和細沙以及相似土壤組成中的污染物更容易處理，對于含有25%~30%黏粒的土壤不采用這項技術(shù)。圖2為異位化學(xué)淋洗技術(shù)流程圖。
其流程如下：
(1)挖掘土壤。
(2)土壤顆粒篩分，剔除雜物如垃圾、有機殘體、玻璃碎片等，并將粒徑過大的礫石移除。
(3)淋洗處理，在一定的土液比下將污染土壤與淋洗液混合攪拌，待淋洗液將土壤污染物萃取后，靜置，進行固液分離。
(4)淋洗廢液處理，含有懸浮顆粒的淋洗廢液經(jīng)處理后，可再次用于淋洗。
(5)揮發(fā)性氣體處理達標(biāo)后排放。
(6)淋洗后的土壤符合控制標(biāo)準(zhǔn)，進行回填或安全利用，淋洗廢液處理中產(chǎn)生的污泥經(jīng)脫水后可再進行淋洗或送至最終處置場處理。
3土壤淋洗劑的種類
淋洗的技術(shù)關(guān)鍵是找到既能提取各種形態(tài)的重金屬，又不破壞土壤結(jié)構(gòu)的淋洗劑。目前所用的淋洗劑可以分為以下幾種：無機淋洗劑、表面活性劑和絡(luò)合劑。
無機淋洗劑
酸、堿、鹽等無機淋洗劑的作用機制主要是通過酸解、絡(luò)合或離子交換作用破壞土壤表面官能團與重金屬形成的絡(luò)合物，將重金屬交換解吸下來，從土壤中分離出來。無機淋洗劑對重金屬的去除效果較好，作用速度快，成本較低，但對土壤的破壞性較大，酸堿溶液會嚴(yán)重破壞土壤理化性質(zhì)，使大量土壤養(yǎng)分流失，并嚴(yán)重破壞土壤微團聚體結(jié)構(gòu)。
2. 表面活性劑
表面活性劑的作用是通過改變土壤表面性質(zhì)，增強有機配體在水中的溶解性，或是發(fā)生離子交換，來促進金屬陽離子或配合物從固相轉(zhuǎn)移到液相中。表面活性劑一般可分為人工合成表面活性劑和生物表面活性劑。人工表面活性劑有十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、曲拉通、吐溫、聚山梨脂等等。但人工表面活性劑由于生物降解性差，在淋洗過程中容易殘留，易造成二次污染。生物表面活性劑具有低成本、低毒性、高生物降解性、高選擇性等特點，對pH、鹽度和溫度的適應(yīng)范圍更廣。生物表面活性劑包括鼠李糖脂、槐子糖脂、單寧酸、皂角苷、腐殖酸、環(huán)糊精及其衍生物等。
3. 絡(luò)合劑
絡(luò)合劑的作用機制是通過絡(luò)合作用，將吸附在土壤顆粒及膠體表面的金屬離子解絡(luò)，然后利用自身更強的絡(luò)合作用與重金屬形成新的絡(luò)合體，從土壤中分離出來。常見的絡(luò)合劑有人工絡(luò)合劑和天然絡(luò)合劑。人工絡(luò)合劑有乙二胺四乙酸(EDTA)、羥乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)、二乙基三乙酸(NTA)、乙二醇雙四乙酸(EGTA)、乙二胺二乙酸(EDDHA)、環(huán)己烷二胺四乙酸(CDTA)等等。天然絡(luò)合劑是具有應(yīng)用前景的淋洗劑，生物降解性好，不會造成二次污染。主要有檸檬酸、草酸、乙酸、蘋果酸、丙二酸以及其他類型天然有機物質(zhì)等。天然絡(luò)合劑生物降解性好，不會造成二次污染，是非常潔凈的淋洗劑，但也因其價格較貴，難以用于實際修復(fù)工程。
4淋洗技術(shù)在重金屬污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用
土壤中重金屬主要以有機態(tài)、可溶態(tài)、交換態(tài)和殘渣態(tài)形式存在，重金屬主要是通過前3種形態(tài)對環(huán)境造成的污染，而通過土壤淋洗技術(shù)能有效的去除這三部分結(jié)合的重金屬。以殘渣態(tài)形式結(jié)合的重金屬，其生物有效性非常低，環(huán)境風(fēng)險也比較低，同時去除難度較大。
因此，土壤淋洗的重點應(yīng)放在去除以有效態(tài)形式存在的重金屬上。淋洗法修復(fù)重金屬污染土壤是通過淋洗劑對重金屬的沖洗、絡(luò)合、離子交換等作用，使土壤固相中的重金屬轉(zhuǎn)移到土壤液相，從而達到清潔土壤的目的。
土壤淋洗是否成功的關(guān)鍵在于選擇高效的淋洗助劑。我們采用檸檬酸溶液對模擬電子垃圾污染土壤(簡稱污染土壤)中Cu，Pb，Cd三種重金屬進行淋洗實驗，考察了檸檬酸溶液的濃度、檸檬酸溶液的pH、淋洗時間等對污染土壤中Cu，Pb，Cd的淋洗效果，探討了檸檬酸溶液淋洗前后污染土壤中Cu，Pb，Cd三種重金屬各種形態(tài)含量的變化。
研究結(jié)果表明，在檸檬酸溶液的濃度0.100mol/L、檸檬酸溶液的pH=5、淋洗時間1440min的適宜條件下，對污染土壤中Cu，Pb，Cd的去除率分別達到89.37%，72.11%，86.39%。檸檬酸溶液對三種重金屬的去除主要是通過洗出酸可提取態(tài)(R1)和酸可還原態(tài)(R2)來實現(xiàn)的，每種重金屬的R1和R2之和均占到其淋出總量的95%以上，而酸可氧化態(tài)(R3)和殘渣態(tài)(R4)的含量淋洗前后基本無變化。
5結(jié)論
用土壤淋洗技術(shù)對電子垃圾污染土壤進行處理，效果優(yōu)良。在處理某些特殊污染土壤時不能單靠一種治理方法，淋洗修復(fù)技術(shù)作為污染治理的前處理步驟，具有廣闊的應(yīng)用前景。
對核污染土壤的治理中，放射性核素或重金屬的濃度較大，具有較強的生物毒性，不利于生物處理，經(jīng)過淋洗技術(shù)的預(yù)處理，能有效增強之后生物處理的效果。
如何從淋出液中回收利用化學(xué)助劑，成為制約土壤淋洗技術(shù)廣泛用于工程實踐的一個主要問題。如何降低化學(xué)助劑成本及實現(xiàn)土壤淋洗技術(shù)與其他修復(fù)技術(shù)的有效組合，會是未來研究的主要方向。土壤淋洗技術(shù)在未來土壤修復(fù)中，具有較為廣闊的應(yīng)用前景。
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