乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸与茶皂素修复铅污染土壤效果研究

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本文首先以广州大学城中心湖旁一原始土为条件实验对象,于实验室模拟出高浓度铅污染土壤,测定其土壤理化性质及各形态铅含量。然后选择乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA).柠檬酸与茶皂素进行淋洗实验,得出包括反应时间、反应pH、淋洗剂浓度、复配比等淋洗修复的最佳条件,合理优化修复方案。最后采集韶关翁源上坝村污染土壤,采用确定的最佳淋洗条件,对该土样进行淋洗修复,观察三种淋洗剂对实际铅污染土壤的修复效果。该研究结果对土壤重金属污染的综合治理具有一定的参考价值。本文的主要研究结果有:1.广州大学城条件实验土壤为红壤,土壤Pb初始含量为:141.513 mg/kg,土壤pH为4.56,有机质含量36.585 g/kg,阳离子交换量为18.303 cmol/kg,风干后含水率3.50%,砂粒土含量15.80%,粉粒土含量43.48%,粘土含量15.72%,孔隙度54.14%,说明模拟受污染土壤为酸性土壤,肥力、质地适中,保水保肥能力、透水性都较好,比较适合进行淋洗修复的条件实验。添加硝酸铅后的模拟污染土壤Pb全量1883 mg/kg,采用改进BCR连续提取的方法测得Pb的弱酸提取态含量为845.612 mg/kg;可还原态的含量为613.627 mg/kg;可氧化态的含量为188.508 mg/kg;残渣态的含量为96.326 mg/kg。2.条件实验结果表明,最佳的实验条件为,反应时间12 h,反应pH为4.5,Na2EDTA和柠檬酸的反应浓度均为0.03 mol/L,而茶皂素为2%。对反应时间与解吸量的数据进行解吸动力学分析,Na2EDTA和柠檬酸的最佳回归模型为双常数方程,回归系数R2、标准误差SE分别为0.90322、0.00460和0.82568、0.00930,说明其解吸大致符合非均相扩散过程。反观茶皂素,它在四种回归方程的相关系数都为负数,说明拟合效果较差。3.模拟污染土壤中Pb主要以弱酸提取态和可还原态存在,分别占了污染土壤中Pb全量的44.91%和32.59%,用Na2EDTA淋洗后分别降为14.05%和10,67%;用柠檬酸淋洗后分别降为15.93%和17.08%;用茶皂素淋洗后分别降为17.40%和18.43%。可氧化态和残渣态变化相对较少。淋洗前约占全量的10.01%和5.12%,用Na2EDTA、柠檬酸和茶皂素淋洗后分别变为5.48%、2.73%和7.75%、3.13%与8.71%、4.14%。将三种淋洗剂按照不同比例进行混合复配,Na2EDTA与柠檬酸复配和Na2EDTA与茶皂素在不同复配比淋洗,都能有较高的修复能力,且均在复配比为5:5的时候达到最大,分别为87.96%和81.49%。而柠檬酸和茶皂素的复配解吸率都保持在50%-60%,且当柠檬酸的含量增大时,解吸率逐渐增大,在7:3的时候逐渐平缓并得到最大值,为56.53%。综上所述,在相同修复的条件下,Na2EDTA的络合能力在三种淋洗剂中最强,柠檬酸的修复能力第二,表面活性剂的茶皂素相对最弱。考虑到能达到减少Na2EDTA的用量,Na2EDTA与柠檬酸的最佳复配比为3:7;又因为茶皂素的成本较高,因此Na2EDTA与茶皂素的最佳复配比为5:5;由于柠檬酸的成本相对茶皂素较低,因此柠檬酸与茶皂素的最佳复配比9:1。4.韶关翁源县上坝村实际污染区中Pb、Zn、Cu、Ni和Cd五种重金属除了Cd,单因子污染指数均超过3,内梅罗综合污染指数为5.02,表明采样片区的重金属污染达到重度污染的程度。污染土壤中不同形态铅的含量由大到小排列为:残渣态>可还原态>弱酸提取态>可氧化态。采用条件实验得出的最佳条件,对实际污染土壤进行淋洗修复,含有Na2EDTA的用剂对土壤中Pb全量的解吸较好,而茶皂素和柠檬酸对实际污染土壤的修复效果较模拟污染土壤差。Na2EDTA、Na2EDTA和柠檬酸复配、Na2EDTA和茶皂素复配都是较理想的修复方案。
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