7320-34-5 / 焦磷酸鉀對(duì)銅污染土壤的淋洗修復(fù)

焦磷酸鉀是一種對(duì)農(nóng)田土壤環(huán)境友好的物質(zhì)。通過(guò)批處理振蕩淋洗實(shí)驗(yàn)研究了所配制的焦磷酸鉀淋洗液對(duì)模擬污染土壤中重金屬銅的淋洗特性，探討了淋洗時(shí)間、淋洗液p H和焦磷酸鉀濃度對(duì)淋洗效果的影響，并討論了土壤中銅在焦磷酸鉀淋洗液作用下的解吸動(dòng)力學(xué)和淋洗前后重金屬形態(tài)變化特性。結(jié)果表明，淋洗時(shí)間越長(zhǎng)、淋洗液濃度越大，淋洗效果越好。優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，淋洗浸提24 h、淋洗液p H為7. 0，n(焦磷酸鉀)∶n(銅)為7∶1，淋洗效果較好，銅淋洗率為40. 51% 。焦磷酸鉀淋洗的銅主要以酸提取態(tài)和可還原態(tài)為主。焦磷酸鉀淋洗液對(duì)土壤銅的浸提過(guò)程符合雙常數(shù)方程，說(shuō)明土壤中銅在焦磷酸鉀淋洗液作用下的解吸是非均相擴(kuò)散過(guò)程。

重金屬污染由于其具有易蓄積作用和不可生物降解等特點(diǎn)，在全球范圍對(duì)環(huán)境構(gòu)成了巨大的威脅。目前，我國(guó)耕地受重金屬污染的面積約為2 000萬(wàn)hm2，約占總耕地面積的 1 /6。銅雖然是植物生長(zhǎng)的必需元素，但土壤中過(guò)量的銅特別是高濃度的銅被認(rèn)為是最危險(xiǎn)的污染物之一。

近年來(lái)關(guān)于如何有效去除污染土壤中重金屬元素銅的研究一直受到廣泛關(guān)注。絡(luò)合劑異位淋洗技術(shù)被認(rèn)為是修復(fù)重金屬污染土壤的一種有效方法，絡(luò)合劑的加入可以提高土壤溶液中可溶解態(tài)重金屬含量，有利于污染土壤中重金屬的淋洗去除。

常用的淋洗劑有無(wú)機(jī)淋洗劑、有機(jī)淋洗劑和表面活性劑，不同的淋洗劑對(duì)污染土壤重金屬的去除效果不盡相同。乙二胺四乙酸( EDTA) 是常用的淋洗劑，劉霞等用EDTA對(duì)人工污染土壤中Cu、Pb進(jìn)行淋洗修復(fù)，其對(duì) Cu和Pb的去除效率優(yōu)于檸檬酸和鼠李糖脂。由于EDTA可生物降解性差，在環(huán)境中存留期長(zhǎng)，對(duì)地下水有較高風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)在人們更多地關(guān)注采用可生物降解的環(huán)境友好型淋洗劑進(jìn)行污染土壤中重金屬的修復(fù)。YANG等用乙二胺二琥珀酸( EDDS)對(duì)電子廢棄物污染土壤中重金屬進(jìn)行淋洗，在EDDS濃度為1. 26 mol·kg－1土壤時(shí)，對(duì)Cu、Pb、Zn和Cd的淋洗效率相當(dāng);鄧紅俠等用皂苷分別對(duì)單一污染和復(fù)合污染土壤中Cu、Pb進(jìn)行單次淋洗修復(fù)，其對(duì)Cu、Pb的去除率分別為29. 02%、25. 09%和31. 56%、28. 03%。EDDS等絡(luò)合劑和表面活性劑雖可生物降解，但通常價(jià)格昂貴，限制了其大規(guī)模的工程化應(yīng)用。因此，選擇對(duì)環(huán)境友好且價(jià)格低廉的絡(luò)合劑就顯得至關(guān)重要。

焦磷酸鉀主要用于無(wú)氰電鍍中代替氰化鈉作為電鍍絡(luò)合劑，也用于配制清洗劑、洗滌劑，以及漂染中的除鐵離子試劑; 在食品工業(yè)中，用作乳化劑、螯合劑、組織改進(jìn)劑等。焦磷酸鉀所含磷、鉀等元素都是植物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)元素，是一種對(duì)農(nóng)田土壤環(huán)境友好的物質(zhì)，但作為修復(fù)劑用于污染土壤中重金屬的淋洗修復(fù)研究鮮有報(bào)道。

本文采用焦磷酸鉀溶液作為淋洗劑，淋洗污染土壤中重金屬銅，探究淋洗時(shí)間、淋洗液pH、淋洗劑濃度等因素對(duì)淋洗效果的影響，并通過(guò)歐洲標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)局(the Community Bureau of Reference，BCR)分步提取法分析實(shí)驗(yàn)前后土壤中銅元素各形態(tài)變化，利用解吸動(dòng)力學(xué)分析研究淋洗去除土壤中銅的機(jī)理。

經(jīng)過(guò)多次反復(fù)探究從而得出以下3個(gè)結(jié)論。

1） 淋洗時(shí)間、淋洗液pH和濃度對(duì)銅的去除具有重要影響。淋洗時(shí)間延長(zhǎng)，淋洗率增大; 在 pH＜4. 0時(shí)，淋洗率隨 pH值增大迅速降低，在pH為5. 0～9. 0范圍內(nèi)，去除率緩慢增大; 淋洗效果隨焦磷酸鉀濃度增大而提高，但濃度越高，單位解吸量越低。優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，淋洗液pH = 7. 0、n(焦磷酸鉀)∶n(銅) 為7∶1，淋洗效果較好，淋洗浸提24 h，銅淋洗率為40. 51% 。

2） 焦磷酸鉀淋洗的重金屬主要以酸提取態(tài)和可還原態(tài)為主。經(jīng)過(guò)淋洗實(shí)驗(yàn)，兩種形態(tài)所占比例分別由52. 21%和34. 57%降低為 18. 83%和23. 62%，降低了污染土壤重金屬銅的生物有效性。

3） 焦磷酸鉀解吸污染土壤銅的最優(yōu)模型為雙常數(shù)方程，說(shuō)明該解吸是非均相擴(kuò)散過(guò)程。