王 滿

（廣州中德環(huán)境技術(shù)研究院有限公司，廣州 510700）

作為常見的砷污染土壤修復(fù)手段，土壤淋洗可分為物理法和化學(xué)法[1]。目前，大多數(shù)研究都集中在尋找用于砷解吸的有效萃取劑或有效處理工藝，以去除土壤中的砷[2]。技術(shù)難點(diǎn)在于尋求高效、環(huán)保的萃取劑，降低砷毒性。本文以廣州市某砷污染場地的土壤為研究對象，對砷污染土壤進(jìn)行模擬修復(fù)工程試驗(yàn)，探尋一種砷污染土壤修復(fù)的新方法。其間分別探究藥劑淋洗、粒徑分離對不同程度砷污染土壤的處理效果和機(jī)理，考察藥劑、砷濃度等因子對修復(fù)效果差異的貢獻(xiàn)，并從修復(fù)效果和經(jīng)濟(jì)上對小試結(jié)果進(jìn)行對比分析，以期為砷污染場地修復(fù)實(shí)踐提供數(shù)據(jù)支持及理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

供試砷污染土壤樣品分為低含量（567 mg/kg）、高含量（1 290 mg/kg），供試藥劑為草酸、磷酸。試驗(yàn)設(shè)計(jì)2 個大組，具體方案如表1所示。

表1 淋洗試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

考慮到淋洗去除率與砷在土壤中的賦存形式相關(guān)，針對土壤物性設(shè)計(jì)單獨(dú)的粒徑分離試驗(yàn)，探究粒徑分離強(qiáng)化淋洗法的砷去除率，同時降低藥劑消耗。經(jīng)實(shí)地調(diào)查取樣，現(xiàn)場污染土壤分為粗砂土、中砂土和細(xì)砂土。采集不同粒徑的污染土壤，稱取1 000 g樣品，挑揀粒徑大于50 mm 的大塊石后，取1 000 g超標(biāo)土壤樣品，過10 目篩，篩上物為粒徑大于20 mm的礫石，稱重，試驗(yàn)編號為3-1。按照現(xiàn)場土壤分類分別設(shè)計(jì)淋洗試驗(yàn)，使用不同的淋洗策略進(jìn)行對比試驗(yàn)，如表2所示。

表2 粒徑分離+藥劑淋洗組合試驗(yàn)方案

2 結(jié)果與分析

2.1 低含量、高含量砷污染土壤淋洗效果

如圖1所示，所有土壤淋洗樣品均未達(dá)到居住用地的修復(fù)目標(biāo)值（60 mg/kg）。由低含量土壤樣品處理組結(jié)果可知，隨著草酸淋洗液的濃度增加，砷去除率由39.86%提升至53.97%，由同濃度的單一淋洗液（0.2 mol/L 草酸）和復(fù)合淋洗液（0.1 mol/L 草酸+0.1 mol/L 磷酸）對比可以看出，復(fù)合淋洗液對低含量砷污染土壤的砷去除效果高出單一淋洗液5.12%。在高含量污染土壤樣品處理組中，蒸餾水對砷污染土壤的淋洗效果明顯，去除率達(dá)到40.62%。加入單一淋洗劑草酸，隨著濃度的升高，當(dāng)濃度達(dá)到0.5 mol/L時，去除率僅比蒸餾水高19.85%。加入復(fù)合藥劑時，濃度由0.1 mol/L 提升至0.2 mol/L，對去除率的影響不大，差異不顯著，當(dāng)兩種成分同時提高至0.5 mol/L時，去除率可達(dá)76.51%。低濃度條件下，單一藥劑和復(fù)合藥劑的作用相差不大，淋洗液的濃度是決定砷去除率的重要因素。

圖1 土壤淋洗效果對比

2.2 粒徑分離+藥劑淋洗組合技術(shù)對砷污染土壤的去除效果

粒徑分離后產(chǎn)生不同粒徑的土壤介質(zhì)，分質(zhì)分離后，不同粒徑的樣本通過蒸餾水+淋洗劑組合進(jìn)行淋洗，如圖2所示。蒸餾水有較好的淋洗效果，其物理分離土壤中的含砷介質(zhì)特點(diǎn)明顯。淋洗樣品靜置后，土壤樣品的粒徑分級比較明顯，砂占2/3，土基質(zhì)占1/3，而砷極少富集在砂中，多富集在土基質(zhì)中[3]，因此淋洗后土壤砷總量的檢測多為土基質(zhì)的檢測。試驗(yàn)證明，淋洗可以將污染土壤減量化，對淋洗后污染土壤進(jìn)行粒徑分級，將土基質(zhì)進(jìn)行固化/穩(wěn)定化，將分離的砂作為清潔砂進(jìn)行利用。

粒徑分離后，粗砂土的砷含量為330.74 mg/kg，中、細(xì)砂土的砷含量為440.62 mg/kg。在粗砂土中，蒸餾水淋洗的物理分離對砷的去除率為22%～25%，草酸+磷酸組合的去除率達(dá)到75%，與濃度7%的磷酸二氫鉀相比，磷酸二氫鉀（濃度7%）的最終去除率為87%，效果更加顯著。中、細(xì)砂土同樣采用濃度7%的磷酸二氫鉀淋洗，而且處理時間降低一半，去除率也達(dá)到87%。砷含量300～450 mg/kg 的污染土壤樣品經(jīng)泥沙分離后，體積減少三分之一。高含量砷污染土壤可以采用濃度7%的磷酸二氫鉀進(jìn)行淋洗，液固比分別為2∶1 和3∶1 時，淋洗4 h，處理后砷含量均可低于60 mg/kg。

3 結(jié)論

淋洗藥劑選擇中，低濃度單一藥劑（草酸）和復(fù)合藥劑（草酸+磷酸）的作用相差不大，淋洗液的濃度是決定砷去除率的重要因素。高含量砷污染土壤可以采用濃度7%的磷酸二氫鉀進(jìn)行淋洗，液固比分別為2∶1 和3∶1 時，處理后砷含量均可低于60 mg/kg。工程實(shí)踐中，建議將高低含量砷污染土壤混合后再進(jìn)行粒徑分離+藥劑淋洗，最終實(shí)現(xiàn)土壤修復(fù)目標(biāo)。