有机酸-氯化物复合浸提去除土壤重金属的效应及对土壤理化性质的影响

曾嘉强，吴文成，戴军，董长勋*

1. 环境保护部华南环境科学研究所，广东 广州 510655；2. 南京农业大学理学院，江苏 南京 210095

有机酸-氯化物复合浸提去除土壤重金属的效应及对土壤理化性质的影响

曾嘉强1，吴文成1，戴军2，董长勋2*

1. 环境保护部华南环境科学研究所，广东 广州 510655；2. 南京农业大学理学院，江苏 南京 210095

化学淋洗作为一种高效、能彻底去除土壤重金属污染的修复技术而受到广泛关注，其中淋洗剂的选择是淋洗技术的关键，另外淋洗修复后土壤性质的变化一直是限制淋洗技术推广应用的因素之一。以某冶炼厂周边重金属Cd、Pb污染农田土壤为研究对象，采用振荡浸提方法，研究了有机酸（柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乙酸和草酸）与氯化物（FeCl3、CaCl2、MgCl2、KCl和NaCl）单独浸提，以及有机酸与氯化物复合浸提对土壤中Cd、Pb的去除效果，并测定了浸提前后土壤理化性质的变化。结果表明，有机酸对土壤中Cd、Pb的去除效率大小顺序为柠檬酸>苹果酸（酒石酸）>草酸>乙酸；氯化物大小顺序为FeCl3>CaCl2>MgCl2>KCl>NaCl。柠檬酸（150 mmol·L-1）和FeCl3（50 mmol·L-1）复合浸提，对Cd、Pb的去除率显著提高，对于老王寨土样，分别达到44.6%和29.0%，而柠檬酸和FeCl3单独浸提分别为36.4%和15.1%、28.0%和10.9%；对于大田湾土样，对Cd、Pb的去除率分别达到64.4%和16.9%，而柠檬酸单独浸提为445.4%和10.8%，FeCl3单独浸提Cd只有5.0%，Pb几乎未洗出。柠檬酸（100 mmol·L-1）与FeCl3（50 mmol·L-1）复合连续浸提3次后，老王寨和大田湾土样土壤pH值下降显著，分别下降2.45和4.03个单位；CEC和速效N、P、K含量下降显著，游离氧化铝显著增加，有机质变化不显著。淋洗修复后的农田土壤重金属含量大幅降低，为后续实施植物修复等技术降低压力和风险，后续耕作，建议施加碱石灰调节土壤pH，并补充N、P、K肥料。

有机酸；氯化物；重金属；复合浸提；土壤性质

ZENG Jiaqiang, WU Wencheng, DAI Jun, DONG Changxun. The Effects of Removal of Heavy Metal and Changes of Basic Properties on Contaminated Soils by Composite Washing with Organic Acids and Chlorides [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2015, 24(11): 1898-1903.

长期以来，土壤环境因大规模的工业生产等人为活动，受到了有机物或重金属等不同程度的污染，严重威胁了生态安全和人类健康（骆永明等，2006）。其中重金属具有毒性大、难降解、流动性强等特点，目前成为土壤环境重点研究方向之一（Bolan et al.，2014）。土壤浸提修复技术与工程修复和生物修复相比，被认为是快速有效去除土壤重金属的修复技术（陈志良等，2015；Jean-Soro et al.，2012；董汉英等，2010），该技术是利用浸提剂将土壤中的重金属溶解于液相，使其随浸提液流出，从而达到修复污染土壤的目的。浸提技术对土壤重金属的去除速度快、效率高，因此主要应用于小面积重金属中重度污染土壤的修复。选择合适的浸提剂是浸提修复技术的关键之一，目前研究较多的浸提剂主要包括金属螯合剂（丁竹红等，2009；Zhang et al.，2010）、无机盐类（Tomoyuki et al.，2008）、表面活性剂（张永等，2006）、有机酸（梁金利等，2012）等。传统的螯合剂、无机酸等浸提剂在去除土壤重金属的同时，也带来土壤物理、化学和生物等性质的破坏，致使大量土壤养分流失。而柠檬酸、酒石酸、苹果酸等有机酸，其生物降解性好，几乎不影响土壤性质，近年了逐渐开始用于土壤浸提修复技术的研究（李玉双等，2012；平安等，2011）。另外，Takashi et al.（2012）利用FeCl3溶液浸提矿山下水田土壤中重金属，镉的去除效果很好，对土壤环境影响较小。因此，无机盐类、有机酸等相对比较“温和”

的土壤浸提剂，更适宜对农田土壤的淋洗修复。一些学者逐渐采取几种浸提剂复合使用，利用其协同作用，以提高重金属的去除率（许中坚等，2014；Qiu et al.，2010）。近年来，浸提修复技术成为环境修复领域的研究热点，对浸提剂浓度、液固比、浸提时间、浸提次数、pH等因素对去除效果的影响进行了大量的研究（许中坚等，2014；Li et al.，2015；李玉姣等，2014），然而对于浸提修复后的土壤性质变化的研究鲜见报道，尤其农田土壤修复后理化性质的变化直接影响耕地的可利用性和作物的生长与品质。因此本文尝试采用氯化物和有机酸复合浸提剂，研究了重金属（Cd/Pb）重度污染农田土壤浸提效应，以及浸提前后土壤理化性质和养分变化，为重金属污染农田土壤浸提修复技术应用的风险评估和后续种植培肥提供数据支持。

1 材料与方法

1.1供试土壤

土壤样品采自湖南省湘西土家族苗族自治州的花垣县老王寨村（28°32′33.68″N，109°20′48.75″E）和吉首市大田湾村（28°18′25.60″N，109°45′37.54″E）农田表层土壤（0～20 cm）。土壤样品采回后在室温下自然风干，一部分过2 mm筛用于浸提试验；另一部分土样磨细过0.25 mm筛，用于土壤基本理化性质分析，试验方法按《土壤农业化学分析方法》（鲁如坤，1999）测定。土壤基本理化性质见表1。土壤重金属污染物主要是Cd和Pb，其含量远高于土壤环境质量标准（GB15618─1996，pH≤6.5，Cd<0.30 mg·kg-1，Pb<250 mg·kg-1）。

表1 土壤基本理化性质Table 1 Physical-chemical properties of the soils

1.2试验方法

1.2.1 单一浸提剂浸提试验

分别称取2 g过2 mm筛的土壤样品加入50 mL的经酸泡的塑料离心管中，按 5∶1的液固质量比分别加入10 mL 200 mmol·L-1的有机酸（柠檬酸、酒石酸、苹果酸、酸和草酸）或100 mmol·L-1氯化物（FeCl3、CaCl2、MgCl2、KCl和NaCl）溶液，摇匀，将离心管放置于25 ℃恒温振荡仪（杰瑞尔CHA-S）中，以180 r·min-1的转速振荡24 h后，以4000 r·min-1的速度离心10 min，上清液过0.45 μm滤膜，用原子吸收分光光度计（Hitachi Z-2000）测定上清液Cd、Pb浓度，计算 Cd、Pb的去除率（η）：

c为浸提平衡液重金属浓度（mg·L-1），V为浸提液体积（mL），M为重金属摩尔质量，w为土壤质量（g），m为土壤重金属全量（mg·kg-1）。

1.2.2 复合浸提剂浸提试验

将 FeCl3（0～50 mmol·L-1）与柠檬酸（0～150 mmol·L-1）按不同浓度梯度混合作为复合浸提剂，测定复合浸提剂对 Cd、Pb的去除率，浸提条件同1.2.1。

1.2.3 浸提后土壤性质测定

设置 FeCl3（50 mmol·L-1）与柠檬酸（100 mmol·L-1）复合作为浸提剂，分别连续浸提1次、2次、3次，浸提条件同1.2.1，测定每次上清液Cd、Pb浓度，计算浸提3次总去除率。浸提后的土壤用去离子水漂洗2次后风干，按农化分析方法测定土壤性质，如有机质、pH、Eh、CEC、EC、游离氧化铁、游离氧化铝，土壤养分如氮、磷、钾等，并测定浸提3次后土壤中剩余重金属Cd、Pb的全量。

以上1.2.1、1.2.2和1.2.3试验均做3次重复，以Cd、Pb污染土壤标准物（GBW 08303）进行质量控制，回收率控制在92.3%～105.1%。

1.3数据处理

图表用Origin Pro 8.5.1进行绘制，试验数据用Microsoft Office Excel 2003进行分析处理。

2 结果与讨论

2.1单一浸提剂对土壤中Cd、Pb去除效果

设置4种有机酸浓度为200 mmol·L-1对老王寨和老王寨土样进行浸提试验，同时用去离子水浸提做空白对照，去除效果如图 1。去离子水对重金属Cd、Pb的浸提效率都很低，上清液Cd、Pb浓度低于检出限，这是因为土壤污染时间较长，污染物与土壤结合比较紧密，因而用水浸提重金属去除率很低（高国龙等，2013）。而有机酸浸提效果较好，对老王寨土样，柠檬酸对 Cd、Pb去除率最高，分别达到 57.3%和 15.6%，其次是酒石酸和苹果酸，分别为44.7%和10.3%、41.1%和 7.8%，而草酸和乙酸对Cd、Pb去除率相对较低，都在5.0%以下。对于大田湾土样，柠檬酸对 Cd去除率较高，分别达到42.7%，其次是苹果酸和酒石酸，分别为31.5%、10.8%，草酸和乙酸对 Cd较低，都在 8.0%以下。有机酸对Pb的去除率都非常低，因为草酸会与Pb形成不溶性的络合物（董汉英等，2010），同时也有研究表明，与Cd相比，土壤中的Pb移动性较差，更难于提取（Begum et al.，2012）。另外土壤中Pb含量远高于Cd含量，所以去除率相对降低。

图1 有机酸对土壤Cd、Pb的去除效果Fig. 1 Removal effects of Cd and Pb by organic acid washing

研究表明，有机酸对土壤重金属的去除主要是因为其本身可以与重金属离子形成可溶性的络合物，从而促进重金属离子从土壤中解吸下来，同时也能增加重金属离子的活动性（李玉双等，2012）。有机酸对重金属的去除效率不仅与有机酸的酸性相关，也与有机酸的络合能力相关。柠檬酸、酒石酸和苹果酸对重金属的有较强去除能力，主要是因为有多个羧基而与重金属有较强的络合能力。有很多研究表明柠檬酸、酒石酸和苹果酸对重金属Cd、Pb、Cu等都具有较好去除能力（张宏波等，2008；王海娟等，2010）。

设置氯化物浓度为100 mmol·L-1的溶液进行浸提试验，去除率结果如图2所示。从图中可以看出，对于老王寨土样的浸提，试验所用的5种氯化物中，FeCl3对重金属Cd、Pb的浸提效果都比较好，对Cd、 Pb的去除率分别为38.4%和22.1%，其次是CaCl2和MgCl2，对Cd的浸提效果相对较好，对Cd、Pb的去除率分别为16.3%和11.7%，而对 Pb的去除率都很低，均在于1.0%以下，NaCl和KCl对Cd、Pb的去除率都相对较低，均在6.0%以下。对于大田湾土样，FeCl3对重金属Cd、Pb的浸提效果较好，对Cd、Pb的去除率分别为62.9%和14.7%，CaCl2和MgCl2对Cd有少量的去除，去除率分别为2.0%和1.1%。而其它氯化物对Cd、Pb的去除率均非常低。

图2 氯化物对土壤Cd、Pb的去除效果Fig. 2 Removal effects of Cdand Pb by chlorides washing

5种氯化物中，FeCl3对重金属Cd有较好去除效果，主要是因为Fe3+的水解作用大大降低了溶液的pH值，H+浓度增加后，可通过质子促进氧化物的溶解而释放金属离子，同时土壤溶液在低 pH值条件下，颗粒表面带正电荷，对阳离子的吸附力降低，重金属离子容易被解吸（张宏波等，2008）。另外，FeCl3中Cl-对土壤中交换态的Cd2+具有络合作用，可生成[CdCl4]2+、[CdCl3]-、[CdCl2]、[CdCl]+等各级可溶性络合物（Tomoyuki et al.，2008），Cd2+容易被去除，溶液的 pH值降低也促进这种络合作用。CaCl2可去除少量的Cd有，Ca2+与重金属离子具有交换作用，虽然比氢离子竞争性更弱，仍然可以将重金属离子交换去除（李玉姣等，2014），溶液的pH值降低，这种离子交换增强。

2.2复合浸提剂对土壤中Cd、Pb去除效果

依据 2.1试验结果，确定浸提效果较最好的FeCl3（0～50mmol·L-1）与柠檬酸（0～150 mmol·L-1）分别混合作为复合浸提剂，对 Cd、Pb的去除效果列于表 2。与 FeCl3溶液和柠檬酸溶液单独浸提相比，两者复合浸提，对土壤中 Cd、Pb的去除率显著提高。对于老王寨土样，50 mmol·L-1FeCl3溶液单独浸提，Cd、Pb的去除率分别为28.0%和10.9%，与 150 mmol·L-1的柠檬酸溶液复合后，对 Cd、Pb的去除率分别提高至44.6%和29.0%，Pb的去除效率提高更为显著。对于大田湾土样，50 mmol·L-1FeCl3单独浸提，Cd去除率只有5.0%，Pb几乎未去除，与150 mmol·L-1的柠檬酸溶液复合以后，对Cd、Pb的去除率分别达到64.4%和16.9%。在实际应用过程，浸提液的浓度设置即要考虑重金属去除效率，又要结合对土壤性质的影响和经济成本，依据表 2的结果，对于老王寨土样，FeCl3和柠檬酸浓度分别设置20和100 mmol·L-1复合比较合适，Cd、Pb的去除效率分别达到了43.7%和22.9 %，比FeCl3单独浸提增加了56.0%和110.0%，比柠檬酸单独浸提增加了22.7%和92.4%；对于大田湾土样，FeCl3和柠檬酸浓度分别设置50和100 mmol·L-1复合比较合适，Cd、Pb的去除效率分别达到了61.1%和12.8 %，比FeCl3单独浸提增加了11.2倍和41.6倍，比柠檬酸单独浸提增加了42.0%和7.2倍，FeCl3加入柠檬酸对于Pb的去除率的增加尤为显著。

表2 柠檬酸-FeCl3复合浸提对Cd、Pb的去除效率Table 2 Removal efficiency of Cd and Pb by citric acid-FeCl3composite washing %

柠檬酸溶液与 FeCl3溶液的复合后对重金属去除效率显著提高，可能是由于复合浸提剂提供了柠檬酸根离子和氯离子，这些离子作为配位离子都可以与金属离子形成络合物，并且 FeCl3溶液降低了复合体系的 pH值，可以促进这些络合物重金属的形成。另外在酸性条件下，土壤颗粒表面带正电荷（徐仁扣等，2014），能够吸附有机酸阴离子和氯离子，有利于土壤表面的金属离子形成络合物，从而使重金属释放到溶液中（Javier et al.，2013）。FeCl3中Cl-与土壤中交换态的Cd2+生成络合物，使交换态Cd2+容易被去除。另外，较低 pH值的酸解作用和有机酸溶解、络合作用破坏了重金属的铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态，最终转变为活化态而更容易被去除（Bolan et al.，2014）。李玉姣等（2014）研究发现，有机酸和FeCl3复合使用，经多次浸提，其酸解和络合的协同作用，使土壤中Cd的交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态均大幅减少或消失。

2.3复合浸提对土壤性质的影响

浸提剂作为化学试剂，将其加入土壤中，可能会对土壤的理化性质、肥力、生态环境等造成一定的不利影响，从而影响修复后土壤的再利用，所以设置较低浓度的FeCl3（50 mmol·L-1）溶液与柠檬酸（100 mmol·L-1）的复合浸提剂，采取多次浸提以减少对土壤性质的影响。连续浸提1次、2次、3次后，用去离子水浸提2次，测定浸提后的土壤性质（表3）。发现1次淋洗对土壤性质的影响最大，2次和3次淋洗后性质变化幅度减小。其中土壤 pH值变化最为显著，1次浸提就下降2～3个单位，3次浸提后老王寨土样pH值从5.62下降至3.17，大田湾pH值从7.48下降至3.45。土壤有机质含量变化较小，表明复合浸提剂对土壤有机质影响较小。大田湾土样游离氧化铁含量显著下降，老王寨土样游离氧化铁含量显著上升，而2种土样的氧化铝均明显增加，但是本课题组发现不含铁的淋洗剂的洗出液中，仍然有较多的铁和铝溶出（李玉姣等，2014），可能是铁铝氧化物被浸提剂破坏，氧化铁和氧化铝的各个形态的含量减少并发生了重新分配，游离氧化铁变化的不确定性，与淋洗剂中含有 FeCl3有关，还需要对氧化铁和氧化铝的形态变化进一步研究。

表3 浸提前后土壤基本性质Table 3 Soil basic properties before and after washing treatment

浸提后土壤养分速效N、P、K损失较大，尤其是速效磷下降显著，淋洗2次后不能检出。土壤有效性磷主要来自无机磷，包括铝钙P（Ca-P）、铁P（Fe-P）、P（Al-P）和闭蓄态P（O-P）。有研究表明，有机酸对土壤中的无机磷具有活化作用，使其从土壤矿物中释放（章爱群等，2009）。在浸提过程中，铁锰氧化物被浸提剂破坏，其结合的磷可能被释放出来进入浸提液，从而使土壤中速效磷含量降低。柠檬酸和 FeCl3复合浸提剂是一种对土壤养分影响相对较小的浸提剂，采用此浸提剂修复后，可以通过施加相应的N、P、K肥料，避免土壤贫瘠化的发生。50 mmol·L-1FeCl3与100 mmol·L-1的柠檬酸复合浸提3次后，老王寨土样Cd、Pb总去除率分别为50.5%和47.0%，分别从11.0、394.3 mg·kg-1下降至5.39、205.0 mg·kg-1。大田湾土样Cd、Pb总去除率分别为 71.2%和 31.3%，淋洗后土样中土样Cd、Pb的总量分别从 47.4、787.8 mg·kg-1下降至12.9、544.3 mg·kg-1，淋洗后的土样Cd、Pb总量与Cd、Pb总去除率数据基本吻合。参照表2结果发现，与1次浸提相比，连续浸提3次浸提，Cd、Pb总去除率增加显著，土样中 Cd、Pb的全量大幅下降，虽然未达到土壤环境标准，可为后续的植物或微生物等修复方法减轻压力。

3 结论

（1）有机酸溶液对壤重金属 Cd、Pb的去除能力为柠檬酸>酒石酸（苹果酸）>乙酸>草酸；氯化物溶液对重金属Cd、Pb的去除能力为FeCl3>CaCl2> MgCl2>KCl>NaCl。

（2）有机酸与氯化物溶液复合浸提，其酸解或络合的协同作用显著提高土壤重金属的去除率，其中FeCl3与柠檬酸溶液复合浸提效果最好，Cd、Pb的去除率比 FeCl3与柠檬酸单独浸提剂分别提高43.2%和3倍以上。

（3）柠檬酸与FeCl3复合连续3次浸提，老王寨和大田湾土样土壤pH值分别下降2.45和4.03个单位；有机质变化不显著，游离氧化铝含量显著增加，CEC和速效N、P、K显著下降，需施用石灰等碱性物质调节土壤pH，施加N、P、K肥以满足后续耕作要求。

BEGUM Z A, RAHMAN I M M, TATE Y, et al. 2012a. Remediation of toxic metal contaminated soil by washing with biodegradable aminopolycarboxylatechelants [J]. Chemosphere, 87(10): 1161-1170.

BOLAN N, KUNHIKRISHNAN A, THANGARAJAN R, et al. 2014. Remediation of heavy metal(loid)s contaminated soils--to mobilize or to immobilize? [J]. Journal of Hazardous Materials, 266(4): 141-166.

JAVIER P E, CONSUELO E, ANA M, et al. 2013. Chemical speciation and mobilization of copper and zinc in naturally contaminated mine soils with citric and tartaric acids [J]. Chemosphere, 90(2): 276-283.

JEAN-SORO L, BORDAS F, BOLLINGER J C. 2012. Column leaching of chromium and nickel from a contaminated soil using EDTA and citric acid [J]. Environmental Pollution, 164(1): 175-181.

LI Y J, HU P J, ZHAO J, et al. 2015. Remediation of cadmium-and lead-contaminated agricultural soil by composite washing with chlorides and citric acid [J]. Environmental Science and Pollution Research, 22(7): 5563-5571.

QIU R L, ZOU Z L, ZHANG W H, et al. 2010. Removal of trace and major metals by soil washing with Na2EDTA and oxalate [J]. Journal of Soils and Sediments, 10(1): 45-53.

TAKASHI N, TAKESHIHORIO, ATSUSHIYOKOYAMA, et al. 2012. Ecological risk assessment of on-site soil washing with iron(III) chloride in cadmium-contaminated paddy field [J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 80(3): 84-90.

TOMOYUKI M, HIROYUKI T, TAKASHI K, et al. 2008. Restoration of cadmium-contaminated paddy soils by washing with ferric chloride: Cd extraction mechanism and bench-scale verfication [J].Chemosphere, 70(6): 1035-1043.

TOMOUYUKI M, TAKASHI K, HIROYUKI T, et al. 2007. Remediation of cadmium-contaminated paddy soils by washing with calcium chloride: Verifiation of on-site washing [J].Environmental Pollution, 147(1): 112-119.

ZHANG W H, HUANG H, TAN F F, et al. 2010. Influence of EDTA washing on the species and mobility of heavy metals residual in soils [J]. Journal of Hazardous Materials, 173(1-3): 369-376.

陈志良, 雷国建, 苏耀明, 等. 2015. 茶皂素与EDTA 淋洗对土壤中铅、锌形态的影响[J]. 生态环境学报, 24(8): 1394-1398

丁竹红, 胡忻, 大强. 2009. 螯合剂在重金属污染土壤修复中应用研究进展[J]. 生态环境学报, 18(2): 777-782.

董汉英, 仇荣亮, 赵芝灏, 等. 2010. 工业废弃地多金属污染土壤组合浸提修复技术研究[J]. 土壤学报, 47(6): 1126-1133.

高国龙, 张望, 周连碧, 等. 2013. 重金属污染土壤化学浸提技术进展[J].有色金属, 3(1): 49-52.

李玉姣, 温雅, 胡鹏杰, 等. 2014. 有机酸和FeCl3复合浸提修复Cd、Pb污染农田的研究[J]. 农业环境科学学报, 33(12): 2335-2342.

李玉双, 胡晓钧, 宋雪英, 等. 2012. 柠檬酸对重金属复合污染土壤的浸提修复效果与机理[J]. 沈阳大学学报(自然科学版), 24(2):6-9.

梁金利, 蔡焕兴, 段雪梅, 等. 2012. 有机酸土柱浸提法修复重金属污染土壤[J]. 环境工程学报, 6(9): 3339-3343.

鲁如坤. 1999. 土壤农业化学分析方法[M]. 北京: 中国农业科技出版社.

骆永明, 滕应. 2006. 我国土壤污染退化状况及防治对策[J]. 土壤, 38(5): 505-508.

平安, 魏忠义, 李培军, 等. 2011. 有机酸与表面活性剂联合作用对土壤重金属的浸提效果研究[J]. 生态环境学报, 20(7): 1152-1157.

王海娟, 宁平, 曾向东, 等. 2010. 浸提剂对土壤铅浸提效率及养分损失的研究[J]. 武汉理工大学学报, 32(5): 101-104

徐仁扣, 李九玉, 军姜. 2014. 可变电荷土壤中特殊化学现象及其微观机制的研究进展[J]. 土壤学报, 51(2): 207-214.

许中坚, 许丹丹, 郭素华, 等. 2014. 柠檬酸与皂素对重金属污染土壤的联合浸提作用[J]. 农业环境科学学报, 33(8): 1519-1525.

张宏波, 王刚, 马恩. 2008. 天然有机酸对污染土壤Cd和Cu萃取效果的对比研究[J]. 环境保护与循环经济, 28(9): 29-31.

张永, 廖柏寒, 曾清如, 等. 2006. 两种表面活性剂对污染土壤中重金属的萃取研究[J]. 农业环境科学学报, 25(增刊): 248-250.

章爱群, 贺立源, 赵会娥, 等. 2009. 有机酸对土壤无机态磷转化和速效磷的影响[J]. 生态学报, 29(8): 4061-4069.

The Effects of Removal of Heavy Metal and Changes of Basic Properties on Contaminated Soils by Composite Washing with Organic Acids and Chlorides

ZENG Jiaqiang1, WU Wencheng1, DAI Jun2, DONG Changxun2*
1. South China Institute of Environmental Sciences, MEP, Guangzhou 510655, China; 2. College of Science, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China

Chemical washing technique has been one of the hot soil remediations because of its high efficiency and complete removal of the heavy metals in soils. The key of washing technique is washing agents, furthermore, the changes of the soil basic properties after washing has been one of the factors that limited to application. Tests were conducted to examine the removal efficiency of cadmium (Cd) and lead (Pb) on contaminated soil from around smelter by organic acids (citric acid, tartaric acid, malic acid, acid and oxalic acid) and chloride (FeCl3, CaCl2, MgCl2, KCl and NaCl) washing, and washing with mixture of organic acid (citric acid or tartaric acid) and chloride. The changes of soil basic properties in soil were also determined before and after soil washing. The results showed that the removal efficiency of Cd and Pb were citric acid > malic acid, tartaric acid > oxalic acid > acetic acid by organic acids washing, and FeCl3> CaCl2> MgCl2> KCl > NaCl by chloride washing. The removal efficiency of Cd and Pb increased by citric acid (150 mmol·L-1) mixed with FeCl3(50 mmol·L-1) washing, were up to 44.6% and 29.0% for the soil samples of Laowang village, and it is only 35.6% and 11.6%, 28.0% and 10.9% by organic acids and chloride washing, respectively. The removal efficiency of Cd and Pb were up to 64.4% and 16.9% for the soil samples of Da Tian Wan by citric acid mixed with FeCl3washing, respectively, But the removal efficiency of Cd and Pb was only 43.0% and1.5% by citric acid washing. The removal efficiency of Cd was 5% and Pb almost did not wash out by FeCl3washing. The pH values of Laowang village and Datianwan soils were declined 2.45 and 4.03 units by citric acid (100 mmol·L-1) mixed with FeCl3(50 mmol·L-1) washing 3 times later, respectively The CEC and available N, P, K were decreased, the free oxides (Al) increased significantly, and the organic matter was almost unchanged. The heavy metals concentrations decreased significantly after washing remediation and reduced pressure and risks for the subsequent implementation of phytoremediation technology, suggesting applying alkali lime adjust soil pH, adding N, P, K fertilizer.

organic acids; chlorides; heavy metal; composite washing; soil properties

10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.11.022

X131.3；X53

A

1674-5906（2015）11-1898-06

国家重金属污染治理专项“清远市电子废弃物拆解重金属污染治理项目”；江苏省科技支撑项目（BE20130711）

曾嘉强（1980年生），男，工程师，主要从事受损生态修复与评价。E-mail: zengjiaqiang@scies.org *通信作者。E-mail:dongcx@njau.edu.cn

2015-08-11

引用格式：曾嘉强, 吴文成, 戴军, 董长勋. 有机酸-氯化物复合浸提去除土壤重金属的效应及对土壤理化性质的影响[J]. 生态环境学报, 2015, 24(11): 1898-1903.