EDTA淋洗重金属Cd污染土壤实验研究

张丰如，潘巧敏，杨鸿凯，钟林君，温丙奎

(嘉应学院 化学与环境学院，广东 梅州 514015)

重金属进入土壤容易发生积累，当重金属浓度超过土壤容纳限度时，就会对土壤结构、生态环境造成破坏，进入人体后会使得人体健康受损[1-2]。随着我国的经济模式转型和城市化进程加快，政府和人民对土地重金属污染的问题越来越重视[3-4]。

本文选取EDTA作为淋洗剂，通过改变淋洗剂浓度、溶液pH值、固液比和淋洗时间，研究淋洗剂对重金属Cd污染土壤的淋洗效果。实验结果表明EDTA淋洗剂最佳实验条件下对土壤中重金属Cd的去除率可达到99.2%。

1 仪器和试剂

1.1 仪器

超纯水机、pH计、玛瑙研钵器、电子天平、恒温振荡器等。

1.2 实验材料

本实验所用的土壤取自梅州市丰顺县培英电镀厂附近的耕地土壤。土样经室内风干、粉碎，并过 2 mm方孔筛后，阴凉贮存以备用。取自然风干土样，用玛瑙研钵碾磨，过0.075mm筛后用于重金属全量分析，土壤pH值采用酸度法测定，有机质含量用烧失量法测定，所测土壤的基本理化性质及重金属含量如表1所示[4-5]。

表1 土壤的基本理化性质与重金属本底值

1.3 试剂

超纯水；乙二胺四乙酸(EDTA)、草酸、酒石酸；氢氧化钠、硝酸、盐酸、硫化钠等均为分析纯。

2 实验方法

设置淋洗剂浓度、溶液pH值、固液比和淋洗时间4个单因素，共设置4组试验，其中淋洗剂浓度、溶液pH值和固液比3组试验中淋洗时间设置为24 h。第一组自变量为淋洗浓度，设置5个梯度(10,25,50,75,100 mmol/L)，固液比为1∶10，并调节pH值为3；第二组自变量为溶液pH值，设置五个梯度(3.0,3.5,4.0、4.5,5.0)，固液比为1∶10，淋洗浓度为10 mmol/L；第三组变量为淋洗时间，设置5个梯度(2，4，8，12，4 h)，固液比为1∶10，调节pH值为3；第四组自变量为固液比，设置5个梯度(1∶5,1∶10,1∶15,1∶20,1∶25)，淋洗浓度为10 mmol/L调节pH值为3。

以上单因素实验分别称取2g土样分别置于一系列50mL离心管中，在振荡器上以200r /min恒温( 25℃) 振荡，所得样品以3000r/min离心20min，取上清液，用0.45μm滤膜分离提取液，测定滤液中重金属Cd的含量，每组均采用3个平行样，结果取平均值[1]。

3 结果与讨论

3.1 单因素筛选结果

EDTA淋洗的单因素筛选结果如表2所示。

表2 重金属Cd在EDTA淋洗的单因素筛选实验去除率

由表2可得，EDTA溶液对实验土壤中的四种重金属均具有一定去除效果。根据中国《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618-2018)可知，若要该试样土壤金属Cd的含量及格，去除率至少达97.10%。

当EDTA浓度为0.025 mol/L时，重金属Cd的去除率满足上述条件，因此选取0.025 mol/L为最佳的淋洗浓度。

随着pH值的变化，金属Cd在pH值为4.0时，出现最大值，为98.62%，而且仅当pH值为4.0时，重金属Cd的去除率均满足国家标准。因此选取pH值=4.0为EDTA最佳的淋洗pH值。

在不同淋洗时间下，EDTA淋洗重金属Cd的去除率在2 h时出现最大值，为97.69%，满足国家标准。因此选取2 h为EDTA的最佳淋洗时间。

重金属Cd的去 除率随着固液比的增大而减小，即当固液比为1∶5时去除率出现最大值，为98.82%，符合国家标准。因此选取1∶5为EDTA淋洗剂的最佳固液比。

3.2 最佳实验条件淋洗结果

EDTA在浓度为0.025 mol/L，pH值=4.0，淋洗时间为2 h，固液比为1∶5的最佳条件下对重金属Cd土壤进行淋洗，结果如表3所示。

表3 最佳条件下淋洗剂对土壤中重金属Cd的去除率

4 结论

(1)本文选取EDTA作为淋洗剂，研究结果表明其对重金属Cd污染土壤具有较好的淋洗效果。

(2)EDTA在浓度为0.025 mol/L，pH值=4.0，淋洗时间为2 h，固液比为1∶5的最佳条件下对重金属Cd土壤进行淋洗，Cd去除率可到99.2%。