污灌土壤中重金属形态及化学治理研究研析讨论

丁新华 陈香 牛景丽

摘 要：在我国现代工业快速发展的同时土壤污染问题日益突出，工业废弃物的排放导致土壤中的重金属元素含量逐渐增加，不仅对土壤环境和生态环境造成了严重的破坏，同时也对人体健康产生了较大的影响。因此必须要充分了解污灌土壤所含重金属元素形态特点，并在此基础上加强对污灌土壤治理措施的研究，积极采用化学治理等措施来解决污灌土壤问题。

关键词：污灌土壤;重金属;形态特点

工业废弃物中含有大量的重金属元素，而这些废弃物向土壤环境的直接排放导致重金属进入并蓄积在土壤环境中，由于重金属元素的毒性往往比较强，不仅会对土壤造成了污灌污染，而且其所产生的无机污染物还会进一步通过土壤进入到食物链中，对人类的健康构成了严重的威胁，因此必须高度重视对污灌土壤的治理问题，加强对重金属在污灌土壤中的存在形态特点的研究，并采取有效的治理措施。

1 污灌土壤中重金属现状分析

随着我国化工行业、采矿以及冶炼等现代工业的发展，以及在农业生产中化肥的过度实验，导致土壤环境的重金属污染问题日益加剧，严重影响了农业发展的可持续性，同时也破坏了整体生态环境，对人们的健康构成了严重的威胁。同时污灌土壤中的主要重金属元素成分比较复杂，且难以降解和溶解，给治理修复带来了较大的难度。

2 污灌土壤中重金属形态分析

2.1 污灌土壤中重金属形态特点

污灌土壤中所含的重金属元素中有相当一部分是带有电子层结构的过渡性金属，此类金属在土壤环境中主要呈现可变合价形态特点，一旦具备反应条件时就有可能产生氧化反应。同时其还有可能在污灌土壤环境中发生水解反应，进而使氢氧化合物形成[1]。此类金属元素与无机酸也有可能发生化学反向并形成碳酸盐活着硫化物等物质，而这些生产物在土壤中会逐渐蓄积，并严重影响土壤的功能。此外，污灌土壤中的重金属也存在转化为阳离子以及中心离子态的可能，并以分子型式向络合物中转移，在与有机物相互结合后生产新物质。污灌土壤中的重金属元素在土壤环境中大多都会发生沉淀活着凝聚等反应，在此过程中会衍生出多种形态，丙醛一旦土壤环境发生进一步的改变时，这些化合物形态还会出现液相以及固相之间的转化变化，而重金属形态的特点将对其化学治理效果产生重要的影响，因此在选择化学治理方式前要充分了解污灌土壤中重金属的形态特征。

2.2 污灌土壤中重金属生物有效性与其形态特点之间的关系分析

重金属的不同形态特性对其生物利用性有较大的影响。重金属的生物利用性指的是其可以被生物吸收以及利用的能力，而生物体在吸收重金属后会出现中毒等现象。污灌土壤中的重金属由于其形态比较复杂，因此在与各种载体结合以及对不同生物的有效性方面也存在着一定的差异。通常重金属如呈可溶性形态时，其比较容易被生物吸收利用;而如果重金属为有机结合态时，则其生物利用性较低。因此在对污灌土壤重金属进行化学治理时也需要充分考虑重金属形态特征与其生物利用性之间关系这一因素。

3 治理土壤重金属污染的化学方法分析

3.1 研究腐植酸与土壤Cd吸附性的关系

污灌土壤中的镉元素是一种具有较强毒性的重金属，同时由于其能够在土壤环境以及植物中迁移，会对人体健康造成严重的威胁，因此其是对污灌土壤重金属进行化学治理时的一个重要目标。而降低土壤对Cd的吸附性则是治理污灌土壤的重要途径。在研究腐植酸对土壤吸附Cd特性的影响时应选择未受污染的土壤制备实验样本。在本次实验中所采集的土壤样品为0-20cn的地表层土壤，且应对样品土壤进行风干以及过筛处理，经测定样品的pH值达到了7.7以上，其有机质含量为1.26%，而阳离子的交换容量则达到了3.21cmol/kg。同时在本次实验中的试剂主要为腐植酸，并采用了蒸馏水作为实验用水。在研究中主要是通过恒温吸附法来进行实验，实验时应首先进行不同浓度Cd溶液的配置，然后在离心管内加入土壤样品，之后应在恒温振荡器上进行约90min的振荡处理，并应在将上清液过滤后再对Cd浓度进行测定，作为吸附量计算的依据。

通过分析实验数据发现Cd吸附在有无腐植酸加入的条件下均能够满足Freundlich方差要求。在25℃温度条件下时，腐植酸的加入使土壤样本增加了对Cd的吸附量，而随着溶液温度的进一步上升，吸附量呈现出下降的趋势。同时，当腐植酸量增加时，样品土壤吸附Cd量也随之加大。而当样品的pH值提高时，腐植酸的加入则能够使土壤样品吸附Cd的增加量降低。因此在化学治理中需要充分考虑温度、pH值等因素，并应根据土壤的具体成分含量来确定相应的化學治理药剂。

3.2 采用EDTA以及表面活性剂对污灌土壤重金属进行洗脱治理研究

在对污灌土壤重金属进行化学治理时，可以采用表面强化剂对EDTA进行强化，以提高其洗脱重金属的效果。在研究中应选择污灌土壤进行实验样品的制备，并要对其风干处理后再置于玻璃瓶内。实验中的重要药剂采用的是十二烷基氯酸钠，并选择蒸馏水作为实验用水。在对污灌土壤样品进行符合洗脱处理后，经测定，土壤样品中的重金属碳酸盐结合态、交换态以及可溶态含量明显下降，同时其有机结合台以及氧化物结合态浓度也呈现出降低的趋势，这说明土壤样品中的重金属生物利用性以及毒性均明显下降。同时通过对实验数据的分析还发现土壤样品在经过复合冲洗处理后并未对磷含量造成影响，而含氮总量则出现了明显的增加，因此说明综合采用EDTA螯合剂与表面活性剂能够对污灌土壤进行有效的修复治理。

3.3 采用saponin对污灌土壤重金属进行洗脱治理研究

在对污灌土壤中重金属进行化学治理时还可以采用saponin作为生物表面活性剂，并通过振荡离心法等方法来开展研究分析。在采用该化学治理方法时，应首先提取含重金属元素的污灌土壤样品，然后分别向样品中加入不同pH值、离子强度以及浓度的皂角苷表面活性剂，在完成解吸后则可以通过Tessier法等来测定污灌土壤样品中重金属形态及含量，并与解吸处理前的测定值进行对比分析。根据测定数据分析可以发现，当皂角苷表面活性剂浓度增加时，样品中的重金属解析率也同步提高。以污灌土壤中的Cd、Cu、Zn以及Pb等为例，这些重金属元素在saponin浓度达到3%左右时的解吸率在95.1%、44.9%、20.3%以及83.5%左右，明显超过了单纯用表面活性剂和水的洗脱效果。同时还发现，当污灌土壤的pH值较高时会影响重金属的解吸率，而saponin的离子强度变化则对不同的重金属解吸率会产生不同的影响。如Cd和Cu的解吸率会随saponin的离子强度的加大而出现下降的趋势，但saponin的离子强度变化对Zn以及Pb元素的解吸率则没有明显的影响。在对污灌土壤进行洗脱处理后，其重金属元素形态也发生的明显的改变，其中Cd、Cu、Zn以及Pb等重金属元素的有机态以及氧化物结合态下降，并形成了可溶态稳定络合物，同时PB残渣态的含量下降了约60%，而碳酸盐结合态的含量也出现了50%左右的减少，这说明saponin能够使土壤吸附重金属率、重金属的生物利用性以及毒性下降，是一种比较有效的化学治理方法。在治理实践中还可以将saponin与柠檬酸等配合使用，以进一步提高对土壤重金属的治理效果。

4 总结

污灌土壤中的重金属治理是环境治理中的难点工作，其很难在短时间内被彻底解决。因此需要充分了解污灌土壤中重金属的形态特征以及其与生物性之间的关系，并要结合我国污灌土壤中的主要金属元素特点和污染程度等因素，积极探索有效的化学治理措施，以达到改善土壤环境，恢复土壤原有功能的目的，从而为人们的身体健康以及食品安全提供更加可靠的保障，并促进我国社会经济的可持续性发展。

参考文献：

[1]孙群，高娟.污灌土壤中重金属形态及化学治理研究分析[J].中国标准化，2019（8）：246-247.

作者简介：

丁新华（1974- ），男，河南省西平县人，本科，工程师，西平县环境监测站，环境治理。