铬污染土壤修复技术的研究进展_王婷

就当前的铬污染土壤修复治理技术而言， 它的两种治理思路是： ①将铬从被污染土壤中直接清除； ②改变铬在土壤中的存在形态，即 将毒性大的 Cr6+还原为 Cr3+， 降低它在环境中的迁移能力及生物可利 用性，达到修复土壤的目的 。 多年来 ，人们基于这两种治理思路发展出 一 系 列 的 方 法 ，主 要 包 括 化 学 清 洗 法 、固 定 化/稳 定 化 修 复 法 、电 修 复 法以及生物修复（微生物修复、联合生物修复）等。 3.1 化学清洗法
3 土壤中铬污染的修复治理技术
重金属对土壤的污染过程不易被发现， 但污染后果却相当严重， 加之土壤重金属污染的不可逆性，到目前为止，人们仍没有找到较为 理想的治理方法；怎样在不破坏土壤生态环境的情况下，探索出重金 属污染治理的可靠途径是科学工作者的研究方向。 同时，治理铬污染 土壤，也是需要不断探索，综合治理的长期过程。
【关键词】土壤；铬污染；治理技术
1 土壤中重金属铬污染现状
铬在地壳分布广泛，平均含量为 0.01％左右。 铬及其化合物广泛 应用于工业生产的各个领域，是冶金、电镀、制革、油漆、颜料、印染、制 药、照相制版等行业不可缺少的原料 。 近年来 ，伴随这些铬工业的不断 发展，含铬废水非达标排放，铬渣处理不到位不及时，对土壤和地下水 污染加重，给农业、动物以及人类造成不可忽视的危害。 20 世纪 70 年 代，由于铬渣处理不当，日本东京爆发了铬公害事件；在我国，铬渣处 理不当也带来很大的影响，锦州、天津等铬工业地区，铬渣堆积如山， 废铬矿渣长期得不到处理，工业区附近的土壤被铬严重污染，该区域 的树木、植物以及农作物的生长均 受 到 影 响[3]；同 时 ，北 京 、上 海 、河 南 等地的土壤铬污染情况也不容乐观，其危害已经扩大到粮食作物[2]。 土 壤中的铬可以由植物通过食物链进入人体和动物体内， 造成潜在危 害。
Pichtel 等 人 选 用 四 种 清 洗 剂 （EDTA，NTA、SDS 和 HCl）分 别 对 被 污染的碱性土壤进行清洗 ，对比其去除铬和铅的能力 。 实验结果表明： 采 用 NTA 、EDTA、和 SDS 作 为 清 洗 剂 对 土 壤 进 行 清 洗 ，在 较 宽 的 pH 范围内都能有较好的清洗效果，主要取决于 pH 和络合平衡。 当 EDTA 作为清 洗 剂 时 ，pH 为 12 左 右 ， 铬 的 去 除 率 可 达 54％；2％~8％的 HCl 作为清洗剂时 ，虽 然 土 壤 中 所 有 的 Pb 和 Cr 都 能 被 去 除 ，但 约 有 一 半 的土壤基质被溶解，后续的清洗剂废液处理非常困难。
化学清洗法具有成本低，操作安全简单的优点，但它仅对砂壤等 渗透系数大的土壤适用，且清洗剂废液容易对环境造成二次污染。 3.2 电修复法
上世纪 90 年代后， 原位土壤修复技术逐渐得到人们的重视和发 展。 它主要是利用低压直流电场的迁移力（电渗和电迁移作用），将铬 迁移到阴极室（Cr3+）或阳极室（Cr6+），使土壤中的铬得到有效分离[1]。 有 研究者以石墨做为阴极，铁为阳极，将直流电场加在土壤基质两端，阳 极铁失电子 成 为 Fe2+而 溶 解 ， 含 Cr6+的 阴 离 子 就 迁 移 到 阳 极 附 近 ，与 Fe2+发生氧化还原反应， 被还原为 Cr3+。 该方法具有总体费 用 较 低 优 点，但是，它处理范围窄，不易操作。 3.3 物理固定化修复技术
力，但不少毕业生在工作任务中表现得较为迟钝、欠灵活变通，缺乏领 导和决断能力，创新意识不足。 毕业生在人际交往和社会适应上的实 际表现比他们预想的差，特别在组织协调这一能力上，毕业生的自评 分 均 值 为 3.67，而 用 人 单 位 的 评 分 均 值 仅 为 2.96，可 见 毕 业 生 缺 乏 社 会经验和磨炼，还不善于调剂各方关系，分配各项资源以使工作顺利 开展。 在面对压力和应对挫折这两项能力上，毕业生的自评分均值为 3.55 和 4.04， 不 少 毕 业 生 认 为 自 己 遇 到 压 力 和 困 难 还 是 有 能 力 克 服 的，但用人单位的评分均值仅有 2.94 和 2.83，说明毕业生在 实 际 遇 到 压力和挫折时表现得并不令人满意， 他们并不能够真正做到不惧压 力，坚韧不拔。
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表 2 用人单位问卷各项具体能力得分表
理论知识 基本技能 品格 敬业精神 责任心 工作主动性 成功欲望 分析判断能力 领悟能力 执行能力 独立工作能力 团队协作能力 创新能力 持续发展能力 表达能力 倾听能力 领导能力 组织协调能力 沟通能力 人际关系 抗压能力 忍耐能力 危机处理能力 心理调适能力 应变能力 应对挫折能力 竞争能力 自我表现能力 职业规划能力 自信
物理固定化修复原理是利用惰性材料将污染物固定或包封起 来，使其稳定化的过程，与其它固定技术相比，它可能会改变有机物 质的性质。 当前，人们常用沸石、膨润土等物质作为固定剂，它们独特 的分子结构，使其有很强的离子交换能力，通过离子交换吸附作用， 使土壤中铬含量降低。 国外有人采用物理固定化技术对被污染土壤 进行修复，选用硅土作为固定剂，与被污染的土壤相混合，从而实现 了铬的固定化。 修复前的土壤含有约 0.2~2.6％的铬，淋滤液 Cr6+浓度 大 于 30mg/L，固 定 化 处 理 后 淋 滤 液 中 Cr6+浓 度 下 降 到 5mg/L，铬 的 去 除率可达到 83.3%。 3.4 化学固定化修复
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铬污染土壤修复技术的研究进展
王婷 （四川大学，四川 成都 610065）
【摘 要】随着冶金、制革以及电镀等铬工业的快速发展，土壤铬污染事件越来越多，对农业、植物和人的的危害逐渐加大，怎样治理铬污染 受到国内外广泛关注。本文主要对土壤中重金属 Cr 的污染现状、污染来源进行了总结，重点对铬污染土壤治理技术的现状与发展进行了综述， 并对铬污染土壤的综合治理进行了展望。
作 者 简 介 ：王 婷 （1989— ）， 女 ，重 庆 人 ，硕 士 研 究 生 ，环 境 工 程 专 业 ，研 究 方 向 为 环 境 生 物 技 术 。
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其三，对于求职能力，毕业生和用人单位的评分较为接近，二者都 认为毕业生具有一定的竞争意识， 在与别人的竞争氛围中会更加努 力，在应聘过程中不少毕业生都表现得较为自信，他们能够尽可能地 表现自己，使用人单位看到毕业生优秀的一面，这说明毕业生具备了 一定的应聘技能，学校也在就业指导上做了不少工作。 但是用人单位 一致认为毕业生缺乏职业规划能力，这一点毕业生也不置可否，他们 承认自己对于未来没有明确的目标和清晰的规划，常常感到迷茫和困 惑，这对他们的职业发展带来了很大的不良影响。
Cheng 等人对被 Cr、Pb 和 Zn 污染的酸性土壤进 行 试 验 ， 在 被 污 染的土壤中栽种小白菜 ，并施用石灰和钙镁磷肥 。 试验发现，施用了石 灰和钙镁磷肥的小白菜，其重金属毒害的生物学性状被消除，体内所 含的重金属量显著降低。
化学固定化技术为铬污染土壤的修复提供了一条快速、方便可行 的途径，但是它的仅适用于低浓度铬污染土壤，对高浓度铬污染土壤 修复效果不明显，同时，这种方法无法对土壤中的铬离子进行消除，铬 离子仍然存留在土壤环境中，它的生物有效性可能会随着环境条件的 改变而发生变化。 鉴于此，很多情况下通常将物理化学固定化修复手 段相结合。 处理之前，对铬的类型和存在价态进行预处理，例如 Cr6+的 溶解度大，在环境中的迁移力、毒性均高于 Cr3+，因此先改变铬的价态， 将 Cr6+还原成 Cr3+，再进行一系列的固定化修复处理。 （下转第 13 页）
化学固定化修复铬污染土壤，首先根据土壤的性质，选用合适的 固定剂加入土壤中，使 Cr6+与固定剂发生化学反应，如吸附、配合 或 沉 淀 作 用 ，使 土 壤 中 的 Cr6+性 质 发 生 变 化 ，使 其 迁 移 性 、活 性 降 低 ，从 而 达到固定化修复的目的。铬离子在颗粒表面的吸附作用是一种表面配 合反应， 它的反应趋势随着溶液的 pH 值或羟基的浓度增 加 而 增 加 ， 因此酸碱度对表面配合反应影响很大[13]。 对被铬污染的土壤施用碱性 物质后（如石灰），由于 pH 升高，土壤表面的负电荷增加，对铬 的 亲 和 力也得以增强，吸附效果得到提升。 一些化学固定剂自身溶解后产生 的阴离子与土壤中的铬产生共沉淀，形成氢氧化物、碳酸盐结合态沉 淀或共沉淀，从而达到修复环境的目的。
N 极大值 极小值 均值 标准差 186 5.00 2.00 3.53 0.730 186 5.00 3.00 3.87 0.267 186 5.00 2.00 3.79 0.699 186 4.00 2.00 3.43 0.756 186 5.00 2.00 3.50 0.941 186 5.00 2.00 3.43 0.852 186 5.00 3.00 3.79 0.699 186 4.00 2.00 3.36 0.842 186 4.00 2.00 3.29 0.726 186 5.00 2.00 3.21 0.802 186 4.00 2.00 3.43 1.016 186 5.00 3.00 3.79 0.426 186 5.00 2.00 3.43 1.016 186 5.00 2.00 3.50 0.855 186 5.00 2.00 3.17 0.852 186 5.00 2.00 3.27 0.938 186 4.00 2.00 2.49 0.802 186 4.00 2.00 2.96 0.842 186 4.00 2.00 3.26 0.535 186 5.00 2.00 3.56 0.949 186 5.00 2.00 2.94 0.949 186 5.00 3.00 3.66 0.635 186 5.00 2.00 3.09 0.994 186 5.00 3.00 3.43 0.475 186 4.00 2.00 3.10 0.650 186 5.00 2.00 2.83 0.852 186 5.00 2.00 3.71 0.914 186 5.00 2.00 3.74 0.770 186 4.00 2.00 3.03 0.646 186 5.00 2.00 3.67 0.599
土壤中的铬主要以铬酸盐的形式被吸附于土壤颗粒表面或被溶 解在土壤孔隙水中。采用化学清洗法就是将清洗液在水力压头的作用 下，对被污染土壤溶解淋洗，水溶铬在清洗过程中逐渐被洗脱，铬浓度 降低，最后再对含铬的清洗液进行处理 ，达到修复土壤的目的 。 清洗液 可能选用含有某种络合剂的液体或者直接是雨水、地下水、人工回灌 水和清水等。
2 土壤中铬的来源及危害
土壤中的铬最初来源于岩石风化，随着风化后的岩石被转移到成 土母质和土壤中；近年来城市化进程的加快、铬工业的高速发展，城市 污水、垃圾、污泥以及各种工业铬渣正在成为土壤铬的另一个主要来 源。 铬通常以 Cr6+和 Cr3+两种稳定价态存在于天然土壤中。 Cr3+易被吸 附在固体物质上面而存在于沉积物中。 相对于 Cr3+，Cr6+具 有 溶 于 水 、 化学活性大、毒性强的特点，主要以 HCrO4-和 CrO42-的形态存 在,是 土 壤铬污染中的主要污染物[1]。 Cr6+，同时是对人体危害最大的八种化学 物质之一，是国际公认的三种致癌金属物之一。 “铬的健康、安全与环 境指南”指出：对职业健康最有影响的是六价铬化合物[1]。 Cr6+有可能引 起肝损伤，皮肤溃疡、过敏，鼻刺激、溃疡和鼻中隔穿孔，呼吸过敏等急 性病，还有可能会诱发呼吸癌。 有研究表明，长期暴露在高浓度 Cr6+中 人(如老旧的铬盐厂、铬酸盐颜料厂和使用铬酸的电镀厂)，患呼吸癌的 几率将大大提高。 由于铬应用的广泛性，因此很难确定铬的职业接触 量限制为多少，但是，职业接触铬肯定是引发癌症的主要原因。