1.2 化學法
根據土壤中重金屬的形態特點,通過在土壤中添加有機質或化學藥劑,經吸附、氧化還原、絡合、沉淀或者礦物學反應,改變重金屬在土壤中的存在形態,降低其在土壤環境中的遷移能力和生物可利用性,大幅度降低植物對重金屬的吸收能力,使植物中重金屬濃度滿足食品質量要求。常用的化學修復方法有原位化學穩定化、化學淋洗、萃取分離等。
(1)原位化學穩定化
通過向土壤中添加化學物質,改變重金屬的形態或價態,將重金屬轉化為不易溶解、遷移能力差且毒性更小的化合物或礦物相形態,使得土壤中的重金屬不再具有遷移性和生物有效性,植物對重金屬的吸收大幅度降低,對食品安全不再構成直接威脅。原位化學穩定化技術是工程中常用的修復技術。
原位化學穩定化要求科研人員根據土壤的物理、化學性質、重金屬的類型和賦存形態確定穩定化藥劑的配方,在保證重金屬穩定化的基礎上,確保化學藥劑對農田土壤不會帶來二次污染。
優點:可以實現大面積污染土壤的快速修復,成本較低,工藝過程簡單。
缺點:被穩定化的重金屬仍然存在于土壤之中,因此為了保證重金屬穩定化的長期效果,針對不同質地類型的土壤和不同的重金屬賦存形態,必須采用不同的穩定化藥劑配方。對項目實施單位的科研實力要求很高。
(2)化學淋洗法利用清水或化學溶劑把重金屬從土壤(主要指輕質土或砂質土)中淋洗出來,俗稱“給土壤洗澡”。通過離子交換、沉淀、吸附和螯合等作用,把土壤中的重金屬轉移到淋洗液相中,再把含重金屬的淋洗液進一步處理,回收重金屬,并循環淋洗液。
土壤淋洗技術中最重要的是找到合適的淋洗劑。理想的淋洗劑應具備以下幾個條件:一是較高的穩定性,其自身不易隨時間和環境的改變而分解;二是較強的結合性,即通過專性吸附、沉淀或共沉淀等作用機制對重金屬離子有較高的吸附結合能,從而使重金屬離子鈍化或失活;三是環境友好性,不會破壞土壤的結構和性質,不會對植物形成新的毒害;四是可操作性,淋洗劑應成本低廉,可在實踐生產中大面積推廣應用;五是普適性,理想的淋洗劑不僅可鈍化某一種重金屬離子,而且還可修復重金屬復合污染的土壤。
目前常用的淋洗劑對不同土壤、不同作物以及不同重金屬離子的修復效果中依然存在著一定的問題。通常需要結合使用表面活性劑,淋洗劑的環境友好性沒法保證,使得化學淋洗后的土壤受到較為嚴重的二次污染。
優點:對水溶性重金屬的去除效率很高,可快速修復污染土壤。對于低污染土壤,通過化學淋洗可以使土壤重金屬濃度接近或達到土壤的使用標準要求。
缺點:淋洗劑的環境友好性難以保證;除了水溶性重金屬外,對其他形態的重金屬去除效率較低。
(3)萃取分離法
通過化學萃取洗滌的方法將土壤中各種形態(包括離子交換態、碳酸鹽態、鐵錳氧化態)的重金屬(如汞、鎘、鉛、砷、鉻、銅、鋅、錳等)以絡合物的形式萃取進入萃取劑溶液中,再通過化學交換實現萃取劑再生和重金屬離子的去除。再生后的萃取劑回用于萃取過程,實現萃取劑的循環使用。修復后的土壤重金屬含量滿足國家農田土壤質量標準(GB15618-1995)要求。
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