7320-34-5 / 焦磷酸鉀對銅污染土壤的淋洗修復

焦磷酸鉀是一種對農田土壤環境友好的物質。通過批處理振蕩淋洗實驗研究了所配制的焦磷酸鉀淋洗液對模擬污染土壤中重金屬銅的淋洗特性，探討了淋洗時間、淋洗液p H和焦磷酸鉀濃度對淋洗效果的影響，并討論了土壤中銅在焦磷酸鉀淋洗液作用下的解吸動力學和淋洗前后重金屬形態變化特性。結果表明，淋洗時間越長、淋洗液濃度越大，淋洗效果越好。優化實驗條件，淋洗浸提24 h、淋洗液p H為7. 0，n(焦磷酸鉀)∶n(銅)為7∶1，淋洗效果較好，銅淋洗率為40. 51% 。焦磷酸鉀淋洗的銅主要以酸提取態和可還原態為主。焦磷酸鉀淋洗液對土壤銅的浸提過程符合雙常數方程，說明土壤中銅在焦磷酸鉀淋洗液作用下的解吸是非均相擴散過程。

重金屬污染由于其具有易蓄積作用和不可生物降解等特點，在全球范圍對環境構成了巨大的威脅。目前，我國耕地受重金屬污染的面積約為2 000萬hm2，約占總耕地面積的 1 /6。銅雖然是植物生長的必需元素，但土壤中過量的銅特別是高濃度的銅被認為是最危險的污染物之一。

近年來關于如何有效去除污染土壤中重金屬元素銅的研究一直受到廣泛關注。絡合劑異位淋洗技術被認為是修復重金屬污染土壤的一種有效方法，絡合劑的加入可以提高土壤溶液中可溶解態重金屬含量，有利于污染土壤中重金屬的淋洗去除。

常用的淋洗劑有無機淋洗劑、有機淋洗劑和表面活性劑，不同的淋洗劑對污染土壤重金屬的去除效果不盡相同。乙二胺四乙酸( EDTA) 是常用的淋洗劑，劉霞等用EDTA對人工污染土壤中Cu、Pb進行淋洗修復，其對 Cu和Pb的去除效率優于檸檬酸和鼠李糖脂。由于EDTA可生物降解性差，在環境中存留期長，對地下水有較高風險，現在人們更多地關注采用可生物降解的環境友好型淋洗劑進行污染土壤中重金屬的修復。YANG等用乙二胺二琥珀酸( EDDS)對電子廢棄物污染土壤中重金屬進行淋洗，在EDDS濃度為1. 26 mol·kg－1土壤時，對Cu、Pb、Zn和Cd的淋洗效率相當;鄧紅俠等用皂苷分別對單一污染和復合污染土壤中Cu、Pb進行單次淋洗修復，其對Cu、Pb的去除率分別為29. 02%、25. 09%和31. 56%、28. 03%。EDDS等絡合劑和表面活性劑雖可生物降解，但通常價格昂貴，限制了其大規模的工程化應用。因此，選擇對環境友好且價格低廉的絡合劑就顯得至關重要。

焦磷酸鉀主要用于無氰電鍍中代替氰化鈉作為電鍍絡合劑，也用于配制清洗劑、洗滌劑，以及漂染中的除鐵離子試劑; 在食品工業中，用作乳化劑、螯合劑、組織改進劑等。焦磷酸鉀所含磷、鉀等元素都是植物生長的營養元素，是一種對農田土壤環境友好的物質，但作為修復劑用于污染土壤中重金屬的淋洗修復研究鮮有報道。

本文采用焦磷酸鉀溶液作為淋洗劑，淋洗污染土壤中重金屬銅，探究淋洗時間、淋洗液pH、淋洗劑濃度等因素對淋洗效果的影響，并通過歐洲標準物質局(the Community Bureau of Reference，BCR)分步提取法分析實驗前后土壤中銅元素各形態變化，利用解吸動力學分析研究淋洗去除土壤中銅的機理。

經過多次反復探究從而得出以下3個結論。

1） 淋洗時間、淋洗液pH和濃度對銅的去除具有重要影響。淋洗時間延長，淋洗率增大; 在 pH＜4. 0時，淋洗率隨 pH值增大迅速降低，在pH為5. 0～9. 0范圍內，去除率緩慢增大; 淋洗效果隨焦磷酸鉀濃度增大而提高，但濃度越高，單位解吸量越低。優化實驗條件，淋洗液pH = 7. 0、n(焦磷酸鉀)∶n(銅) 為7∶1，淋洗效果較好，淋洗浸提24 h，銅淋洗率為40. 51% 。

2） 焦磷酸鉀淋洗的重金屬主要以酸提取態和可還原態為主。經過淋洗實驗，兩種形態所占比例分別由52. 21%和34. 57%降低為 18. 83%和23. 62%，降低了污染土壤重金屬銅的生物有效性。

3） 焦磷酸鉀解吸污染土壤銅的最優模型為雙常數方程，說明該解吸是非均相擴散過程。