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电子垃圾拆解场地土壤中重金属—多氯联苯的同步洗脱研究

孙贝丽  
【摘要】:随着信息时代的发展,全球越来越多的废旧电子和电器设备被淘汰,形成巨量的电子垃圾。由于拆解技术与设备的不完善,电子垃圾中所含的铜、铅、镉等重金属和多氯联苯(PCBs)等持久性有机污染物易进入到周边环境中,使拆解场地及周边区域形成了重金属与毒害有机物污染并存的特点,大量的电子垃圾污染场地土壤亟需修复。目前国内外对电子垃圾拆解场地的土壤研究主要集中在污染物调查、暴露水平和风险评估方面,对污染场地土壤的修复研究不多。化学淋洗被认为是高效可靠且能同时去除高浓度有机物与重金属的土壤修复技术,具有操作简便、可控性好、修复速度快和修复条件温和等优点。因此,化学淋洗特别适合电子垃圾拆解地这类受高浓度重金属与PCBs等有机物复合污染,需要快速修复的土壤。本文首先采用批量平衡震荡法研究了不同螯合剂对复合污染土壤中重金属的洗脱效果,及不同表面活性剂对其中的PCBs的洗脱效果。利用筛选出的几种较好的螯合剂与表面活性剂组合成一种新型复合土壤淋洗剂,以期达到能同步去除重金属与多氯联苯的效果。研究了新型复合淋洗剂中两种淋洗剂的先后添加顺序、浓度配比、洗脱时间及淋洗剂p H对污染土壤洗脱效果的影响。综合比较洗脱效果、环境友好性等方面,得出最适应用条件。在此基础上,利用种子的萌发指标及微生物数对修复后土壤的可生化性进行了探究。主要研究结果如下:1)采用批量平衡震荡法研究了几种螯合剂:EDTA、柠檬酸、皂素和EDDS,对重金属的洗脱效果,及几种不同的表面活性剂TX-100、Tween 80、SDBS、β-环糊精、Saponin对污染土壤中PCBs的洗脱效果。综合环境友好性与淋洗效果等因素,筛选出柠檬酸作为优势螯合剂与几种表面活性剂组合。2)利用柠檬酸分别与TX-100、Tween 80、SDBS、β-环糊精组合发现,Tween 80与柠檬酸的组合对重金属Cu、Pb、Cd和PCBs洗脱效果较好。对于污染土壤重金属Cu浓度为:5000mg/kg,Pb:1967mg/kg,Cd:51.0mg/kg及PCBs:12mg/kg时,复合淋洗剂中各组分浓度为20g/L,对各污染物洗脱率分别能达到95.90%、61.71%、63.05%和60.10%,且相互没有抑制作用;通过重金属形态分析实验,得出复合淋洗剂主要是通过对土壤中酸可提取态和可还原态的洗脱而提高洗脱率的。3)以新型复合淋洗剂Tween 80与柠檬酸作为研究对象,研究了不同添加顺序,两种淋洗剂的浓度比,洗脱时间,淋洗剂的p H分别对洗脱效果的影响。研究表明复合淋洗剂的形成对土壤中PCBs的洗脱有少许的促进作用,而对重金属Cu、Pb、Cd的影响各不相同。从重金属与PCBs的总体洗脱效果来看,复合淋洗剂中Tween 80、柠檬酸浓度分别为10g/L,洗脱时间为12h,p H=6时,土壤中Cu、Pb、Cd及PCBs四种污染物洗脱效果较高,分别达到98.77%、55.92%、66.82%、58.01%。4)利用新型复合淋洗剂洗脱后的土壤中残留Cu、Pb、Cd、PCBs分别为:6.150、812.6、16.59、5.039mg/kg。通过生态毒性学实验结果表明,污染土壤经过洗脱后生态毒性降低,具体表现在:对测试物种白菜及水稻的发芽率提高;胚根与胚芽生长增高。研究表明,利用Tween 80和柠檬酸组合的复合淋洗剂能安全有效的达到同步去除土壤中重金属与多氯联苯的目的,为实际电子垃圾污染场地土壤的修复提供了一种新的思路。


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