模拟镉污染土壤的电动力学修复研究
第２４卷２００５年第６期
１１月
环境化学
ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＬＣＨＥＭＩＳＴＲＹ
Ｖ０１．２４．Ｎｏ．６
Ｎｏｖｅｍｂｅｒ２００５模拟镉污染土壤的电动力学修复研究冰
陈学军申哲民一句炳新雷阳明王文华
（上海交通大学环境科学与工程学院，上海，２００２４０）
摘要采用阳离子交换膜调控电解过程中ｐＨ值的变化和电解富集土壤中的元素，在ｐＨ＝５．Ｏ的缓冲溶
液中进行土壤的电动强化处理．通过对镉形态的分析，找到镉在电场中迁移转换的规律．在处理时间内，
阳极附近镉的去除率达９９％以上，阴极镉的富积系数达２．０２６，表明电场对土壤中重金属的迁移溶出有强化去除作用．
关键词土壤，电动力学修复，镉．
土壤污染治理是一个世界性难题．电动力学修复（ｅｌｅｃ咖ｋｉｎｅｔｉｃｒｅＩｎｅｄｉａｔｉｏｎ）是近十几年出现的新技术，该技术通过施加于污染土壤两端的低压直流电场，达到强化处理污染物的目的．施加电场的主要作用有两个：（１）电解产生的氢离子将土壤结合态的污染物转化为自由离子态，便于在电场中迁移；（２）提供污染物迁移的原动力．因此，如何控制土壤内的ｐＨ值成为电动力学修复技术的研究重点。
１，２』．本文建立了电动修复试验装置，以ｃｄ２＋为模拟污染物，采用阳离子交换膜有效控制阴极产生的ＯＨ一向土壤中扩散，维持整个土样系统的酸性环境，取得了理想的治理效果．
１实验部分
１．１实验设备和材料
实验装置主要由两块石墨电极（４８ｃｍ２×２）、两个电极室（阴极室和阳极室，阴极室与土样之间采用阳离子交换膜隔开）、两套单独循环的电极清洗系统以及输送控制系统组成．
土样取自上海交通大学周围的农田，属潮土类；模拟污染土壤加入硝酸镉，折算土样中镉含量大约为１００ｍｇ・ｋｇ～．
１．２实验方法
土壤形态分析采取连续提取法，按不同的存在形态共分５种，即可交换态、碳酸盐结合态、铁．锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态∞Ｊ．土样中镉含量采用原子荧光法测定Ｈ］．
电动修复试验采用恒电压操作，间距离为２ｌｃｍ，截面积为４８ｃｍ２，加入４００９预先备好的污染土样，电势梯度采用１Ｖ・ｃｍ一，一般认为０．２＿２Ｖ・ｃｍ。
的电势梯度进行土壤电动修复是合适的［２］．土样过６０目筛，处理时间设定为５ｈ，电极清洗液采用ｐＨ＝５．ｏ的０．１ｍ０１．１‘１的柠檬酸一柠檬酸钠缓冲液，电场作用下测定电流、电导率和ｐＨ值的变化．
２结果与讨论
水电解阳极产生氢离子，阳极附近的ｐＨ值降低，由开始的６．７２下降到３．１２；阴极产生氢氧根离子，ｐＨ值由６．７２上升到１２．４２，整个土样的ｐＨ值由阳极向阴极逐渐升高，电场强化氢离子向阴极一侧扩散，采用阳离子交换膜阻碍氢氧根离子向阴极扩散，使土样整个体系维持酸陛环境，从而提高土壤污染物的去除效果．另外，试验发现电导率与ｐＨ值随时间的变化具有相似的规律，阳极电导率由６．２ｍｓ・ｃｍ“下降到４．８ｍｓ・ｅｍ～，阴极由６．２ｍｓ・ｃｍ。
上升到１２．６ｍｓ・ｃｍ～，整个处理区内由阳极向阴极逐渐升高．主要是由于阳极产生的氢离子及土样中的镉离子在电场作用下向阴极迁移，导致阳极导电的离子数下降，导电率下降．
十国家自然科学基金（２０３７７０２８）资助项目．｝｝通讯联系人；电话：０２１．５４７４５２６２，Ｅｍａｉｌ：ｚｍｓｈｅｎ＠ｓｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
６期陈学军等：模拟镉污染土壤的电动力学修复研究６６７
电动修复过程中，电流在开始一段时间内维持在较高水平（５０ｔｎＡ），随后逐渐下降到最低值（４５ｍＡ），最后又恢复到原来水平．电流的下降可以归为以下几个原因：
（１）电化学／活化极化，由于两极产生的气体附着在电极上，这些气体是良好的绝缘体，阻碍导电．
（２）浓差极化，阳极电解产生的Ｈ＋和阴极产生的ＯＨ一未及时扩散或被中和，也将导致电流的下降．
（３）电阻极化，处理过程中阴极电极表面附着一层白色的物质，该白色物质可能是一些不溶性盐或其他混合物，也有可能导致电流下降．
（４）土壤空隙离子强度下降．处理后期电流又恢复如初，可能是由于随着电修复的进行，阳极产生的氢离子增加，促进土壤对镉和其它离子的解吸和溶解，导电离子数增加∞１．图１为未加膜和加膜修复后土壤中镉形态的分布情况．由不同位置的镉形态分布可知，电场促进土壤结合态镉向自由离子态转化，但残渣态含量在整个处理过程中相对恒定．另外，通过添加阳离子交换膜与未加膜的对照试验发现，阳离子交换膜可以显著提高镉的去除效果，阳极迁出率和阴极富积系数分别提高３．４４和１９．９６个百分点；再者，由不同位置各种形态镉所占总量的比例可知，电动作用５ｈ对该土样处理时间是不够的．
３结论
图１未加膜和加膜修复后土壤中镉的形态分布
ｎ舀１Ｃａｄｍｉｕｍｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎ出ｅｓｏｉｌａｆｔｅｒ５ｈｅｌｅｃｔｍｋｉｎｅｔｉｃｔｒｅａｔｍｅｎｔ
电场对土壤中重金属的迁移溶出有强化去除作用，修复过程中使用阳离子交换膜和柠檬酸－柠檬酸钠缓冲清洗液可以显著提高整体修复效果．系统ｐＨ值控制是电动修复工艺成败的关键．
参考文献
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６６８环境化学２４卷ＳＴＵＤＹｏＦＥＬＥＣＴＲｏⅪＮＥＴＩＣＲＥＭＥＤＩＡＴＩｏＮｏＦ
ＳⅡⅥＵＬＡＴＥＤＣＡＤＭｎ刀讧ＣｏＮＴＡＭＩＮＡＴＥＤＳｏⅡ。
ＣＨＥＮｘｌ￡ｅ－ｊｕ孔ｓＨＥＮｚ｝把一玎ｎｎＪＵＢｉＲｇ一％ｉｎＬＥｌＹｎｎｇ一赢ｇＷＡＮＧＷｅｎ．｝眦舡（Ｓｃｈｏｏｌ０ｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓｃｉｅｎｃｅ＆ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｓｈａＩｌｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇｕｎｉｖｅｒｓ畸，ｓｈａｎｇｈａｉ，２００２４０）
Ａｐｒｅｌｉｍｊｎａ可ｊｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｐｈｙｓｉｃｏ—ｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｎｉｅｓｏｆｔｌｌｅｓｏｉｌｈａｓｂｅｅｎｍａｄｅ．Ａｎｅｌｅｃｔｒｏｋｉｎｅｔｉｃ
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ｐＨｏｆｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｏｉｌｓａｎｄｔｏｅｍｉｃｈａｎｄｒｅｃｌａｉｍｔｈｅｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ．Ｉｔｉｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｅｃｌｅｃｔｉｃｃｕｎ．ｅｎｔｃａｎｅⅡ．ｅｃｔｉｖｅｌｙｂｒｅａｋｕｐｔｈｅｃｈｅｌａｔｉｏｎｂｏｕｎｄｓｏｆｈｅａＶｙｍｅｔａｌａＪｌｄｓｏｉｌｐａｒｔｉｃｌｅｓ．Ｅｌｅｃｔｒｏｋｉｎｅｔｉｃｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ￣ｉｓａｎｅｆ琵ｃｔｉｖｅｗａｖｔｏｒｅｍｏｖｅｈｅａ、呷ｍｅｔａｌｓｆ而ｍｓｏｉｌ．Ｉｎｔｈｉｓｗｏｒｋ，ｓｏｉｌｗａｓｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｅｄａｔｐＨ＝５．０ａｎｄｓｐｅｃｉｅｓｏｆｃａｄｍｉｕｍｅｌｅｍｅｎｔｉｎｓｏｉｌｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄ．７１１ｈｅｒｅｓｕｈｓｓｈ（ｙｗｎｔｈａｔｃａｄｍｉｕｍｉｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｉｎｃａｔｈｏｄｅｒｅ舀ｏｎａｎｄｒｅｍｏｖｅｄｆ曲ｍａｎｏｄｅｒｅｇｉｏｎ．ＴｈｅｒｅｍｏｖａＪｒａｔｅｉｓｍｏｒｅｔｈａｎ９９％ｉｎａＪｌｏｄｅｒｅｇｉｏｎ．Ｉｔｉｓｓｈｏ’吼ｔｌｌａｔｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｃａｎｉｍｐｍｖｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓ０ｆｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｅｌｅｃｎ＿ｏｋｉｎｅｔｉｃｒｅｍｅｄｉ撕ｏｎｉｓａｐｒｏｍｉｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｂｒｓｏｉｌｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｉｌ，ｅｌｅｃｔｒｏｋｉｎｅｔｉｃｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ，ｃａｄｍｉｕｍ．。
《强化电动技术对重金属镉污染土壤的修复研究》
《强化电动技术对重金属镉污染土壤的修复研究》一、引言随着工业化的快速发展，重金属污染已成为全球关注的严重环境问题之一。
镉作为一种典型的重金属污染物，其广泛存在于受污染的土壤中，对环境和人类健康构成严重威胁。
传统的土壤修复方法往往效率低下且成本高昂，因此，寻找一种高效、经济的土壤修复技术显得尤为重要。
近年来，电动修复技术因其操作简便、效率高、成本低等优点，逐渐成为重金属污染土壤修复的研究热点。
本文旨在探讨强化电动技术对重金属镉污染土壤的修复效果及作用机制。
二、电动修复技术概述电动修复技术是一种利用电动力学原理对土壤进行修复的技术。
通过在污染土壤中插入电极，施加直流电场，使土壤中的重金属离子在电场作用下发生迁移、聚集和去除。
该技术具有操作简便、效率高、成本低等优点，在重金属污染土壤修复领域具有广阔的应用前景。
三、强化电动技术在镉污染土壤修复中的应用为了进一步提高电动修复技术的效果，研究者们提出了强化电动技术。
该技术主要通过添加改良剂、调节电场参数等方法，增强电场作用下重金属离子的迁移和去除效果。
在镉污染土壤修复中，强化电动技术的应用主要体现在以下几个方面：1. 改良剂的选择与应用：改良剂的选择对强化电动修复效果至关重要。
研究表明，某些化学改良剂如磷酸盐、有机酸等能够与镉离子发生螯合作用，提高镉离子的可迁移性。
通过添加适量的改良剂，可以显著提高电动修复技术对镉的去除效果。
2. 电场参数的优化：电场参数如电压、电流、电场强度等对电动修复效果具有重要影响。
通过优化电场参数，可以进一步提高镉离子的迁移和去除效率。
例如，适当增加电压可以加快离子迁移速度，但过高的电压可能导致能耗增加和土壤结构破坏。
因此，需要寻找最佳电压值以实现高效、经济的修复效果。
3. 联合其他修复技术：为了进一步提高修复效果，可以将电动修复技术与其他修复技术如生物修复、化学氧化等相结合。
例如，通过引入微生物或酶等生物催化剂，可以加速镉离子的生物转化和去除；同时，化学氧化剂可以与镉离子发生氧化还原反应，提高其可迁移性和去除效率。
电动力学新技术及其在重金属污染土壤修复中的应用研究
电动力学新技术及其在重金属污染土壤修复中的应用研究
电动力学新技术是一种新型的物理处理技术，它利用电场的作用而发生变形、聚集和吸附，从而达到净化土壤及水体的目的，是土壤和水体修复领域节能减排、非破坏性、无环境污染的基本处理技术。
电动力学技术在重金属污染土壤修复中的应用，主要是通过电场来增大重金属的容量和活性，通过强膨胀颗粒吸附和集合的过程，来排除重金属污染物。
电动力学技术可分为机械式、物理化学式、采用光谱分析仪、温度和pH加热法等。
其中，机
械式电动力学技术是在土壤中加入助剂，再进行振动和机械搅拌，使土壤中的粒子变小，从而增大容量，将污染物排除出土壤，起到净化作用。
物理化学式，则是利用电场将污染物和助剂混合、聚合、变形，然后清淤出来，实现土壤的净化与修复。
此外，采用光谱分析仪、温度和pH加热法等进行的电动力学处理，也可以有效地
净化污染土壤，实现土壤重金属污染的降解和清理。
电动力学技术用于土壤修复时，具有以下优点：
首先，电动力学处理土壤时操作简便，可大大提高土壤修复的效率。
其次，电动力学处理污染土壤的污染物可以彻底移除，而无需像其它处理方式一样需要进行测量、处理和转移，因此可以节省大量的时间和金钱。
再者，电动力学处理对土壤结构无损伤，不会造成污染物扩散和土壤质量降低。
最后，电动力学处理不会造成环境污染，为环境保护有一定的积极作用。
总而言之，电动力学技术在解决重金属污染问题中有着广泛的应用，无论从节能减排、非破坏性或环境污染等方面都是一种理想的技术手段，其应用对重金属污染土壤的修复活动具有重要意义。
电动修复技术对土壤中镉迁移的影响
##近年来!土壤污染问题已成为严重的环境问题! 尤其是重金属污染的土壤更是难以治理和修复& 据 统计!我国受到重金属镉污染的耕地约 !=> 万 ,8) ! 涉及到 !! 个省市的 )> 个地区*!+ !严重影响土地质 量%饮食安全!甚 至 人 类 的 身 体 健 康! 重 金 属 污 染 土 壤的治理 和 修 复 问 题 一 直 是 国 内 外 学 者 研 究 的 重 点 *)NJ+ & 土壤电动修 复 技 术 是 一 种 新 型 的 重 金 属 污 染土壤治理技术!因具有修复周期短%去除效率高! 能同时去除多种污染物等优点而成为土壤治理技术 中的研究热点 *HN*+ &
按照0 土壤环境质 量 标 准 1 " RC!>*!ON!??> $ 规 定的分析方法!土 壤 进 行 消 解 后 使 用 火 焰 原 子 吸 收 光度法测定 并 计 算 其 中 的 +[ 含 量 *!H+ !每 个 样 品 测 定 J 次!结果取 J 次结果的平均值&
实验中使用的其他药品主要有镉粒"??F$ %硝 酸%盐酸% 高 氯 酸% 乙 酸% 氯 化 钾! 以 上 药 品 均 为 分 析纯& ?AB @ 实 验 装 置
郑荣遷等*M+ 使 用 阳 极 逼 近 法 对 镉 污 染 土 壤 进 行电动力学修复实验!结果表明!使用阳极逼近的方
法可有效降低实验过程中的电能消耗!而且可以增 大土壤中镉的迁移速率!降低修复时间!与单阳极法 相比! 修 复 时 间 比 其 减 少 H"F& DT\6SYD等 *O+ 研 究了电动力学修复镉污染土壤中向阴极电解液中添 加硝酸对土壤中镉的影响!研究结果表明!在适宜的 操作条 件下!向 阴 极 电 解 液 中 添 加 硝 酸 可 有 效 去 除 污染土壤中的镉!去除率可达 ?OF& 方振东*?+ 探究 了电动修复技术对铜镉复合污染土壤的影响!实验 结果表明随着修复时间的增加!+2) p和 +[) p总去 除 率基本是不断提高!对于 +[) p!当电压梯度为 ) $( <8K! 时!去 除 率 可 达 ?>F 以 上!之 后 随 着 通 电 电 压 的增大去除率没有明显变化&
电动力学修复技术在重金属污染土壤修复中的研究
染物通过电迁移 、 电渗流和电泳作用 向电极方 向运
动， 到达 电极 附近 的污染物 则可 以通过 电镀 、 离子交 换 或收集 回收 等方 法 被 去 除 。在 电动 力 学 过程 中 ，
发 生 的电极反应 口 为 阳极 反应 为 ： ２ Ｈ２ Ｏ一 ４ ｅ 一 — ｝ Ｏ ２ ＋４ Ｈ
阴极反应 为 ： ２ Ｈ ２ Ｏ 一２ ｅ 一 — ｝ Ｈ２ ＋２ ０ Ｈ—
一
０． ８ ３ Ｖ
此过 程 中污 染物 的去 除过程 主要涉及 ４中电动
更强的毒性… 。因此， 重金属污染 土壤 的修复迫在
眉睫 。 目前 ， 国 内外针 对 重金 属 污染 污 土壤 的处理 技 术主 要包括 ： 工程 措施 、 玻璃化 技术 、 固ｉ ｔ ／ 稳定 化技
１． ２ ３ Ｖ
０ ． Ｏ １ ｍ ｇ ／ Ｌ就会产生毒性… 。重金属对生物和人体
的毒 害是积 累性 的 ， 其 毒性 的潜伏期 较长 ， 被伤 ， 而是通过体 内一系列
的化 学和 生物化 学反 应来影 响人体 的代谢 过程 。重 金属 进入 土壤后 ， 很难 被微生 物 降解 ， 相 反在土 壤微 生物 的作用 下 ， 某 些 重 金属 的形 态 发生 改 变 而产 生
重金属污染 土壤修复
金属污染土壤修复技术相比 ， 电动力学修 复技术不改变土壤结构且对重金属的去除更彻底 。
关键词 电动力学
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｐｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｋｉ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ Ｒｅ ｍｅ ｄ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｈｅ ａｖ ｙ Ｍｅ ｔ ａ ｌ Ｃｏ ｎ ｔ ａ ｍｉ ｎａ ｔ ｅ ｄ Ｓｏ ｉ ｌ
在固定电流密度条件下用动电方法除去土壤中的镉
在固定电流密度条件下用动电方法除去土壤中的镉新苗正和 等摘 要 将土壤治理成环境可接受要求是很重要的。
应用土壤电动现象治理土壤是一种新方法。
该法应用电流来影响污染金属的化学浓度和水通过土壤孔隙的流量。
与其它土壤就地治理法(如清洗法)相比,土壤电动治理法的优点是能移控制污染物的移动速度。
因为电场可决定污染物的迁移,因此污染物在处理区外泄漏几率小。
该法治理渗透性差和渗透性变化大的土层效果好。
本研究考查了在电流密度固定条件下电动法治理高岭土土壤时的镉浓度、pH和电位分布。
获得结果如下:在氢氧根离子向土壤扩散速度未降低以前,镉已在阴极区聚集。
随着通电时间的延长,土壤断面电位增大,特别是在通电96~144h时,但是此后电位仍然变化很小。
土壤断面电位增大可能是由于在阴极区形成氢氧化镉所致。
在阴极pH固定为中性情况下,镉向阴极迁移,在阴极区附近没有聚集,而成功地被除到阴极槽中。
随着通电时间的延长,土壤断面的电位降低,镉离子移动速度减慢。
由此可知,监测局部电压在一定程度上可改进镉电动处理法的效果。
关键词 电动现象 污染的土壤 土壤治理 固定电流密度 镉概 述最近,在透水性差的黏土或淤泥构成的土壤层处理中,研究了用界面电动现象就地处理它的方法。
在用该法时,在地层适当间隔处安置电极,向电极通入弱直流电,引起电子迁移(电泳)和电子渗透,使污染物富集而被除去。
在该法中,给地层施加的电压大小影响电子迁移和浸透性能,从而影响污染物的移动速度。
电流密度影响阳极井和阴极井之间水电解反应所产生的氢离子和氢氧根离子的数量。
特别是,阳极井产生的氢离子使土壤酸化,促使土壤吸附的重金属解吸和溶解。
由此可知,施加在地层中电流的电压和电流密度起重要作用。
在用该法治理实际污染地层时,既可采用固定电压法,也可采用固定电流法。
例如1996~1997年美国进行了固定电压条件下的三氯乙烯污染地层治理试验。
此时,施加的电压可调节电渗透的速度和地层的温度。
有关重金属污染土壤的电动力学修复研究
绿色能源供电技术
02
利用可再生能源如太阳能、风能等为电动力学修复提供绿色、
环保的供电方式，降低修复过程中的环境影响。
电动力学修复剂的研究
03
深入研究电动力学修复过程中使用的修复剂，提高其针对性、
有效性及与培训
通过各种渠道加强重金属污染土壤电动力学修复技术的宣传和培训，提高公众对这项技术的认识和接 受程度。
技术优缺点分析
• 优点 • 原位修复：该技术可以在不破坏土壤结构的情况下进行原位修复，减少了对环境的二次污染。 • 高效性：该技术可以快速、高效地修复污染土壤，特别是对于重金属污染较为严重的土壤更为有效。 • 可重复使用：该技术的可重复使用性较强，可以在同一地点多次使用，适用于不同类型和程度的重金属污
意义
重金属污染土壤对生态环境和人体健康构成严重威胁，而电动力学修复技术 具有高效、环保、操作简便等优点，对于解决这一问题具有重要意义。
实验材料与方法
材料
选择某重金属污染土壤为研究对象，采集土样并进行分析测试。
方法
设计电动力学修复实验，包括电极配置、电流强度、电解质种类和浓度等参数的 优化。在实验过程中，对土样的重金属含量、电导率、pH值等指标进行监测和分 析。
03
重金属污染土壤的电动力 学修复技术实际应用
现场应用案例一
案例名称
某矿区重金属污染土壤修复工程
修复技术
采用电动力学修复技术对污染土壤进行修 复。
污染情况
该矿区由于长期开采，导致土壤中重金属 含量严重超标，特别是镉和铅的含量。
修复效果
经过修复后，土壤中的镉和铅含量明显降 低，达到了国家相关标准。
技术定义
重金属污染土壤的电动力学修复技术是一种原位修复技术， 通过在污染土壤中插入电极，施加直流电场，使重金属离子 在电场作用下发生迁移、富集和氧化还原等物理化学变化， 从而实现污染土壤的修复。
生物可降解螯合剂GLDA强化电动修复镉污染土壤研究
中图分类号X53 文献标识码A
文章编号 1007-5739（2021）12-0187-06 DOI：10.3969/j.iss灶.1007-5739.2021.12.076
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
Study on Electrokinetic Remediation of Cadmium Contaminated Soil Enhanced by Biodegradable Chelating Agent GLDA
试土壤样品相比，常规对比组、常规组、增强组的土壤pH值均显著降低，土壤电导率均显著增加。增强组体系电流高于
常规组，这2组体系电渗流、柠檬酸消耗量及电耗均与修复时长成正相关关系，其中增强组电渗流拟合速度接近常规
组的3倍，柠檬酸消耗拟合速度也高于常规组,但两者电耗并无显著差异。电动修复过程中产生的废液，经加碱、破络、
现代农业科技2021年第12期
资源与环境科学
生物可降解螯合剂GLDA强化电动修复镉污染土壤研究
秦丰林1左静1仓龙12
渊1南京迪天高新产业技术研究院有限公司，江苏南京210032 ； 2中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室（南京土壤研究所）,江苏南京210008）
摘要以环境友好的新型螯合剂GLDA作为增强剂，对镉污染土壤开展电动修复试验。结果表明，与未经处理供
1材料与方法
1.1材料及装置 1.1.1试验材料。土壤采集于江苏常熟某电镀厂旧 址，采样深度为0~20 cm,经风干、捣碎、剔除杂质后，
187
资源与环境科学
现代农业科技2021年第12期
研磨过2 mm筛，备用。称取2 kg此土壤样品，与1.4 L 质量浓度为0.783 g/L的Cd（NO3）2・4氏0溶液充分混 匀,室温静置20 d后,研磨过2 mm筛备用,即为供试 土壤样品。经测定，供试土壤样品镉含量为187 mg/kg, 高于《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准 （试行）》（GB 36600-2018冤规定的二类建设用地镉管 制值172 mg/kg。供试土壤样品含15.4%沙粒、54.7%粉 粒,29.9%黏粒,pH值7.62，土壤电导率为0.184 mS/cm, 有机质含量为17.3 g/kg,镉含量187 mg/kg。该土壤质 地为粉沙壤土，偏碱性。 1.1.2试验仪器及装置。试验仪器有pH计（pHS-3B, 上海雷磁）、电导率计（DDS-11A,上海雷磁）、原子吸 收分光光度计（Hitachi Z-2000,日本）、多参数水质测 定仪（5B-6C（V10）,连华科技）。电动修复试验装置为 长30 cm、宽8 cm、高5 cm的长方体有机玻璃槽，由阴 极室、土壤室（长23 cm）、阳极室三部分组成,玻璃槽 内置凹槽，用于安装透水石英砂芯。玻璃槽配套稳压 直流电源及石墨电极,2个电极室分别通过蠕动泵连 接电极液补给池或收集池，组成土壤污染电动修复试 验装置（图1）。 1.2试验设计
镉污染土壤的修复与利用技术研究
镉污染土壤的修复与利用技术研究随着人类经济和社会的发展，工业、农业和城市建设等活动的增加，土壤污染已成为一个大问题。
其中，重金属污染是一种非常严重的污染，而镉是其中最为常见的一种。
目前，全球有近20个国家的土壤镉超标，且重金属在土壤中具有高度热稳定性，极难在短期内被去除。
因此，研究镉污染土壤的修复与利用技术十分重要。
一、镉污染土壤的来源及危害镉被列入二十大优先污染物之一。
它通过人类活动、化学工业和农业等渠道进入土壤。
在化肥和农药、轻工业和纺织业废水、市区污水、工业废水和污泥中均能检测到镉。
燃煤和工业废气排放，带有一定浓度的镉，也是镉污染的主要来源之一。
镉对人类健康有非常大的危害。
人体摄入镉后，可能导致肺癌、胃癌、骨质疏松症和不孕不育等多种疾病。
而土壤中的镉对于植物生长也有较大的危害。
植物吸收过多的镉，会影响其正常的生理代谢，进而影响其生长发育和产量。
因此，需要采用正确的方法来修复镉污染土壤。
二、镉污染土壤的修复技术镉污染土壤的修复主要有生物修复、化学修复和物理修复三种方法。
1. 生物修复生物修复是一种利用生物体促进土壤污染物降解的技术，其主要来源于植物。
例如，锌华草、植物芸、紫花苜蓿、三叶草和南瓜等都能够吸收土壤中的镉离子。
这些植物可以促进土壤中镉的迁移和转化。
另外，某些微生物，如细菌和真菌，也能够对土壤中的镉进行分解和还原。
这些微生物可与植物一起应用，共同促进土壤镉的分解和还原。
因此，生物修复是目前较为常见的土壤污染修复技术之一。
2. 化学修复化学修复是指在土壤中添加化学物质，如氧化物或还原物质，以将污染物质转化成无害的物质或降低其毒性。
例如，碱性物质和还原剂等可以在土壤中加速镉离子的沉淀和结合，使其从水中浮出，并通过阻饥类作用促进土壤中的镉迁移，进而达到修复的效果。
3. 物理修复物理修复主要是指利用物理治理技术，对土壤中的有害物质进行分离和除去。
比较常见的物理修复技术是电泵吸排技术，其利用电子的移动，加速镉离子向阳极和阴极移动，实现了蓝光降低土壤中镉的浓度，达到了缓解土壤污染的目的。
重金属污染土壤的电动力学修复试验研究
太高． 在重金 属 电动技 术研究 中存 在 的 问题有 ： 如何 减 少 电位损 失 ， 染 物迁 移路 径 （ 污 即阴 阳极 间距 ） 的
影 响 ， 强剂 的加 入 量 ， 增 电场 的切 换 时 间 ， 种 金 属 多 离 子 的相互影 响等 ． 本文 采用 自制 的实 验装 置 ， 通过
（ 同济大学 建筑２ 程系 ， １ ２ 上海 ２ ０ ９ ） ０ ０ ２
摘要 ： 采用 自制 的实验装置研究重金属污染土壤的电动力学 修复性能 ， 通过 问歇断 电法和提高 电压 法提高单一 重金属 污
土壤 重金 属污染 危 害严 重 ， 复 方法 多 种 ， 中 修 其 电动 力 学 修 复 因其 快 速 、 效 ， 土 壤 性 质 影 响 较 高 对 学灌 浆 及 土 壤修 复等 工 程 领 域有 着 广 泛 的应 用 ． 影 响 土壤 电动 修 复 的 因素 很 多 ［ ， 要 包 括 土 壤 类 １ 主 叫］
型 、 Ｈ值 、 ｐ 污染 物 性质 、 电势 梯 度 和 电流 大 小 、 电极
染土壤的重金属去除 率 ， 得 了 良好 的效果 ， 且对 多离子 小 ， 取 并 而倍受 国 内外 学 者推 崇 ， 在工 程 排 降 水 、 基 化 地 污染土壤的电动修复 进行 了研 究 ． 结果 表 明： 间歇断 电法 和 提高电压法 与相 同试验条件下 的普通试验相 比， ｄ Ｃ 去除率分 别提高了 ６ １ ％和 ０ ５ ％， ．７ ．６ 电能消耗 分别节省 了 ５ ． ６ １ ８ ％和 １ ． ％ ． 离 子 污 染 土 壤 Ｃ ， ｂ Ｃ 的 去 除 率 分 别 为 ２４ 多 ｕ Ｐ ，ｄ ６ ．６ ，５ ３ ％， ９ ９ ％ ， ８ ５ ％ ７ ． １ ６ ． ０ 相对 于单 一 离子 Ｃ ｄ的 电动 试
电动力修复铅镉复合污染土壤
柠檬酸，Pb、Cd的平均去除率为20.0%和33.8%；延长修复时间至10 d能显著提高HR中Pb、Cd的去除率，电解液
为柠檬酸时Cd平均去除率达91.1%，电解液为EDTA时Pb平均去除率达63.2%，修复后土壤中Cd和Pb含量均低于
建筑用地土壤污染风险筛选值。综合考虑能耗及修复效果，EDTA是高效且经济的修复电解液。
［摘要］ 采用电动力修复技术处理Pb、Cd复合污染土壤，考察了柠檬酸和乙二胺四乙酸二钠（EDTA）作为电解液
对棕壤（ZR）和红壤（HR）两种我国典型壤质中Pb、Cd去除效果的影响。实验结果表明：在电压梯度为2 V/cm，
修复时间为4 d的条件下，ZR的最佳电解液为EDTA，Pb、Cd平均去除率为13.2%和17.8%，HR的最佳电解液为
Abstract：Electrokinetic remediation technology was adopted to treat Pb and Cd combined contaminated soil. The effects of electrolytes citric acid and ethylenediaminetetraacetic acid disodium （EDTA） on removal of Cd and Pb from brown soil （ZR） and red soil （HR） were investigated. The experimental results show that：Under the conditions of voltage gradient 2 V/cm and repair time 4 d，for ZR，the best electrolyte is EDTA and the removal rate of Pb and Cd is 13.2% and 17.8%，respectively，while for HR，the best electrolyte is citric acid and the removal rate of Pb and Cd is 20.0% and 33.8%，respectively；The removal rate of Pb and Cd in HR can be significantly increased by prolong the remediation time to 10 d，the average removal rate of Cd is 91.1% when the electrolyte is citric acid，while，the average removal rate of Pb is 63.2% when the electrolyte is EDTA，and the concentration of Pb and Cd in the soil is lower than the risk screening value for soil contamination of development land. Considering power consumption and remediation effect，EDTA is an effective and economical electrolyte. Key words：electrokinetic；combined pollution；heavy metal；soil remediation；p动力；复合污染；重金属；土壤修复；电能耗