土壤砷污染治理

一土壤砷污染治理的思路

根据土壤防治基本原则中的生态恢复原则，对已受到污染的土壤必须采取有效的措施，降低污染和防止污染扩散，以达到污染土壤的再利用并保证生态和人体的健康。

目前，国内外治理砷污染土壤的途径有两种：

1.1毒性强度抑制

采用一定的方法改变砷在土壤中的存在形态，或使其固定，降低其活性,使其钝化,脱离食物链,以降低其在环境中的迁移性和生物可利用性，在未改变污染元素砷总量的情况下减轻污染的危害效应。

1.2毒性容量限制

利用各种技术从土壤中去除砷，使砷在土壤中的存在量达到或接近背景值，并回收砷，可在降低土壤中砷总量的同时降低其毒性活性。二土壤砷污染治理技术概况

根据以上两条途径，众多的土壤砷污染治理技术可分为如下两类：

2.1强度抑制技术

在控制砷毒性的途径下，主要利用污染物稀释，隔离，稳定化和固化的原理。相应的技术包括客土法，翻土法，生物稳定法，物理化学和化学稳定法，固化和玻璃化法等。由于砷仍然存在于土壤中，在

自然条件改变和人为活动作用下，土壤理化性质的变化容易使砷毒性再次活化，造成二次污染。

2.2容量限制技术

控制砷总量的途径可以永久地去除土壤中的砷，避免了直接砷的二次污染，主要通过改变砷的迁移性和吸附性，利用物理上，化学上和生物上的作用力使砷脱离出土壤，或者直接采用工程措施将砷污染土壤连土带砷一起转移，并置以未受污染的新土。相应的技术有化学淋洗（或萃取），植物吸收和挥发，根际菌和植物协同作用，电动修复，渗透性反应墙-电动法联用，换土法等。

三土壤砷污染治理技术

砷作为类金属元素，和重金属有类似的性质，同样在进入土壤后以溶解，络合，吸附和氧化还原等不同的作用方式与土壤中的各组成成分反应，形成了不同的存在形态。因此其迁移性和生物有效性同样受到土壤理化性质的影响，所以根据相同的原理很多重金属的物理，化学和生物治理技术可以通用，具体反应和设置按砷的特性而有不同。

3.1常用治理技术

3.1.1改土法

改土法包括客土法，翻土法和换土法，是常用的工程措施。客土法是将从外面运来的新鲜无污染的土壤覆盖在污染土壤上；翻土法是

将底下较深处未被污染的土壤挖出，相应的污染土壤被埋入底层；换土法是用无污染的土壤替换受污染的土壤。前两种方法都是采用了隔离污染的方法，后一种则直接将砷去除，都起到了立竿见影的效果。

改土法的特点是彻底——与砷的接触直接消除，稳定——砷向下迁移的动力比向上迁移的大（新鲜土壤不易被污染），收效快——治理后的土壤短期内便可利用。但该方法工程量大,费用高,而且对污染面积大的区域,客土来源难以解决,并且在换土过程中,存在着占用土地、渗漏、污染环境等不良因素,还要对换出污土进行处理,而在翻土法中污染物向深处转移容易造成地下水污染。所以改土法只适宜于小面积、土壤污染严重的状况。

3.1.2固化/稳定化技术

固化/稳定化技术就是指通过添加固化剂改变重金属在土壤中的存在形态,通过吸附或沉淀作用使其固定在土壤中,降低重金属的活性,减少在土壤中的迁移性和生物有效性,减轻它们对生态环境的危害,属于最常用的砷污染土壤治理技术。许多金属氧化物，含磷矿物，粘土矿物和碳酸盐矿物都具有固化/稳定化作用。

表格1能固化/稳定化砷的物质

将添加剂施入土壤，可以有效地吸附砷，显著降低砷的浸出毒性，减少植物对砷的吸收。固化/稳定化技术费用低，修复时间短，易操作，可修复含有其他重金属污染的砷污染土壤，对大面积中低度土壤污染的修复具有较好的优越性,但砷仍然留在土壤中，一旦土壤条件改变则会造成潜在的污染，不是一种永久的措施，修复的土壤难以再进一步利用。

3.1.3化学淋洗技术

化学淋洗修复技术是用淋洗液来淋洗污染土壤，使吸附于土壤颗粒上的砷形成溶解性的离子或络合物，增加迁移性使其从固相转移到液相，然后用清水将淋洗液清洗干净，同时回收淋洗液中的砷。

化学淋洗的关键是要找到具有良好修复效果的淋洗剂。淋洗剂的使用效果和其本身性质和外部条件有关。对淋洗剂本身的要求有：①对砷有很强的溶解能力；②对土壤理化性质破坏小；③淋洗废液易于处理，无二次污染；④淋洗液能重复利用；⑤成本低，实用。外部的影响因素也会影响淋洗剂的选择和使用效果，其中有可控因素——萃取剂的浓度和PH值，萃取时间，萃取温度，液土比；选择因素——土壤质地，土壤中有机质含量，土壤阳离子交换容量，砷的形态及含量。对不同地区，因地制宜，选取合适的淋洗剂，并在最适宜的条件下操作。

表格2常用的淋洗剂

磷酸是砷最好的提取剂，在含砷量为2830mg/kg的人工砷污染土壤上,9.4%磷酸浓度下，6小时后砷的提取量可达99.9%，其作用机制是风化溶解土壤组分带来砷的释放与PO43-交换土壤砷（主要机制）。但磷酸会造成土壤酸化，导致Ca，Mg，Si的溶出，所以可以用土壤酸化和土壤组分溶出效应远小于磷酸且砷去除量是其75%到88.4%的磷酸二氢钾，还可以用环境友好的天然有机酸柠檬酸和螯合剂CMCD，它们无毒，易降解且不会造成二次污染。

3.1.4电动修复技术

电动修复是指在低渗透性的具有较强导电性的污染区域两端插入电极，通直流电在电极间的区域形成直流电场，在电场力的作用下，含砷离子向电极运动并在电极上富集，通过吸附或氧化还原反应将其去除。Brewster等用铁板作阳极,根据电解产生的亚铁离子经氧化后可产生水合铁氧化物,砷能和水合铁氧化物共沉淀以去除砷污染物。

电动修复适用于含水较高，导电性较好的粘土和淤泥土，能在原位进行修复而不搅动土壤，缩短修复时间，收集的砷易于处理且二次污染小，但对于大规模污染的就地修复不够完善。

3.2新兴治理技术

3.2.1植物修复技术

植物修复就是利用对砷具有超积累效应的植物通过对砷的吸收提取，络合稳定和转化挥发来降低土壤中的砷含量。超积累效应是指重金属元素在该种植物体内的含量是普通植物的100倍以上，同时吸收的大部分重金属在植物地上部分，并且植物在重金属污染的土壤上能良好地生长。所以通过种植砷超积累植物，在多次收割之后能够降低土壤中砷的含量并回收砷，而且且还能降低部分残留砷的活性。

表格3砷超积累植物

砷超积累植物的应用能在保证土壤质地不被破坏的情况下永久去除污染，土壤有机质的增加也提高了土壤的肥力，并且在植物改善和稳定土壤结构的情况下大大降低了砷因风化和淋溶作用扩散。为了增加植物修复的效率，可以采用辅助措施强化植物吸收，如：堆肥和磷石膏不但能显著增加蜈蚣草株高和生物量，还能提高土壤可溶性有