134 岩土力学 14 年万吨, 造成的直接经济损失超过亿元近年来, 随着城市战略布局重新调整, 大量的重金属遗留场地急需治理土壤重金属污染具有长期性隐匿性不可逆性以及不能完全被分解或消逝等特点, 治理难度大, 环境风险突出 [2] 大量的研究表明, 土壤中重金属的积累能够对土壤肥

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婞国
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1 第 35 卷第 4 期岩土力学 Vol.35 No 年 4 月 Rock and Soil Mechanics Apr. 14 文章编号 : (14) 淋洗剂乙二胺四乙酸对重金属污染土工程特性的影响王 1, 平 2 1,, 李江山 2, 薛强 1, 2 (1. 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室, 武汉 471; 2. 中国科学院武汉岩土力学研究所湖北省固体废弃物安全处置与生态高值化利用工程技术研究中心, 武汉 471) 摘要 : 以重金属铅 (Pb 2+ ) 污染土和淋洗剂乙二胺四乙酸 (EDTA) 为研究对象, 通过批次试验研究了不同浓度 EDTA 的淋洗对 Pb 2+ 污染土的渗透特性持水特性压缩特性抗剪强度等工程特性的影响, 为淋洗修复后土壤的二次利用提供参数支持基于矿物成分孔隙结构等微观试验, 揭示了土壤工程特性变化的内在机制研究结果表明, 当淋洗剂 EDTA 浓度从增加到.15 mol/l, 经淋洗修复后的污染土壤 ph 值从 7.94 下降到 5.12, 渗透系数降低超过一个数量级, 黏聚力降低 5% 以上, 而内摩擦角增大, 持水性能提高, 孔隙比从.81 下降到了.76 微观试验的结果表明, 随着淋洗剂浓度的增大, 土壤中的蒙脱石钠长石和伊利石矿物含量减少, 石英矿物含量增加, 其中蒙脱石含量从 7.87% 下降到了.7%, 而石英矿物含量增加了 11.9%; 淋洗后土壤单位质量进汞量由.22 ml/g 降低到.15 ml/g, 土壤总孔隙体积减少重金属污染土淋洗修复工程在考虑重金属去除率及经济性指标的同时, 还应考虑淋洗剂对土壤工程特性的弱化关键词 : 重金属 ; 乙二胺四乙酸 ; 污染土 ; 工程特性中图分类号 :TU 443 文献标识码 :A Impaction of EDTA on the engineering properties of heavy metal contaminated soil WANG Ping 1, 2,LI Jiang-shan 1, 2,XUE iang 1, 2 (1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 471, China; 2. Hubei Provincial Engineering Research Center of Safety Treatment and Ecological High-Value of MSW, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 471, China) Abstract: To provide the reference for secondary utilization of the heavy metals contaminated soil washed by EDTA (Ethylene Diamine Tetraacetic Acid), batch tests are conducted to determine the permeability, water holding characteristics, deformation characteristics, and shear strength of lead contaminated soil after washing remediation by EDTA with different concentrations. And X-ray diffraction (XRD) and mercury intrusion porosimetry (MIP) tests are conducted to reveal the mechanism of changes on the engineering characteristics. Results show that ph of the washes soil decreases from 7.94 to 5.12, hydraulic conductivity decreases by more than one order of magnitude, cohesion reduces by more than 5% and void ratio decreases from.813 to.764 as the concentration of EDTA increased from to.15 mol/l, but the internal friction angle and water holding capacity increase. XRD test results show that the mineral content of montmorillonite (from 7.87% to.7%), illite, albite decrease and quartz increases by 11.9%. MIP test results show that the total void volume reduces as the concentration increasing, and the amount of intrudes mercury per unit mass decreases from.22 ml/g to.15 ml/g. Research results indicate that it is imperative not only considering about the removal rate of heavy metals in soil and economic index of the remediation engineering, but also the weaken soil engineering properties brought by the process of washing remediation. Key words: heavy metal; EDTA; contaminated soil; engineering properties 1 前言随着我国国民经济的发展和城市化进程的加快, 越来越多的土地遭受重金属污染 [1-2], 据统计, 我国受铅镉砷铬等重金属污染的耕地面积近 2 万公顷, 全国每年因土壤污染的粮食达 1 收稿日期 : 基金项目 : 武汉市高新技术成果转化及产业化专项项目 (No ); 国家水体污染控制与治理科技重大专项 (No. 12ZX714-2) 第一作者简介 : 王平, 男,1989 年生, 硕士研究生, 主要从事污染土多相体作用效应与修复技术方面的研究工作 wp_cersm@163.com

2 134 岩土力学 14 年万吨, 造成的直接经济损失超过亿元近年来, 随着城市战略布局重新调整, 大量的重金属遗留场地急需治理土壤重金属污染具有长期性隐匿性不可逆性以及不能完全被分解或消逝等特点, 治理难度大, 环境风险突出 [2] 大量的研究表明, 土壤中重金属的积累能够对土壤肥力, 生态系统和动物人类的健康带来严重的威胁, 重金属污染土的修复已刻不容缓 [3-4] 如何有效降低重金属污染土的环境风险并恢复其使用功能, 已成为多年来环境工程所面临的重大挑战和任务重金属污染土修复方法有原位和异位之分, 技术主要有植物修复微生物修复化学修复物理修复和综合修复几大类 [5] 化学淋洗修复可有效去除污染土中的重金属, 具有效率高工艺简单等特点, 受到了国内外众多环境工程师及学者的广泛关注 [6-7] 淋洗剂的选择是土壤淋洗修复技术的关键 [8], 是决定淋洗修复效果和处理成本的重要因素目前, 常用的化学淋洗剂有无机酸有机酸螯合剂和表面活性剂等 [7, 9] 无机酸 ( 如 HCl 等 ) 淋洗可以有效去除污染土壤中的重金属, 但是通常需要达到一定的浓度才能得到较高的去除效率, 然而较高的酸度在淋洗土壤的同时也破坏了土壤的物理化学以及生物结构, 致使大量土壤养分流失 [1] [11] 朱春鹏等的试验结果表明, 随着酸碱浓度的增加, 酸碱污染土的压缩系数增大, 回弹指数也增大, 而前期固结压力是减小的同时, 较高的酸度对土壤和修复设备腐蚀性强, 二次污染严重, 酸已被认为是一种不良的淋洗剂乙二胺四乙酸二钠又叫做 EDTA, 白色结晶性颗粒和粉末, 无臭无味易溶于水微溶于乙醇不溶于乙醚 5 g/l 的水溶液 ph 值为 4.65, 常温下稳定, 是化学中一种良好的配合剂, 它有 6 个配位原子, 能与大多数金属离子形成稳定水溶性化合物, 并且 EDTA 与重金属离子形成化合物的结合能力强于重金属和土壤的吸附反应能力, 因此, 所形成的螯合物能够被水溶液冲洗出土壤颗粒表面 [12] 大量研究表明,EDTA 对土壤中的重金属有很高的去除效率 [13], 且性质稳定, 对生物的毒性较小, 因而成为当前最普遍且研究最为广泛的化学淋洗剂 Robert [14] 的研究发现,EDTA 能够有效除去土壤中铜铅和锌等重金属, 并且在污染土原位修复工程中有巨大 [15] 的潜力 ; 陈晓婷等比较了几种螯合剂对污染土壤的重金属提取效率研究, 结果表明 : 螯合剂对镉 (Cd) 的提取效率随着各淋洗剂浓度的提高而逐渐提高, 相同浓度下各淋洗剂的提取效率大小顺序依次为 EDTA( 乙二胺四乙酸 )>DTPA( 二乙三胺五醋酸 ) >NTA( 次氮基三乙酸 )>PA( 植酸 )>CA( 柠檬酸 ) >CD( - 环糊精 )>HCl( 盐酸 ), 但几种淋洗剂中只有 EDTA 对 Pb 和 Cd 都能达到理想的淋洗效果但目前的研究主要都集中在淋洗效果的提高方面 [15-16], 很少关注淋洗剂淋洗作用对土壤工程特性的影响已有研究表明 [17], 阴离子表面活性剂对土壤具有弱化作用, 可导致黄土黏聚力的下降压缩性提高渗透性降低, 但可降低黄土的湿陷性目前, 鲜有文献研究 EDTA 淋洗对重金属污染土壤工程性质的影响土壤工程特性及微观结构特征决定了其使用功能和价值, 一种良好的化学淋洗药剂除了能高效去除土壤中的污染物外, 还应对土壤及环境的破坏作用小事实上, 作为一个 6 齿配体,EDTA 在强烈络合土壤中的 Pb 2+ Ca 2+ Mg 2+ 等二价阳离 [18] 子时, 污染土壤物理化学性质发生变化, 导致土壤微观结构及工程性质改变本文以不同浓度的 EDTA 溶液淋洗后的 Pb 污染土为研究对象, 通过渗透试验固结试验以及直剪试验揭示了 Pb 污染土工程性质的变化规律, 并通过 XRD 和 MIP 试验, 进一步从微观水平上分析淋洗剂 EDTA 对重金属污染土工程特性的影响机制, 研究成果可为重金属污染土壤的淋洗修复工程提供理论支持 2 材料与方法 2.1 材料土壤试验用土壤取自武汉市某地铁开挖处, 属于粉质黏土试验前将土在 15 下烘干 24 h 至恒重, 粉碎过 2 mm 筛并取筛下土备用, 该土壤主要物理力学性质指标见表 1, 土壤物理力学试验方法依据文献 [19], 击实试验采用轻型击实法, 击实曲线见图 1 表 1 试验土壤的物理性质指标 Table 1 Physico-mechanical properties of clay 含水率 /% 密度 /(g/cm 3 ) 土粒相对密度孔隙比液限 /% 塑限 /% 最优含水率粒径分布 /% /% 砂粒粉粒黏粒最大干密度 /(g/cm 3 )

3 第 4 期王平等 : 淋洗剂乙二胺四乙酸对重金属污染土工程特性的影响 135 干密度 /(g/cm 3 ) EDTA 图 1 试验土壤的击实曲线 Fig.1 Compaction curve of tested clay 为研究不同浓度 EDTA 溶液淋洗对土壤工程特性的影响, 分别配制浓度为 mol/l 的 EDTA 溶液, 蒸馏水定容, 选择上述浓度值是以大量文献及实际修复案例中常用值为依据 [14, 18, ] 为便于书写, 将蒸馏水以及对应各浓度 EDTA 溶液淋洗过后的土壤样分别用 EDTA. EDTA.1 EDTA.2 EDTA.5 EDTA.1 EDTA.15 标记试验所用试剂 EDTA 为分析纯, 5 g/l 的水溶液 ph 为 Pb 污染土壤配制向土壤中添加 Pb(NO 3 ) 2 溶液至土壤中铅的浓度为 1 mg/kg( 干重比 ), 再向污染土壤中添加蒸馏水使土壤含水率为 19.5%, 拌合均匀后于标准养护条件下 (±2 湿度 95%) 焖土 1 d, 使 Pb(NO 3 ) 2 与土壤反应充分 2.2 试验方法淋洗试验称取 Pb 污染土壤 1 kg, 置于一系列 1 L 盆中, 分别加入 5 L 不同浓度的 EDTA 溶液, 采用蒸馏水淋洗作为对照将上述混合溶液在条件下置于摇床上进行振荡 24 h, 转速控制为 r/min, 然后将混合液以 5 r/min 的速度离心 1 min, 收集上清液将淋洗处理后的污染土烘干, 粉碎过 2 mm 筛, 配制含水率为 19.5% 的土壤试样 [19] 用 Agilent 公司生产的 77 ICP-MS 测定上清液中 Pb 离子浓度, 并计算去除率渗透试验含水率 /% 根据淋洗后土壤最大干密度和最优含水率, 计算土壤试样质量, 将其分 3 层压实填入 5 mm 1 mm 的模具中渗透试验方法参照美国试验标准 ASTM D 584, 采用环境土柔性壁渗透仪进行渗透试验试样围压保持在 1 kpa, 使膜紧贴试样, 防止溶液侧漏试样下部渗透压为 8 kpa, 上部渗透压为, 有效围压为 kpa, 水力梯度为 16, 室温控制在试样首先在真空饱和器中抽真空 min, 再进水进行 24 h 预饱和, 用蒸馏水进行渗透测试剪切试验采用静压法利用环刀 (6.8 mm mm) 制样, 方法和节相同试验采用固结快剪试验方法, 剪切速度为.8 mm/min, 试验设备为南京土壤仪器公司的四联电动直剪仪土壤 ph 测试依据文献 [19], 取过 2 mm 筛的土样 1 g, 放入广口瓶中, 加蒸馏水 5 ml, 振荡 3 min, 静置 min 于小烧杯中倒入试样悬液, 放入磁力搅拌器搅拌 1 min 后, 按照 ph 计使用说明测试土壤 ph, 精确至固结试验试样制备方法和节一样依据文献 [19], 采用快速固结法在常规压力增量下, 用快速固结试验法测得的压缩性指标可以满足一般工程需要试验设备为南京土壤仪器公司的 GZ-1 型全自动气压固结仪微观试验取适量烘干土样, 研磨并过目筛, 将干燥磨细的土壤放入玻片并抹平, 通过德国布鲁克公司的 D8 Advance 型 X 射线衍射 (XRD) 仪获得矿物成分为探究试验后土样的孔隙结构特性, 在渗透试验结束后, 将试样小心地掰开, 取有新鲜断面的约 1 cm 3 的小试块, 采用真空冷冻干燥技术对试样进行处理, 采用美国康塔公司 PoreMaster-33 型全自动压汞仪进行压汞 (MIP) 试验 3 结果与分析 3.1 土壤含水率 ph 值及 Pb 去除率采用烘干法测定离心后污染土壤中的含水率, 不同浓度 EDTA 淋洗后 Pb 污染土含水率及 ph 测试结果如图 2 所示从图中可以得出, 随着 EDTA 浓度增大, 淋洗后的 Pb 污染土的离心含水率有明显上升的趋势这是由于土壤中大量的 Pb 2+ Mg 2+ 等金属离子的吸附位点被 EDTA 中的 Na + 离子所占据 [21], 致使土壤颗粒扩散, 双电层变厚, 土壤结合水的能力变强, 土壤持水能力增加随着淋洗剂 EDTA 浓度的从增加到.15 mol/l, 污染土壤 ph 值从 7.94 下降到 5.12, 土壤由弱碱性变为酸性这是由于 EDTA 为酸性物质, 水溶液显弱酸性, 其 5 g/l 的水溶液 ph 值为 4.65 因此,EDTA 溶液在淋洗重

4 136 岩土力学 14 年金属污染土壤后, 溶液中游离的 H + 离子容易被土壤吸附, 随着溶液浓度的增大,H + 的吸附量增加, 导致土壤的 ph 下降不同浓度 EDTA 淋洗后, 对土壤中重金属 Pb 的去除率如表 2 所示, 由表可知, EDTA 对 Pb 的去除效果明显, 在一定浓度范围内, 随着 EDTA 浓度的升高,Pb 去除率有明显增加 ; 但.5mol/L 的 EDTA 溶液对土壤中的 Pb 离子去除率几乎已经趋近于最大, 再提高淋洗浓度, 对 Pb 的去除并无明显的增加含水率 /% 图 2 不同浓度 EDTA 淋洗后土壤含水率及 ph Fig.2 ph and moisture content of soil washed by EDTA with different concentrations 表 2 不同浓度 EDTA 对土壤中 Pb 的去除率 Table 2 Removal rates of Pb washed by EDTA with different concentrations 3.2 渗透特性含水率 ph EDTA/(mol/L) 土样编号 Pb 去除率 /% EDTA EDTA EDTA EDTA EDTA EDTA 随着 EDTA 浓度从低到高,6 个渗透试样的初始孔隙比分别为 , 饱和度分别为渗透试验结果如图 3 所示, 随着渗透时间的延长, 土壤渗透系数逐渐降低 ; 不同土壤渗透系数随着 EDTA 浓度的增大呈递减趋势, 且.15 mol/l 的 EDTA 溶液淋洗后的重金属污染土的渗透系数比使用蒸馏水淋洗的渗透系数减小了一个数量级渗透试验结束时各试样对应的孔隙比分别为有效围压的存在使试样在渗透试验过程中固结, 试样体积收缩孔隙减小, 从而导致渗透系数减小 [21] ph 同时, 渗透试验会导致土样中可溶性离子流失, 土颗粒双电层变厚, 因此, 土样有效孔隙减小, 渗透性减弱各试样渗透系数在试验初 12 h 内呈逐步下降的趋势 ; 然后缓慢趋于稳定, 此时试样孔隙结构相对稳定, 致使渗透系数趋于稳定试样渗透系数随着 EDTA 浓度的升高而降低的原因如下 :EDTA 溶液中的 Na + 离子通过离子交换作用置换出了原重金属土壤中的 Pb 2+ Ca 2+ Mg 2+ 等高价金属离子 [22], 当土壤中的高价金属离子被溶液中的低价离子交换吸附后, 原重金属污染土的扩散双电层变厚 [23], 土壤的渗透系数降低当土样具有较大压实度时, 由于本身孔隙比较小, 扩散双电层厚度的变化对于有效孔隙率的影响更为突出, 相应地对渗透系数的影响也要比干密度低的土体显著 [24], 故扩散双电层厚度对于土样渗透系数的影响更为显著渗透系数 /(1-8 cm/s) 图 3 不同浓度 EDTA 淋洗土壤的渗透系数 Fig.3 Hydraulic conductivity of soil washed by EDTA with different concentrations 3.3 剪切强度特性 EDTA. EDTA.5 EDTA 时间 /h EDTA.1 EDTA.2 EDTA.15 直剪试验结果如图 4 所示, 随着淋洗剂 EDTA 溶液浓度的增大, 淋洗后重金属污染土壤黏聚力减小, 内摩擦角增大高浓度 EDTA 淋洗重金属污染土能使原土壤的黏聚力大幅降低, 与蒸馏水淋洗污染土相比,.15 mol/l 的 EDTA 溶液淋洗重金属污染土后, 污染土壤黏聚力由 kpa 下降到 4.67 kpa, 降幅达 5% 以上土体黏聚力与土颗粒间结合水膜有着紧密联系, 且由各个颗粒间距离最短的各点所控制的因此, 黏聚力变小说明 Pb 污染土颗粒间的距离变大, 结合水膜扩张, 这与土壤颗粒扩散双电层变厚有关, 即 EDTA 溶液的低价金属离子 Na + 与土壤中的高价重金属离子发生离子交换作用, 导致土壤中的扩散双电层厚度增加, 土壤颗粒之间间距变大, 从而土壤黏聚力降低, 相关研 [23, ] [26] 究也取得了相似的结论同时, 项伟等的研究结果表明, 随着红壤土中垃圾渗滤液添加量的增

5 第 4 期王平等 : 淋洗剂乙二胺四乙酸对重金属污染土工程特性的影响 137 加, 红壤土 c 值有微弱增加, 而不断减小, 他把这归因于土壤中黏土矿物成分的增加土壤内摩擦角与土壤颗粒组成及其几何排列有关, 内摩擦角的增加可能是由于土壤矿物成分发生了变化不同浓度 EDTA 淋洗后 Pb 污染土的矿物成分变化将在后文中介绍 c/kpa 图 4 不同浓度 EDTA 淋洗土壤的 c 值 Fig.4 c and values of soil washed by EDTA with different concentrations 3.4 压缩特性不同浓度 EDTA 淋洗后 Pb 污染土固结试验结果如图 5 所示, 随着淋洗剂 EDTA 溶液浓度的增大, 淋洗后污染土壤的压缩系数逐渐增大, 孔隙比最大从.813 下降到了.764, 下降了约 6 个百分点在前 3 级固结压力, 即 P = kpa 的作用下, 各浓度 EDTA 淋洗后的土壤压缩特性并没太明显差别, 各土壤的压缩曲线斜率相差不大, 这是由于在较小的压力下, 土壤变形主要是因为孔隙水排放, 孔隙体积减小, 土壤的连接结构还未发生破坏, 土壤变形主要为弹性变形 ; 在 1 kpa 之后, 各土壤压缩曲线开始发生明显的变化如图 6 所示, 随着 EDTA 浓度的增加, 淋洗后土壤在固结压力为 1~ kpa 的压缩指数分别为 , 即说明随着 EDTA 浓度的增加, 压缩曲线下降越快, 压缩性越高通过回弹试验验证, 这时土壤产生的压缩变形不仅包括孔隙水排放所带来的弹性变形, 也包括土壤结构破坏所产生的塑性变形 3.5 X 射线衍射试验 c EDTA/(mg/L) 图 7 为不同浓度 EDTA 淋洗后土壤的 X 射线衍射图, 根据 JCPDS 卡片查对, 鉴定出主要矿物成分为石英 () 钠长石 (A) 伊利石 (I) 和蒙脱石 (M) 在对 X 射线衍射试验结果进行定性和定量分析后得知, 不同浓度的 EDTA 溶液淋洗后的 Pb 污染土的矿物成分种类并未发生较大变化, 但矿物成分的含 /( ) 量有显著的改变定量分析的结果如表 3 所示, 随着 EDTA 浓度的增大, 淋洗后土壤中的石英含量在逐渐增加 ; 当 EDTA 的浓度从增加到.15 mol/l 时, 石英含量增加了 11.9 个百分点 ; 钠长石伊利石和蒙脱石的含量均在降低, 其中钠长石和伊利石的含量变化相对较小, 而原土壤中的蒙脱石成分从 7.87% 下降到了.7%, 说明在高浓度的 EDTA 溶液淋洗过程中, 蒙脱石几乎完全被反应转化 [27] Eberl 等研究结果表明, 干湿循环加速了蒙脱石向伊利石转化, 通过分析, 蒙脱石和 K + 在一定条件下可以反应转换为伊利石及石英 [28] 本文试验用土样的制备过程是一个干 - 湿循环过程, 且土壤中存在大量的 K + 离子, 因此, 蒙脱石会转化为伊利石和石英同理,EDTA 溶液中存在着大量的 Na +, 由于 Na + 和 K + 是同类碱金属元素,Na + 也可以同蒙脱石产生化学反应, 加快蒙脱石的转化土壤中的黏土矿物成分 ( 蒙脱石 + 伊利石 ) 含量随着 EDTA 浓度的增加而不断减小, 这一规律也印证了剪切试验结果, 即土壤黏聚力的减小及内摩擦角的增加与黏土矿物成分含量降低有关孔隙比 e 图 5 不同浓度 EDTA 淋洗土壤固结曲线 Fig.5 Consolidation Curves of soil washed by EDTA with different concentrations 压缩指数 /(MPa -1 ) EDTA. EDTA.1 EDTA.2 EDTA.5 EDTA.1 EDTA.15 P/kPa EDTA. EDTA.1 EDTA.2 EDTA.5 EDTA.1 EDTA p/kpa 图 6 不同浓度 EDTA 淋洗土壤压缩系数 Fig.6 Coefficients of compressibility of soils washed by EDTA with different concentrations 1 3

6 138 岩土力学 14 年衍射强度 /(1 3 CPS) (a) EDTA. (b) EDTA.1 (c) EDTA.5 (b) EDTA.15 图 7 不同浓度 EDTA 淋洗土壤的 XRD 分析图谱 Fig.7 XRD patterns of soil washed by EDTA with different concentrations 表 3 试样矿物成分含量 Table 3 Mineral contents of different soil samples 成分衍射强度 /(1 3 CPS) 衍射强度 /(1 3 CPS) 衍射强度 /(1 3 CPS) M I A I I I M M M I I 15 1 M I 5 I A I I M M 衍射角 /( ) A I I M 衍射角 /( ) 衍射角 /( ) M I I A I I M M 衍射角 /( ) 含量 /% M EDTA. EDTA.1 EDTA.5 EDTA.15 石英钠长石伊利石蒙脱石孔隙结构分析孔径分布微分曲线可以反映试样中的各类大小孔隙体积的分布情况, 还可以反映孔隙体积的增加速率随着孔径的变化在一定的孔径范围内, 微分曲线的峰值越高, 说明在该孔径范围内的孔隙体积越大不同浓度 EDTA 淋洗土壤孔径分布曲线如图 8 所示, 其中, 微分曲线峰值对应的孔径是最可几孔径, 最可几孔径的物理意义是试样中出现几率最大的孔径 3 个代表性试样 EDTA. EDTA.5 EDTA.1 的最可几孔径分别为 μm [29] 根据土中孔隙分布的层次性,Shear 等将土中孔隙根据尺寸大小划分为如下几类 : 直径小于.14 μm 的孔隙为颗粒内孔隙,.14~1.8 μm 的孔隙为颗粒间孔隙,1.8~7 μm 的孔隙为团粒内孔隙,7~ 4 μm 的孔隙为团粒间孔隙从图 8 可以看出, 进汞主要集中在直径为.1~ μm 的孔隙范围内, 即淋洗后土壤中孔隙组成中包含了颗粒内颗粒间和团粒内 3 种孔隙, 并且 EDTA 淋洗后土壤的颗粒内孔隙含量较蒸馏水淋洗土壤减少随着 EDTA 浓度增加, 单位质量进汞量由.22 ml/g 降低到.15 ml/g, 即说明经过 EDTA 淋洗后的土壤孔隙体积随着 EDTA 浓度的增大而逐渐减小这是由于 Pb 污染土壤与 EDTA 溶液间的离子交换作用使土壤扩散双电层变厚, 导致土壤内部颗粒间间距减小, 孔径变小, 总有效孔隙体积减小, 渗透系数降低孔隙含量 /(ml/g) 图 8 不同浓度 EDTA 淋洗土壤的孔径分布曲线 Fig.8 Pore size distribution curves for soil washed by EDTA with different concentrations 4 结论 EDTA. EDTA.5 EDTA 孔径 / m (1)EDTA 对 Pb 污染土的淋洗明显降低了土壤的 ph 值, 并且随着 EDTA 浓度的增加, 土壤 ph 值从 7.94 下降到 5.12 EDTA 淋洗后土壤颗粒扩散双电层变厚, 土壤结合水的能力变强, 污染土的持水能力随 EDTA 浓度有明显的上升趋势 (2) 随着渗透时间的延长, 不同浓度 EDTA 淋

7 第 4 期王平等 : 淋洗剂乙二胺四乙酸对重金属污染土工程特性的影响 139 洗后, 土样渗透系数降低 ; 随着 EDTA 浓度的增加, 污染土渗透系数减小淋洗后污染土壤的固结系数逐渐增大, 孔隙比最大从.813 下降到了.764, 压缩指数逐渐增大 MIP 试验表明,EDTA 的淋洗致使土样总孔隙体积随着淋洗浓度的增加逐渐降低, 并且随着 EDTA 浓度增大, 土壤的单位质量进汞量由.22 ml/g 降低到.15 ml/g (3) 随着 EDTA 浓度的增加, 土壤黏聚力逐渐降低, 内摩擦角增大, 与蒸馏水淋洗污染土相比,.15 mol/l 的 EDTA 溶液淋洗 Pb 污染土后, 土壤的黏聚力降低达 5% XRD 试验表明, 随着 EDTA 浓度的增大, 淋洗后土壤中的石英含量逐渐增加, 而伊利石钠长石和蒙脱石的含量均在降低黏土矿物成分含量的减少, 是土壤黏聚力降低和内摩擦角增加的原因之一参考文献 [1] 郑喜珅, 鲁安怀, 高翔, 等. 土壤中重金属污染现状与防治方法 [J]. 土壤与环境, 2, 11(1): ZHENG Xi-shen, LU An-huai, GAO Xiang, et al. Contamination of heavy metals in soil present situation and method[j]. Soil and Environmental Sciences, 2, 11(1): [2] 崔德杰, 张玉龙. 土壤重金属污染现状与修复技术研究进展 [J]. 土壤通报, 4, 35(3): CUI De-jie, ZHANG Yu-long. Current situation of soil contamination by heavy metals and research advances on the remediation techniques[j]. Chinese Journal of Soil Science, 4, 35(3): [3] YAO Z T, LI J H, XIE H H, et al. Review on remediation technologies of soil contaminated by heavy metals[j]. Procedia Environmental Sciences, 12, 16: [4] 孔春燕. 化学淋洗法修复重金属污染土壤效果研究 [J]. 德州学院学报, 8, 24(6): KONG Chun-yan. Research on chemical washing remediation effect of heavy metal contaminated soils[j]. Journal of Dezhou University, 8, 24(6): [5] 王显海, 刘云过, 曾光明, 等. EDTA 溶液修复重金属污染土壤的效果及金属的形态变化特征 [J]. 环境科学, 6, 27(5): WANG Xian-hai, LIU Yun-guo, ZENG Guang-ming, et al. Extraction of heavy metals from contaminated soil with EDTA and their redistribution of fractions[j]. Environmental Science, 6, 27(5): [6] SUN B, ZHAO F J, LOMBI E, et al. Leaching of heavy metals from contaminated soils using EDTA[J]. Environmental Pollution, 1, 113(2): [7] DERMONT G, BERGERON M, MERCIER G, et al. Soil washing for metal removal: A review of physical/ chemical technologies and field applications[j]. Journal of Hazardous Materials, 8, 152 (1): [8] 可欣, 李培军, 巩宗强, 等. 重金属污染土壤修复技术中有关淋洗剂的研究进展 [J]. 生态学杂志, 4, 23(5): KE Xin, LI Pei-jun, GONG Zong-qiang, et al. Advances in flushing agents used for remediation of heavy metal contaminated soil[j]. Chinese Journal of Ecology, 4, 23(5): [9] 李艳梅, 雷梅, 陈同斌, 等. 钢铁工业遗留场地土壤重金属洗脱剂筛选研究 [J]. 生态环境学报, 11, (4): LI Yan-mei, LEI Mei, CHEN Tong-bin, et al. The selection of eluting agents in remediation of the heavy metal polluted soil left by a steel plant[j]. Ecology and Environmental Sciences, 11, (4): [1] PICHTEL J, VINE B, KUULA-VÄISÄNEN P, et al. Lead extraction from soils as affected by lead chemical and mineral forms[j]. Environmental Engineering Science, 1, 18(2): [11] 朱春鹏, 刘汉龙, 张晓璐. 酸碱污染土压缩特性的室内试验研究 [J]. 岩土工程学报, 8, (1): ZHU Chun-peng, LIU Han-long, ZHANG Xiao-lu. Laboratory tests on compression characteristics of soil polluted by acid and alkali[j]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 8, (1): [12] MING L, BO-HAN L, ING-RU Z, et al. Fraction distributions of lead, cadmium, copper, and zinc in metalcontaminated soil before and after extraction with disodium ethylenediaminetetraacetic acid[j]. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 39(13-14): [13] 李发生, 韩梅, 熊代群, 等. 不同浸提剂对几种典型土壤中重金属有效态的浸提效率研究 [J]. 农业环境科学学报, 3, 22(6): LI Fa-sheng, HAN Mei, XIONG Dai-qun, et al. Efficiency of some extractants for available heavy metals from several typical soils[j]. Journal of Agro- Environment Science, 3, 22(6): [14] ROBERT W P. Chelant extraction of heavy metals from contaminated soils[j]. Journal of Hazardous Materials, 1999, 66, [15] 陈晓婷, 王欣, 陈新. 几种螯合剂对污染土壤的重金属提取效率的研究 [J]. 江苏环境科技, 5, 18(2): 9-1, 13.

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untitled 20 1 2010 10 Vol.20 Special 1 The Chinese Journal of Nonferrous Metals Oct. 2010 1004-0609(2010)S1-s0127-05 Ti-6Al-4V 1 2 2 (1. 710016 2., 710049) 500~1 000 20 Ti-6Al-4V(TC4) TC4 800 TC4 800 TC4 TC4 800