重金属污染土壤的化学修复(EDTA对土壤中铜的淋洗):实验原理

据报道,我国受重金属污染土地约 2 000 万公顷,约占耕地总面积的1/5。由于土壤污染对人类的危害性极大,它不仅直接导致土地质量退化,影响农产品安全,通过食物链对人体健康产生影响,还通过对地下水的污染及污染的转移构成对人类生存环境多个层面上的危害。鉴于土壤污染危害的严重性,污染土壤的修复在国际上受到了高度重视,并成为国内外环境界研究的热点。

实验原理

土壤本身含一定量的重金属元素,其中很多是作物生长必需的微量元素,如Mn,Cu,Zn等。因此,只有当进入土壤的重金属元素积累的浓度超过了作物需要和可忍受的程度,而表现出受毒害的症状或作物生长虽未受伤害,但是产品中某重金属含量超过标准,造成对高一级生物的危害时,才能认为土壤被重金属污染。

土壤淋洗法是土壤修复方法的一种,该方法是一个污染土壤和淋洗液间的高能量接触,从污染土壤、污泥、沉积物中去除有机和无机污染物的过程,包括了物理、化学多机制的修复工艺,能够实现危险物质的分离、隔离或危险物质的无害化转变,然后对含有污染物的淋洗液进行处理,回收淋洗剂循环利用。由于该方法可用于污染土壤的原位修复,减少异位修复采集、运送、复原土壤的费用,并且在修复有机、无机污染方面均有很大潜力,在经济上与其他方法相比也有一定的优势,因此在国际受到广泛关注。淋洗法修复重金属污染,通常采用向淋洗液中添加无机酸、低分子量有机酸或合适的络合剂如EDTA,NTA等来增加金属的可移动性,从而达到清洁土壤的目的。

乙二胺四乙酸钠(EDTA钠盐)的结构为:

它有4个给出电子对的氧原子和2个给出电子对的氮原子,故可和绝大多数金属离子形成稳定的螯合物。Cu 2+ 与EDTA(简式H Y)作用的方程为

Cu 2+ 和Y 4- 螯合形成5个五原子环,这是螯合物特别稳定的主要原因。

用EDTA淋洗土壤中的Cu相当于EDTA对土壤中各种键合形态的Cu的竞争平衡作用。

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