土壤是绝大多数生物赖以生存的物质基础,是人类不可缺少与再生的自然资源。随着现代工业的飞速发展,土壤重金属污染问题日趋严重。土壤中重金属累积到一定程度,不仅会导致土壤退化、农作物质量与产量下降,而且通过转化迁移进入地下水,恶化水文环境,直接或者间接危害人类的健康。重金属一般指比重大于5 的金属元素,其中铅是一种具有神经毒性的重金属,土壤被铅污染后直接受影响的是植物。铅被植物体吸收后,在根、茎、叶上的积累通过食物链向高等生物体传播。过量进入人体除部分通过新陈代谢排出以外,另一部分在数小时后溶入血液中,阻碍血红细胞的合成导致人体贫血;小儿铅中毒则出现发育迟缓、食欲不振、行走不便等症状。美国环保局将铅列为“可能致癌物”。
固化稳定化是污染场地的5 大修复方法之一,也是最经济实用的钝化土壤中重金属的方法。处理后的产物还可以被建筑业所采用(路基、地基、建筑材料)。硅酸盐固化是钝化土壤重金属的最常用手段。例如水泥,重金属粒子主要通过被水泥水化产物的吸附、表面络合沉淀、被水化产物包裹或者与水化产物的基团进行同晶置换而进入矿物的晶格而有效的抑制重金属离子的迁移转化。经过冶炼后的高炉矿渣是一种易熔物,具有一定的水化活性。稻壳可燃成分高,稻壳灰具有较大的比表面积和良好的吸附能力,已被证实能够用来吸附水中的Cu(II)、Cr(Ⅵ)、Cr(III)等众多重金属,而Pb(II)也能部分被稻壳灰吸附。基于此,采用稻壳灰作为活性辅助胶凝材料以促进固化体系对重金属铅的吸附。
钝化剂的基体材料高炉矿渣、熟料充分水化,形成水化硅酸钙、钙钒石以及水化硅铝酸钙,并穿插在土壤颗粒间,增强了土体的密实性,提高固化体的抗压强度。CSH 凝胶对溶解态铅有较大的吸附性,被吸附的Pb 以Pb2+地形式进入了CSH 晶格。处理低浓度铅污染土壤时,稻壳灰复合胶凝材料处理效果较水泥稳定,钝化剂含量为25%,掺杂30%稻壳灰时,28d 铅浸出浓度仅为0.24mg/L。高浓度污染土壤钝化处理后各个龄期的铅浸出浓度相差不大,说明在固化的前期,大部分铅被固定,在土壤环境中存在的含铅矿物/沉淀主要包括(氢)氧化物、碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐和磷酸盐中,磷酸盐溶解度最小,从而达到固定Pb2+离子目的。
(关键字:污染 重金属铅 机理)