摘要：为提升有机物与重金属复合污染土壤的修复效果，采用热处置技术进行实验探索。通过设定不同的加热温度、时间，以特定的工业污染土壤样品为例，系统地研究热处理对土壤中pH值、有机物浓度、重金属赋存形态和土壤理化性质的影响。实验采用土壤样品分析与多种仪器检测方法，对比热处理前后土壤的变化情况。结果表明，对土壤进行适当的热处理，可降低土壤中有机物的浓度，还能减少重金属的生物有效性，改善土壤的理化性质，为修复复合污染土壤环境提供了一种技术方案。
关键词：复合污染土壤,热处置工艺,有机物浓度
0引言
《全国土壤污染状况调查公报》显示，全国土壤点位超标率高达16.1%，主要为重金属和有机物污染，存在工业废弃物、农业活动和城市运行中产生的污染土壤中。复合污染使得土壤的修复工作更加复杂，还增加了修复难度。热处置技术通过高温处理可以使有机污染物分解、挥发和炭化，改变土壤的物理化学性质，从而影响重金属的形态、生物可利用性)。尽管热处理技术在处理单一污染类型土壤中已显示出良好的效果，但处理有机物-重金属复合污染土壤的应用效果及机理仍需深入研究。故本研究围绕热处理对复合污染土壤修复效果的影响进行实验研究。
1热处置工艺对污染土壤的影响
热处置工艺是处理污染土壤中的有机污染物和重金属的有效方法。通过对土壤进行高温处理，可实现有机污染物分解与挥发，影响重金属的化学形态，从而降低其生物可利用性。具体来说，热处置通过破坏有机物的化学结构，使其转化为小分子气体，从而减少土壤中有机污染物总量。对重金属来说，高温不仅能改变重金属的赋存状态，还可让其从较活跃的形态转化为更稳定形态，通过形成不溶的金属氧化物来降低环境流动性。热处理还能改善土壤的物理性质，如增加土壤密度、减少孔隙率，对后续的土壤利用与修复活动有着重要影响。因此，热处置工艺对处理复合污染土壤具有显著的环境与工程价值。
2材料与方法
2.1土壤样品
为研究有机-重金属复合污染土壤的热处置效果，实验选择位于典型工业区附近的土壤样本。样本代表了该地区典型的环境污染情况，含有多种有机污染物与重金属元素，如铅、镉和汞。在采集过程中，通过随机布点法确保了样品代表性。所有采集土壤样本均经过风干、机械研磨，通过2mm筛孔过筛，以去除较大的颗粒与石块，保证实验的一致性与可重复性。对每个采样点，均采集足够数量样品，以备不时之需。
2.2主要仪器与材料
本实验中使用的仪器主要包括高温电阻炉、pH计、原子吸收光谱仪(AAS)、有机碳分析仪和X射线衍射仪(XRD)。其中，高温电阻炉用于土壤样品的加热处理，pH计用于测定土壤样品的pH值，原子吸收光谱仪(AAS)用于分析土壤中重金属的浓度，有机碳分析仪用于测定土壤中有机物含量，X射线衍射仪(XRD)用于分析土壤样本矿物组成。仪器均在实验前进行了严格校准，以确保测量数据的可靠性[4)。
2.3热处理实验设计
热处理实验设计旨在评估不同温度、时间对污染土壤修复效果的影响。具体实验设置了3个不同温度条件(300、500、700℃)与3个不同的持续时间(1、2、4h),以探索最佳热处理参数。每种温度、时间组合的实验都重复进行了3次，以确保结果的可重复性。在实验中，土壤样本被放置在高温电阻炉中加热至设定温度并保持相应时间，之后在室温下自然冷却至常温，以完成一个热处理周期”。实验通过这种方式来模拟与评估热处置过程对复合污染土壤中有机物与重金属赋存形态的影响。
3结果与讨论
3.1热处理对土壤pH值的影响
实验结果显示，热处理对土壤pH值具有显著影响。如表1所示，在低温处理(300℃)时，土壤pH值略有下降，是因为有机酸分解产生了大量的酸性物质。当处理温度提升至500、700℃时，土壤pH值明显上升。主要是因为在高温度下，土壤中的碳酸盐分解，释放出氧化物，氧化物能以碱性物质形式存在，增加了土壤碱性。高温也促使了部分重金属的形态转变，形成了更多的碱性或中性的金属氧化物。不同处理时间对pH值的影响则不如温度变化显著，长时间处理使pH值略有上升，表明热处理的时间增长有助于碳酸盐的彻底分解。实验结果显示，通过热处理提高了土壤的pH值，特别是在较高处理温度下，对修复酸性土壤中的重金属污染是有益的，较高的pH有助于减少重金属的生物有效性。
3.2热处理对土壤有机物质量分数的影响
如表2所示，通过热处理可以减少土壤中的有机物质量分数。300℃的处理条件下，土壤中有机物质量分数从初始的10％降至8％，下降幅度为20％。温度提高至500℃时，有机物质量分数进一步下降至5％，相较于初始质量分数降低了50％。在700℃的温度处理下，土壤有机物质量分数显著降至2％，表示有超过80％的有机物被移除。数据结果反映了随着处理温度的提升，土壤中易挥发与可热分解的有机物质得到更高效的分解与挥发。热处理时间增加也促进了有机物降解，在高温下较长时间处理更有助于彻底移除有机物。结果表明，热处理是一种有效的技术手段，可在修复重金属和有机物复合污染的土壤中降低有机污染物的质量分数。
3.3热处理对重金属赋存形态的影响
如表3所示，热处理对土壤中重金属赋存形态具有显著影响。在300℃的处理温度下，铅的赋存形态从可交换态40％减少至30％，铬的可交换态则从35％降25％，表明热处理促进了重金属向更稳定形态转变。当处理温度升至500℃时，铅的可交换态减少到20％，铬减少到15％，铅、铬的残渣态比例分别从初始15％、20％增加至30％、35％。在700℃温度下，铅、铬的可交换态分别降至10％、5％，残渣态比例显著增加至45％和50％。镉在相同热处理条件下，可交换态从原始的30％降至5％，残渣态则增加至40％。结果表明，热处理可促进土壤中重金属从较活跃形态向较稳定形态的转移，形态的转变归因于高温下的化学反应与矿物结构的改变，使重金属更加稳定地结合在土壤矿物中，减少了其生物可利用性与环境流动性。
3.4热处理对土壤理化性质的影响
如表4所示，热处理对土壤理化性质有影响显著。在300℃的处理温度下，土壤的总孔隙度从原始的45％降低至40％，容重从1.2 g/cm3增加到1.3 g/cm3，表明土壤结构变得更加紧密。随着温度升至500℃,总孔隙度降低至35％，容重增加至1.4 g/cm3。在700℃的处理温度下，总孔隙度降至30％，容重增至1.5 g/cm3。高温处理造成土壤中有机质大量烧失，减少了土壤孔隙空间，增加土壤密度。电导率在300℃处理后，从初始的200μS/cm增加到250μS/cm，700℃时升高至300μS/cm，与土壤中矿物质的变化及溶解离子增加有关。实验结果表明，热处理显著改变了土壤物理结构与化学特性。
4结语
本研究通过实验方法探索了热处理工艺对有机－重金属复合污染土壤的修复效果。实验结果表明，通过热处理可以提高土壤的pH值，降低有机物质量分数，改变重金属的赋存形态，从易流动的形态转变为稳定的残渣态，减少其生物可利用性。同时，热处理还可以影响土壤的理化性质，包括减少孔隙度、增加容重和提高电导率。热处理技术不仅能去除有机污染物，也能稳定重金属，对复合污染土壤的环境修复具有重要的应用价值。
参考文献
[1]肖愉，元妙新，徐华锺，等.有机－重金属复合污染土壤的热处置工艺探索[J].环境科技，2024，37（1）：27-33.
[2]黄兆琴，吉栋梁，庞燕华，等.热处理修复对土壤胡敏酸含量及光谱特征的影响[J].有色金属（冶炼部分），2023（12）：104-114.
[3]刘春雨，文焱立.放射性土壤等离子体高温熔融玻璃固化处理方法研究[J].玻璃，2023，50（7）：2-8.
[4]高碧声，郭琳，刘芳.土壤和地下水污染特征及防治对策：以上海市金属表面处理及热处理加工行业为例[J].环境保护科学，2023，49（4）：33-42.
[5]高莉苹，宣悦，俞乙平，等.重金属污染土壤/底泥热处理研究现状与展望[J].应用化工，2022，51（10）：3018-3024.
文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/ligonglunwen/80939.html
