汞污染农田土壤低温热解处理性能研究

本试验选取汞去除率有明显变化的热解温度处理后的土样进行形态分析，以对热解升温过程中汞的形态分布有一个比较动态的了解。

从图5可以看出，随着温度的升高，总汞及7种形态的汞含量变化都呈现出下降的趋势。总汞在整个升温过程中一直减少，当温度达到400℃时，已经降 到15mg/kg以下，说明温度对土壤中汞的去除的影响显著。水溶态(Ⅰ)、交换态(Ⅱ)以及碳酸盐，铁锰结合态(Ⅲ)3种在整个过程中呈现出骤降趋势，这与张倩 等[12]的研究结果相类似。当温度达到400℃时，水溶态(Ⅰ)和交换态(Ⅱ)均降为0mg/kg，碳酸盐，铁锰结 合态也被降到0.01mg/kg的水平。水溶态与交换态汞是土壤环境中能被植物吸收利用的部分，毒性比较大，当温度达到400℃时，均被去除完全。腐植酸结合 态(Ⅳ )和易氧化有机结合态(Ⅴ)的变化规律比较相似，320℃之前，随温度上升其下降趋势明显，但规律性较差。这是因为随着温度的升高，土壤中各种形态的汞之间会相互转化，故呈现出无规律的变化。320℃之后便快速下降，达到350℃时趋缓。难氧化降解有机结合态和残渣态汞的变化规律与总汞的变化趋势极为相似，在整个过程中都是急剧下降，达到350℃时趋缓。

从整个过程来看，当温度升到400℃时，土壤总汞量仅剩下14.47mg/kg，去除率达到94.2%，且残留下来的大部分为残渣态的汞，这部分汞相对来说比较稳定，不易挥发，也不会被植物吸收，环境风险较小。

3 结论

(1)处理时间与土壤含水率相同时，处理温度越高，土壤汞的去除率也越大。土壤含汞量越高，处理效果越明显。当温度达到350℃时，去除率已经达到90%以上，此后增长趋势缓慢。综合考虑耗能与土壤肥力保持方面因素，选择350℃作为低温热解法的最适温度。

(2)处理温度与土壤水分保持不变，处理时间越长，土壤汞的去除率越大。在整个处理过程中，汞的去除率随时间变化明显。当处理持续时间达到90min时，土壤汞的去除率已经达到90%以上，之后趋于平缓，故将90min作为热解的最适时间。

(3)控制热解温度与持续时间，土壤含水率与壤 汞的去除效率成反比。 当土壤含水率降至13.8%时，即风干天数为10d左右，土壤汞的去除率开始下降不明显。说明采集回来的新鲜土壤需要稍作风干处理，再进行热解脱汞会相应提高去除效率。

(4)贵州清镇地区汞污染土壤中各种汞形态的分 布状况如下：残渣态(60.73%) >难氧化降解有机质结合态(36.83%)>易氧化降解有机质结合态(0.95%)>交换态含量(0.49%)>腐植酸结合或络合态(0.37%)=碳酸盐和铁、锰氧化物结合态(0.37%)>水溶态(0.26%)。经低温热解处理后，前5种形态的汞含量比较低，在增温过程中含量变化有所起伏，但是当温度到达400℃时，都基本去除。难氧化有机结合态和残渣态均是随着 温度的增高而大幅减少， 400℃时去除率达到96.6%和95.8%。说明低温热解法对残渣态的汞的去除效果也十分明显。

[参考文献]

[1]包正铎，王建旭，冯新斌，等.贵州万山汞矿区污染土壤中汞 的形态分布特征[J].生态学杂志，2011，30(5)：907-913.

BaoZhengduo， WangJianxu，FengXinbin，etal.DistributionofmercuryspeciationinpollutedsoilsofWanshanmercuryminingareainGuizhou[J].ChineseJournalofEcology，2011，30(5)：907-913.(inChinese)

[2]姚爱军，青长乐，牟树森.腐殖酸对矿物结合汞活性的影响： Ⅰ.腐殖酸对矿物结合汞挥发活性的影响[J].土壤学报，1999，36(4)：477-483.

YaoAijun，QingChangle，MouShusen.Effectofhumusontheactivityofmineral-boundHg[J].ActaPedologicaSinica，1999，36(4)：477-483.(inChinese)

[3]LiP，FengX，QiuG，etal.Mercuryexposuresandsymp-tomsinsmeltingworkersofartisanalmercuryminesinWuchuan， Guizhou[J].ChinaEnvironRes,2008.

[4]杨燕娜，温小乐.土壤汞污染及其治理措施的研究综述[J]. 能源与环境，2006(3)：9-11.

YangYannaWenXiaole.Areviewonmercurypollutionandcontrolmeasuresofsoil[J].EnergyandEnvironment，2006(3)：9-11.(inChinese)

[5]HuangYT，HseuZY，HsiHC.Influencesofthermal decontaminationonmercuryremoval，soilpropertiesandrepartitioningofcoexistingheavymetals[J].Chemosphere，2011，84(9)：1244-1249.

[6]RafalKuski.Amethodofmercuryremovalfromtopsoil usinglow-thermalapplication[J].EnvironmentalMonitoringandAssessment，2005，104：341-351.

[7]ChangTC，YenJH.On-sitemercury-contaminatedsoils remediationbyusingthermaldesorptiontechnology[J].JHazardMater，2006，128(23)：208-217.

[8]冯新斌，陈业材，朱卫国，等.土壤中汞存在形式的研究[J]. 矿物学报，1996，16(2)：218-222.

FengXinbin，ChenYecai，ZhuWeiguo.Thedistributionofvariousmercuryspeciesinsoil[J].ACTAMinerAlodicaSinica，1996，16(2)：218-222.(inChinese)

[9]陈怀满.环境土壤学[M].北京：科学出版社，2006:399-400.

ChenHuaiman.EnvironmentalSoilScience[M].Beijing：SciencePress，2006:399-400.(inChinese)

[10]朱小翠，青长乐，皮广洁.土壤汞形态及其影响因素的研究 [J].土壤学报，1996，33(1)：94-100. ZhuXiaocui，QingChangle，PiGuangjie.Studyonsiolmercuryfractionsandtheirinfluencingfactors[J].ActaPedo-logicaSinica，1996，33(1)：94-100.(inChinese)

[11]依艳丽，李迎，张大庚，等.不同水分条件下汞在土壤中形态 转化的研究[J].沈阳农业大学学报，2010，41(1)：42-45.

YiYanli，LiYing，ZhangDageng，etal.Dynamicprocessoftheformofmercuryinthesoilunderdifferentwaterconditions[J].JournalofShenyangAgriculturalUniversity，2010，41(1)：42-45.(inChinese)

[12]张倩，许端平，董泽琴，等.汞污染土壤热解吸处理过程中不 同形态汞的温度效应[J].环境科学研究，2012，25(8)：870-874.

ZhangQian，XuDuanping，DongZeqin，etal.Effectsoftemperatureonmercuryfractionsincontaminatedsoilduringthethermaldesorptionprocess[J].ResearchofEnvironmentalScience，2012，25(8)：870-874.(inChinese) 52