重金属污染铬在土壤中的价态转化
铬盐广泛用于化工、冶金、制革等行业,是重要的化工产品。每生产1吨铬盐排出2.5~3吨铬渣。铬渣即铬盐生产过程中产生的废渣,其外观有黄绿、黑绿、赭绿等颜色。铬渣因其含有1%~2%的铬酸钙和0.5%~1%的水溶性Cr(VI)(剧毒物)而成为有毒废物。Cr(VI)化合物是有毒的和致癌的,世界卫生组织属下的国际癌症研究署(IARC)已将Cr(VI)分在第一组(致癌物质),Cr(VI)对植物也会产生很大危害。当水中Cr(VI)浓度大于0.1mg.kg-1,水稻种子的萌发就开始受到抑制;当水中Cr(VI)浓度为5mg.kg-1时,小麦种子生长便会表现出受害症状刊。因此,对铬渣污染土壤修复已成(cheng)为我(wo)国土壤污染治(zhi)理的重点。
重金属铬在土壤中的价态转化是怎样的呢?
在正常的(de)pH值(zhi)和(he)氧化(hua)(hua)(hua)还原电位(Eh)条(tiao)件(jian)下(xia),土壤中铬主要以(yi)四(si)种化(hua)(hua)(hua)学形(xing)态(tai)(tai)存在,两种三价(jia)铬离子,即Cr2+阳离子和(he)CrO2-阴离子,两种六价(jia)铬阴离子,即CrO42-和(he)Cr2072-.在适(shi)当的(de)土壤环境(jing)条(tiao)件(jian)下(xia),三价(jia)形(xing)态(tai)(tai)的(de)铬和(he)六价(jia)形(xing)态(tai)(tai)的(de)铬可以(yi)互(hu)相转化(hua)(hua)(hua),其相互(hu)转化(hua)(hua)(hua)如图所示(shi)。
土壤(rang)中的氧(yang)(yang)化还(hai)(hai)(hai)原(yuan)(yuan)反应可(ke)使(shi)Cr(III)和Cr(VI)之 间相互(hu)转(zhuan)化,这个过(guo)程(cheng)取决于体(ti)系的pH值、氧(yang)(yang)气(qi)浓度、适当的氧(yang)(yang)化剂(ji)/还(hai)(hai)(hai)原(yuan)(yuan)剂(ji)/络合(he)剂(ji)及催化剂(ji)。在(zai)酸性(xing)条(tiao)件下,环境中Cr(VI)容(rong)易被还(hai)(hai)(hai)原(yuan)(yuan)为Cr(III),而(er)在(zai)碱性(xing)条(tiao)件及高的氧(yang)(yang)化还(hai)(hai)(hai)原(yuan)(yuan)电(dian)位下,铬(ge)则(ze)主要(yao)以Cr(VI)形态存在(zai)。在(zai)一定条(tiao)件下,氧(yang)(yang)气(qi)、Fe3+、 MnO2等(deng)氧(yang)(yang)化剂(ji)均可(ke)将Cr(III)氧(yang)(yang)化成(cheng)Cr(VI); 而(er)Cr(VI)在(zai)缺氧(yang)(yang)、 有还(hai)(hai)(hai)原(yuan)(yuan)性(xing)离子(如S2-、 Fe2+、Mn2+等(deng))或(huo)有机物存在(zai)时(shi),可(ke)被还(hai)(hai)(hai)原(yuan)(yuan)为Cr(III)。土壤(rang)中铬(ge)的氧(yang)(yang)化还(hai)(hai)(hai)原(yuan)(yuan)过(guo)程(cheng)和络合(he)作用,形成(cheng)了不同形态铬(ge)在(zai)土壤(rang)中的循环。
清楚了铬在土壤中的价态转化,我们在选择铬污染场地化学淋洗修复工艺时,即可选择合适的淋洗剂和把握好合适的土壤淋洗修复设备,以便(bian)淋(lin)洗效果达到较佳的程度。