铅锌矿区土壤重金属的淋溶试验研究

舒晓晓

（1.陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司，陕西 西安 710075；2.陕西省土地工程建设集团有限责任公司，陕西 西安 710075；3.自然资源部退化及未利用土地整治重点实验室，陕西 西安 710075；4.陕西省土地整治工程技术研究中心，陕西 西安 710075）

1 材料和方法

1.1 样品数据

本文研究的铅锌矿区位于西北部沅陵县，年平均降水量1 440 mm，变化幅度是958～2 047 mm，得到了8个采样区域，每个采样区域使用蛇形布点法设置，样品的采样深度是0～20 cm，每处采样地点采集的样品质量是1 kg，样品进行自然风干以后，放置在40℃的烘箱内进行烘烤，所有的样品进行混合之后需要研磨，通过四分法对实验的样品进行处理，做好了样品的预处理之后，通过ICP做好样品的重金属检测工作，重金属检测结果如表1，其他的样品备用。

1.2 实验装置

本次实验是使用淋溶装置开展的，淋溶装置的主体高度是45 cm，柱体内部的直径是4 cm，主体的两边都会分布固体采样口，每个采样口之间的距离是5 cm，柱体的下面是液体采样口。

1.3 淋溶液的配备

分析空气质量环境的相关资料，了解到了当地的降水pH值是3.8～7.2，降水量是1 200～1 500 mm，本次试验的淋溶液可以模拟降水情况，模拟的雨水是用硫酸、硝酸、氢氧化钠，采用稀释法进行配置的，pH值是3.8、5.5以及7.2。

1.4 实验设计

1.4.1 铅锌矿区的土壤重金属淋溶特点分析

填充物自上而下分别是玻璃珠、无纺纱布以及土壤。矿区土壤的装前质量为0.55 kg，使用淋溶液后的样品才能够达到饱和状况，最大程度地对土壤的状态进行模拟。然后模拟降雨情况，使用连续的模拟淋溶办法，用到了玻璃转子流量计对水进行控制，让流速控制到7～7.5 mL/h，同时对室温进行保持，根据相关的气象资料获得当地年降水量为1 200～1 500 mm，1 300 mm是年平均降水量。

式中：S——容器面积；h——高度。

式中：Q——体积；v——速度。

根据公式（1）和公式（2）获得的溶液总量为5 200 mL，实验4年得到的容量为5 200 mL，使用时间是28.9～30.9 d，淋溶的周期是30 d，30 d之后会结束淋溶，然后收集溶液。

1.4.2 淋溶条件下铅锌矿区的土壤重金属迁移分析

淋溶柱体中自上而下分别是玻璃珠、无纺纱布以及矿区土壤，污染土壤的装填质量是0.3 kg，干净土壤的装填质量是0.25 kg，处理方式和以上相同。

2 结果和讨论

2.1 土壤淋溶pH值的变化情况

土壤系统的成分比较复杂，缓冲的容量也是比较强大的，pH值的高低在某种程度上反映了土壤对于酸碱程度的缓冲情况。

因为淋溶实验中淋溶液在不断地积累，3种pH值的淋溶液经过实验后的电导率变化表现出明显的不同，第1阶段的体积是0～1 300 mL，电导率是快速下降的。第2个阶段的体积大于1 300 mL，这个阶段的电导率较小而且变化比较缓慢，最终进入到了平衡的状况中。这是因为反应是在不断的进行着，土壤被交换的离子数量也在不断地减少，内部的一些离子在缓慢地进行释放，所以这种过程会持续一段时间。

表2 土壤淋溶pH值的变化情况Tab.2 Change of pH value of soil leaching

2.2 土壤淋出液重金属含量的变化情况

文章以3种不同的淋出液对铅锌矿区的土壤进行了模拟实验，获得重金属在淋溶之后的各种金属元素的浓度，在这种情况下，淋出液中的浓度整体上满足先增加后降低的要求，淋出液的体积是210 mL，很快就达到了巅峰值，而且浓度由高到低对应的3种淋出条件，pH值分别是3.8、5.5以及7.2，当年淋出液累计总量高于210 mL时，浓度也是不断地在降低的，浓度会随着容量的累积变化而出现变化，但是淋出液中的浓度累积量高于1 300 mL时，就会产生一个离子浓度平衡的趋势，当淋出液的体积为100 mL时，就会产生浓度峰值，之后浓度会不断地下降，浓度在回升之后维持了一个很平稳的过程，因为浓度的峰值出现得很晚，所以当体积为650 mL时就会产生峰值，然后就是不断平稳下降的过程，当体积高于4 550 mL时，浓度就是平衡的。

2.3 重金属浓度、pH值和电导率的相关关系

通过了解淋溶状况下重金属的浓度、pH值电导率和体积之间的关系，才能更深入了解其淋溶的具体方向和程度。本试验发现，土壤在这种实验条件下，重金属的释放量、pH值和溶液体积之间有一定的相关性，且是一种正相关关系，淋出液的电导率和体积是一种负相关关系。

3 结论

淋溶过程中pH值的变化整体上是迅速上升缓慢增加，然后平衡的3个过程，趋于平衡之后的3种淋溶液产生的pH值并没有出现明显的差别，电导率是快速下降以及缓慢下降到平稳的两个状态，淋溶之后土壤中的金属形态产生了很大的变化，整体的趋势是比例显著提升的，但是酸可提取的状态比例不断下降。