電流是指示電動(dòng)力學(xué)修復(fù)的重要參數(shù)。由圖2所示，實(shí)驗(yàn)S1-S5 具有同樣的變化趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)中，電流首先增大，到達(dá)最大值后，然后開(kāi)始緩慢降低。其原因是: 通過(guò)土壤的電流與土壤中可遷移離子濃度密切相關(guān)。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，電解液向土壤中的遷移及土壤重金屬污染物的溶解與解吸需要一段時(shí)間，因此電流較小; 隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，電解液在電滲的作用下通過(guò)土壤及土壤重金屬離子的電遷移作用，土壤槽中的離子濃度逐漸升高，電流值上升; 隨著電解時(shí)間的延長(zhǎng)，大量的重金屬離子轉(zhuǎn)移到電極液中被去除。另外，電解反應(yīng)產(chǎn)物或其他化學(xué)物質(zhì)與遷移離子發(fā)生反應(yīng)( 如向陽(yáng)極遷移的OH － 與向陰極遷移的H + 中和形成水) ，也降低了土壤中的離子濃度，從而使通過(guò)土壤的電流逐漸減小。

圖2 電動(dòng)力學(xué)修復(fù)中土壤槽電流值的變化

Fig． 2 Changes of current across soilcell during electrokinetic remediation由圖2 所示，實(shí)驗(yàn)S5 的電流值要明顯高于另外4 組，電流值隨著EDTA 濃度增大而增大，原因是EDTA 二鈉鹽的引入提高了陰極液的電導(dǎo)率( 見(jiàn)表1) ，同時(shí)加入EDTA 與重金屬污染物發(fā)生了絡(luò)合反應(yīng)，提高了土壤中的離子濃度，從而導(dǎo)致電流值提高。電滲流以24 h 陰極液體積變化計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)圖3。如圖所示電滲流呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)低濃度EDTA 的加入對(duì)電滲流影響不大，而高濃度EDTA的加入則增加了電滲流，這可能是高濃度EDTA的加入改變了土壤系統(tǒng)的表面結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)所致［14］。圖3 電動(dòng)力學(xué)修復(fù)中電滲流的變化Fig． 3 Changes of electroosmotic flowduring electrokinetic remediation

2． 2 修復(fù)后土壤pH 值變化

修復(fù)后土壤pH 值變化如圖4 所示，實(shí)驗(yàn)S1 ～S5 具有同樣的pH 值變化趨勢(shì)。其原因如下: 在電動(dòng)力學(xué)修復(fù)過(guò)程中陽(yáng)極產(chǎn)生的H + 向陰極方向遷

移，陰極產(chǎn)生的OH-向陽(yáng)極方向遷移，所以修復(fù)后的土壤從陽(yáng)極到陰極pH 值逐漸增大。圖4 電動(dòng)力學(xué)修復(fù)后土壤pH 變化Fig． 4 Variations of soil pH after electrokinetic remediation

2． 3 土壤重金屬污染物的去除

修復(fù)過(guò)程中，每24 h 更新電解槽和儲(chǔ)液室內(nèi)電解液，測(cè)定其體積及重金屬濃度，計(jì)算出的兩極電解液重金屬累積量如圖5 所示。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，在兩極電解液中均檢測(cè)出重金屬污染物的存在。其原因如下: 在電場(chǎng)作用下，電遷移使S2 ～ S5 組土壤中的EDTA-Cu、EDTA-Pb 和EDTA-Cd 絡(luò)合陰離子移動(dòng)到陽(yáng)極液; 而未與EDTA 絡(luò)合的重金屬陽(yáng)離子則在電遷移作用下移動(dòng)到陰極液，從而修復(fù)了重金屬污染土壤。S1 組土壤中的銅鉛鎘陽(yáng)離子則在電遷移作用下大量移動(dòng)到陰極液，而陽(yáng)極液中檢測(cè)出的少量重金屬可能是由于溶解作用所致。如圖5 所示，EDTA 的引入提高了電解液中重

金屬的累積總量( 陰陽(yáng)電解液中重金屬累積量之和) ，特別是Pb。在5 組實(shí)驗(yàn)中，S5 組具有最高的修復(fù)效率。這說(shuō)明EDTA 通過(guò)形成重金屬絡(luò)合物，增加其遷移性，電動(dòng)力修復(fù)效率顯著提高。在S5 組實(shí)驗(yàn)條件下，污染土壤中總銅、總鉛和總鎘的去除率分別為: 90． 2%、68． 1%和95． 1% ( 根據(jù)兩極電解液中重金屬累積總量/300 g 污染土壤中的重金屬含量來(lái)計(jì)算) ，即同等條件下的電動(dòng)力學(xué)去除率: Cd ＞ Cu＞ Pb，這與文獻(xiàn)［15， 16］的報(bào)道一致。修復(fù)后土壤剩余重金屬濃度如圖6 所示，S1 與S2 ～ S5 呈現(xiàn)出不同趨勢(shì)。S1 組在土壤槽5 ～ 8 cm處有大量殘留，而S2 ～ S5 在土壤槽2 ～ 5 cm 處有大量殘留。原因是: 未引入EDTA 的S1 實(shí)驗(yàn)，銅鉛鎘陽(yáng)離子的主要遷移方向是從陽(yáng)極向陰極，大量未遷移出的重金屬在土壤槽右側(cè)殘留; 而S2 ～ S5 實(shí)驗(yàn)加入了EDTA，所形成的絡(luò)合重金屬陰離子則主要從陰極遷移到陽(yáng)極，未遷移出的重金屬在土壤槽左側(cè)

殘留。同時(shí)如圖所示EDTA 的引入降低了土壤中重金屬濃度，這與圖5 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也相互對(duì)應(yīng)。

2． 4 電動(dòng)力學(xué)修復(fù)對(duì)重金屬形態(tài)的影響

電動(dòng)力學(xué)修復(fù)顯著改變了土壤重金屬污染物的化學(xué)形態(tài)。如圖7 所示，不穩(wěn)定的，遷移性強(qiáng)的可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)及鐵錳結(jié)合態(tài)的銅鉛鎘在土壤酸化后，通過(guò)電遷移作用被大量去除，在污染土壤中的比例顯著降低。電動(dòng)力學(xué)修復(fù)后，土壤中剩余的銅鉛鎘大部分以較穩(wěn)定的、環(huán)境毒性較低的有機(jī)態(tài)和殘余態(tài)形式存在，顯著降低了對(duì)周邊生物和環(huán)境的毒害。

3 結(jié)論

( 1) 電動(dòng)力學(xué)修復(fù)能有效去除土壤中的多種重金屬污染物。在電場(chǎng)作用下，電遷移使土壤中的EDTA 絡(luò)合重金屬陰離子移動(dòng)到陽(yáng)極液，而未絡(luò)合的重金屬陽(yáng)離子則電遷移到陰極液，從而修復(fù)了重金屬污染土壤。

( 2) 在設(shè)定的5 組實(shí)驗(yàn)中，S5 組( 0． 1 mol /LEDTA) 具有最佳的修復(fù)效果。在此實(shí)驗(yàn)條件下，污染土壤中總銅、總鉛和總鎘的去除率分別為

90. 2%、68． 1%和95． 1%。

( 3) 電動(dòng)力學(xué)修復(fù)后，土壤中的銅鉛鎘主要以較穩(wěn)定的有機(jī)態(tài)和殘余態(tài)形式存在，顯著降低了對(duì)周邊生物和環(huán)境的毒害。