引言锑(Sb)具有潜在毒性和致癌性，已被欧盟和美国环境保护局列为优先控制物。近几年，工业生产等活动造成土壤中Sb污染问题日益凸显，重金属污染土壤修复技术[1]是指将污染土壤中的重金属转移出土壤，彻底去除重金属，如土壤淋洗修复技术，或采用物理化学方法，降低污染土壤中重金属的生物可利用性和转移性，将重金属封存在土壤中，如水泥窑协同技术。土壤淋洗修复技术能够将重金属永久去除，重金属残留量达到土壤容许值。因修复过程简单、修复工程周期短、修复后土壤无二次污染等优点，土壤淋洗修复技术已在重金属污染土壤修复工程中广泛应用。淋洗修复效果取决于淋洗剂的选择，而土壤淋洗剂包括表面活性剂、螯合剂和无机清洗剂[2]等。乙二胺四乙酸(EDTA)能够与多数重金属离子配合生成稳定性较强、更易溶解的螯合物。重金属污染土壤淋洗处理采用EDTA作为淋洗剂，可获得较为理想的去除效果。采用EDTA对镉污染土壤进行振荡淋洗处理，土壤中镉的去除率可达89.14%[3]。采用EDTA对锌污染土壤进行振荡淋洗处理，土壤中锌的去除率可达85.26%[4]。重金属浓度一般随着粒径减小而增加，此外，重金属种类的不同能够引起粒径中富集情况的不同[5]。因此，以重金属在不同粒径土壤中的分布特征为研究对象，将污染较重的土壤颗粒进行处理，以期提高淋洗效率，减少处理土壤体积，降低修复成本。试验选取上海某Sb污染地块土壤，分析土壤粒径组成及Sb在不同粒径土壤中的分布特征，筛分Sb浓度超出国家标准限值的Sb污染土壤，采用振荡淋洗方法，在EDTA作为淋洗剂，水土比为5∶1、淋洗时间2 h的条件下，设置不同的淋洗浓度对Sb污染土壤进行淋洗修复，以期获得高效、低成本的Sb污染土壤修复技术。相关研究结果可为Sb污染土壤修复工程提供参考。1材料与方法1.1供试土壤试验所用土壤采自上海某Sb污染地块0~50 cm表层土，该地块规划为居住用地，属于建设用地中第一类用地。为确保地块安全开发及后期居民身体健康，基于风险评估和修复方案确定的土壤修复目标值为20 mg/kg。1.2粒径分级将采集的土壤样品均匀地摊铺在陶瓷盘中，置于室内干燥，适时翻动土壤并挑出土壤样品中明显的建渣、塑料碎片、草根和枯枝等杂质。采用干筛方法对土壤进行粒径分级，具体操作为：粗磨后的风干土壤样品，全部通过5.00 mm分析筛，取500 g过5.00 mm分析筛的土壤样品，依次通过2.00 mm、0.85 mm和0.15 mm分析筛，获得粒径分别为0.15 mm、0.15~0.85 mm、0.85~2.00 mm和2.00~5.00 mm土壤样品，4个粒径级别的土壤样品进行称量，测定各粒径组分土壤中Sb含量。1.3淋洗试验选取粒径0.15 mm土壤样品作为淋洗修复的研究对象，采用EDTA作为淋洗剂，确定淋洗时间2 h，水土比5∶1条件下，EDTA浓度设置为0.02 mol/L、0.03 mol/L、0.04 mol/L和0.05 mol/L，共设4组试验，每组3个平行试验。具体试验操作为：取80 g粒径0.15 mm土壤样品于具塞三角烧瓶，按照水土质量比5∶1的比例加入相应浓度淋洗剂，盖紧瓶塞摇匀置于恒温振荡器淋洗2 h，采用离心机对淋洗后土壤溶液进行水土分离，收集淋洗后土壤样品冻干后送检，测定Sb含量和pH值。1.4检测方法及数据分析试验采用王水提取-电感耦合等离子体质谱法，测定各粒径组分土壤样品中Sb含量，并进行统计分析。2结果与分析2.1土壤中各粒径组分质量百分比不同粒径组分土壤质量占土壤样品总质量百分数如图1所示，总体上呈现随着粒径增大其质量百分数显著减少的变化趋势。污染地块不同粒径组分土壤质量百分数差异显著，粒径0.15 mm的土壤占比最大，为(56.37±2.84)%，高于其他粒径的土壤质量占比。此外，污染地块土壤主要由粒径0.15 mm细小颗粒土壤组成，其质量超过污染地块土壤总质量的1/2。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.05.019.F001图1土壤中各粒径组分质量百分数2.2不同粒径土壤中Sb分布特征不同粒径组分土壤中Sb含量如图2所示，总体呈现随着粒径的增加而减小的变化趋势。土壤中Sb含量差异显著，粒径0.15 mm土壤中Sb含量最大，为(168.33±4.84) mg/kg，明显高于修复目标值20 mg/kg。粒径为0.15~0.85 mm、0.85~2.00 mm和2.00~5.00 mm土壤中Sb含量分别为(15.33±0.09) mg/kg、(6.17±0.03) mg/kg和(7.17±0.09) mg/kg，均低于修复目标值20 mg/kg。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.05.019.F002图2不同粒径土壤中Sb含量2.3不同浓度EDTA淋洗效果粒径0.15 mm Sb污染土壤，在不同浓度EDTA淋洗液淋洗修复2 h后，土壤中Sb去除率及残留含量如图3所示。淋洗时间2 h和水土比5∶1条件下，增加EDTA浓度，污染土壤中Sb去除率呈现不断增加趋势，但当EDTA超过一定浓度继续增加时，土壤中Sb去除率增加较为平缓。当EDTA浓度为0.02 mol/L时，Sb去除率为78.27%；当EDTA浓度增加至0.03 mol/L时，土壤中Sb去除率增加至90.18%，Sb去除率增加11.91%；当EDTA浓度增加至0.04 mol/L时，土壤中Sb去除率增加至94.30%，Sb去除率增加4.12%；当EDTA浓度增加至0.05 mol/L时，土壤中Sb去除率增加至97.45%，Sb去除率仅增加3.15%。随着EDTA浓度增加，土壤中Sb残留含量显著减少。当EDTA浓度为0.02 mol/L时，土壤中Sb残留含量为36.57 mg/kg，高于修复目标值。当EDTA浓度为0.03~0.05 mol/L时，残留含量为4.3~16.53 mg/kg，均低于修复目标值。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.05.019.F003图3不同浓度EDTA淋洗效果3讨论明晰Sb在污染土壤各粒径组分中的分布特征，对确定重金属在土壤不同粒径组分中主要富集区域具有重要帮助，为重金属污染土壤修复工程中筛分土壤粒径分界线的确定提供参考。将污染较重的土壤筛分出来进行单独处理，不仅能够减少修复土壤的体积，而且能够降低修复成本。结果显示，粒径0.15 mm土壤质量占比和Sb含量分别为(56.37±2.84)%和(168.33±4.84) mg/kg，明显高于其他粒径组分土壤质量百分比及Sb含量，表明本污染地块Sb主要在小粒径(0.15 mm)颗粒土壤上富集。可能的原因为：（1）土壤主要由粒径较小的颗粒组分构成，在土壤中的质量百分比往往最大；（2）小粒径土壤颗粒的比表面积较大，能够提供吸附重金属的点位较多，吸附Sb较多。试验结果与赵建峰[5]对湖南省株洲市清水塘工业区某有色金属冶炼厂地块土壤中各粒径组分质量占比及Sb在各粒径组分中分布特征研究所获结论一致。试验表明，粒径0.15 mm土壤中Sb含量高于修复目标值约7.41倍，其他粒径组分土壤中Sb含量均低于修复目标值。因此，实际修复工程应用中以0.15 mm作为土壤筛分的粒径分界线，对筛分后粒径≥0.15 mm可作直接回填处理，对粒径0.15 mm土壤需作进一步修复处理，使其土壤中Sb含量达到修复目标。EDTA含有2个氨基和5个羧基，是一种多齿配体，能够使重金属从土壤颗粒表面不断转移至土壤溶液，进一步对土壤溶液进行水土分离，从而达到重金属从土壤中去除的目的[6]。此外，重金属的去除效果随着EDTA浓度的增加而增强，这是因为EDTA溶液浓度越高，能够提供的与重金属离子配合的EDTA量越多，与土壤中重金属离子发生配合反应越充分，进而去除效果更好。在淋洗时间为2 h和水土比为5∶1条件下，当EDTA浓度为0.03 mol/L时，土壤中Sb的去除率可达90%以上，残留含量低于修复目标值，继续增加EDTA浓度，土壤中Sb的去除率增加较为缓慢，考虑修复成本，实际修复工程应用中建议在EDTA浓度为0.03 mol/L、淋洗时间为2 h和水土比为5∶1的条件下进行淋洗修复。4结语通过对典型Sb污染地块土壤粒径组成、土壤中Sb的污染特征及不同浓度EDTA溶液淋洗修复效果研究，得出以下结论：（1）污染地块土壤主要是由粒径0.15 mm细小颗粒土壤组成，质量占比为(56.37±2.84)%。（2）Sb在不同粒径土壤中含量差异显著，且随着粒径的增大而减小，粒径0.15 mm土壤中Sb含量均值为(168.33±4.84) mg/kg，大于修复目标值，其他粒径组分土壤中Sb含量均低于修复目标值。（3）EDTA对污染土壤中的Sb具有较好地去除效果，且去除效果随着EDTA浓度的增加而增强，在淋洗时间为2 h，水土比为5∶1，EDTA浓度为0.03 mol/L时，土壤中Sb的去除率可达90%以上，残留含量低于修复目标值。（4）试验中Sb污染地块可采用先筛分后淋洗修复处理技术，以0.15 mm作为筛分的分界线，对粒径0.15 mm的土壤在EDTA浓度为0.03 mol/L、淋洗时间为2 h、水土比为5∶1的条件下进行淋洗修复。