重金属污染土壤的电动修复

土壤电动修复的起源和发展

19世纪初期，Reuss将直流电场加在泥水混合物两端的时候发现了电动现象，直到20世纪80年代，德国才率先将该过程应用于土壤脱水，污染土壤电动修得技术的开创者是美国学者Acar。目前国内外在电动修复技术领域内的研究还是以实验室为主，现场实际工程技术研究还十分不成熟。

        电动修复法是在受污染的土壤区域置入导电电极，然后施加一定的电压形成直流电场，利用电场产生的各种电动力学效应如电迁移、电渗析和电泳等使土壤孔隙中水分子、无机离子、有机分子和微生物细胞等作定向迁移运动，从而使土壤中的目标污染物定向迁移到一定区域，达到将污染物从土壤中分离出来的目的，因其简便、快捷、低耗的特点，电动修复被认为是一种对污染土壤治理颇具潜力的绿色原位修复技术。

       电动技术最先用于污染土壤的修复，被处理的废物用水或辅剂饱和后置于电渗析槽中，在电场作用下，金属离子根据其电荷向相应电极迁移从而实现金属的回收。电动技术作为一种新的重金属提取方法，具有以下特点：环境相容性；多功能适用性；能量效率高；安全性好；可选择性强；可自动化控制性强；运行费用低等。

电动技术在环境工程中的应用是一门综合地球物理、环境化学、电化学、分析化学、物理化学等学科的交叉研究领域。它主要是通过在污染区域两侧施加直流电场形成电场梯度，污染物质在电场作用下向两电极迁移，最终实现污染物去除的过程。电动技术去除污染物的实验装置主要包括：直流电源、阴、阳极电解池和阴、阳电极，处理导出污染液体的处理装置等。在电动技术去除污染物的过程中主，主要有以下因素影响污染物的迁移：电渗流、电迁移、电泳和电极电解反应，当污染物迁移至电极时，可通过电镀、沉淀／共沉淀、络合等作用去除。

影响土壤电动修复效率的因素很多，主要因素有pH聚集效应、土壤的特性（包括土壤的组分、结构、电导率、含水率等）、外加电场强度、土壤的ZE-TA电位、土壤中重金属的存在形态以及电动修复系统中电极材料、电极的分布方式等。

为进一步提高电动修复系统的修复效率，国内外学者提出了一系列改进措施。美国学者最先提出了酸碱中和法，即通过控制电极槽的pH来提高电动修复效率。同时，有学者还认为使用络合剂可以提高电动修复效率，另外，有专家还通过各种实验证明，电动修复技术可以结合其他技术形成复合技术以减弱相关制约因素的影响。

        2018年元月份，中国科学院南京土壤研究所在国家科技支撑计划项目、国家自然科学基金项目的资助下，基于多年污染土壤电动修复技术的研发基础，在江苏常熟某电镀场地开展了重金属污染土壤的电动修复工程示范。本示范工程的成功实施，为电动修复的现场实际运用提供了技术参数和运行经验，同时形成的原位电动修复工程模式、装备以及经验可进行复制和推广，为我国污染场地的电动修复技术应用提供了可借鉴的工程案例。