毕业设计（论文）-铅污染土壤稳定化试验

摘要随着全球经济快速发展，铅污染状况日益严峻。铅是重金属污染土壤中分布较广、具强蓄积性的环境污染物。土壤中铅的天然来源是风化岩石中的矿物。多年来，尽管人们对三废(废气、废水、废渣)的排放已采取严格的控制措施，由于频繁的人类活动,随着矿山开采、金属冶炼加工、IT制造、生活污水排放、污水灌溉、污泥使用以及含铅汽油的使用，铅已成为土壤污染的主要元素之一如何避免铅给人们生活带来的危害，妥善经济地处理含铅土壤是当下环境问题的一个热点.本文介绍了目前国内外铅污染土壤修复技术以及三峡油漆厂的基本情况，主要介绍了油漆生产过程中铅的流动过程以及铅对环境和人的危害。研究过程中采用试验方式寻求找到一种最佳化学稳定剂配比方式。在试验过程中采用了磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、磷酸氢二铵三种药品，分别进行了相同质量单种稳定剂、同种土壤中加入不同质量单种稳定剂、不同土壤加入不同搭配的稳定剂的稳定试验。选取单种稳定剂时，磷酸氢二钾的试验效果最佳。当加入不同质量单种稳定剂时，得出当稳定剂质量与含铅量为3：5时试验效果最佳。加入混合稳定剂时，三种稳定剂共同使用效果最佳。综上，最终选取稳定剂质量与含铅量为3：5的混合稳定剂。关键词：铅污染土壤稳定化正交试验ABSTRACT ⅡABSTRACTWiththerapiddevelopmentoftheglobaleconomy,leadpollutionisincreasinglyserious.Leadisaheavymetalcontaminatedsoil,widelydistributed,withstrongaccumulationofenvironmentalpollutants.Thenaturalsourcesofleadinsoilmineralsintheweatheredrock.Overtheyears,althoughtheemissionsofthethreewastes(wastegas,wastewater,waste)hastakenstrictcontrolmeasures,duetofrequenthumanactivitiesasmining,metalrefiningandprocessing,ITmanufacturing,dischargeofsewage,wastewaterirrigation,sludgeuse,anduseofleadedgasoline,leadhasbecomeoneofthemainelementsofthesoilpollutionbroughttopeople'slives,howtoavoidleadhazards,andsoundeconomicdealwithleadedsoilisahottopicofthecurrentenvironmentalissues.Thisarticledescribesthebasicsituationathomeandabroadleadcontaminatedsoilremediationtechnologies,aswellastheThreeGorgespaint,introducesleadinthepaintproductionprocess,flowprocessandleadtoenvironmentalandhumanhazards.

Theresearchprocessusedinthetrialsseektofindabestchemicalstabilizerratioway.Duringtheexperimentusingdisodiumhydrogenphosphate,dipotassiumhydrogenphosphate,diammoniumthreedrugswerethesinglestabilizerofthesamequality,differentqualityofsingle-stabilizerinthesamekindofsoil,differentsoilbyaddingdifferentwiththestabilizerofthestabilitytest.Singlestabilizerisselected,thetestresultsofdipotassiumhydrogenphosphate.Whenthedifferentqualityofsinglestabilizer,cometothebesttestresults,whenthequalityoftheleadcontentofthestabilizerof3:5.Tojointhemixedstabilizer,threetypesofstabilizersusedinconjunctionwiththebestresults.Insummary,thefinalselectthequalityoftheleadcontentofthestabilizerofa3:5mixtureofstabilizers.Keywords:Lead;Contaminatedsoil;Stabilization;Orthogonaltest目录PAGEIII目录摘要 IABSTRACT II1绪论 11.1课题的背景及研究意义 11.1.1课题背景 11.1.2研究意义 11.2国内外研究现状 11.3主要研究内容 51.4本章小结 62研究对象基本情况 72.1企业概况 72.2生产原料 72.3铅的毒理性 92.4铅在土壤中的存在形态 103铅稳定化试验 113.1正交试验方法介绍 113.1.1正交试验 113.1.2正交表 113.2试验器材、仪器和试验方案 133.2.1试验器材 133.2.2试验仪器 133.2.3试验原理 143.2.3试验方案 144试验结果分析 214.1相同质量单种稳定剂 214.2同种土壤中加入不同质量单种稳定剂 214.3不同土壤加入不同搭配的稳定剂 224.4本章小结 235结论 24参考文献 25致谢 26绪论PAGEPAGE25 -- 1绪论1.1课题的背景及研究意义1.1.1课题背景随着工业化和城市化的进程，人类在改造自然、利用自然的同时使大量污染物进入环境，产生了许多环境问题，重金属就是常见的污染源之一。重金属是土壤环境中一类具有潜在危害的污染物，它在土壤中一般不易随水淋溶，也不能被微生物所分解，而常常在土壤中积累，土壤一旦遭受重金属污染，就很难予以彻底消除，危害十分严重。因此，土壤重金属污染问题引起全世界的高度重视。德国、美国、澳大利亚等国家对土壤重金属已有了较深入的研究，我国学者也从土壤的母岩和母质、机械组成、环境污染和人为作用等方面进行了探讨[1]，现有研究表明，土壤重金属污染源主要有工矿企业三废排放、污水灌溉、人为不合理使用化肥农药。其中，铅污染是重金属污染的重要组成部分之一，铅是一种毒性很大的物质,铅可对许多人体器官带来不良影响[2],特别是对人的肺、肾脏、生殖系统、心血管系统。这些影响表现为智力下降(尤其是对儿童学习方面引起明显问题)、肾损伤、不育、流产以及高血压。还可引起铅脑病、腹绞痛、多发性神经炎、溶血性贫血等。儿童对于铅的不良影响特别敏感。低水平暴露对于儿童产生的不良影响主要是对中枢神经系统功能与发育方面,并导致各种行为失常。如精神不能集中,不服从要求或命令、智商测验分数较低等[3]。因此，对含铅土壤的修复问题已成为现在的一个研究热点。目前主要的修复方法主要有物理修复、化学修复、生物修复，物理修复的工程量较大且治理费用很高，生物修复技术并未成熟，化学修复简单且较为经济。故目前使用较多的为化学修复技术。1.1.2研究意义本研究对针工业生产过程中对场地的土壤铅污染可能对人体的健康产生严重危害，现在的处置方式主要是异位修复处理，为了治理土壤，减少对人体的健康危害，开展对铅污染土壤通过化学的方式进行稳定化，将铅稳固于土壤中，有利于减少被雨水等浸出量，从而减少人们的健康风险。本研究是为了找到一种经济合理稳定剂，对含铅土壤进行处理。[4]1.2国内外研究现状表1.1稳定化技术简介编号技术名称技术简介优点缺点1堆放储存、等待时机在填埋场或固体废物处置中心建立污染土壤临时储存库，将开始挖出来的污染土壤储放在储存库内，等待固体废物处置中心建立相应的处置设施后，在对土壤进行处理。储存过程中，要对库区进行封闭管理，要定时对可能的泄露进行监测。如果当前没有条件建立污染土壤的处理设施、资金短缺，但是能够找到堆放场地，可以考虑该技术路线。污染土壤长期对方储存会占用大量土地和维护管理力量。从长远看，在费用上可能会更加昂贵。2回收处理在当地政府环保部门的监督下，选择有条件的工厂，对可以利用的物质回收利用。可以回收有用物质。需要确保在回收利用过程中没有产生新的污染。3土壤淋洗用水或添加表面活性剂、螯合剂的水溶液来淋洗土壤，将土壤污染物淋洗到溶液中。被清洗后的土壤经检测合格后可以回收利用。淋洗土壤的溶液需要收集起来进行无害化处理，处理后的水可以用于淋洗，处理后的残渣可以填埋。可以出去土壤中的含铅污染物。对于大粒径、地有机碳的土壤如沙砾、砂、细沙等土质，土壤中的污染物比较容易被淋洗出来。对粘土和粉土中的污染物比较难以清洗出来。由于本项目评估场地为部分为粘性土壤。4固化或稳定化通过对土壤中添加固化剂或稳定化剂等粘结剂固定土壤中的污染物，防止其在环境中进一步前移、扩散。对于重金属和放射性污染土壤比较适合。因为固化材料会老化或失效，而且水浸泡、冰冻/融化都会影响固化效果，一般不用于有机污染土壤。增大污染物的体积。5氧化还原法氧化还原法就是在重金属污染土壤中添加氧化还原剂，通过化学反应改变重金属离子的价态，从而降低土壤中重金属的活性和毒性。对于铅污染土壤，常用的还原剂有硫酸亚铁、亚硫酸盐、硫代硫酸钠、亚硫酸氢钠、二氧化硫等。施用过磷酸钙、钙镁磷肥、水合氧化锰等也可促进铅的沉淀，减少土壤中的可交换态铅。还原剂的选择，如果选择失当，易造成土壤的二次污染。6高温热脱附将土壤输入旋转的容器中，并保持容器中的真空以及低氧条件，通过火焰、蒸汽、热油等方式将容器加热。是的容器内的土壤温度内保持某一温度，并且持续一定的时间。在此过程中土壤中的污染物和水分将成为气体或成细颗粒状进入气相。这些气体被收集起来，在捕集和出力其中的污染物后，气体被排放。通过控制反应器的温度（例如500℃）及土壤在反映其中的停留时间（例如45分钟），可以使污染物会发出来，但是并不发生氧化、分解等化学反应。针对挥发性和半挥发性有机化合物比较有效。适应的污染物浓度水平比较宽泛。该场地土壤中的有机污染物较不少，需要较多的能源，需要较准确的控制反应器的温度和土壤停留时间。7超临界水氧化当水被加热到374.3℃、加压到22.1MPa时，饱和水与干饱和蒸汽密度相等，达到水临界点。当温度压力超过该点时，即为超临界水。在超临界条件下，碳可以被转化为二氧化碳，氢则被转化为水，含氯化合物产生的氯原子转化为氯离子，硝基化合物转化为硝酸盐，硫变为硫酸盐，磷则以磷酸盐状态存在。此时，水中所有的有机氯污染物会在几分钟内被氧化、分解。当污染物浓度很高时，例如10%，反应产生的热量可以维持分解反应过程，不许外界加热。适合处理高浓度污染物，反应彻底，不排放新污染物。需要首先将土壤中的污染物转移到水相中。污染土壤的处理链较长，费用高。8气象化学还原首先通过高温热解析获得解吸附释放出来的气态污染物，然后进入化学还原过程。这一技术基于氢气与有机化合物的气相热化学反应。在850℃或者更高温度下，氢气可以与有机化合物结合，生成短链碳氢化合物（主要为甲烷）。对于有机氯化合物，反应产物为甲烷和氯化氢。反应中需要水的存在，因为水可以作为还原剂和氢的供体。这一反应是非选择性的，因为其本质是对所有不饱和有机化合物施加彻底的加氢反应。对于生成的气体，需要加NaOH中和。可以定量的将苯系有机物转化为甲烷。甲烷可以通过水气变换和催化被最终转化为氢气。这一工艺可以实现反应用氢气的自给。反应在还原条件将进行不会产生二恶英等副产物。由于反应需要水的存在，污染土壤可以有一定的含水量。在处理土壤时需要在气相还原工艺前增设热解吸附处理。反应中不能有空气和氧气进入，防止产生爆炸。9热脱附与高温分解该技术路线将热解吸附同高温热解与焚烧串联起来。污染土壤颗粒被粉碎至直径5毫米以内，进入旋转反应器。反应器内处于低压真空的（0到50Pa）还原环境，反应器内的运行温度为450℃-800℃。污染物在反应器内解析、蒸发并分解。分解后的气体进入燃烧室焚烧摧毁其中的有机物质。最后的尾气经过洗涤处理后排放。几乎所有的有机物都能通过该技术路线得到比较彻底的处理。需要较多的能源，需要较准确的控制反应器的温度和土壤停留时间。10玻璃化将污染土壤放入耐高温容器中，通过对污染土壤进行高强度的加热，例如使土壤温度升高到1400-2000℃，将土壤融化，一方面将有机物热摧毁，另一方面将曾被污染的土壤转变成稳定的玻璃和固态晶体。加热的方法有电极加热和等离子电弧加热。这种方法在容器上都要设气体收集罩和尾气处理系统，将融化尾气收集处理。很少受污染物浓度的影响，可以一次性将包括二恶英在内的所有挥发性和半挥发性有机化合物，只有极少部分尾气排出。污染物的总去除率大于99.9999%。比较适合在粘土和密实的土壤中应用。费用比原位高很多主要是因为容器内操作耗电量大、进行分批处理时操作比较复杂，在中国由于劳动力价格较低，与原位想必不会存在太大差别。对于共可容纳28.5吨土的熔化槽设施，需要750KW的电源。尾气处理设施较为庞大，在原位处理容易引起民众关注。尾气处理设施需要严格把关，不能排放二次污染物。11高温焚烧焚烧方法即是通过高温燃烧的方法将危险废弃氧化物分解。理论上，通过燃烧，在高温下可以无害化分解大多数有机物质。在物料温度1100-1500℃可以焚毁苯系有机化合物和一些难燃有机化合物。在高温下，停留时间越长，焚毁去除率越大。一般，烟气停留时间至少为2秒，固体停留时间为数分钟到数小时，过剩空气量为完全燃烧理论值的1.5-2.0倍。在物料温度1100-1500℃的高温下可以将有机化合物分解。而且在XX也建有固体废物焚烧炉。至少回转式水泥窖在很多地方都有。由于水泥窖回转炉的物料温度可达1500℃，物料在大于1100℃段停留时间可达几分钟到几十分钟，烟气停留时间也较长，在1100℃可达6-10秒，又处于负压状态下运行，工矿稳定，对于各种有毒的危险废弃物具有较好的分解作用。焚烧有机化合物产生的酸性物质对焚烧炉和其它设备有一定的腐蚀性。当采用回转水泥窖焚烧时，会对水泥产品质量由于影响。与单独危险废物焚烧炉相比，由于水泥回转窖废气的排放量大得多，当污染土壤的添加比例较低时，对于焚烧危险废弃物的废气排放，相当于进行大量稀释，虽然污染物的浓度可以达到相应的环境标准，但是大气污染物排放总量却有大幅度增加。12电化学法电化学法是在铅污染土壤中插入电极对，通以直流电，铅的带电粒子在电迁移、电渗和电泳等的作用下发生氧化还原反应，并迁移、富集于阴/阳极，从而去除污染土壤中的铅。此技术操作简单，安装方便,且技术经济性可行，可将土壤中的Pb降到10mg/Kg以下，并可同时对多种重金属同时去除。电极对易腐蚀，存在二次污染风险。土壤的酸碱度、含水率等，土壤的复杂条件也是该技术的限制因素。13螯合剂法+植物修复在铅污染土壤中施加螯合剂，可提高铅的活性和生物有效性，使其易于流动和吸收，然后再植物修复。在应用中，一方面螯合剂对土壤中的铅离子进行活化，另一方面影响植物对铅的吸收和转移。目前通常使用的螯合剂有两类：一类是人工合成螯合剂，如EDTA，DTPA，EGTA，CDTA等；另一类是天然螯合剂，如草酸、酒石酸、柠檬酸等。使用人工螯合剂时需考虑重金属活化后扩散所带来的环境风险。14植物修复法植物修复主要是利用超富集植物，将土壤中的铅大量转移至植株体内特别是地上部分，从而修复铅污染土壤。修复成本较低；以太阳能为驱动能，是一种绿色修复技术，且植物修复属于原位修复，对环境扰动较小，避免了土壤结构的破坏；提高土壤有机质含量，增加土壤肥力，有利于植物生长。植物修复技术也存在一定的局限性，如超富集植物种类较少、对重金属复合污染的修复具有单一选择性、植物地上部分枯萎重新进入土壤等。表1.1中的修复技术为现如今国内外主要应用的技术，国内修复技术应用较多的为土壤淋洗、固化或稳定化、氧化还原法、螯合剂法+植物修复。其中对含铅土壤修复应用较多的为固化或稳定化、氧化还原法。国外在植物修复技术发面有一定的发展，其中美国、德国、日本对此技术应用较为广泛。[5]1.3主要研究内容本研究对针工业生产过程中对场地的土壤铅污染可能对人体的健康产生严重危害，现在的处置方式主要是异位修复处理，为了更加便利的治理其土壤，减少对人体的健康危害，开展对铅污染土壤通过化学的方式进行稳定化，将铅稳固于土壤中，减少被雨水等浸出量，从而减少人们的健康风险。本设计以XX三峡油漆厂的场地风险评估为背景进行研究，具有研究的相关条件。主要研究以下内容：=1\*GB3①调查研究含铅污染土壤对人的安全健康的影响与危害通过调研、查阅资料考察铅对人体的危害以及出现过的铅中毒重大事故，加强对铅的了解。铅作为一种有毒重金属一旦进入人体内，人体自身无法将其排出。这种现实使其处在长期性和潜伏性两个特性，对人的健康存在极大的危害。=2\*GB3②调研含铅污染土壤治理修复技术的常见方法和重金属的迁移规律目前，铅污染土壤修复技术分为物理、化学和生物修复3种方法[19]。物理方法是利用重金属铅在土壤中的迁移速度比较慢的特点，将含有重金属铅的土壤转移出去的一种修复技术，主要包括换土法、隔离法、淋滤法、玻璃化法、电化学法和吸附固定法等。化学方法是利用改良剂与铅之间的化学反应，从而对污染土壤中的铅进行固定、分离提取等，主要包括化学固定法、螯合剂调节法、土壤pH控制法、土壤氧化还原电位调节法和土壤重金属离子拮抗法等。生物修复技术是在20世纪90年代迅速发展的一种治理土壤污染的新技术[20]，是一种环境友好型治理技术，以其高效、安全、持久、价廉等特点得到学者和政府的认可。随着科学技术的不断发展，生物修复技术将会具有广阔的应用空间。生物修复主要包括微生物和植物修复。[6]=3\*GB3③确定稳定剂组成与配比，并制定实验研究方案经过调查研究本试验采用化学稳定技术，即利用化学药品将土壤中的铅变成较为稳定的化合物。从而使其不能分解转化成离子状态进入水、植物中给人的身体带来危害。研究证明化学稳定剂需要多种进行混合稳定效果更好，故需要利用试验找到一种效果良好且经济的混合稳定剂。[7]=4\*GB3④进行含铅污染土壤稳定化研究实验，并提出合理的稳定化方案稳定化试验是通过人为方式在定量的土壤中加入定量的铅利用原子吸收方法测出不稳定铅的含量，然后加入更种配比的定量剂再对其中的铅含量进行测定。[8]=5\*GB3⑤结合实际情况制定场土壤治理修复方案。1.4本章小结本章主要介绍了含铅土壤修复的背景及研究意义，列出了国内外目前含铅土壤修复技术。国内运用较多的方法为土壤淋洗、固化或稳定化、氧化还原法、螯合剂法+植物修复几种方法，国外应用较多的为植物修复技术。阐述了本研究是通过调查研究含铅污染土壤对人的安全健康的影响与危害结合三峡油漆厂的实际情况，进行含铅污染土壤稳定化研究实验。研究对象基本2研究对象基本情况2.1企业概况XXX股分有限公司原厂址位于XXX区XXX旁，该厂始建于1954年，于2007年全面停产后搬迁至江津区德感工业园区，占地面积292亩，经XX市勘测院的定标图和现场勘测，该场地面积构成如下：该场地中间由一条XX穿过，在XX的北面约为150余亩，其中家属区约为13亩，生产区域约为120亩，其它区域为办公楼、球场及停车场等非生产区域；在XX的南面约为140余亩，其中污水处理车间约为8.8亩，其余为公路、疗养院、家属区等非生产区域。因此，该场地生产区域区面积约为128亩。本次评估主要针对该场地的生产区域的进行环境风险评估。根据规划用该场地作商业用地和居住用地。2.2生产原料=1\*GB3①水性涂料水性涂料是将颜料、分散剂、水及水性树脂混合搅拌、研磨后，加入水和助剂进行调漆，然后包装入库。原辅材料消耗见表2.1，表2.1水性涂料原料消耗表原料名称年耗量(t)乳液(外购)36钛白粉25立德粉19滑石粉等超细填料及颜料59助剂5其它(包括水)57=2\*GB3②溶剂型涂料溶剂型涂料包含通用涂料、汽摩涂料和工业涂料三大类，其生产工艺基本相同，将溶剂、颜料和树脂(漆油)混合搅拌，再加入溶剂进行研磨，然后与溶剂、催化剂和树脂(漆油)一起进行调漆，最后包装入库。原辅材料消耗见表2.2-2.4。表2.2通用涂料原料消耗表原料名称年耗量(t)漆油(自制)9015立德粉1639铁红粉328钛白粉109D-403(含钙、硅的填充料)3278各种干料492200#溶剂汽油843苯120甲苯180二甲苯310硝化棉164合计16478表2.3汽摩防腐涂料原料消耗表原料名称年耗量(t)外购树脂1589自制树脂199各种着色颜料278各种防锈颜料及填充料517(其中红丹113t)其化颜料199各种助剂60甲苯37二甲苯112合计2991表2.4工业涂料原料消耗表原料名称年耗量(t)醇酸树脂(自制)6258钛白粉313立德粉1043铁红粉487碳黑21含铅、铬颜料139各种填料834其它颜料695(其中红丹215t)甲苯120二甲苯193200#溶剂汽油208干料(外购)174合计10485从上诉表格可以看出，在油漆的生产过程中铅主要来源于在混合油漆时所加入的含铅颜料中。铅随着生产中所产生废料、废液排出，从而进入到土壤当中。含铅颜料的年耗量为139吨，故会产生大量的污染土壤。因此，对污染土壤进行稳定化处理有很大的必要性。2.3铅的毒理性铅为柔软灰白色重金属，延展性较强，相对原子质量为207．2。加热至400—500℃时有大量铅蒸气逸出，在空气中迅速氧化成氧化亚铅和氧化铅，并凝结成烟尘。随着熔铅温度的升高，可进一步氧化为氧化铅、三氧化二铅、四氧化三铅，但都不稳定，最后离解为氧化铅和氧。铅尘遇热或明火会着火、爆炸。铅不溶于水，但能溶于硝酸、有机酸和碱液。铅的化合物，如氧化铅(又称黄丹、密陀僧)、四氧化三铅(红丹)、二氧化铅、三氧化二铅、硫化铅、硫酸铅、铬酸铅(铬黄)、硝酸铅、硅酸铅、醋酸铅、碱式碳酸铅、二盐基磷酸铅、三盐基硫酸铅等均以粉尘形式逸散。[2]引起铅中毒的主要途径为呼吸道吸人后的肺吸收。铅及其化合物主要以粉尘、烟或蒸气的形式经呼吸道进入人体，其次是消化道。有一部分由肺部吸收；有的则带人血液，造成血红素的合成障碍而引起贫血，可致血管的痉挛。如果在生产中长期吸人大量的铅蒸气或微细粉尘，血液中铅含量就会超过正常范围，引起铅中毒。铅中毒可出现贫血、肾病、肝病、高血压等。胃肠道对铅的吸收与年龄、膳食类型、铅的化学形态等有关。儿童的吸收率高于成年人。儿童对铅特别敏感，中毒后可发生脑功能轻微障碍综合征(MBD)，表现以多动为主，学习成绩较差。美国研究认为，人体血铅浓度增加，对健康程度的严重不利影响也相应增加。因为铅不易被排泄，所以它影响肾、肝、神经系统和造血器官，从增高血压(在中年人中增加心脏病发作的危险)、干扰肾功能和生殖功能，一直到不可逆转地损伤大脑。高血铅会使儿童出现行为问题、低智商和精力难以集中。引起急性中毒的量因铅化合物不同而有差别。醋酸铅一次口服中毒量为2～3g，致死量为50g；口服铬酸铅1g可致死：砷酸铅的最小致死量为1．4mg／kg。铅蒸气经呼吸道吸人时，在肺内沉淀吸收率可达30％～50％，铅尘在肺内沉淀后，14d内90％以上由肺部移走。铅在胃肠道的吸收率为7％～10％，但空腹时吸收率明显增加，可达45％。饮酒可促进铅的吸收。儿童生长发育期，呼吸道与胃肠道对铅的吸收可能高于成人。铅吸收后约95％在几周内形成为稳定而不溶的磷酸铅。[2]铅中毒可引起一些常见症状，如神经衰弱、消化不良、头晕失眠、关节酸痛等。铅中毒后的自觉症状，首先表现为消化系统症状，如轻度便秘、不思饮口中有金属味，上腹部不适，全身疲乏无力。另外，肌肉、关节微痛，并伴有压痛、震颤及运动麻痹、贫血。通常“铅容”患者面色苍白。铅中毒有急性和慢性。急性或亚急性中毒主要由生活性所引起，多因误服或过多服用含铅化物的偏方。这种因口服中毒发病常有一个潜伏期，短者4—6h，一般2～3d，最长者1～2周，其与摄人剂量和个体差异有密切关系。工业生产中急性铅中毒较少见，职业性亚急性中毒也可能发生。其临床特点为剧烈腹绞痛、贫血、中毒性肝病、中毒性肾病、多发性周围神经病。表现为头晕、全身无力、肌肉关节酸痛、不能进食、便秘或腹泻、肝脏肿大、肝区压痛、黄疽、血压升高，除铅中毒指标明显升高外，胆红质升高、ALT升高；尿中可见红细胞、白细胞、尿卟胆原阳性；血色素和红细胞均下降。神经系统检查，可发现四肢末端感觉减退，肌肉萎缩及肌无力。严重者发生铅麻痹，即垂腕、垂足症；铅毒性圆。职业性铅中毒多为慢性中毒，临床上有神经、消化、血液等系统的综合症状。神经系统主要表现为神经衰弱、多发性神经病和脑病。[2]2.4铅在土壤中的存在形态铅在土壤中有多种存在形态，不同的形态在土壤中的稳定程度各不相同。土壤中铅的研究表明，铅的土壤环境行为与生态效应，主要取决于铅的形态及其数量比例，并不取决于铅的总量[10]。为了使铅在土壤中以较为稳定的形态存在，就要让不同形态之间相互转换。其主要存在形态分为残渣态、Fe-Mn氧化态、有机态、可交换态、碳酸盐态五种形态。[4]铅稳定化试验3铅稳定化试验3.1正交试验方法介绍3.1.1正交试验 正交试验设计是试验设计中最重要的方法之一，能用少量的试验，提取出丰富的信息。正交试验设计是利用“正交表”进行科学地安排与分析多因素试验的方法，是一种高效、快速、灵活的多因素、单效应变量试验方法其主要优点是能在很多试验方案中挑选出代表性强的少数几个试验方案，并且通过这少数试验方案的试验结果的分析，推断出最优方案，同时还可以作进一步的分析，得到比试验结果本身给出的还要多的有关各因素的信息。同常规方法相比，可大大减少试验次数和设计分析的繁杂，所获取的因素水平组合亦能达到较佳水平，因此己被广泛应用。正交试验设计法最早由日本质量管理专家田口玄一提出，称为国际标准型正交试验法。我国工业企业特别是化工、纺织、医药、电子、机械行业，正交试验设计法的应用也取得相当的成就，中国数学家张里千教授发明了中国型正交试验设计法。实践证明，正交试验设计是最受科技人员欢迎的几种方法之一。用它安排各种科学试验，确实简便易学，效果显著。[12]3.1.2正交表正交试验，是需要借助正交表来设计试验的。因此，必须首先了解什么是正交表。比如，需作一A、B、C三因子试验，其中A分为Al、AZ二个水平;B分为BI、BZ二个水平;C分为Cl、CZ二个水平。那么，该试验共有8个处理组合，详列如下:表3.1所有组合情况A1B1C1A1B2C1A2B1C1A2B2C1A1B1C2A1B2C2A2B1C2A2B2C2这8个处理组合，可用数字来简单表示，如AIBICI可简记为“111”，AIBIC:可简记为“112”等等。这样，如若写出“221”，则表示这是处理组合AZBZCI，即因子A取AZ，因子B取BZ，因子C取Bl所组成的组合。[13]如需将试验布置成正交试验，从8个处理组合中挑选一部分处理组合来做才有代表性呢?这可查正交表得到回答。二水平的最简单一张正交表如下表表3.2正交表组合号列号123处理号1111212232124221上面的正交表是由下面的设计图产生的.三个因子各有两个水平的试验，共有八个处理组合，正如下图的八个顶点，但如果每个平面取两个点，每条线段取一个点，一次可得四个点，这正是下图的A1B1C1，A1B2C2，A2B1C2，AZBZCI四个试验点，这就是上面正交表的来历。AABCA1B1C1A2B2C1图3.1正交处理图通过上图我们可以看到选着的4个点均匀的分布在正方体里，具有很大的代表性。故可以选择“111”、“122”、“212”、“221”具有很大的代表性，故选择这几个试验进行可以一定程度代表全部试验。[14]3.2试验器材、仪器和试验方案3.2.1试验器材一、含铅土壤含铅土壤取自XX三峡油漆厂污染土壤，于6不同地点分别取1kg土壤。取回后用塑胶口袋密封，并对其进行编号。二、所需药品药品清单见表3.1表3.3所需药品及相关参数药品名称化学式数量（瓶）规格乙酸铅Pb（CH3COO）21500g磷酸氢二钠Na2HPO41500g磷酸氢二铵(NH3)2HPO41500g磷酸氢二钾K2HPO41500g浓盐酸HCL1500ml浓硝酸HNO31500ml3.2.2试验仪器表3.4所需仪器及用途仪器用途电子天平称重泥土搅拌器搅拌土壤AA-7020原子吸收光谱仪测定土壤中的铅含量烧杯配置溶液玻璃棒搅拌、转移溶液量筒称量溶液试管储存溶液滴管添加溶液移液管转移溶液通风柜排出浓盐酸、浓硝酸挥发气体高温电热板加热3.2.3试验原理=1\*GB3①化学稳定剂稳定原理利用氧化还原反应使土壤中的铅形成稳定的化学物质，从而使土壤中的铅不会随着水、植物等进入人的身体。例如以下反应：Ca10(PO4)6(OH)2(s)+14H+(aq)→10Ca2+(aq)+6H2PO4-(aq)+2H2O（3.1）Pb2+(aq)+6H2PO4-(aq)+2H2O→Pb10(PO4)6(OH)2(s)（3.2）Ca10(PO4)6(OH)2(s)+xPb2+→(Ca10-xPbx)(PO4)6(OH)2(s)+xCa2+（3.3）其中(Ca10-xPbx)(PO4)6(OH)2(s)在很大的PH值范围内溶解度极低=2\*GB3②原子吸收光谱仪工作原理本实验采用原子吸收光谱法（AAS）,该方法具有测定快速、干扰少、应用范围广等。本研究测定铅元素时，采用直接吸入火焰原子吸收分光光度法。[15]将含待测元素的溶液通过原子化系统喷成细雾，随载气进入火焰，并在火焰中解离成基态原子，当空心阴极灯辐射出待测元素的特征被长光通过火焰时，因被火焰中待测元素的基态原子吸收而减弱。在一定试验条件下，特征波长光强的变化与火焰中待测元素基态原子的浓度有定量关系，从而与试样中待测元素的浓度（c）有定量关系，即：A=K’c(3.1)式中：K’——常数；A——待测元素的吸光度这说明吸光度与浓度的关系服从比耳定律。因此，测定吸光度就可以求出待测元素的浓度，这是原子吸收分析的定量依据。用作原子吸收分析的仪器称为原子吸收光谱仪。它主要由光源、原子化系统、分光系统及检测系统四个主要部分组成。由于该仪器测定对象为溶液，故进行测定前需将待测土壤进行消解。[16]3.2.3试验方案试验是通过对加入稳定剂后与加入稳定剂前的含铅量进行对比，找到一种最佳的稳定剂。试验步骤见图3.2 土壤样品土壤样品光谱分析得出含铅量充分反应加入稳定剂光谱分析得出含铅量对比稳定效果土壤消解土壤消解图3.2试验简图=1\*GB3①未加入稳定剂前含铅量的测定1）将取回的土壤按编号进行消解将1-6号土壤分别准确称取约2g(精确至0.0002g)通过0．149mm~L径筛的土壤样品，加少许蒸馏水润湿土样。加入20mL硝酸溶液浸润整个样品，电热板上微沸状态下加热20min(硝酸与土壤中有机质反应后剩余部分约12~14mL，(与下一步加入40mL盐酸仍大约保持王水比例)。加入40mL盐酸，盖上表面皿，放在电热板上加热2h，保持王水处于明显的微沸状态移去表面皿，赶掉全部酸液至湿盐状态，加20mL水溶解，趁热过滤至100mL容量瓶中定容并编号。[17]见表3.5表3.5土样的相关参数土样编号土样质量（g）消解溶液体积（ml）12.101910022.083710032.051210042.034410052.034610062.05661002）测定土壤中的含铅量a．制作表样将10ug/ml的含铅溶液分别取2ml、4ml、6ml、8ml、10ml并用定容试管配置成25ml，其参数见表3.6表3.6编号取出体积(ml)定容体积(ml)浓度(ug/ml)一号标样2250.8二号标样4251.6三号标样6252.4四号标样8253.2五号标样10254利用AA7020原子吸收光谱仪对标样进行测定得出吸光度与浓度的线性函数，见图3.3.30.000.00123450.050.100.150.20吸光度浓度（ug/mL）Y=0.0509×X-0.0088图3.3土壤标样的吸光度—浓度曲线b．测量土壤样品利用AA7020原子吸收光谱仪对土样进行测定得出结果，见表3.7表3.7土壤测定结果名称123456浓度（ug/ml）2.62231.93323.86693.28892.51163.0014=2\*GB3②加入稳定剂后土壤含铅量的测定1）加入单种稳定剂后含铅量测定a．同种土壤中加入相同质量单种稳定剂将取回的一号土壤取出三份，每份50g。分别在每份中加入0.5g磷酸氢二钠、0.5g磷酸氢二钾、0.5g磷酸氢二铵并用泥土搅拌器混合均匀。然后按3.3.1中的土壤消解方法对土壤进行消解，消解完成后按3.3.1的测量方法进行铅含量测定[18]。结果见表3.8表3.8加入稳定剂后的浓度标号加入的稳定剂浓度（ug/ml）10.5g磷酸氢二钠0121520.5g磷酸氢二钾0.085130.5g磷酸氢二铵0.2316b.同种土壤中加入不同质量单种稳定剂将取回的3号土壤取出9份，分别加入0.05g、0.1g、0.15g的三种稳定剂。然后按3.3.1中的土壤消解方法对土壤进行消解，消解完成后按3.3.1的测量方法进行铅含量测定。结果见表3.9表3.9加入稳定剂后的浓度标号加入的稳定剂浓度（ug/ml）10.05g磷酸氢二钠0.056220.1g磷酸氢二钠0.025630.15g磷酸氢二钠0.023240.05g磷酸氢二钾0.041250.1g磷酸氢二钾0.015160.15g磷酸氢二钾0.011270.05g磷酸氢二铵0.069280.1g磷酸氢二铵0.039590.15g磷酸氢二铵0.0372c.不同土壤加入不同搭配的稳定剂将取回的4、5、6号土壤各取出1份，分别加入不同搭配稳定剂。见表3.10；然后按3.3.1中的土壤消解方法对土壤进行消解，消解完成后按3.3.1的测量方法进行铅含量测定。[17]表3.10稳定剂搭配表编号搭配方式10.12g磷酸氢二钠20.12g磷酸氢二钾30.12g磷酸氢二铵40.06g磷酸氢二钠+0.06g磷酸氢二钾50.06g磷酸氢二钠+0.06g磷酸氢二铵60.06g磷酸氢二钾+0.06g磷酸氢二铵70.4g磷酸氢二钠+0.4g磷酸氢二铵+0.4g磷酸氢二铵根据表3.10列出的稳定剂表3.11试验情况表A11472536A21472536A31472536A1、、B1、C1 分别为4、5、6号三种土壤图3.4正交试验选择图将以上21种试验利用正交试验法进行简化,所选试验点均匀的分布在正方体内故只需要进行下表中的试验表3.12稳定剂简化表A11A15A36A24A23A37A32试验结果见下表表3.13加入稳定剂后的浓度标号浓度（ug/ml）A110.0166A240.0086A370.0095A150.0113A230.0321A320.0092A360.0102试验结果分析4试验结果分析4.1相同质量单种稳定剂根据未加稳定剂土壤含铅量测定可以绘制曲线图形，见图4.1土样序号土样序号211634浓度（mg/kg）5342图4.1未加入稳定剂土壤含铅量曲线当在同种土壤中加入相同质量单种稳定剂时，根据试验结果可以画出反应曲线图。见图4.2KK2HPO4Na2HPO4(NH3)2HPO40.050.100.150.200.25浓度(mg/kg)图4.2相同质量单种稳定剂浓度曲线图4.2同种土壤中加入不同质量单种稳定剂当在同种土壤中加入同质量的单种稳定剂时，据试验结果可以画出反应曲线图。见图5.3、图5.4、图5.5图4.3加入不同质量稳定剂浓度曲线0.060.060.050.040.030.020.01浓度（mg/kg）0.080.10.12稳定剂质量（g）0.07磷酸氢二铵磷酸氢二钠磷酸氢二钾从图5.3可以看出，随着稳定剂质量的不断增加含铅浓度逐渐降低，当稳定剂的质量增加到一定程度时含铅浓度趋于稳定。在稳定剂为0.12g左右时含铅浓度变换很小，即当稳定剂的含量与铅含量接近3：5时稳定效果最佳。同时，也可以看出磷酸氢二钾的稳定效果最好。[17]4.3不同土壤加入不同搭配的稳定剂由于只在土壤中加入单种稳定剂试验结果不够全面，故进行该试验将单种稳定剂和混合稳定剂进行对比。试验结果见表5.1表4.1不同土壤加入不同搭配的稳定剂浓度标号浓度（ug/ml）A11（单种稳定剂）0.0166A24（混合稳定剂）0.0095A37（混合稳定剂）0.0086A15（混合稳定剂）0.0113A23（单种稳定剂）0.0321A32（单种稳定剂）0.0112A36（混合稳定剂）0.0102从表5.1可以看出混合稳定剂的试验效果好于单种稳定剂，在混合稳定剂中三种稳定剂共同使用的效果最佳。4.4本章小结在试验过程中采用了磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、磷酸氢二铵三种药品，利用原子光谱吸收仪测定土壤中的含铅量，找到最佳稳定剂。分别进行了相同质量单种稳定剂、同种土壤中加入不同质量单种稳定剂、不同土壤加入不同搭配的混合稳定剂的稳定试验。。选取单种稳定剂时，磷酸氢二钾的试验效果最佳。当加入不同质量单种稳定剂时，得出当稳定剂质量与含铅量为3：5时试验效果最佳。加入混合稳定剂时，三种稳定剂共同使用效果最佳。综上，最终选取稳定剂质量与含铅量为3：5的混合稳定剂。结论5结论本文通过对铅污染土壤现状以及含铅土壤主要修复技术的介绍，结合对三峡油漆厂的生产过程含铅部分的分析。提出了采用化学稳定法的基本试验方法，从而确定了本研究的重点就是