面对全球范围内日益严峻的重金属污染土壤,多种治理措施在不同地域内得以运用并收到了良好的修复效果,其中土壤淋洗技术以快速、彻底去除重金属的优势而得到广泛运用。在影响重金属淋洗效果的因素中,选择合适的淋洗剂是关键所在。近些年来,环境友好型的生物表面活性剂和小分子有机酸已成为环境科学的研究热点。本文以环境友好型生物表面活性剂鼠李糖脂(rhamnolipid)、皂苷(saponin)与几种小分子有机酸柠檬酸(citric acid)、苹果酸(malic acid),以及乙二胺四乙酸(EDTA)作为淋洗剂,采用振荡淋洗批处理和土柱方法,探索了各淋洗剂单独使用或复合使用时对污染塿土中Cd淋洗的最佳条件(淋洗时间、pH、浓度、淋洗次数、背景电解质浓度及淋洗剂复合比),研究了各淋洗剂单独使用或复合使用时对污染塿土中Cd的淋洗效果,并比较了各淋洗剂淋洗前后污染塿土中Cd的不同形态的变化特征,以期为Cd污染塿土的绿色化治理修复提供一定的科学依据。所得结论如下:(1)各淋洗剂单独使用时,对污染塿土中Cd的淋洗动力学研究结果表明:鼠李糖脂、皂苷、柠檬酸、苹果酸、EDTA对Cd的淋洗时间均分为快、慢速两阶段;除EDTA以外,淋洗平衡时间在很短的时间(30 min)完成,为了提高淋洗效果,将240 min做为各种淋洗剂的最适淋洗时间。(2)鼠李糖脂、皂苷溶液淋洗污染塿土中Cd的最适条件为:淋洗时间240 min;pH分别为7.0、6.0;浓度分别为0.06 mol·L-1、0.2mol·L-1,对应的淋洗百分率分别为14.64%、16.79%。柠檬酸、苹果酸、EDTA溶液淋洗污染塿土中Cd的最适条件为:时间为240 min;pH分别为5.0、5.0、6.0;浓度分别为0.15 mol·L-1、0.5 mol·L-1和0.015mol·L-1,对应的淋洗百分率分别为39.45%、45.81%、38.97%。背景电解质Na+,可有效促进Cd从土壤中脱附,提高Cd的淋洗百分率。(3)各淋洗剂连续3次累积淋洗试验结果表明,在最佳淋洗条件下增加淋洗次数,可明显增强Cd的淋洗效果,鼠李糖脂、皂苷、柠檬酸、苹果酸、EDTA三次累积对Cd淋洗百分率分别为22.83%、25.50%、41.39%、60.61%、54.72%。(4)采用Sposito形态分级法对连续提取前后污染塿土中Cd的形态变化分级表明:柠檬酸、苹果酸、EDTA多次淋洗后,吸附态、碳酸结合盐态、硫化物残渣态、残渣态Cd可得到有效去除,有机结合态、交换态Cd由于离子在土壤中的再分配保持一定的值;鼠李糖脂、皂苷多次淋洗后,对各形态的Cd均可达到一定的去除效果。(5)系列复合淋洗液对塿土中Cd的淋洗结果表明,鼠李糖脂、皂苷与EDTA复配对塿土中Cd的淋洗表现为拮抗的效果,归因于生物表面活性剂胶团结构对EDTA分子的胶溶,拟制了螯合剂与重金属的有效接触。低浓度的柠檬酸(约0~0.08 mol·L-1)与最适浓度的鼠李糖脂(0.06 mol·L-1)复合,表现出拮抗作用;随着柠檬酸浓度的增大(约高于0.08 mol/L),柠檬酸与鼠李糖脂的复合表现出协同作用;鼠李糖脂浓度越大,对苹果酸淋洗的抑制作用越强,复合淋洗效果远低于苹果酸淋洗结果,二者的复合具有拮抗作用;而在苹果酸低浓度时,复合淋洗的效果大于鼠李糖脂的淋洗效果,即低浓度的苹果酸对鼠李糖脂的淋洗具有促进作用。低浓度柠檬酸、苹果酸与最适浓度皂苷复合时,二者对Cd污染塿土的淋洗具有协同作用,当皂苷分别与柠檬酸、苹果酸的摩尔比为10:3、4:3时,促进作用最佳,淋洗百分率分别为35.33%、30.79%;反之二者具有拮抗作用。(6)鼠李糖脂、皂苷与有机酸复合的协同作用表明,柠檬酸、苹果酸的强酸性络合机制在对Cd的复合淋洗作用发挥了主要作用。鼠李糖脂、皂苷与有机酸复合的相互拮抗作用,究其原因可能是表面活性剂在溶液中形成的胶束束缚了介质中的有机酸分子,同时活性剂的亲水基与亲水性的土壤颗粒相似相结合,使土壤中的CaCO3及残留态Cd难以解离。因此在应用生物表面活性剂修复重金属-有机物复合污染土壤时应注意二者结合的比例。(7)利用低浓度的各淋洗剂进行分批量的土柱淋洗实验结果显示,各淋洗剂对Cd的淋洗累积量差异不同,其中低浓度鼠李糖脂随着淋洗次数的增加,对Cd的淋洗量呈现上升趋势,皂苷和苹果酸对Cd的淋洗量变化不大,柠檬酸和EDTA对Cd的淋洗量首次表现出最高,之后呈降低趋势。通过以上研究发现,各淋洗剂不同方式淋洗Cd污染塿土后,有效地促进了Cd的活化,使塿土中Cd的生物直接利用态的质量百分数增加,因此可将鼠李糖脂、皂苷、柠檬酸及苹果酸用于强化植物修复重金属污染土壤,可促进植物对重金属Cd污染土壤的有效净化。