含氰化物污染土壤成分分析研究

楊成良, 徐博剛

（天津市化學試劑研究所有限公司，天津300000）

本文討論了含氰污染土壤中的輕度污染土壤的氰化物成分分析, 該輕度污染的氰化物土壤含氰量為9.86～96mg/kg。

本文通過對實驗土壤的分析中得出，污染土壤中的氰化鈉在一定時間之后已經(jīng)與土壤中的其他成份反應(yīng)為穩(wěn)定性強的鐵氰絡(luò)合物。而目前一般對氰化物污染治理的討論中，對污染水的治理討論遠遠多于對污染土壤的討論；對易溶的簡單氰化物的治理的討論遠遠多于對鐵氰絡(luò)合物的討論。

1 氰化物的概括

1.1 氰化物

氰化物特指帶有氰基（CN）的化合物，其中的碳原子和氮原子通過叁鍵相連接。這一叁鍵給予氰基以相當高的穩(wěn)定性，使之在通常的化學反應(yīng)中都以一個整體存在。因該基團具有和鹵素類似的化學性質(zhì)，常被稱為擬鹵素。通常為人所了解的氰化物都是無機氰化物，是指包含有氰根離子（CN—）的無機鹽，可認為是氫氰酸（HCN）的鹽，常見的有氰化鉀和氰化鈉。它們多有劇毒，故而為世人熟知。另有有機氰化物，是由氰基通過單鍵與另外的碳原子結(jié)合而成。視結(jié)合方式的不同，有機氰化物可分類為腈（C—CN）和異腈（C—NC），相應(yīng)的，氰基可被稱為腈基（—CN）或異腈基（—NC）。氰化物可分為無機氰化物，如氫氰酸、氰化鉀（鈉）、氯化氰等；有機氰化物，如乙腈、丙烯腈、正丁腈等均能在體內(nèi)很快析出離子，均屬高毒類。很多氰化物，凡能在加熱或與酸作用后或在空氣中與組織中釋放出氰化氫或氰離子的都具有與氰化氫同樣的劇毒作用[1]。

1.2 氰化物的分類

氰化物一般情況下分為三大類：分別是無機氰化物、有機氰化物和氰化物衍生物。氰化物衍生物包括：氯化氫HCN；氰酸及其鹽HCNO、NaCNO、KCNO；硫氰酸及其鹽HSCN、NaSCN、KSCN。有機氰化物包括：乙腈、丙烯腈等。無機氰化物包括簡單氰化物和絡(luò)合氰化物[2]。其中簡單氰化物又包括易溶氰化物HCN、NaCN、KCN 和難溶氰化物CuCN、Zn(CN)2、Zn(CN)2，而絡(luò)合氰化物又包括弱絡(luò)合物和強絡(luò)合物。其中弱絡(luò)合物包括：鋅氰絡(luò)合物、銅氰絡(luò)合物、鈷氰絡(luò)合物等，強絡(luò)合物包括：鈷氰絡(luò)合物、鐵氰絡(luò)合物、亞鐵氰絡(luò)合物等。

1.3 氰化物的毒性與危害

大多數(shù)氰化物都屬劇毒，高毒物質(zhì)，極少量的氰化物（每千克體重數(shù)毫克)就會使人、畜在很短的時間內(nèi)中毒死亡，含氰化物濃度很低的水（＜0.05mg/L）也會使魚等水生物中毒死亡，還會造成農(nóng)作物減產(chǎn)[3]。氰化物污染水體引起魚類、家畜及至人群急性中毒的事例，國內(nèi)外都有報導。這些事件是因短期內(nèi)將大量氰化物排入水體造成的。因此，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，必須嚴格控制氰化物的使用和排放量。尤其要有完善的污水處理設(shè)施以減少氰化物的外排量。

不但簡單氰化物會污染環(huán)境，使人、畜中毒甚至死亡，即使像鐵氰酸鹽和亞鐵氰酸鹽那樣的低毒性氰化物復鹽，如果大量排入地面水中，經(jīng)過陽光照射和其它條件的配合也可分解釋放出相當數(shù)量的游離氰化物，導致水生物的中毒死亡[4]。

通常所說氰化物對環(huán)境的污染，主要是指含氰廢水外排所造成的河流（地面水）、飲用水（地下水）的污染，由于氰化物在大氣中存在的時間僅十幾分鐘，故一般不會造成大氣的污染，含氰廢渣由于必須處理后，才能堆積存放，因而產(chǎn)生的污染仍是對水的污染[5]。

2 分析結(jié)果與討論

2.1 分析方法

本次分析數(shù)據(jù)以輕度污染氰化物土壤(含氰量為9.86～96mg/kg）為基準，取不同區(qū)域的六個樣品作為分析依據(jù)。檢測項目為含水量、pH 值、總氰化物含量、氰化物含量、浸出氰化物含量共五項指標。

其中含水量執(zhí)行分析標準為NY/T 52—1987；pH 值執(zhí)行分析標準為NY/Y 1121.2—20C；總氰化物含量和氰化物含量執(zhí)行分析標準為HJ 745—2015；浸出氰化物含量執(zhí)行分析標準為HJ 484—2009。總氰化物含量所對應(yīng)的分析結(jié)果表示的是土壤中所有的氰化物的總量，這里就包括無機氰化物、有機氰化物和氰化物衍生物的總和。氰化物含量指的是易揮發(fā)氰化物，也就是說不包括絡(luò)合氰化物之外的無機氰化物，以及有機氰化物和氰化物衍生物的總和。浸出氰化物含量是目前對土壤修復結(jié)果進行鑒定驗收的普遍方法，其使用十倍土壤重量的水進行浸出，然后對浸出的水進行檢測，反應(yīng)的是進入水體中的氰化物的總量，自然不包括難溶氰化物的量。

2.2 分析結(jié)果及其分析(表1)

表1 分析結(jié)果

2.2.1 pH 值結(jié)果分析(表2)

pH 值總體上相差不大，相對均一。

表2 pH 值結(jié)果

2.2.2 含水量結(jié)果分析(表3)

表3 含水量(w/%)

平均含水率：(27.2 ＋27.5 ＋27.5 ＋26.6 ＋28.6 ＋26.5)/6＝27.3

1#偏差率：（27.2－27.3）/27.3×100%＝0.37%

2#偏差率：（27.5－27.3）/27.3×100%＝0.73%

3#偏差率：（27.5－27.3）/27.3×100%＝0.73%

4#偏差率：（26.6－27.3）/27.3×100%＝2.56%

5#偏差率：（28.6－27.3）/27.3×100%＝4.76%

6#偏差率：（26.5－27.3）/27.3×100%＝2.93%

經(jīng)計算所有樣品的含水偏差率都在5%以下，說明樣本土壤經(jīng)過大量水進行浸泡后樣品的含水率相對一致，對實驗的有效性有很大的幫助。

2.2.3 總氰化物含量結(jié)果分析(表4)

表4 總氰化物結(jié)果 單位:mg/kg

1# 無水土壤含氰量：71/（100－27.2）×100%＝97.5

2#無水土壤含氰量：65.5/（100－27.5）×100%＝90.3

3#無水土壤含氰量：58.5/（100－27.5）×100%＝80.7

4#無水土壤含氰量：49.5/（100－26.6）×100%＝67.4

5# 無水土壤含氰量：56/（100－28.6）×100%＝78.4

6#無水土壤含氰量：92.1/（100－26.5）×100%＝125.3

平均土壤含氰率：(71＋65.5＋58.5＋49.5＋56＋92.1)/6＝65.4

平均無水土壤含氰率：(97.5 ＋90.3 ＋80.7 ＋67.4＋78.4＋125)/6＝89.9

2.2.4 氰化物含量結(jié)果分析(表5)

表5 氰化物結(jié)果 單位:mg/kg

此項檢測結(jié)果表示的是土壤之中簡單氰化物的含量，通過數(shù)據(jù)可以直觀的發(fā)現(xiàn)污染土壤中簡單氰化物在總氰化物含量中占比率很小。進而確定此土壤樣品中主要的氰化物是絡(luò)合氰化物和鐵氰化物等難降解的氰化物。下面計算簡單氰化物在總氰化物中的占比率：

1# 樣品中簡單氰化物在總氰化物中的占比率：1.05/71×100%＝1.48%

2# 樣品中簡單氰化物在總氰化物中的占比率：1.2/65.5×100%＝1.83%

3# 樣品中簡單氰化物在總氰化物中的占比率：0.02/58.5×100%＝0.034%

4# 樣品中簡單氰化物在總氰化物中的占比率：1.25/49.5×100%＝2.53%

5# 樣品中簡單氰化物在總氰化物中的占比率：0.9/56×100%＝1.61%

6# 樣品中簡單氰化物在總氰化物中的占比率：0.58/92.1×100%＝0.63%

平均土壤含氰率：(1.05＋1.2＋0.02＋1.25＋0.9＋0.58)/6＝1

平均的占比率：(1.48＋1.83＋0.034＋2.53＋1.61＋0.63)/6＝1.35%

2.2.5 浸出氰化物含量結(jié)果分析(表6)

表6 浸出氰化物結(jié)果 單位:mg/L

0# 樣品中浸出氰化物在總氰化物中的浸出率：（4.05×10）/78×100%＝51.9%

1# 樣品中浸出氰化物在總氰化物中的浸出率：（2.55×10）/71×100%＝35.9%

2# 樣品中浸出氰化物在總氰化物中的浸出率：（3.3×10）/65.5×100%＝50.4%

3# 樣品中浸出氰化物在總氰化物中的浸出率：（2.9×10）/58.5×100%＝49.5%

4# 樣品中浸出氰化物在總氰化物中的浸出率：（3.62×10）/49.5×100%＝73.1%

5# 樣品中浸出氰化物在總氰化物中的浸出率：（2.72×10）/56×100%＝48.6%

6# 樣品中浸出氰化物在總氰化物中的浸出率：（3.05×10）/92.1×100%＝33.1%

平均土壤含氰率：(2.25＋3.3＋2.9＋3.62＋2.72＋3.05)/6＝2.97

平均的占比率：(35.9＋50.4＋49.5＋73.1＋48.6＋33.1)/6＝48.4%

3 結(jié)論

綜上所述，對比上面的分析結(jié)果得出的結(jié)論為：

1)樣品土壤經(jīng)過大量水進行浸泡后，多點取得的樣品在含水率和pH 值這兩項指標中相對均一；但比較總氰化物含量還是有相當大的差距的。這反應(yīng)了氰化物在不同土壤條件下的滲透、分布與降解速度都是有區(qū)別的。

2）土壤中的氰化物（易揮發(fā)氰化物）的含量占比相對于總氰化物含量而言，平均為1.35%，其中最高為2.53%，最低為0.034%。總體說明經(jīng)過長時間的反應(yīng)，原來作為易溶的簡單氰化物氰化鈉已經(jīng)和土壤中包括鐵在內(nèi)的各種金屬離子形成了不容易降解和分解的絡(luò)合氰化物。這明顯增加了土壤中氰化物的治理難度。

3）土壤中的浸出氰化物的含量并不能完全反應(yīng)土壤中氰化物的總含量。就浸出氰化物在總氰化物中的浸出率而言，平均為48.4%，其中最高為73.1%，最低為33.1%。