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【题  名】 重金属污染土壤修复的二次污染与防治

【出  处】 北极星环境修复网

【日  期】 2019.09.04

【作  者】 /

【关键词】 环境治理 重金属污染 土壤修复技术 土壤修复项目

【正  文】

 
   美国污染场地修复经验表明,78% 的污染场地存在重金属污染。针对重金属污染场地,常用的修复技术有 固化/稳定化、淋洗、水泥窑协同处置、植物修复等。我国固化/稳定化技术应用,占所有修复技术 33% 。重金属污 染场地修复需全面考虑二次污染问题。通过分析这 4 种修复技术的主要环节,重点讨论了修复过程中共通的土壤 挖掘、堆放等环节,针对可能存在的水、大气、噪声、固废 4 个方面的二次污染问题,提出了相应的污染防治措施,以 期能够为重金属污染场地修复设计、施工、监理等提供参考。
重金属污染能引起土壤组成与结构变化,浓度 过高时,会抑制植物生长,进入食物链后,将危害动 物与人体健康。国内外的重金属污染土壤修复技术 主要有:固化/稳定化、淋洗、水泥窑协同处置、植物 修复等[1-2]。研究人员对 2017 年我国 166 个成功实 施的修复项目分析显示,我国修复技术应用次数最 多的是固化稳定化、化学处理与焚烧处理,固化/稳 定化技术应用占比 33%[1]。
国内修复项目周边多存在居民区等敏感目标, 开展重金属污染土壤修复工程时,必须注意修复活动对周边环境、生态以及人体健康的影响。本文通 过分析国内外使用频率较高的重金属污染土壤修复技术,对二次污染主要来源进行分析,并探讨防治措 施,能够为重金属污染土壤修复的二次污染防治提 供参考。
1 土壤重金属污染修复技术
1. 1 稳定化
重金属污染物在土壤中存在的形态主要有:酸 可提取态、可还原态、可氧化态、残渣态[3]。重金属 稳定化修复是指通过向土壤中添加稳定化药剂,使 可交换态的重金属转变为残渣态,降低重金属的溶 解迁移性能,以降低其对生态环境的毒性。常用的 稳定化药剂包括:碱性药剂、含磷药剂、含铁药剂、氧 化铝、氧化锰、沸石、粘土、硫化物、螯合物、生物炭与有机肥等[4-5]。磷酸盐类化合物为常用的稳定化药 剂之一,其可在一定 pH 条件下与重金属离子反应 生成稳定的重金属矿物盐;磷酸类矿物盐可通过表 面吸附与络合反应降低重金属离子迁移性;某些重 金属阳离子可与羟基磷灰石晶格中的钙离子发生交 换反应进入晶格,使重金属离子稳定化[6]。常用的 碱性药剂有石灰石、生石灰、氧化镁、氧化铝、氢氧化 镁、碳酸镁、水合金属氧化物、羟基氧化物和金属碳 酸盐[4]。
1. 2 淋洗
土壤淋洗修复技术是将淋洗液投加至土壤 中,使重金属通过络合、溶解等作用,由土壤固相 转移至液相,从而降低土壤中重金属含量。常用 的淋洗液有:水、无机酸、有机酸、碱、聚丙烯酰胺 等。研究表明柠檬酸溶液对土壤中 Cu、Pb、Cd 的 去除率分别达 89. 37% ,72. 11% ,86. 39% ,可有效 降低土壤中酸可提取态与酸可还原态的 Cu、Pb、 Cd 的含量,可氧化态与残渣态的含量淋洗前后基 本无变化[7]。多级筛分式淋洗采用清水作为淋洗 液,依靠物理淋洗将污染土壤按照粒径大小分成 砾石、砂土、粘土等组分,将粗颗粒表面的污染物 去除,淋洗后污染物富集的淋洗废水通过投加氧 化药剂去除有机污染物后,再投加聚丙烯酰胺形 成氢氧化铁矾花,可将 90% ~ 95% 的实现重金属 淋洗与稳定化[8]。
1. 3 超积累植物修复
超积累植物是指能够超量积累重金属的植物, 一般认为其地上部分或叶片内某种重金属含量超过 该重金属在一般植物体内的 100 倍。常见的超积累 植物有蜈蚣草、拟南芥菜、东南景天等。超积累植物 的修复机制主要有:①螯合作用;②离子区隔化作 用;③细胞修复机制;④生物转化等。研究表明,适 量的 Gallic acid 与 DA-6 联合使用,能显著的提高黑 麦草对 Cd、Pb、Cu、Zn 污染土壤的修复效率;当 Gal- lic acid 与 DA-6 联合使用后,黑麦草对 Cd、Zn 的富 集系数达到了 3. 76,8. 403[9]。 1. 4 电动修复 电动修复是通过对土壤施加直流电场,通过电 场作用使重金属离子迁移至电极,从而实现重金属 污染物去除。可以向电极区加入缓冲溶液,控制电 极区 pH,减少阴极产生的 OH - 与重金属形成沉淀 导致迁移速率降低;加入表面活性剂、络合剂等提高 重金属的迁移性能。对 Cd 浓度为 156. 27 mg /kg 污 染土壤采用电动修复,电压梯度越高,pH 变化越快, 阳极 pH 整体偏酸性,最低 pH 至 1,阴极 pH 为碱 性,最高 pH 达 14[10]。
2 重金属污染土壤修复二次污染来源
2. 1 水污染
重金属污染土壤修复过程中的水污染主要来自 基坑积水、淋洗废水、地表径流污水、洗车污水、修复 药剂、生活污水等。
在重金属污染稳定化修复过程中,通常会加入 修复 药 剂。修复药剂所含 有的阴离子,如 S2 - 、 SO2 - 4 、PO3 - 4 、OH - 等,反应产物如 Fe3 + ,以及微生物 营养物等物质,会造成地下水硫酸盐、总磷、pH、色 度、COD 超标等。对于阳离子类重金属污染,如 Pb、 Zn、Cd、Cu,常用的材料是碱性材料和含磷材料,碱 性材料需要土壤为碱性条件才能起到稳定作用,土 壤的酸碱缓冲能力及降水对其长期稳定效果影响很 大,Pb、Zn 等金属在强碱环境中,其浸出会增大,因 此对于这两种重金属处理时需控制碱性药剂使用 量[4]。原位修复过程中,往往存在修复药剂过量使 用的情况,过量的药剂,以及药剂不均匀分布也会造 成污染。土 壤 pH 条件对电动修复效果影响显 著[10],在阴极添加缓冲溶液,如柠檬酸-柠檬酸钠缓 冲溶液,维持土壤偏酸性条件,有利于重金属污染物 去除,因此须控制缓冲溶液用量,防止过量药剂造成 污染。

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