陈银合

(无锡市滨湖区环境监测站，江苏无锡 214062)



化学淋洗和固化/稳定化技术修复重金属污染土壤

陈银合

(无锡市滨湖区环境监测站，江苏无锡 214062)

重金属是指密度等于或大于5的金属。重金属污染具有污染范围广、持续时间长、污染隐蔽性、无法被生物降解的特点，直接或间接地危害人类的健康和生命，如1956年日本水俣湾出现的轰动世界的“水俣病”就是由汞污染造成的。近年来，随着区域经济不断转型，经济结构不断调整，位于城区内的企业开始“退城进园”，一批高污染、低产能的企业面临着搬迁、转型或者淘汰，遗留下来的污染土壤必须经过修复后方可进行流转再开发。重金属污染土壤修复一直是国内外研究的热点课题，采用物理、化学和生物方法，通过以下途径对重金属污染土壤进行修复：①通过稀释降低土壤中重金属的浓度；②改变重金属形态使其固定或钝化，从而降低其在环境中的迁移性和生物可利用性；③从土壤中去除重金属[1-2]。国内土壤修复行业仍处于起步成长阶段，多数试点项目为城市搬迁厂区的场地污染治理，有机物污染场地的修复案例较多，重金属污染场地的修复案例并不多，很多重金属技术尚处于实验室研究阶段。江苏省无锡市滨湖区内胡埭电镀厂土壤修复工程为江苏省首例重金属污染修复工程，2009年被列入国家重金属污染修复示范项目，并获得2010年国家重金属污染防治专项资金补助。笔者在分析原胡埭电镀厂土壤污染概况的基础上，确定了土壤修复标准、修复方案和验收标准，并分别利用化学淋洗法修复重度污染土壤和固化/稳定化技术修复中度和轻度污染土壤。

1研究区土壤污染概况

无锡市滨湖区内原胡埭电镀厂由于建设较早，环保重视不够，电镀废水未采取任何处理措施而直接排放，造成场地遭受严重污染。该厂关闭后作为商业用地开发，在开挖基坑时，发现基坑内水呈红色。经检测发现，土壤中Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量分别为18 100、9 460、1 130、1 650、720 mg/kg,参照《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)，严重超标，土壤重金属污染十分严重。现场采集7个污染土壤样品，通过小麦、小白菜和蚯蚓(赤子爱蚯蚓Eiseniafetida)对污染土壤进行动植物毒性研究。结果表明，7个土壤样品对小麦和小白菜均表现出一定的毒害作用，其中有2个土壤样品表现出极强的生物毒性；有5个样品对蚯蚓呈现出极强的急性致死效应，7天死亡率皆为100%，另外2个样品对蚯蚓呈现出一定的亚急性毒性，蚯蚓体内的蛋白质含量、过氧化氢酶(CAT)以及超氧化物歧化酶(SOD)活力值均受到不同程度的影响。因此，必须对该区重金属污染土壤进行修复后，才可作为商业用地开发。

2土壤修复标准及修复方案的确定

2.1修复标准原胡埭电镀厂关闭后，场地作为商业用地开发，鉴于我国现行的土壤环境质量标准中没有商业用地土壤环境质量标准，经行业专家论证，场地开挖修复标准采用《土壤环境质量标准》(GB 15618-2008)二级标准中的商业用地标准，即Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的标准值分别为800、500、200、600、700 mg/kg。

2.2修复方案重金属污染土壤修复方法主要有化学淋洗法、水泥窑共处置、固化/稳定化、植物修复及安全填埋技术[3-8]。化学淋洗法是利用加入特殊化学成分的淋洗液去除土壤中污染物，通过水力学或机械搅动土壤颗粒，使污染物与土壤颗粒分离[9-10]。土壤淋洗技术在发达国家已有30多年的成熟使用经验，可用于多种污染土壤。水泥窑共处置是将污染土壤与水泥生料共处置，经过高温煅烧，可以将污染物分解或固定，达到无害化处置[11-12]。因水泥窑具有处置量较大、成本较低等优势，国内有些城市已经采用水泥窑共处置技术处置危险废物、市政污泥和城市垃圾，个别水泥窑企业经过设备改造和技术论证，尝试处理污染土壤或污泥，并取得一些经验。这些经验对于制定我国危险废物与工业废物水泥窑共处置规范具有一定的启发和借鉴意义。固化/稳定化技术包含两层含义：固化是指利用水泥一类的物质与土壤混合将污染物包被起来，使之呈颗粒状或大块状存在，进而使污染物处于相对稳定的状态，固化程序包含将污染土壤与固化剂混合，以使土壤硬化的过程，混合物干燥后形成硬块，可以在原地或转移到其他地点进行最终处置；稳定化是指利用磷酸盐、硫化物和碳酸盐等作为污染物稳定处理的反应剂，将有害化学物质转化成毒性较低或者迁移性较低的物质，使其不具有危害性或移动性[13-14]。国外采用稳定化/固化技术修复被汞和砷污染场地的工程应用案例很多，该技术也是美国超级基金修复场地最常用的5种处理方法之一，自1982年以来，采用该技术已经修复160多处场地。国内也有采用稳定化/固化技术修复重金属污染土壤。植物修复是利用特定植物(对特定重金属具有超累积能力)吸收土壤中的重金属，达到净化土壤的目的[15]。植物修复技术在污染土壤的修复领域使用较为广泛，该技术适用于大面积的污染场地修复，近年来在美国修复市场占有的比例在10%左右。植物修复技术是最便宜的修复技术之一，但超累积植物一般只能对某种特定的重金属具有超累积能力，对污染物较多的土壤修复则较为困难。另外，因为植物吸收污染物的速度很慢，导致修复时间很长，因此这种技术适用于对土地修复时间没有严格限制的工程。安全填埋技术是将污染土壤清理后填埋至具有安全填埋条件的特定场地，使原有场地的土壤达到使用的要求，该技术未能最终去除土壤中污染物，对污染土壤的堆置、填埋场地存在环境风险[16]。安全填埋技术适用于小面积的污染场地修复，近年来在国内具有填埋场地条件的地区有实用案例。针对该区土壤重金属污染程度，根据不同修复技术的特点(表1)，综合考虑经济因素、时间因素和空间因素以及技术可行性，鉴于无锡市范围内危险废物填埋场填埋能力的限制，无法消纳大量的污染土壤，最终确定修复方案为化学淋洗和固化/稳定化技术，即采用化学淋洗技术修复重度污染土壤，采用固化/稳定化技术修复中度和轻度污染土壤。

表1　不同重金属污染土壤修复技术比较

2.3验收标准鉴于国内土壤修复行业仍处于成长阶段，缺乏完善的土壤污染管理体系及政策法规支持，尚未颁布相关的土壤修复标准，所以经行业专家论证，该工程采用《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-1996)作为修复土壤的验收标准。

3土壤修复工程介绍

3.1重度污染土壤修复采用化学淋洗法修复重度污染土壤，挖掘出来的污染土壤与淋洗液混合，投加到反应器中，通过搅拌等外力的辅助，使污染土壤和淋洗液发生作用，土壤中的大部分重金属则被转移到液相后，将洗过的土壤分离出来，作进一步处理，富集了污染物的淋洗液经过处理后回用。由图1可知，重度污染土壤经筛分后，建筑垃圾进行资源化利用，土壤进行一级淋洗，经检测达标的土壤则经过脱水后进入堆场进行自然干化，洗液进入污水处理系统；若检测不达标，则添加二级淋洗剂后继续淋洗，淋洗后的土壤经脱水后进入堆场进行自然干化，洗液进入污水处理系统。经污水处理系统处理后的废水可作为一级、二级淋洗的补给水。淋洗工程完工后，将污水处理系统内的废水处理达标后排放，将含有重金属的沉淀污泥以及污水处理系统中的活性炭作为危险废物委托有资质单位处理。化学淋洗共修复污染土壤约1 000 m3，修复后的土壤原本可以回填至原开挖地块作地基回填，但由于原地块距厂界洋溪河较近，为避免重金属渗出，所以后来作铺路路基。

3.2中、轻度污染土壤修复采用固化/稳定化技术修复中度或轻度污染土壤。固化程序是将污染土壤与固化剂混合，使土壤硬化，可避免固化物中的化学物质流散到周围环境中，来自雨水或者其他水源的水在流经地下环境中的固化物时，不会带走或溶解其固化物中的有害物质。稳定化过程是通过将化学药剂与污染土壤混合，改变有害物质的特性，使其不易迁出。由图2可知，污染土壤经碾压粉碎后，增加了接触比表面积，按照次序分3步分别添加不同类型的化学药剂后，进行机械搅拌，使药剂与污染土壤充分接触，形成稳定的固化物，最后对固化物进行检测，检测达标的土壤则贮存起来以备验收，检测不达标的土壤则按照工艺流程，重新进行固化，直到检测达标。固化/稳定化技术共修复约3 000 m3污染土壤，修复后的土壤作路基使用。

图1　化学淋洗法工艺流程Fig.1　Technological process of chemical washing

图2　固化/稳定化工艺流程Fig.2　Technological process of solidification/stabilization

3.3修复效果该工程采用化学淋洗法、固化/稳定化技术修复重金属污染土壤在技术上是可行的，修复后土壤采用《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》作为验收标准在目前也是合理的，修复效果达到了预期目标。

4结语

目前，重金属污染土壤修复在我国尚处于起步阶段，从修复技术到修复结果的评判，均没有相应的标准可以参考，法律法规还不健全，限制了污染土壤修复，尤其是重金属污染土壤修复实施的广度和深度。由于修复后土壤中的重金属并未完全去除，所以修复后土壤的应用受到了限制。

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摘要首先，分析了无锡市滨湖区内原胡埭电镀厂土壤污染概况；然后，确定了土壤修复标准、修复方案和验收标准；最后，介绍了不同程度污染土壤的修复工程。检测结果表明，原胡埭电镀厂土壤中Cr、Cu、Ni、Pb和Zn严重超标，部分污染土壤对小麦、小白菜和蚯蚓表现出极强的生物毒性，必须修复后方可作为商业用地开发。土壤修复标准采用《土壤环境质量标准》(GB 15618-2008)二级标准中的商业用地标准；针对土壤重金属污染程度，综合考虑经济和时间因素，采用化学淋洗法修复重度污染土壤，采用固化/稳定化技术修复中、轻度污染土壤；修复土壤采用《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-1996)进行验收，修复效果达到了预期目标。

关键词化学淋洗；固化/稳定化；修复；重金属污染土壤

Remediation of Heavy Metal Contaminated Soil by Combined Technology of Chemical Washing and Solidification/Stabilization

CHEN Yin-he(Binhu Environmental Monitoring Station of Wuxi City, Wuxi,Jiangsu 214062)

AbstractFirstly, the situation of heavy metal contaminated soil in Hudai electroplating factory in Binhu District of Wuxi City was analyzed; secondly, the remediation standard, remediation scheme and acceptance criteria of the soil were determined; finally, the remediation projects of the polluted soil were introduced. The results of soil detection showed that Cr,Cu,Ni,Pb and Zn content in the contaminated soil exceeded the standard, and parts of the contaminated soil had strong biotoxicity to wheat,little cabage andEiseniafetida, so the contaminated soil must be remediated before being developed into commercial soil. The commercial soil standard of theEnvironmentalQualityStandardforSoils(GB 15618-2008) was used as the remediation standard.According to the contamination degree of the contaminated soil, as well as economic factor and time factor, the soil contaminated by heavy metals at different levels was separately remedied by chemical washing or solidification/stabilization.IdentificationStandardsforHazardousWastes-IdentificationforExtractionToxicity(GB 5085.3-1996) was used as the acceptance criteria of remediated soil.

Key wordsChemical washing; Solidification/Stabilization; Remediation; Heavy metal contaminated soil

收稿日期2015-12-14

作者简介陈银合(1979- )，男，江苏东海人，工程师，硕士，从事水污染控制研究。

中图分类号S 181.3

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)01-156-03