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浅析污染土壤的物化修复治理技术

2018-05-14李宏昌

科技风 2018年5期
关键词:土壤修复

摘 要:土壤是人类赖以生存的基础,土壤为农作物的生长提供了大量的营养物质,包括矿物质和微量元素等。随着人类环保意识的逐步提高,污染土壤的治理和修复也逐渐引起人们的重视。本文主要对物理法和化学法修复污染土壤的技术进行分析和阐述。

关键词:土壤修复;物理方法;化学方法

土壤在地球上占据三分之一的面积,是我们生活和生产的基础,是农业生产得以发生的基本条件。自我国实行改革开放政策以来,工业和农业等都得到了迅猛发展,城镇化进程不断加快,资源与环境、人口与土壤之间的冲突日益严峻。导致我国土壤环境总体状况并不容乐观,土壤数量不断减少,土壤质量也在不断下降,对人类和动植物的生存造成巨大威胁。因此,加强污染土壤的治理是缓解土壤压力的重要途径,可采取物理及化学方法对污染土壤进行治理与修复。

1 我国土壤总体现状

1.1 土壤环境总体状况不容乐观

肥沃的土壤为农作物健康生长与人类健康提供了基本保障,如果土壤受到污染,会使土壤生长出的农作物和水源都受到污染,进而影响到生物和人类的生长和生活。随着我国农业和工业规模不断发展和人口数量的激增,加上人们对土壤的保护意识不足,导致土壤污染问题日益突出。土壤具有一定的吸附性,土壤被污染物污染后,短时间内难以消解,慢慢的将污染物富集积累,一旦发生土壤污染,治理难度非常大,且治理费用高昂。只有保护好土壤环境,才能保证空气清新、水源清净,才能够使人们的生命健康得到保障。

1.2 土壤数量总体下降

我国土壤类型非常丰富,种类很多,并且耕地、林地和草地的数量在全球都居于前列,但是由于我国人口数量基数较大,人均土壤占有量很低。因此,很多人为了攫取更多的利益,获得更多的可利用土壤资源,做出破坏耕地、草地等的行为,并由于水土流失和沙化等多重原因,造成我国可用土壤数量急剧减少。

2 物理法治理土壤主要技术简析

物理修复法在土壤修复中是非常常见,广泛应用于各类污染土壤的修复治理中,根据土壤的污染物种类、土壤的土质及含水量等不同状况,可以选择不同的修复方法,常用的物理法主要包括工程措施法、玻璃化法、热修复法以及电极驱动法四种方法。

2.1 工程措施法

工程措施法是将已经受到污染的土地部分或者全部替换成未受到污染的土地,使原土地所受到的污染浓度降低,从而实现土壤修复。对受到污染比较轻的土地进行工程措施修复时,需要将土地进行深耕翻土,将深层的新鲜土壤翻到表面;对于污染比较严重的土壤进行工程措施修复时,需要进行换土,特别是对于受到重金属污染的土壤,尤其适用于换土法治理。工程措施修复时工程量大,投资成本较高,并没有将污染的土壤彻底治理。

2.2 玻璃化法

玻璃化法是将土壤中的污染物通过施加高温或者高压的方法使其变成玻璃态,然后再利用物理方法进行分析的方法。由于土壤中的污染物形成玻璃状物质,能够将重金属固定其中,便于去除土壤中的重金属物质,因此,使用玻璃化法修复污染土壤尤其适用于受到重金属污染的土壤。玻璃化法具有效率高、见效快、修复范围广等优点,但是玻璃化法需要在高温高压下完成,需要消耗大量能源,成本较高,不适合大规模修复土壤,且修复后的土壤不能农用。

2.3 热修复法

热修复方法是通过对土壤加热的方式加快土壤中有害污染物的挥发,加热方式可以是直接加热或者水蒸汽加热,也可以是利用红外线加热、微波加热等先进的加热手段完成。加热过程中,土壤温度得到迅速提升,土壤内部含有的可挥发性污染物会迅速挥发,可以促进污染物的释放,降低土壤中挥发性污染物的浓度。随着科学技术的发展,微波加热法优势更加明显,此法可以使受热的土壤介质内外同时加热,有效防止了由外而内的热传导导致土壤外层易挥发物质和水分的快速发挥,防止土壤结构发生变化。热修复法能够快速修复土地,比较适合小范围污染土壤的修复,并且主要适用于挥发性物质含量比较高的土壤,由于需要消耗的能量较高,因此使用范围有所限制。

2.4 电极驱动法

土壤粒子带有负电荷可以导电,因此对土壤添加电极,通电之后可以将土壤中的污染物向两极堆积。使用电极驱动法需要保证土壤含有较高的湿度,特别适用于淤泥等土壤中,对于含有重金属较多的土壤,使用电极驱动法能够提高电极附近污染物的浓度,反复通电可以最大限度降低土壤中重金属污染物的浓度。对于小面积的土壤修复可以采用这种方法,但是在使用过程中需要消耗较多的电能,成本较高,并且具有一定的危险性。

3 化学法治理土壤主要技术简析

化学修复通常指的是借助于化学添加剂与土壤中污染物的化学反应,从而达到清除或者降低土壤中污染物的目的。化学修复污染土壤是一种传统的修复方式,随着科学技术的不断发展,化学修复法也不断取得新的进展。常用的化学治理技术主要包括淋洗法、光降解法和化学氧化法三种。

3.1 淋洗法

土壤淋洗法首先需要在土壤中喷洒可以溶解污染物的溶剂,然后借助于水的压强将污染物冲淋脱附,然后再将含有污染物的淋洗液从土壤中提取出来,就可以完成污染土壤的治理和修复。淋洗法成功与否的关键在于污染物是否能够彻底脱附并且淋洗液是否能够从土壤中完全提取。淋洗法不仅适用于重金属污染的土壤的修复,也广泛应用于被有机物污染的土壤的修复,具有操作简单、修复范围广的有点。但是主要适用于渗透性能较好的土壤,对于粘质土壤修复效果不甚理想。并且,在使用淋洗法修复污染土壤时,还需要注意防止含有污染物的淋洗液渗入到周边没有污染的土壤和地下水,防止造成二次污染。过度淋洗还会带走土壤促进农作物生长的有效成分。

3.2 光降解法

光降解指的是在光的催化作用下,有机物能够分解成分子数量较低的二氧化碳分子、水分子或者硝酸根离子、磷酸根离子、氯离子等,利用光化学反应降解土壤中污染物的方法。最初研发光降解法主要是由于在上个世纪七、八十年代,土壤受到严重的白色污染,因此需要对塑料等有机物进行降解,避免土壤板结,目前,光降解法在污染土壤修复中已经得到了成熟的应用。光降解技术特别适用修复挥发性有机物污染的土壤,具体的方法有土壤表层直接光解法、土壤悬浮液光解法以及光催化氧化法等。土壤表层直接光解法在污染土壤的修复中应用比较广泛。使用光降解法修复污染土壤需要注意的是必须在光照充足的情况下才能够实现,如果光照不充足,可能会导致分解中断,污染物分解成小污染因子可能会造成更严重的二次污染。

3.3 化学氧化法

化学氧化法是通过在污染土壤中添加化学氧化剂,使二者发生氧化还原反应,污染物经过氧化还原反应生成低毒或者无毒的物质。化学氧化法是在土壤中深度钻孔,将化学氧化剂注入到土壤中,通过氧化剂与污染物的混合、反应,使污染物进行降解或导致形态的变化。常用的化学氧化剂主要有高锰酸钾、双氧水和臭氧等,对于被有机物、农药等污染的土壤治理效果較好。

4 总结

根据土壤的污染种类和污染程度,可有针对性地选择不同的治理方法。目前的土壤治理修复技术,主要采用物理方法和化学方法相结合的方式来修复土壤,既能够结合不同方法的优点,相互取长补短,又能够提升土壤修复的效率,保证土壤修复效果,是值得推广和采用的。随着全球科技的不断发展和进步,土壤修复技术必将会取得更大的发展和进步。

参考文献:

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[2]杨丽琴,陆泗进,王红旗.污染土壤的物理化学修复技术研究进展[J].环境保护科学,2008,34(5):42-45.

[3]程国玲,李培军,王凤友.多环芳烃污染土壤生物修复的强化方法[J].环境工程学报,2005,6(6):1-6.

[4]陶贵荣,王莉衡.浅析土壤污染与修复技术[J].化学与生物工程,2010,27(6):4-6.

[5]刘金虎.浅析污染土壤修复的技术再造及展望[J].科技创新与应用,2017(13):146.

作者简介:李宏昌(1983-),男,辽宁阜新人,研究生学历,工学硕士学位,工程师,研究方向:研究生态环保相关领域。

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