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重金属污染场地土壤修复技术选择研究

2019-07-31罗文娟

中国资源综合利用 2019年7期
关键词:金属元素原位异位

徐 波,罗文娟

(重庆蜀汉环保工程有限公司,重庆 400000)

1 土壤污染修复技术的分析与比较

1.1 物理修复技术

1.1.1 物理分离修复技术

物理分离修复技术多应用小范围的重金属污染土壤修复。其原理为根据土壤颗粒与污染物颗粒的密度、大小以及磁性等物理性质的不同,通过沉淀、离心、磁分离、浮选法等手段,实现物理上的分离。该技术可有效分离污染土壤、沉积物、废渣等物质中包括重金属在内的无机污染物,具有操作简单、成本低廉、修复重金属污染效果明显等优点,但对土壤与污染物的物理特性差异要求较高,不适用于黏度大的受污染土壤。

1.1.2 稳定/固化修复技术

稳定/固化修复技术多应用于污染程度深的无机污染物污染土壤修复,根据污染物的种类,可分为原位稳定/固化修复技术和异位稳定/固化修复技术。其中,原位稳定/固化修复技术通常适用于重金属污染土壤的修复。其原理为通过水泥等固化剂将污染土壤固定成为大颗粒或块状形式,在固态形势下将污染物进行隔离或利用化学制剂降低污染物的活性。该技术具有成本低廉、加工设备容易转移、可以处理多种复杂的重金属污染物等优点,但由于该修复技术无法将重金属污染物质从土壤中分离,因此要注意修复产物的处理,防止修复产物由于外界条件的改变而泄漏造成二次污染。

1.1.3 重金属污染土壤电动修复技术

重金属污染土壤电动修复技术是近年来发展的一种新兴技术,并且已经在实验室与小规模试验中取得显著效果。其原理为运用电渗析、电迁移、电泳技术与离子的电动力学,使处于酸性环境下重金属污染土壤中的重金属元素在直流电的作用下发生运动,逐渐富集于电极两端,从而将重金属清除[1]。该方法对酸性土壤中的重金属元素铅与镉的清除效率较高,还具有操作简单、针对性强、对土壤的黏度与饱和度无要求等优点。

1.2 化学修复技术

1.2.1 化学淋洗修复技术

化学淋洗修复技术适用范围极广,对于重金属污染、放射性元素污染与有机物污染的土壤均有明显的修复作用。针对重金属污染土壤的修复,化学淋洗修复技术的主要原理为向污染地土壤喷洒螯合剂或酸等化学制剂,使其在土壤中扩散,与被污染的土壤充分混合作用,再将包含污染物的液体从土壤中分离出来,进而对废液中的重金属元素进行清除。该技术既可以进行原位修复,也可以进行异位修复,但异位修复对不适用于黏度超过50%的土壤。在使用该技术时,要注意治理后的重金属污染物与化学制剂的排放,防止处理不当造成二次污染。

1.2.2 原位化学氧化修复技术

利用原位化学氧化修复技术修复重金属污染土壤时,可向污染土壤中添加FeSO4、SO2、NaHSO3、Na2S2O3等氧化剂,使重金属元素氧化为低毒性的稳定性物质[2]。该技术最大的优点在于操作简单,无需将污染土壤全部挖掘出来,只需要在不同深度的污染土壤中加入氧化剂并使其扩散。该技术的重点在于氧化剂的扩散技术,可以根据、液压破裂等方式对氧化剂进行分散。

1.2.3 溶剂浸提修复技术

溶液浸提修复技术的主要原理为根据有污染物的溶解向土壤加入不同的溶剂,使污染物溶解于溶剂中,发生离子交换等化学反应。该技术对不易溶于水且易黏附于土壤上的污染物具有很高的清除效果,因此该技术的重点在于溶剂的选择,溶剂的选择应以污染物的化学性质与土壤特性作为依据。为了快速降解残留的浸提液,应向处理后的土壤引入活性微生物群落和富营养介质。

1.3 生物修复技术

1.3.1 植物修复技术

植物修复技术即利用植物本身及其根际圈微生物组成的体系吸收土壤中重金属元素。由于超累积植物的发现,植物修复技术越来越多应用于重金属污染土壤的修复。超累积植物即对重金属吸收能力极强(超量积累)的植物,如表1所示,不同植物对于重金属元素镉的修复(吸收)效率各不相同[3]。

植物修复技术具有成本低廉、操作简单的优势,但不同的植物对气候与土质有不同的要求,该技术的难点在于植物的选择。

表1 土壤重金属镉污染的植物修复效率

1.3.2 微生物修复技术

微生物修复技术即利用土壤微生物对土壤生态系统的稳定作用与自身代谢作用来修复重金属污染物。在合适的环境下,土壤微生物可以大量繁殖并增强自身代谢能力,因此该技术的重点在于寻找并驯化可用的土壤微生物,增强微生物活性并延长其寿命。目前的技术手段可分为原位修复技术与异位修复技术。

1.4 联合修复技术

重金属污染土壤修复技术逐渐向绿色和环境友好型、联合杂交土壤综合修复技术的方向发展,处理方式也将从异位修复技术逐步向原位修复技术发展。目前主要应用的联合修复技术为不同修复植物的组合修复、降解菌-超积累植物的组合修复、真菌-修复植物组合修复、土壤动物-植物-微生物组合修复、络合增溶强化植物修复、化学氧化-生物降解修复、电动修复-生物修复、生物强化蒸气浸提修复、光催化纳米材料修复等。

2 重金属污染场地修复技术选择与应用

2.1 重金属污染场地修复技术的选择

重金属污染场地修复技术的选择合适与否直接影响土壤修复能否成功,因此应通过科学的方法对修复进行评估与筛选。人们应本着有效性、经济性的原则,以重金属污染地的污染范围、污染程度、污染物种类与环境影响等实际情况作为参考标准,并结合修复技术的弊端与后续处理情况对修复技术进行选择。

目前,我国的原位修复技术面临控制程度低、易受人为因素的影响等技术难题,因此在选择修复技术时优先考虑已经成熟的异位稳定/固化修复技术。生物修复技术是顺应国家绿色和环境友好发展方向的修复技术,目前我国技术成熟的生物修复技术包括生物反应器技术、生物堆肥等,该类修复技术具有操作简单、技术安全、修复效果高、被修复土壤食用价值高等优点,因此应结合其他物理、化学修复方式用于重金属污染土壤的修复。

2.2 重金属污染场地修复的基本操作方式

在选择修复技术之前,技术勘探人员应先进行实地检测,并采集不同位置的污染土壤进行成分分析,勘探人员还应对污染地的岩石分布、土壤分布与地下水分布进行勘探,防止修复时造成二次污染。技术人员要根据实际情况选择修复技术,同时还要考虑修复技术的可行性、污染物的清理程度与修复废物的处理,制定详细、周密的修复方案。修复方案制成后,应通过计算机技术进行模拟,预测施工过程中可能发生的自然隐患。参与修复的技术人员也与修复方案的执行程度息息相关,因此在施工前应对技术人员进行专业培训,对修复过程中的技术难题进行考核,保证技术人员的专业素质。修复过程中定期对修复程度进行测评,并对设备进行维护,以保障修复方案有序执行。

3 结语

选择重金属污染土壤的修复技术时,人们应从物理、化学、生物修复三方面考虑,利用不同技术的联合作用使污染土壤最大限度的得到修复并获得新的使用价值。因此,人们不仅要考虑污染程度、污染物类型、污染范围等因素,还要兼顾修复土地的实际用途,使污染土壤得到真正修复,缓解我国生态治理与土地资源的压力。

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