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中国循环经济协会

土壤污染修复技术盘点

来源:中国节能在线2016-12-09 10:46

近年来,顺应土壤环境保护的现实需求和土壤环境科学技术的发展需求,科学技术部、国家自然科学基金委、中国科学院、环境保护部等部门有计划地部署了一些土壤修复研究项目和专题,有力地促进和带动了全国范围的土壤污染控制与修复科学技术的研究与发展工作。

目前,我国大量土壤修复技术研究成果还处在从实验室开发向规模化实用的过度阶段,多数修复工作面临体系不完善,技术水准低,处理效果不理想,适用标准缺乏等问题,在中国环保产业协会重金属污染防治与土壤修复专业委员会成立大会上,北京大学环境科学与工程学院刘阳生教授对我国土壤污染修复技术进行了盘点。

刘阳生介绍说,“适用性的土壤修复技术,一般要经历从实验室概念设计、问题识别、模拟性控制实验,小规模场地实验,到技术示范,积累工程经验,最后形成实用性技术的管理等几个阶段”。目前我国重金属污染土壤治理技术主要有:

客土置换法,是将污染土壤挖走,对其进行固化稳定化处置和挥发性重金属热气化,治理干净的土壤可用于回填。刘阳生指出,一方面用于置换的干净土壤数量有限,另一方对于完全采用客土置换的修复方式,需要将移走的污染土壤需要填埋场地,所以该法一般适用于严重污染的小规模场地修复。对于采用客土稀释方式进行修复的场地,需要控制重金属的下渗,防治对地下水的污染。

电动力学修复,是将污染物浓缩在阴极或者阳极附近,通过泵将污染水体抽出,经过处理后再补充地下水,土壤中污染物便通过这种方式被洗涤出来。该技术只能处理溶解在水中的重金属离子;而对土壤中众多不溶解的重金属,则需通过调整土壤pH呈酸性或者加入大量的有机螯合剂以使重金属离子溶解进入水溶液。刘阳生介绍,该修复法由于技术复杂、受土壤环境的影响较大,成本也相对较高,目前尚处于实验室研究阶段。

重金属热解法,该技术适于汞和砷等挥发性强的重金属污染工业场地土壤的修复,但要注意重金属回收和废水的处理。经过热处理的土壤,其含有的微生物和有机物被分解,导致土壤基本功能的丧失和沙化,因此不适合于农田土壤的修复。

土壤淋洗法是将污染土壤挖掘后筛分洗涤,清洁土壤再回填,这一过程产生的废水、污泥要进行处理。该技术对水溶性重金属去除效率很高,可快速修复污染土壤;其适合于低污染土壤,通过化学淋洗可以使土壤重金属浓度接近或达到土壤的使用标准要求;尤其适用于小面积污染场地(轻质土或砂质土)。但是这种方式对淋洗剂的要求较高,要选择环境友好性洗涤剂;另外,除了水溶性重金属外,对其它形态的重金属去除效率较低。因此尚不能大规模应用于重金属污染土壤的修复。

萃取分离法包括一级萃取、二级萃取和离心分离等,此方法萃取剂的选择、分离和土壤特性的保护非常重要。污染土壤经过萃取和离心分离后,重金属通过沉淀得到去除,干净土壤可进行原位回填。该技术能够快速修复重金属污染的土壤,但关键在于找到环境友好的萃取剂,既移除土壤中重金属,又有不污染土壤,可以应用于工业场地和农田土壤的修复。

原位化学稳定化修复是目前应用最广的一项修复技术,在国内外的应用比较成熟,工程实施比较容易,成本可以接受。该法主要通过在土壤中施加改性药剂,经氧化还原反应、矿化作用和沉淀反应将不稳定重金属形态转化为重金属的单质、硅铝酸盐、硅酸盐和磷矿石等,将其稳定在自然环境中,不再被雨水浸出和治污根系所吸收。

植物修复法是利用某些植物能忍耐和超量积累某种重金属的特性来清除土壤中的重金属,主要有植物提取、植物挥发和植物固定三种修复方式。但是由于超富集植物个体矮小,生长缓慢,富集量小,所以修复周期很长;并对重金属具有较强的选择性和拮抗性;加之富集植物需要播种、培育和收割,废弃物要妥善处置;目前已经发现的重金属超富集植物多属于野生植物,异地引种将对当地的生物多样性构成潜在威胁。该方法一般很少用于农田土壤修复。

微生物修复法是利用土壤中的某些微生物对一种或多种重金属具有吸收、沉淀、氧化和还原等作用来降低土壤重金属的毒性或者通过微生物来促进植物对重金属的吸收。主要包括生物固定技术和生物氧化还原技术。该修复方式具有成本低、工程量小的优点;但是微生物修复的专一性强,其活性与温度、水分、氧气、pH值等土壤环境条件紧密相关,因此,很难同时修复多种复合重金属污染土壤;此外,这种方法应用难度大,目前尚未获得突破性进展,仍停留在实验室研究阶段。

“在以上几种技术的基础上衍生出了一系列新的方法新型组合技术”,刘阳生介绍道,如化学改性增溶——植物提取法、微生物改性增溶——植物提取法、化学氧化——萃取法等等。

整体而言,刘阳生指出,重金属原位化学稳定化在国内外已有许多成功的应用案例。修复速度快,可大规模采用。化学改性增溶植物提取法以及微生物增溶植物提取法可以降低土壤重金属浓度,关键在于如何大幅缩短修复时间以及增强植物对多种重金属的同时富集能力。化学氧化——萃取法可以快速降低土壤重金属浓度。如果能有效控制土壤修复成本,则具有非常好的应用前景。

基于这些技术研究成果,目前一些国外的先进技术也在逐渐进入引进、消化和吸收阶段,加强技术突破和工程示范,将成为今后土壤修复工作的关键,使污染修复成为我国环保产业发展的重要机遇。

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