淺談大中城市污染土壤的固化法修復(fù)

陳潤勝

【摘要】針對(duì)國內(nèi)大中城市污染土壤亟待修復(fù)的緊迫情勢(shì)，通過對(duì)國內(nèi)外污染土壤整治修復(fù)常用技術(shù)介紹，和對(duì)固化/穩(wěn)定化技術(shù)應(yīng)用于污染土壤修復(fù)的可行性分析，提出了修復(fù)污染土壤的固化/穩(wěn)定化技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】污染土壤；穩(wěn)定化；土壤修復(fù)

1、國內(nèi)外污染土壤修復(fù)現(xiàn)狀與分析

國際上污染土壤的修復(fù)主要集中在那些發(fā)達(dá)國家。20世紀(jì)80年代以來，世界上許多國家特別是發(fā)達(dá)國家均制定并開展了污染土壤治理與修復(fù)計(jì)劃。

我國對(duì)于大中城市污染土壤修復(fù)問題的研究開展得較晚，這顯然是因?yàn)槲覈慕?jīng)濟(jì)的快速發(fā)展大大晚于發(fā)達(dá)國家的緣故。不過，隨著我國至上而下對(duì)大中城市土壤污染問題給予的高度重視，我國在大中城市污染土壤修復(fù)問題上進(jìn)展十分迅速。

國內(nèi)外專家的研究表明，解決土壤修復(fù)的過程是一個(gè)相當(dāng)漫長的過程。當(dāng)前解決土壤污染問題，需要有不同學(xué)科的科學(xué)家如土壤學(xué)、農(nóng)學(xué)、生態(tài)學(xué)、生物地球化學(xué)、海洋科學(xué)以及涉及農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)等有關(guān)的生產(chǎn)單位和政府決策者的共同努力。

2、修復(fù)污染土壤的常用技術(shù)

2.1換土法，這種方法是修復(fù)污染土壤最切實(shí)有效的方法，比較適用于小面積的污染區(qū)域；

2.2洗土法，這種方法操作簡單、造價(jià)低、投入少，缺點(diǎn)是所需時(shí)間較長。

2.3固化/穩(wěn)定法，這一方法工藝簡單，可操作性強(qiáng)。

2.4熱處理法，這一方法的可操作性較強(qiáng)只是消耗的能源較多，需要投入較大的修復(fù)資金，被修復(fù)土壤結(jié)構(gòu)破壞不能復(fù)原。

2.5玻璃化法，優(yōu)點(diǎn)是處置徹底。由于過程的不可逆，因此不會(huì)發(fā)生再污染；缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，同時(shí)處理后會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)。

2.6化學(xué)還原法，化學(xué)還原法成本較低，有大規(guī)模應(yīng)用的可能。但是當(dāng)污染物無氧化性能、或者污染物存在于土壤顆粒內(nèi)部難以與還原劑接觸并發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)，此類污染物的去除是化學(xué)還原法的難點(diǎn)。

2.7化學(xué)降解法，處于研究階段，截止于目前國內(nèi)還沒有在工程中應(yīng)用。

2.8電動(dòng)力學(xué)修復(fù)技術(shù)，電動(dòng)力學(xué)修復(fù)法的基本原理是在污染土壤兩端加上低壓直流電場(chǎng)，在直流電場(chǎng)產(chǎn)生的各種電動(dòng)力學(xué)效應(yīng)（包括電遷移、電滲析、電泳、電解）作用下，污染物的正離子、氫離子、帶正電的土壤小顆粒向陰極運(yùn)動(dòng)，污染物的負(fù)離子，氫氧根離子，帶負(fù)電的土壤小顆粒向陽極遷移，然后再把沉積有污染物組分的電極挖出進(jìn)行處理，達(dá)到去除污染物的目的。

2.9植物修復(fù)技術(shù)，使用植物法修復(fù)污染土壤可以將污染土壤修復(fù)工程設(shè)計(jì)為：城市公園式的假山假水、庭院樓閣、芳澗草坪、回廊四延、人工湖河四通八達(dá)、曲橋流水相得益彰的庭院式樣。這一模式同時(shí)還完全避免了植物修復(fù)法耗時(shí)長的弊病。

2.10微生物修復(fù)技術(shù)，體方法是在污染土壤的水飽和區(qū)加入營養(yǎng)鹽、氧源（多為H2O2），再引入微生物。目的是提高生物降解的能力。

3、固化/穩(wěn)定化修復(fù)污染土壤技術(shù)

3.1固化技術(shù)

固化技術(shù)是指在污染土壤中添加土壤固化劑，使被固化物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢闪鲃?dòng)的固體或者是使其形成緊密固化體的技術(shù)。固化過程形成的產(chǎn)物是結(jié)構(gòu)完整的整塊密實(shí)固體。

3.2穩(wěn)定化技術(shù)

穩(wěn)定化技術(shù)是指在污染土壤中添加土壤固化劑時(shí)，同時(shí)加入一定量的穩(wěn)定劑，將有毒有害污染物轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑?、低遷移性及低毒性的物質(zhì)的促進(jìn)深化技術(shù)。穩(wěn)定化技術(shù)一般可分為化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù)和物理穩(wěn)定化技術(shù)。

化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù)是通過化學(xué)反應(yīng)使有毒物質(zhì)生成具有晶相態(tài)的結(jié)晶體。一般情況下，物質(zhì)呈晶相態(tài)后在都會(huì)處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。晶相態(tài)的生成使物質(zhì)變成不溶性化合物，從而使有害污染物在穩(wěn)定的晶格內(nèi)固定；

物理穩(wěn)定化技術(shù)是將污染物與固化劑/穩(wěn)定劑混合生成一種粗大顆粒、達(dá)到如工程土壤狀堅(jiān)實(shí)度的固體。

實(shí)際上，在對(duì)污染物的處理過程中，化學(xué)穩(wěn)定化和物理穩(wěn)定化不是次第進(jìn)行的，無先后之分。固化技術(shù)和穩(wěn)定化技術(shù)在處理污染土壤時(shí)通常無法截然分開，固化的過程同時(shí)會(huì)有穩(wěn)定化的作用發(fā)生，穩(wěn)定化的過程往往也伴隨有固化的作用。

3.3包容技術(shù)

固化/穩(wěn)定化技術(shù)通常情況下還含有包容技術(shù)在內(nèi)。所謂包容技術(shù)是指用固化劑/穩(wěn)定劑作用于污染土壤與污染物時(shí)，同時(shí)產(chǎn)生的凝聚作用，凝聚過程就是將污染物（有毒物質(zhì)或危險(xiǎn)廢物）顆粒包容或覆蓋的過程。污染土壤固化/穩(wěn)定化處理的目的，是使污染土壤中的所有污染組分呈現(xiàn)化學(xué)惰性或被固化/穩(wěn)定化包容起來，以便運(yùn)輸、利用和處置。和固化/穩(wěn)定化相互伴生一樣，在固化和穩(wěn)定化處理過程中，往往也同時(shí)發(fā)生包容化的作用。

在一般情況下，穩(wěn)定化過程是選用某種適當(dāng)?shù)墓袒瘎?穩(wěn)定劑與污染土壤混合，以降低污染土壤的毒性和減小污染物的遷移率。穩(wěn)定化的方式是將污染物全部或部分地附著在支持介質(zhì)、黏結(jié)劑上的方法。固化過程是一種利用固化劑/穩(wěn)定劑改變污染土壤的工程特性的過程。當(dāng)然，固化過程也可以看作是一種特定的穩(wěn)定化過程，可以理解為穩(wěn)定化的一個(gè)部分，但從概念上它們又有所區(qū)別。無論是穩(wěn)定化還是固化，其目的都是減小污染土壤的毒性和可遷移性，同時(shí)改善被處理土壤的工程特性。

4、適用于國內(nèi)修復(fù)污染土壤的固化劑——HEC固化劑

本文選用HEC高強(qiáng)高耐水土體固結(jié)劑作為城市污染地塊應(yīng)用固化/穩(wěn)定化技術(shù)固封受污染土壤的主要固化材料。其理由是HEC固化劑系國家級(jí)火炬計(jì)劃項(xiàng)目、國家級(jí)重點(diǎn)新產(chǎn)品。

HEC固化劑系水泥基粉狀膠凝材料，固化固封性質(zhì)好，且易均化。選用具有強(qiáng)固封作用的AD材料作為HEC固化劑的輔助材料。并適量摻添石灰，營造有害重金屬的成鹽氛圍。

HEC固化劑最重要的特征是其生成的固化體具有良好的水穩(wěn)定性能，土壤固化體的K穩(wěn)≥0.8，這是國內(nèi)外其它土壤固化劑望塵莫及的。如果將HEC、AD、石灰的配比根據(jù)污染土壤的污染物及其污染程度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)配，同時(shí)固化劑摻量應(yīng)≥15%（m/m），就可以保證整治修復(fù)的效果。

5、結(jié)語

由于各種受污染土壤中的污染物的不同、受污染的程度和范圍的差異、污染土壤擱置時(shí)間長短不一、同時(shí)各地的地理環(huán)境氣候條件千差萬別，因此在污染土壤的整治修復(fù)時(shí)采用的技術(shù)方案也應(yīng)有各自的特點(diǎn)。由此，必須針對(duì)具體的整治修復(fù)對(duì)象及其處置目標(biāo)，提出可操作的優(yōu)化技術(shù)方案。與此同時(shí)，從經(jīng)濟(jì)角度上考慮還應(yīng)該是廉價(jià)的，整治修復(fù)能達(dá)到目標(biāo)效果。

從技術(shù)層面上，固化/穩(wěn)定化修復(fù)污染土壤技術(shù)具有簡明有效、針對(duì)性強(qiáng)、整治修復(fù)快速、可操作性強(qiáng)等特點(diǎn)。固化/穩(wěn)定化修復(fù)污染土壤技術(shù)的要點(diǎn)在于具有多重整治效果，和可以因地制宜進(jìn)行施工操作的施工與環(huán)境的適宜性。

從地理位置和環(huán)境條件要求層面上，固化/穩(wěn)定化修復(fù)污染土壤技術(shù)具有十分鮮明的適應(yīng)性和簡約性，方案的操作不受鬧市區(qū)的制約，也不會(huì)對(duì)鬧市區(qū)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生不良的影響，摒棄了那些工程與鬧市互相阻滯的弊端。

從經(jīng)濟(jì)層面上，固化/穩(wěn)定化修復(fù)污染土壤技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)合理性，不采用那些使用高新設(shè)備、高消耗能源和高處置費(fèi)用的整治修復(fù)技術(shù)，同時(shí)能達(dá)到既定的處置目標(biāo)。

從節(jié)能環(huán)保層面上，固化/穩(wěn)定化修復(fù)污染土壤技術(shù)基本無廢棄物排放，對(duì)地下水資源、地理環(huán)境和生態(tài)資源也不造成影響。

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