重金屬污染土壤修復技術與應用
——以虹口區(qū)某地塊為例

林琳

（上海環(huán)鉆環(huán)保科技股份有限公司，上海 201800）

1 項目概況

該項目為虹口區(qū)某地塊土壤修復工程，需結(jié)合該地區(qū)的土壤環(huán)境來實施修復工作，了解土壤污染特征，根據(jù)具體的污染問題來選擇可用的修復技術。該項目主要應用了穩(wěn)定化工藝手段，充分利用修復藥劑所具有的氧化特性，使重金屬與藥劑之間形成反應，生成螯合物。

2 地塊污染特征分析

就修復區(qū)域內(nèi)存在的具體土壤污染問題展開分析。在被污染的土壤中，氟化物、重金屬與復合兩種污染物的污染土量在12152m3左右，多環(huán)芳徑、氟化物與重金屬復合污染土量在6524m3左右。污染土壤中的主要污染物有銅、銻、鈷、鎘、氟化物、苯并芘以及苯并蒽等。本次修復工作面對的主要土壤污染問題集中在這兩類污染土壤中，第一種污染土壤分布區(qū)域比較廣，復合污染的問題也需被解決。

3 修復技術

3.1 物理/化學修復技術

化學與物理技術的應用基礎是土壤這種修復對象所具有理化性質(zhì)以及重金屬等污染物具有主要特性，分別選擇化學或者物理的方法對存在于土壤中的污染物實施固定與分離處理，強化土壤的清潔性，控制土壤存在的健康風險與污染環(huán)境風險[1]。這兩種方法需要的修復周期并不長，便捷性強，可針對多種類別的土壤污染問題發(fā)揮作用，因此被廣泛地應用到多地的土壤修復工作中，在運用這類技術應對修復土壤的工作時，需要注意到使用問題，如應用成本高與實施工程量大。治理小區(qū)域范圍內(nèi)的土壤污染問題時，可使用深耕翻土法、去表土、換土與客土等方法。也可通過淋洗助劑來淋洗土壤，除此之外，可根據(jù)具體的土壤污染問題，使用玻璃化技術、熱解吸法、固化穩(wěn)定法與電動修復技術等[2]。

3.2 生物修復技術

面對已經(jīng)存在嚴重污染問題的土壤，可通過生物修復技術達到修復目標，借助植物、微生物與動物這種生命體的代謝活動，調(diào)節(jié)污染物的含量，也可調(diào)整重金屬污染物原本的化學形態(tài)，減輕毒性。一些生存在土壤中的動物對于生存環(huán)境有極強的依賴性，無法被使用到修復工作中[3]。因此采取生物修復方法時，主要應用微生物或者植物，來達到凈化土壤的目標，借助生物作用對處于土壤中的重金屬的化學形態(tài)進行改變，發(fā)揮解毒或者固定的作用；可將生物代謝與吸收的作用發(fā)揮出來。生物修復技術的應用費用比較少，修復效果良好，可管控性強，不會輕易帶來二次污染。

4 技術應用

4.1 修復方案設計

在該次修復活動中，采用了化學氧化工藝技術、固定/穩(wěn)定修復技術，通過綜合修復，來徹底治理土壤中的重金屬問題。面對該區(qū)域范圍內(nèi)的差異化土壤污染問題，需要采取不同的修復方法，修復氟化物、重金屬以及復合這兩種污染物的土壤時采取固化穩(wěn)定化的修復方式；針對多環(huán)芳徑、氟化物與重金屬三種污染物的復合污染土壤，需要先采用高級化學氧化技術，同時結(jié)合固化穩(wěn)定化修復方法。

開始土壤修復項目后，根據(jù)預先形成的平面布置方案，搭建異地修復場地，就近連接水電系統(tǒng)，設置多個功能區(qū)，如辦公生活區(qū)、洗車池、存放材料區(qū)、修復污染土壤區(qū)以及存放修復后土壤區(qū)。獲取需要轉(zhuǎn)運到異地修復場地中進行處理的污染土壤后，對其實施中試測試，依照試驗信息，對所用藥劑的使用比例與具體類別展開調(diào)整。修復工作中，需要篩分與破碎待修復土壤，添加藥劑，最后養(yǎng)護土壤。完成所有修復步驟后，驗收土壤，確定滿足標準后，將其向外運出，進行資源化應用。添加藥劑期間，做好分類修復的工作。本次修復活動中，在加藥與篩分環(huán)節(jié)中聯(lián)合使用挖掘機與篩分設備斗，展開協(xié)同作業(yè)，修復技術自身的可操作性強，實施效率高。

4.1.1 建設異地修復場地

建設該用于修復工作的場地時，注意確保臨電臨水的條件，保障用電用水便捷性，針對用電設備實施重復接地與漏電保護工作，依照場地內(nèi)部的用水需求，形成供水管網(wǎng)；增設排水設施與防滲系統(tǒng)，針對多個功能區(qū)，實施地表硬化處理，清理雜物后找平，形成排水溝，避免有水將修復所用藥劑浸濕。在場地中形成主要功能區(qū)。

設置區(qū)域?qū)嵤〢類土養(yǎng)護與修復工作，C類土修復與養(yǎng)護工作，養(yǎng)護與修復工作分開進行，在各處區(qū)域設置簡易的圍擋，劃設圍墻邊界線與場地紅線，分設出修復區(qū)與養(yǎng)護區(qū)，在養(yǎng)護區(qū)與修復區(qū)中分別設置功能區(qū)水泥墩發(fā)揮阻隔作用，分別對A類土與C類土進行修復與養(yǎng)護，修復區(qū)還設置了備用區(qū)域與藥劑搭設，修復區(qū)采用混凝土硬化地面，修復區(qū)與養(yǎng)護區(qū)之間也設置了混凝土硬化地面，其中還包含施工便道，修復場地平面圖見圖1。

圖1 異地修復場地平面布置

4.1.2 轉(zhuǎn)運污染土壤

轉(zhuǎn)運土壤期間，實施運輸管理工作，在運輸現(xiàn)場，檢測土壤的干濕度，預防裝卸環(huán)節(jié)中揚塵污染，可用水提升土壤濕潤度，但是不可使土壤過濕，如果土壤濕度過大，需要對其實施晾曬處理。做好運輸記錄，運輸車輛必須按照預設運輸路線完成運輸任務，運輸人員始終保持安全駕駛的原則[4]。轉(zhuǎn)運土壤過程中遵循污染土壤不跨區(qū)轉(zhuǎn)運的原則，注重對土壤的有效保護，記錄土壤運輸時間、具體運輸方式，提前檢查運輸路線，明確污染土壤的數(shù)量，運輸期間指派專人負責管控污染土壤，避免污染土壤在運輸過程中出現(xiàn)散失的情況，強化運輸保護力度，針對風險現(xiàn)象構建防護系統(tǒng)。設置轉(zhuǎn)運路線時，要考慮盡量縮短運輸距離，減少運輸時間，提升運輸效率。

4.1.3 中試試驗

該工程中需要修復的土壤具有偏堿性的特征，處理A類土時，選擇固化穩(wěn)定化的修復方式，石灰與硫酸亞鐵可作為穩(wěn)定化藥劑被應用，如果土壤的污染程度為輕度，只需要使用1%～2%的修復藥劑，面對重度與中度污染的土壤，需提升藥劑的使用量，使用范圍為3%～5%。處理C類土壤時處理過程更加復雜，先對土壤施加化學氧化處理，再采用穩(wěn)定化或者固化的處理方式，選用硫酸鈉藥品發(fā)揮化學氧化藥劑的作用，穩(wěn)定化修復藥劑仍舊選用石灰與硫酸亞鐵。輕度污染土壤需運用1%～2%的藥劑，重度與中度污染土壤需運用2%～3%的修復藥劑。

前期小試試驗中，確定藥劑可對污染物發(fā)揮效用，但是考慮到土壤pH與氟化物污染物的浸出濃度存在關聯(lián)，如果土壤本身具有比較強的堿性，浸出的污染物毒性濃度很難達到修復標準，必須在用藥后，把控土壤的pH，確保其保持略堿性。如果需要處理的C類土壤的污染程度為重度或者中度，應增加硫酸亞鐵與硫酸鈉的使用量。根據(jù)中試試驗呈現(xiàn)出的最終結(jié)果可知，針對重度污染的A類土壤，需運用1%～3%的石灰與5%的硫酸亞鐵，應對重度污染的C類土壤，綜合應用1%～3%的石灰、4%的過硫酸鈉與5%的硫酸亞鐵。先使用硫酸亞鐵、硫酸鈉，而后通過石灰來對酸堿度進行調(diào)節(jié)。

4.1.4 土壤修復工藝應用

基于提升破碎與篩分土壤的效率，前期檢測土壤實際含水率，區(qū)分含水率不同的土壤，針對含水率比較高的土壤，通過自然曬干的手段風干這部分土壤，如果有土壤的含水率遠超出預設標準，可將石灰加入土壤中達到調(diào)節(jié)目的。確定石灰的有效含量在80%以上，通過挖機工具均勻地將石灰撒下，而后啟動挖機的鏟斗均勻拌和污染土壤與石灰，石灰材料不僅具有吸水性，在吸水過程中還可釋放一定的熱量，以極快的速度減低被污染土壤的含水量，強化破碎篩分效果。后期加藥時，注意縮減這一批次土壤的石灰用量。

啟動篩分設備開展均質(zhì)化破碎與篩分處理，確定處理后的污染土壤的粒徑平均值在40mm之下。經(jīng)過原位篩分處理工作，污染類別不同的土壤仍舊被放置到原來的位置，并不會出現(xiàn)多種污染土壤被混合的情況，將其中的石塊與建筑垃圾篩分出來，統(tǒng)一堆放，而后使用洗石設備實施清洗，利用土方車，將這部分篩出物輸送到堆石區(qū)之中。修復期間可能會形成一些特殊情況，來土的數(shù)量如果與施工條件不相符，可啟動備選方案，先將硫酸亞鐵與硫酸鈉添加到土壤中，均勻攪拌，而后通過斗篩進行破碎，達到混勻的處理目的，添加一定的水。

加藥且完成攪拌的污染土壤需被分別轉(zhuǎn)移到不同的堆土區(qū)中。進行穩(wěn)定化反應與化學氧化反應必須有充分水分條件，因此可選擇灑水車或者人工灑水的途徑，在土壤上噴淋潔凈的水，控制土壤含水量為30%左右。加入水之后，通過挖機設備對土壤實施翻拌，以此達到調(diào)節(jié)各處濕度的目標。通過防水的彩條布覆蓋土堆，抑制土壤溫度與水分損失，養(yǎng)護時間在3-7d之間。如果作業(yè)在低溫條件下展開，進行固化穩(wěn)定化與化學氧化反應時，速率偏低，可調(diào)整養(yǎng)護時間，強化最終的修復效果。

4.2 修復要點控制

實施修復工作時，需要把握幾個重要的控制點，以此來提升土壤修復工作的成功率，在前期對修復區(qū)域進行調(diào)查與研究，確定土壤污染的基本特征，以此為基準，選用合適的穩(wěn)定化藥劑，在修復前，進行中試與小試檢測，而后找出最可行的配合比，強化藥劑在土壤修復中應用性能。進行修復土壤的工作時，需做好揚塵污染應對工作，可直接將防塵網(wǎng)覆蓋到目標區(qū)域，同時配合灑水措施，規(guī)避揚塵污染問題。本次土壤修復工程存在橫跨梅雨季節(jié)的情況，因此應當針對氣候問題，對已經(jīng)完成修復的土壤展開成品保護工作，嚴密地用彩條布與篷布進行覆蓋。針對修復土壤期間出現(xiàn)的危險廢棄物，如藥劑的外部包裝袋，需要預先與相關企業(yè)聯(lián)系并形成處理合同，不可在修復現(xiàn)場隨意丟棄危廢。

修復工作前期，面向處于修復場地中的土壤，展開檢測本底值的工作，將隔離防滲材料鋪設到修復場地上，完成土壤修復項目后，展開二次污染檢測工作，確定存在污染問題的土壤是否對修復場地內(nèi)的土壤形成污染。嚴格督促作業(yè)人員根據(jù)預設的科學比例添加與運用藥劑。進入機械化作業(yè)環(huán)節(jié)后，重點檢測被污染的土壤與藥劑是否被攪拌均勻；做好被修復土壤的自檢工作，分析自檢信息?？刂仆寥缹嶋H修復實施工作與進度計劃之間偏差，做好糾偏工作，采用文明施工理念，修復管理工作必須有效落實。

5 二次污染檢測

本土壤修復工程注重控制環(huán)境影響，為規(guī)避土壤產(chǎn)生嚴重的二次污染問題，選擇展開必要的二次污染檢測，以此保障土壤修復工程的環(huán)境效益?？赡墚a(chǎn)生二次污染問題包括揚塵污染、水污染與噪聲污染等。如果運輸期間，有污染土壤泄漏，將會造成嚴重的問題，需要在實施檢測的同時，形成專門應對二次污染的應急方案，如：實施修復工作時，修復場地周邊的地下水與土壤可能會被污染，組設二次污染應對小組，檢測修復場地周邊的地下水與土壤的具體污染情況，根據(jù)調(diào)查標準，在一定的網(wǎng)格范圍內(nèi)展開取樣分析活動，確定相關污染物的情況，實施二次修復工作，直到徹底解決污染問題。

進行二次污染檢測時，要關注二次污染的具體來源，如水污染、大氣污染、固體廢物污染與噪聲污染，針對不同的污染問題采取不同的防治技術，如應用固化藥劑應對水污染，做好降塵灑水工作，控制大氣污染。經(jīng)過檢測之后，重金屬、氟化物與多環(huán)芳徑均低于修復目標值，達到修復標準，多環(huán)芳徑的濃度低于2mg/kg。鎘重金屬含量低于0.5mg/kg，銅含量低于500mg/kg。修復之后土壤pH處于6.0～9.0之間，符合合格標準，修復取得成功，并未造成持續(xù)性的二次污染。

6 結(jié)論

本文針對某地塊的重金屬污染土壤展開研究，確定修復方案，在基本的修復工程信息的基礎上，解析了土壤存在主要污染問題，明確修復對象，在現(xiàn)有的土壤修復技術系統(tǒng)中，選擇固定/穩(wěn)定修復技術與化學氧化技術，修復工作中，首先設計了修復方案，按照修復方案落實修復工作，打造異地修復場地，對污染土壤實施轉(zhuǎn)運，開展中試試驗；采取固化穩(wěn)定化修復工藝以及先高級化學氧化技術，再結(jié)合固化穩(wěn)定化修復工藝的方法，實施修復。修復期間，并未產(chǎn)生新的污染問題，達到初期設置的修復目標，可確定此次修復方案是切實可行的，土壤中的污染物被有效消除，達到合格標準。借助藥劑來控制污染，修復土壤，各個環(huán)節(jié)配合默契，整體修復效果極佳，測試數(shù)據(jù)數(shù)值達到相關標準，修復工作取得成功，這一土壤修復方案以及本次項目累積的修復重金屬污染土壤的經(jīng)驗，可被使用到同類別的污染土壤治理工程中。