郝曉明
(山東海岳環(huán)境科技股份有限公司,山東 煙臺 264006)
土壤污染除了會降低土地資源利用價值外,還有可能導致地下水、農(nóng)作物重金屬超標,對人體健康造成危害。探究土壤污染修復技術的應用具有重要的現(xiàn)實意義。經(jīng)過多年探索和實踐,我國已形成了比較完善的土壤污染修復技術體系,根據(jù)修復原理的不同大體可分為物理法、生物法和化學法三類。每類可以細分為若干技術,如物理法包括焚燒法、熱解析法,化學法包括淋洗法、氧化/還原法,生物法包括微生物修復、植物修復。實踐中,需根據(jù)土壤污染成因、技術難度、治理成本等多種因素,選擇恰當?shù)男迯图夹g。
土壤淋洗修復技術是利用化學淋洗液去除土壤污染物,通過機械地懸浮或攪動污染土壤顆粒,使土壤中污染物與土壤顆粒分離。運用此方法需要先將治理區(qū)域中受到污染的土壤挖掘出來并運輸?shù)教幚沓刂?,按照特定比例,將配制好的淋洗劑倒入土壤,充分攪拌后采用沉淀法或蒸發(fā)法,將清洗過后的土壤晾干,然后重新回填,完成修復。土壤淋洗技術適用于受污染較為嚴重的土壤,可以靈活調(diào)節(jié)淋洗劑用量,達到較為理想的修復效果。該技術的缺陷是工程量較大,大面積污染區(qū)不宜選擇該技術。
利用植物、動物或微生物對受污染的土壤進行改良、修復,是一種綠色環(huán)保的修復技術。不同生物修復受污染土壤的機理不同,動物修復主要依靠蚯蚓、線蟲的生命活動進行污染物分解,植物修復則是利用植物吸收、根慮將有毒的污染物轉化為低毒或無毒物質(zhì),微生物利用吸收、沉淀達到減少污染物總量的效果。
焚燒法是一種較為常用的污染土壤物理修復技術。需要使用挖掘機等設備將受污染的土壤挖出,然后放入容器中。將容器置于高爐內(nèi),通過加熱焚燒的方法,讓土壤中的有害物質(zhì)轉化或失效,從而達到修復效果。對于一些有機物(如氯化物、鹵代烴等)含量較高的土壤,采用高溫焚燒能夠較為徹底地去除這些有機化合物。該技術的優(yōu)勢是效率較高、操作簡便,但缺點也比較明顯,它只能去除有機化合物,對于化學性質(zhì)穩(wěn)定的重金屬元素(如金、銀、鎳等),則無法處理。另外,焚燒過程中會釋放出氯氣等污染性或毒性氣體,如果回收處理不到位,也會造成二次污染。
該方法是目前常用的一種綠色修復技術,其原理是在待修復區(qū)域一側插入正極電板,另一側插入負極電板。由于土壤本身具有導電性,通電之后電子會從正極源源不斷向負極做定向移動。電子移動過程中,會使土壤中的金屬離子發(fā)生位移,最終在負極電板上大量聚集。每隔一段時間,將負極取出并進行清理,就可以達到污染修復效果。相比于焚燒法、淋洗法,電動修復不需要挖掘土壤,因此工程量小,適用于受重金屬污染的土壤,且不會帶來二次污染。該技術有一定的適用條件,如土壤含水率必須在50%以上,否則金屬離子的運動速度慢,處理周期也會延長。
研究區(qū)位于某河流左岸,由于上游工廠排放的污水中含有較多重金屬,加上周邊農(nóng)田濫用化學農(nóng)藥,導致水體與沿河兩岸土壤受到較為嚴重的污染。經(jīng)土壤取樣分析發(fā)現(xiàn),土壤中含量較高的前三種重金屬依次是鎘、銀和鎳。從污染物來源上來看,主要是河流上游的化工廠、有色金屬冶煉廠排污所致。雖然近年來地方政府及環(huán)保部門加強了環(huán)境監(jiān)管,但是由于工程污水凈化設備落后,部分工廠仍然存在偷排情況,污水中重金屬元素的處理不夠徹底。
目前可用于土壤污染修復的方法有多種,每種方法都有一定的適用條件,本次土壤修復工作中,進行了多種技術對比篩選。通過采樣分析可知,研究區(qū)土壤的污染類型以重金屬為主。氣體抽提技術、高溫焚燒技術等,主要適用于土壤中有機化合物的處理,對重金屬的處理幾乎沒有效果,因此排除。土壤中鎘、銀、鎳這三種主要的重金屬元素,分別超標132倍、87倍和74倍,污染較為嚴重,必須要快速、徹底修復。曝氣法、電修復法、植物/微生物法等,見效慢、處理周期長,不符合要求,因此排除。綜合技術適用性、操作可行性、性價比等多種因素,選擇了固定/穩(wěn)定化技術。
穩(wěn)定/固化技術分為穩(wěn)定化和固化兩種技術。穩(wěn)定化是使用化學試劑將污染物質(zhì)轉化成低毒或較難遷移的物質(zhì),固化是使用材料將污染物包裹起來,使之以較大顆粒狀的形態(tài)存在,使污染物性質(zhì)保持較為穩(wěn)定的狀態(tài)。穩(wěn)定/固化技術的優(yōu)點是技術成熟可靠、安全、排放少、處置成本較低,缺點是將污染物固定在混合體內(nèi)而非去除,土壤內(nèi)污染物總量未得到削減。
處理流程為:選擇水泥基作為干試劑,按照1.5∶1的比例與水進行混合。在容器中充分攪拌、混合,得到均勻性良好的水泥基固定/穩(wěn)定化材料,確保材料均勻、細膩,不存在明顯顆粒。將膠體狀的材料與受污染的土壤進行混合,通過攪拌、滲透等作用,土壤中的重金屬元素會逐漸與固定/穩(wěn)定化材料黏結在一起,并被完全包裹起來。隨著時間的延長,材料逐漸固化,由于本身具有較強的密封性,可以保證被包裹的重金屬元素不會對地下水和土壤造成危害,達到土壤修復目的。
結合研究區(qū)土壤污染修復實例,要想取得預期修復效果,應注意以下幾點:通過調(diào)查與研判,選擇修復技術??晒┻x擇的修復技術有數(shù)十種,而每種技術無論是在投入成本、技術難度還是適用范圍等方面,均存在明顯差異。只有了解技術特點,結合實際情況,才能選出最佳的修復技術。此外,技術修復應與源頭防控相結合。雖然修復可以使土壤重新恢復正常,但是需要一段時間和較高的成本。應加強源頭管控,做到防控相結合,才能保護好土地資源。
土壤污染已經(jīng)成為不容忽視的生態(tài)問題。對于已經(jīng)遭到污染和破壞的土壤,應當盡快選擇合適的技術予以修復。淋洗法、焚燒法、生物法、固定/穩(wěn)定化技術等都是目前較為常用的方法,只有科學選擇,才能使被污染的土壤重新恢復利用價值。