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土壤汙染修複技術盤點 突破性發展成關鍵

  近年來,順應土壤環境保護的現實需求和土壤環境科學技術的發展需求,科學技術部、國家自然科學基金委、中國科學院、環境保護部等部門有計劃地部署了一些土壤修複研究項目和專題,有力地促進和帶動了全國範圍的土壤汙染控製與修複科學技術的研究與發展工作。
  《重金屬汙染綜合防治“十二五”規劃》指出,目前我國土壤修複工作的關鍵在於摸清情況,試點示範先進適用技術,為規模化開展修複工作提供依據。目前我國大量土壤修複技術研究成果還處在從實驗室開發向規模化實用的過度階段,多數修複工作麵臨體係不完善,技術水準低,處理效果不理想,適用標準缺乏等問題,在中國環保產業協會重金屬汙染防治與土壤修複專業委員會成立大會上,北京大學環境科學與工程學院劉陽生教授對我國土壤汙染修複技術進行了盤點。
  劉陽生介紹說,“適用性的土壤修複技術,一般要經曆從實驗室概念設計、問題識別、模擬性控製實驗,小規模場地實驗,到技術示範,積累工程經驗,最後形成實用性技術的管理等幾個階段”。目前我國重金屬汙染土壤治理技術主要有:
  客土置換法,是將汙染土壤挖走,對其進行固化穩定化處置和揮發性重金屬熱氣化,治理幹淨的土壤可用於回填。劉陽生指出,一方麵用於置換的幹淨土壤數量有限,另一方對於完全采用客土置換的修複方式,需要將移走的汙染土壤需要填埋場地,所以該法一般適用於嚴重汙染的小規模場地修複。對於采用客土稀釋方式進行修複的場地,需要控製重金屬的下滲,防治對地下水的汙染。
電動力學修複,是將汙染物濃縮在陰極或者陽極附近,通過泵將汙染水體抽出,經過處理後再補充地下水,土壤中汙染物便通過這種方式被洗滌出來。該技術隻能處理溶解在水中的重金屬離子;而對土壤中眾多不溶解的重金屬,則需通過調整土壤pH呈酸性或者加入大量的有機螯合劑以使重金屬離子溶解進入水溶液。劉陽生介紹,該修複法由於技術複雜、受土壤環境的影響較大,成本也相對較高,目前尚處於實驗室研究階段。
  重金屬熱解法,該技術適於汞和砷等揮發性強的重金屬汙染工業場地土壤的修複,但要注意重金屬回收和廢水的處理。經過熱處理的土壤,其含有的微生物和有機物被分解,導致土壤基本功能的喪失和沙化,因此不適合於農田土壤的修複。
  土壤淋洗法是將汙染土壤挖掘後篩分洗滌,清潔土壤再回填,這一過程產生的廢水、汙泥要進行處理。該技術對水溶性重金屬去除效率很高,可快速修複汙染土壤;其適合於低汙染土壤,通過化學淋洗可以使土壤重金屬濃度接近或達到土壤的使用標準要求;尤其適用於小麵積汙染場地(輕質土或砂質土)。但是這種方式對淋洗劑的要求較高,要選擇環境友好性洗滌劑;另外,除了水溶性重金屬外,對其它形態的重金屬去除效率較低。因此尚不能大規模應用於重金屬汙染土壤的修複。
  萃取分離法包括一級萃取、二級萃取和離心分離等,此方法萃取劑的選擇、分離和土壤特性的保護非常重要。汙染土壤經過萃取和離心分離後,重金屬通過沉澱得到去除,幹淨土壤可進行原位回填。該技術能夠快速修複重金屬汙染的土壤,但關鍵在於找到環境友好的萃取劑,既移除土壤中重金屬,又有不汙染土壤,可以應用於工業場地和農田土壤的修複。
  原位化學穩定化修複是目前應用最廣的一項修複技術,在國內外的應用比較成熟,工程實施比較容易,成本可以接受。該法主要通過在土壤中施加改性藥劑,經氧化還原反應、礦化作用和沉澱反應將不穩定重金屬形態轉化為重金屬的單質、矽鋁酸鹽、矽酸鹽和磷礦石等,將其穩定在自然環境中,不再被雨水浸出和治汙根係所吸收。
  植物修複法是利用某些植物能忍耐和超量積累某種重金屬的特性來清除土壤中的重金屬,主要有植物提取、植物揮發和植物固定三種修複方式。但是由於超富集植物個體矮小,生長緩慢,富集量小,所以修複周期很長;並對重金屬具有較強的選擇性和拮抗性;加之富集植物需要播種、培育和收割,廢棄物要妥善處置;目前已經發現的重金屬超富集植物多屬於野生植物,異地引種將對當地的生物多樣性構成潛在威脅。該方法一般很少用於農田土壤修複。
  微生物修複法是利用土壤中的某些微生物對一種或多種重金屬具有吸收、沉澱、氧化和還原等作用來降低土壤重金屬的毒性或者通過微生物來促進植物對重金屬的吸收。主要包括生物固定技術和生物氧化還原技術。該修複方式具有成本低、工程量小的優點;但是微生物修複的專一性強,其活性與溫度、水分、氧氣、pH值等土壤環境條件緊密相關,因此,很難同時修複多種複合重金屬汙染土壤;此外,這種方法應用難度大,目前尚未獲得突破性進展,仍停留在實驗室研究階段。
  “在以上幾種技術的基礎上衍生出了一係列新的方法新型組合技術”,劉陽生介紹道,如化學改性增溶——植物提取法、微生物改性增溶——植物提取法、化學氧化——萃取法等等。
  整體而言,劉陽生指出,重金屬原位化學穩定化在國內外已有許多成功的應用案例。修複速度快,可大規模采用。化學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屬濃度,關鍵在於如何大幅縮短修複時間以及增強植物對多種重金屬的同時富集能力。化學氧化——萃取法可以快速降低土壤重金屬濃度。如果能有效控製土壤修複成本,則具有非常好的應用前景。
  基於這些技術研究成果,目前一些國外的先進技術也在逐漸進入引進、消化和吸收階段,加強技術突破和工程示範,將成為今後土壤修複工作的關鍵,使汙染修複成為我國環保產業發展的重要機遇。
                                                  轉自:土木在線論壇