重金属稳定化

目前常用的污染场地修复技术主要包括挖掘 稳定 固化 化学淋洗 气提 热处理 生物修复等 固化技术通过把污染物囊封入惰性基材中 或在污染物外面加上低渗透性 材料 来减少污染物暴露的淋滤面积以达到限制污染物迁移的目的 稳定化技术是从改变污染物的有效性出发 将污染物转化为不易溶解 迁 移能力或毒性更小的形式 稳定 固定化技术包括 水泥固化 石灰火山灰固化 塑性材料包容固化 玻璃化技术 药剂稳定化 药剂稳定化技术 化学钝化修复 基于以降低风险为目的 通过向土壤中加入稳定化剂 以调节和改变重金 属在土壤中的物理化学性质 使其产生吸附 络合 沉淀 离子交换和氧化还 原等一系列反应 降低其在土壤环境中的生物有效性和可迁移性 从而减少重 金属元素对动植物的毒性 优点 投入低 修复快速 操作简单等特点 对大 面积中低度土壤污染的修复具有较好的优越性 能更好地满足当前我国治理土 壤中重金属污染以保障农产品安全生产的迫切需求 化学药剂可分为无机药剂和有机药剂 根据废物中所含的重金属种类 可 以采用的稳定化药剂有石膏 氢氧化钠 硫酸亚铁 硫化钠 氯化铁和高分子 有机稳定剂等 用于修复重金属污染土壤的磷稳定剂较多 既有水溶性的磷酸二氢钾 磷 酸二氢钙及三元过磷酸钙 磷酸氢二铵 磷酸氢二钠 磷酸等 也有难溶于水 的羟基磷灰石 磷矿石等 磷酸盐能极大地降低有效态 Pb 浓度 使其残渣态增 加 11 55 目前 含磷物质修复重金属污染土壤主要集中在 Pb 的钝化上 经磷酸盐诱导后 土壤中各种形态的铅将转化为更加稳定的磷酸铅 从而减少 了土壤中的铅向植物地上部分转运 降低铅的生物可利用性 含磷物质不仅对 铅有很好的修复固定效果 对与之共存的其他金属如镉 铜和锌等也有一定的 稳定化效果 重金属的生物可利用性与其化学形态 颗粒大小 微区环境等密切相关 土壤中重金属不同形态的生物可利用性大小为 水溶态 可交换态 碳酸盐结合 态 铁锰氧化物结合态 有机物及硫化物结合态 残渣态 通过稳定剂调剂重金 属从生物可利用性较大的形态向生物可利用性较小的形态转化 以降低重金属 对植物和人体等生物受体的毒性 实现修复重金属污染土壤的目的 磷酸盐稳定重金属的反应机理十分复杂 目前认为大体可分为 3 类 1 磷酸盐诱导重金属吸附 2 磷酸盐与重金属生成沉淀或矿物 络合作用 3 磷酸盐表面直接吸附重金属 有机修复剂在土壤重金属污染的修复中起络合 截流 固定重金属污染物 的作用 而部分有机修复剂对生物还有一定的解毒作用 对于常规的稳定化技术 存在一些不可忽视的问题 很多研究都证明稳定 化技术稳定废物成分的主要机理是废物和凝结剂间的化学键合力 凝结剂对废 物的物理包容及凝结剂水合产物对废物的吸附作用 然而 确切的包容机理和 对固化体在不同化学环境中的长期行为的认识还很不够 特别是包容机理 当 包容体破裂后 危险成分重新进入环境可能造成不可预见的危险 固化 稳定化技术存在的问题及展望 虽然固化 稳定化技术是一种快速 简单且成本低的处理技术 但是目前常 用的固化 稳定剂对不同土壤 不同重金属离子的修复效果和机理以及现场应用 等方面依然存在一些不足 首先 因为固化 稳定化技术只是改变土壤中重金属的存在形态 并未彻底 去除 所以只适合污染不太严重的地区 而在污染严重的地区 采用此措施很 难将农作物可食部分的重金属含量降到可以食用的安全水平 其次 目前应用的固化 稳定剂种类还比较少 修复效果还有待提高 固化 体的长期稳定性的研究还比较缺乏 再次 由于固化 稳定剂具有复杂的结构和作用机理 目前人们对固化剂的 钝化修复机理研究的还不够 最后 固化 稳定化中的许多技术措施尚处在实验室研究阶段或现场小型试 阶段 还缺少大范围的工程实际应用 因此 对于现阶段存在的主要问题 提出几个今后可能的发展方向 1 对现有固化 稳定剂进行加工改良或者寻找和开发新的固化 稳定剂 特别是快速 经济实用 对生态环境安全的固化 稳定剂来修复重金属污染的土 壤 提高土壤生产力和实现生态修复将成为今后研究的热点 2 加强对固化 稳定化技术修复重金属污染的机理研究 深入探讨影响 固化 稳定化效果的因素 如土壤 pH 值 有机质含量 质地 铁锰氧化物含 量 时间 温度 湿度等环境因子 保证其修复效果的稳定性和长期性也可能 是今后研究的方向 3 加快固化 稳定化技术的示范 应用和推广 及时把科研成果应用到 实际工作中 考察其修复效果和经济效益 同时有必要定期对固化 稳定化技术 处理的污染土壤进行取样和监测分析 评价它的固化 稳定化效果 并对其进行 风险评估 4 加强固化 稳定化修复和电化学修复 化学淋洗修复 植物修复等技 术联合综合应用 加强与相关学科之间的交流和合作 研究和开发多种联合修 复技术 对加快重金属污染土壤的防治与修复将具有重要意义 土壤重金属污染往往是以某一重金属元素为主 并伴随有其他元素的存在 即多重金属并存的复何污染 土壤中多