医用废弃物无害化处理项目原址土地及设备综合处理项目场地土壤修复初步筛选修复技术

医用废弃物无害化处理项目原址土地及设备综合处理项目场地土壤修复初步筛选修复技术土壤受污染后，蓄积在土壤中的有害物质能迁移到水、空气和植物中，最终进入人体。土壤污染一旦形成，就会造成长远的影响，而且难以消除。因此，我们应以“预防为主”，积极做好土壤的保护工作。化学污染物的种类及存在介质对于修复技术的初步筛选至关重要。根据场地调查结果，某市医用废弃物无害化处理项目原址土地及设备综合处理项目场地主要污染物质为重金属，存在介质包括场地浅层土壤。其中，土壤污染物主要为铬（土壤中铬存在人体健康风险）。1.1

生物修复

生物修复是指利用生物的某些习性来适应、抑制和改良重金属污染。其中包括植物修复技术和微生物修复技术。植物修复技术是一种利用自然生长或遗传培育植物修复重金属污染土壤的技术。根据其作用过程和机理，重金属污染土壤的植物修复技术可分为植物提取、植物挥发和植物稳定三种类型。而微生物能够改变金属存在的氧化还原状态，从而降低土壤中重金属的毒性；许多微生物与重金属具有很强的亲合性，能富集多种重金属。如藻类对铜、铀、铅、镉等都有吸收富集作用。

一、植物修复：是利用绿色植物来转移、容纳或转化污染土壤使其对环境无害。植物修复的对象是重金属、有机物或放射性元素污染的土壤。研究表明，通过植物的吸收、挥发、降解、稳定等作用，可以净化土壤中的污染物，达到净化环境的目的，因而植物修复是一种很有潜力、正在发展的清除环境污染的绿色技术，具有成本低、不破坏土壤和河流生态环境、不引起二次污染等特点。1.植物修复的类型

植物修复的作用方式主要分为6种类型，植物净化主要是通过叶片吸收及根系的滤除作用来清洁污染空气和水体；植物降解是利用植物根系分泌物和特有酶系的转化和降解作用去除土壤中的有机污染物；根际圈生物降解是利用根际圈内菌根真菌、细菌等微生物的新陈代谢活动来转化和降解有机污染物；植物提取、植物挥发、植物固定主要是利用植物的吸收积累、挥发及根系分泌物的螯合沉淀作用来去除和固定重金属。其中利用超富集植物的提取作用去除土壤中超量重金属被认为是最有前途的植物修复技术。2.植物修复的优势和局限性

①植物修复的优势

植物修复技术与传统的物理、化学技术相比具有技术和经济上的双重优势，主要体现在以下几个方面：1）实用范围广，在清除土壤中重金属污染物的同时，可清除污染土壤周围的大气、水体中的污染物；2）污染物在原地去除，可通过传统农业措施种植植物，使成本大大降低，而且可从产生的富含金属的植物残体中回收贵重金属，取得直接的经济效益；3）植物本身对环境的净化和美化作用，更易被社会所接受；4）植物修复过程也是土壤有机质含量和土壤肥力增加的过程，被修复过的土壤适合多种农作物的生长。②植物修复局限性

重金属污染土壤的植物修复的主要问题是如何提高植物修复效率和速率。尽管植物修复在重金属污染土壤修复中具有极大的优势，但其本身也有局限性，主要表现在以下几个方面：

1)因为植物的富集容量是有限的，植物修复只能治理一定污染程度的土壤；

2)植物根系一般分布在土壤表层，对于深层土壤污染的修复能力较差

；

3)用于植物修复的植物在气候不适合的地方，生长将受到抑制；

4)植物修复最大的局限性是植物的生长周期较长而导致修复周期长，难以满足快速修复污染土壤的需求。二、动物修复：土壤中的某些低等动物(如蚯蚓、鼠类等)具有能吸收重金属的特性，人们将其利用，在一定程度上降低了污染土壤中重金属比例．达到了通过动物修复而治理重金属污染土壤的目的。在Pb污染的土壤中投放蚯蚓，待其富集重金属后，采用电激、清水等方法驱出蚯蚓集中处理，对于Pb污染的土壤也有一定的治理效果。三、微生物修复：微生物对土壤中重金属活性的影响主要体现在生物吸附和生物转化两个方面。在土壤环境中，微生物能够利用有效的营养和能源，在土壤滤沥过程中通过分泌有机酸络合并溶解重金属。微生物对重金属的溶解主要是通过各种代谢活动直接或间接地进行的。土壤微生物的代谢作用能产生多种低分子量的有机酸，如甲酸、乙酸、丁酸等。基于生物化学原则，微生物可对重金属进行生物转化和氧化还原，土壤中的一些重金属元素可以多种价态存在，它们呈高价离子化合物存在时溶解度通常较小，不易迁徙，而以低价离子形态存在时溶解度大，易迁徙。1)对重金属的生物吸附：细胞表面载有负电荷，且存在氨基、羧基、醛基、硫酸根等多种官能团，可通过静电吸附和络合作用固定重金属离子。分为微生物吸着和微生物累积两个不同的生物化学阶段。2）对重金属的生物转化作用：主要包括氧化还原，甲基化与去甲基化，溶解作用以及有机物络合配位降解转化重金属等。汞、砷、镉等金属或类金属离子都能够在微生物的作用下发生甲基化反应。还能够将高价金属离子还原成低价态，将有机态金属还原成单质，有些金属在这个过程中毒性消失。还能够将一些重金属元素氧化，像AS3+、Fe2+、Cu+等，通过氧化作用降低重金属活性。四、优缺点：（1）优点①生物修复可现场进行，减少了运输费用和人类直接接触污染物的机会；②生物修复经常以原位方式进行，对污染位点的干扰或破换达到最小，可在难以处理的地方（如建筑物下、公路下进行）在生物修复时场地可以照常用于生产；③生物修复可永久性的消除污染物和长期的隐患，无二次污染；④生物修复可与其它技术结合使用，处理复合污染；⑤降解过程迅速，费用低，只是传统物理、化学修复的30~50%。（2）局限性。生物修复技术虽然取得长足的发展，但由于受到生物特性的限制，生物修复技术还存在许多局限性。①不是所有的污染物都适用生物修复，污染物的难生物降解、不溶性以及污染物的土壤腐殖质或泥土结合在一起常使生物修复难以进行；②生物修复要求对地点状况进行工程前期的考察，往往费时、费钱；③有些化学品的生物降解产物的毒性和移动性比母体化合物还大；④可处理性研究和评价的费用要高于常规技术的费用，一些低渗透性土壤往往不适合生物修复。⑤微生物活性受温度和其它环境条件的；⑥执行时的监测指标除化学监测项目以外，还需要微生物监测项目；⑦特定的微生物只降解特定的化合物类型，化合物的形态一旦变化难以被还原有的微生物酶系降解。⑧有些情况下，生物修复不能将污染物全部去除，因为当污染物的浓度太低不足以维持一定数目的降解菌时，残余的污染物就会留在土壤中。1.2化学修复

化学修复是指通过向土壤施改良剂、抑制剂，改变pH值、Eh和电导率等理化性质，使土壤重金属发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制等作用，以降低重金属的生物有效性。有机质法是指有机质中的腐殖酸能络合重金属离子生成难溶的络合物，而减轻土壤重金属的污染；吸附法是指重金属离子能被膨润土、沸石、粘土矿物等吸附固定，从而降低土壤重金属的污染。根据土壤缓冲性原理，施用改良剂可降低土壤重金属污染物的水溶性、扩散性和生物有效性，减轻重金属对生态环境的危害。沉淀法是利用一些物质与重金属形成沉淀，来降低土壤溶液中重金属离子的溶解度，从而有效地降低植物体的重金属浓度。利用离子间拮抗作用来降低植物对重金属的吸收。在酸性土壤上施用石灰，利用Ca2+离子与Pb的拮抗作用，减少作物对Pb的吸收。添加土壤改良剂：施用改良剂、抑制剂等能有效地降低重金属的水溶性、扩散性和生物有效性,从而降低它们进入植物体、微生物体和水体的能力,减轻它们对生态环境的危害。常用的改良剂有石灰性物质，磷酸盐，粘土矿物，有机质等。一些石灰性物质，如石灰、硅酸钙、硅酸镁钙和碳酸钙等，能与金属结合形成溶解度很小的化合物，如氢氧化物、碳酸盐或其它化合物沉淀，从而降低土壤中重金属活性，使其脱离食物链，达到修复目的。由于磷酸盐化合物易与重金属形成磷酸盐沉淀，因此可采用添加磷酸盐化合物的方法来降低土壤中重金属的有效性。常用的磷酸盐化合物包括磷酸盐、磷灰石、人工合成的羟磷灰石等。一些粘土物质如沸石，是碱金属或碱土金属的水化铝硅酸盐晶体，含有大量的三维结构、很强的离子交换能力及独特的分子结构，从而通过离子交换吸附和专性吸附降低土壤中重金属的有效性。另外，铁、锰氧化物、铁屑、以及一些含铁锰的工业废渣，能吸附重金属，减小其毒性。其作用原理是这些物质与重金属离子间能产生强烈的物理化学、化学吸附作用，使重金属失去活性，减轻土壤污染对植物和生态环境的危害。固化/稳定化方法：加入土壤固化剂来改变土壤的理化性质,并通过重金属的吸附或沉淀作用来降低其生物有效性。污染土壤中的毒害重金属被固定后,不仅可减少向土壤深层和地下水迁移,而且有可能重建植被。固化方法的关键在于成功地选择一种经济而有效的固化剂。固化剂的种类很多,常用的主要有卜特蓝水泥、硅酸盐、高炉渣、石灰、磷灰石、窑灰、飘尘、沥青、沸石、磷肥、海绿石、含铁氧化物材料、堆肥和钢渣等。固化技术的处理效果与固化剂的组成、比例、土壤重金属总浓度以及土壤中一些干扰固化的物质的存在有关。研究表明,在低石灰水平下,土壤中有机质的主要官能团羟基和羧基与OH-反应促其带负电,土壤可变电荷增加,土壤有机结合态的重金属比较多；另外,Cd2+与碳酸根离子结合生成难溶的CdCO3,且随着pH值的增高CdCO3含量增加,在pH值大于515时,粘土矿物和氧化物与重金属生成络合、螯合物,性质稳定,表明石灰是一种良好的改良剂。固化方法能在原位固化重金属,从而大大降低成本。但固化方法并不是一个永久的措施,因为它不仅需要大量的固化剂,还容易破坏土壤,使土壤不能恢复其原始状态,一般不适宜于进一步的利用；因此,只适用于污染严重但面积较小的污染土壤修复。（3）淋洗法：化学淋洗技术是指借助于淋洗剂，通过水力压头推动清洗液，将其注入到被污染土层中，然后再将含重金属的液体从土层中抽提出来，进行分离和污水处理的技术，其原理是通过清洗液中淋洗剂与土壤中的金属反应，增加金属在土壤溶液中的溶解度，促进其在土壤中迁移。清洗液通常是水，可以循环再生。淋洗剂种类较多，如无机盐、有机酸、碱性试剂、鳌合剂等。淋洗法/淋洗-提取法，简便、成本低、处理量大、见效快，适用于大面积、重度污染的治理，尤其是轻质土和砂质土，该方法在去除重金属的同时，也使土壤营养元素流失、土壤结构破坏，导致土壤肥力下降，而且会污染水体，造成二次污染，并且受土壤性质、污染物种类和存在形态、淋洗剂种类性质等因素影响土壤淋洗效果1.3

物理修复

重金属污染也可以通过物理方法来修复，主要有物理工程措施、电动力学法、淋洗法、电热修复、玻璃化技术和冰冻土壤技术。（1）物理工程措施：物理工程措施主要包括排土、换土、去表土、客土和深耕翻土等措施。排土、换土、去表土、客土被认为是一种好方法，但是工程量大，并有污土的处理问题。客土和污土混合措施是一种比较常见的方法，利用一定量的无污客土与污土成比例混合，从而降低土壤中重金属的含量，减少客土需求量。深耕翻土即采用深耕，翻动上下土层，使得表土壤中的重金属含量降低。深耕翻土用于轻度污染的土壤，而客土和换土则是用于重污染区的常见方法。目前，一些发达国家在土壤污染严重地区试行固化技术和挖土深埋包装技术。（2）电动修复：电动修复是在电场作用下,通过电迁移、电渗透或电泳的方式,将土壤中的污染物带到电极两端,经工程化的收集系统收集起来进行集中处理。目前该技术可有效地去除土壤中的重金属,并已进入商业化阶段。（3）电热修复：电热修复是利用高频电压产生电磁波,产生热