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简介:作为一项起源于20世纪50年代相对陈旧的技术,固化稳定化近年来在中国土壤修复市场中应用广泛。本文在此背景下提出以下观点:(1)研发更高性能和可持续的修复材料;(2)重视稳定化作用,降低修复材料的消耗并避免过度修复;(3)跨学科紧密合作,依托高科技分析方法与模型,提高修复长期有效性的监测和预测水平。由此,固化稳定化技术有望在未来的土壤修复市场中展现出更丰富的生命力。
图1 论文发表截图
固化/稳定化(S/S)技术主要用来限制危险废弃物中有害物质的释放,它并不改变有害物质的总量,而是通过添加固化和稳定材料,降低有害物质的可迁移性,从而降低其环境风险。该技术起源于20世纪50年代末期,用于处理淤泥,随后应用到土壤修复领域并逐渐发展成美国超级基金项目(注:即美国的场地修复项目)中应用最广泛的修复技术。20世纪90年代其在加拿大和英国的土壤修复项目中得到应用和推广,之后又在21世纪初被法国和荷兰等地采用。近年来,由于固化/稳定化技术处理后的土壤长期有效性方面的不确定性以及北美和欧洲土壤修复项目的整体减少,该技术在以上国家和地区的应用逐渐降低(图2)。同时,部分国家(如韩国和丹麦)要求修复时彻底清除土壤中的污染物,也限制了以风险管控为主要目的的固化/稳定化技术的发展。虽然固化/稳定化土壤修复应用在世界上绝大多数国家都呈现衰退的迹象,在中国,该项技术近年来却获得了前所未有的关注与迅猛的发展。据报道,2018年中国的土壤修复市场规模已达29亿美元,并且正以每年翻番(基于2017至2018年的数据)的速度增长,其中固化/稳定化在所有的土壤修复技术中市场应用遥遥领先,占比高达48.5%。
图2 美国超级基金项目中固化/稳定化技术每年的应用次数;Web of Science中固化/稳定化相关论文每年发表数量
固化/稳定化技术于上世纪末和本世纪初在土壤修复应用中的流行归因于其修复周期短、修复价格低、施工灵活、针对不同类型污染物适用性强等优点。但在具体应用时,由于过于强调实用性和短期内的修复效果,往往忽视了土壤修复的长期有效性和可持续性。比如,在野外条件下,硫酸盐与酸雨会腐蚀波特兰水泥(注:波特兰水泥是传统固化/稳定化技术中使用的主要修复材料),而重金属会与水泥水化产物中的氢氧化钙反应并抑制水泥的水化,这些因素都可能降低固化稳定化的长期有效性。一旦固化/稳定化失效,则需要进行二次修复,从而大幅增加土壤修复的全生命周期影响,降低其可持续性。同时,以波特兰水泥为主要修复材料显著加重整个修复过程的碳足迹。每生产1吨波特兰水泥伴随着大约900千克的CO2排放。1751-2014年间,波特兰水泥的生产贡献了全球人为CO2排放的10%。此外,在固化/稳定化土壤修复中,经常出现过量使用波特兰水泥来获得无意义的远高于修复要求的水泥土强度和污染物稳定性,造成修复材料的浪费。使用高性能和可持续的修复材料并且确定合理的修复目标有助于避免这类“过度修复”的问题。
近年来,绿色水泥等胶凝材料越来越受到固化/稳定化研究的重视(图2)。绿色水泥主要由低碳和廉价的修复材料组成。其中,氧化镁系绿色水泥不仅有低碳廉价的潜力,而且对酸雨和硫酸盐侵蚀等环境影响具有较强的抵抗性。近年来自修复水泥的发展也对固化/稳定化修复具有一定的启示作用。比如某类自修复水泥在出现裂纹时,包裹了愈合剂的微型胶囊会自动破裂,释放出可以修复裂纹的愈合剂,大幅提高水泥的耐久性和土壤-水泥系统的恢复能力。此外,工业废弃物可以作为绿色水泥的组成部分应用于固化/稳定化修复,如矿渣、粉煤灰、磷石膏等,非常符合“以废治废”的理念,促进“循环经济”的发展。其中最常用的高炉矿渣可以促进水泥水化过程中水化硅酸钙胶体的生成,避免过高的pH增加,从而提高重金属的稳定化和土体强度。
固化/稳定化包含了固化和稳定化两层含义。其中,稳定化是指通过化学反应来钝化污染物,降低其可迁移性和生物有效性。无需固化的稳定化修复技术为处理中国重金属和有机物污染超标的约1.35亿公顷农田提供了可能途径。一些新型的稳定化材料,如生物炭、硫酸亚铁、双层金属氢氧化物(LDHs)、磷灰石、粘土矿物以及基于这些材料的改性功能材料(图2),在农田的稳定化修复中极有前景。生物炭等材料在稳定化土壤污染物的同时,还具有改善土壤结构、肥力、持水力,抑制土壤酸化等功能。此外,这些新型稳定化材料还可以与缓释材料和微生物协同使用,进一步提高修复的长期有效性。
准确的预测土壤修复的长期有效性,对修复方案的准确设计和修复材料的选择至关重要。目前,在实验室尺度上基于人工加速老化的长期有效性预测方法很多,但是缺乏足够多的现场数据来对这些室内模型进行验证。且大部分人工加速老化实验都是定性的,即使定量也大都只预测一个时间段后的长期有效性(如100年后),但在这一时间区间内污染物的稳定性随时间的变化不得而知。由于自然环境持续非均一的动态变化,设计定量且随时间变化的长期有效性实验模型确实非常具有挑战性。目前的物理、化学、生物人工加速老化实验基本都只考虑某单一环境因子的影响。未来的实验室老化模型需要考虑如何定量耦合更多的环境影响因子。必要时,可以结合计算机编程和人工智能来确定动态变化的环境因子及其影响,如不同温度下的干湿冻融循环、降雨频率、降雨量、冻结期等;跟气候变化有关的预测也可以耦合进去。
固化/稳定化土壤修复的长期有效性还依赖于健全的原位监测方案,但这一部分往往在实际应用中被忽视。可以预期,随着更多长期失效案例的发现,固化/稳定化土壤修复的原位监测会越来越受到重视。技术创新对于提供精确实时的原位监测数据至关重要,研究人员可以从数据挖掘、大数据、传感技术等方面进行跨学科的合作,以期获得突破。例如,无线传感器可以提供土壤强度和变形的实时监测数据;原位X射线荧光光谱仪可以在数分钟内获得土壤重金属的浓度分布情况:如果监测到重金属浓度的降低,可能意味着修复开始失效;先进的微观、光谱学、矿物学层面的分析有助于理解固化/稳定化后土壤及污染物状况的变化、变化途径以及影响因素,这些分析不仅有助于直接预测实时修复效果,还能为热动力学和地球化学建模提供精确数据。然而类似的针对固化/稳定化修复后土壤的研究非常有限,这方面的工作亟需环境化学家、材料科学家和工程师的协同合作。
总而言之,通过研发更高性能和可持续的修复材料、降低修复材料消耗和避免过度修复、提高修复长期有效性的预测和监测水平,固化/稳定化技术有望进一步得到提高,从而在土壤修复中展现新的生命力。以上观点论文来自清华大学环境学院侯德义课题组,近期以“Solidification/Stabilization for Soil Remediation: An Old Technology with New Vitality”为题发表在环境领域权威期刊Environmental Science& Technology (IF=7.149) (2019, 53, 11615-11617)。清华大学访问学者、加拿大阿尔伯塔大学沈征涛博士为论文第一作者,侯德义副教授为论文通讯作者,清华大学访问学者、英国格拉斯哥大学助理教授金飞博士和清华大学David O'Connor博士为论文共同作者。
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2022年第一季度土壤及地下水修复市场简报概况:第一季土壤及地下水修复市场中标额约30.95亿元,预算约33.88亿元,启动项目数量约859个,中标企业数量约670家。同期相比,2022年项目数量增长约251%,中标金额增长约227%(注:2021年统计没有2022年全面,此对比仅作参考)每月土壤与地下水修复项目中标额
据不完全统计,11月份土壤与地下水修复市场约354项,271家招标单位,中标单位约有328家,中标额约为11.9亿元,预算额度在12.73亿元。项目分别来自江苏、江西、宁夏、甘肃、山东、广东、重庆、湖南、湖北等30个省市地区。
根据“土行者”不完全统计10月份土壤与地下水修复市场约357项,中标额约为6.6亿元,预算额度在7.88亿元。项目分别来自山东、广东、重庆、湖南、湖北等27个省市地区。
2020年是我国土壤污染防治攻坚行动收官之年,与修复工工程项目管理相关的各项政策制度在这一年加快出台,重点行业企业用地调查全面推进,国家土壤环境管控与修复示范工程陆续完成,土壤修复产业得以蓬勃发展。本文梳理了2020年出台的土壤污染评价与修复领域重要管理和技术性政策制度与规范,分析了土壤修复咨询服务和修复工程市场规模和主要特点,以此为基础,结合我国“十四五”时期生态环境总体布局,对土壤修复政策制度的重点方向、未来土壤修复市场规模及发展趋势进行了展望。
组略统计上半年土壤修复市场项目,来自三十个省市地区启动土壤修复项目约有1213个项目,土壤投资额约55.18亿元,招标人约800家。项目数量前5名为山东、江苏、重庆、浙江、广东;投资额5名的有重庆、浙江、山东、云南、广东。
8月份土壤修复及地下水市场中标项目不完全统计数量为370个,与7月份土壤修复市场对比增加了61个项目,增长了19.7%。中标金额也明显增长7月份约为11.7亿元,8月份土壤修复中标额约为17.39亿元(有个别项目没有统计到金额),增长约48.6%。投放项目的招标人总约277家单位,中标企业数量约306家单位。
中央全面深化改革委员会第二十一次会议强调,要保持力度、延伸深度、拓宽广度,紧盯污染防治重点领域和关键环节,集中力量攻克老百姓身边的突出生态环境问题,强化多污染物协同控制和区域协同治理,统筹水资源、水环境、水生态治理,推进土壤污染防治,加强固体废物和新污染物治理,全面禁止进口“洋垃圾”,推动污染防治在重点区域、重要领域、关键指标上实现新突破。
7月土壤中标信息共统计到309条项目信息,中标金额约11.7亿元,预算大于13.14亿元,招标人235家单位,中标单位约270家。分别来自山东、广东、浙江、重庆、天津等27个省市地区。
土壤修复是指利用物理、化学和生物的方法转移、吸收、降解和转化土壤中的污染物,使其浓度降低到可接受水平,或将有毒有害的污染物转化为无害的物质。随着“土十条”和《中华人民共和国土壤污染法》的出台,土壤修复的热度就未下降过。我国土壤修复行业目前处于起步成长阶段,土壤修复产业产值尚不足环保产业总产值的2%,而这一指标在发达国家已达到30%以上,提升空间较大。
根据信息不完全统计11月土壤修复市场有山东、重庆、云南、湖北等27个省市地区启动项目约280个,投资额约9.4亿元,中标企业数量约255家含联合中标单位,招标人约205家单位参与。各省地区启动项目数量图各省市地区投资金额图重庆市场投资约2.3亿元,湖北市场约2.2亿元其中修复工程项目投资额占两地土壤项
上半年,在重庆出现了下面两个头条文章:vs.到了年底,大家都对上述推迟招标的12亿元土壤修复大单翘首期盼。然而,上个月又出现了一个令人费解的局面:一众大佬在亿元项目投标函中竟然没有盖章。且不用说土壤修复领域的实力单位,还包括中国电建多个设计综合甲级资质单位。重庆有长江、嘉陵江两江交汇
摘要:现如今的资源开采力度不断提升,想要在重要资源的处理和开发上,不断取得更好的成绩,必须加强钻井岩屑废弃物的有效处理。固化稳定化技术的应用,符合钻井岩屑废弃物的众多要求,不会对环境造成严重破坏,不会影响地方发展稳定,技术可靠性、可行性较高,符合钻井岩屑废弃物的未来处置标准。因此
日前,环保部印发《污染地块修复技术指南固化/稳定化技术(试行)(征求意见稿)》。全文如下:污染地块修复技术指南固化/稳定化技术(试行)(征求意见稿)二〇一七年十一月概要固化/稳定化技术是一种通过添加固化剂或稳定剂,将土壤中的有毒有害物质固定起来,或者将污染物转化成化学性质不活泼的形态,
在中国环境科学学会2017年科学与技术年会专题分会mdash;mdash;ldquo;土壤与地下水污染治理技术研讨会rdquo;上,多位重量级行业大咖发表了精彩报告。下面我们一起分享轻工环境保护研究所副研究员李培中的报告。固化稳定化技术的特点是速度快、成本低、容易推广。根据超基金的统计,过去20多年利用占比为
摘要:本文为重金属污染土壤的固化稳定化技术研究进展。固化/稳定化处理技术是通过添加固化/稳定剂固定土壤中重金属元素,达到降低重金属浸出毒性、迁移性和生物。有效性的一种重要方法。由于固化/稳定化技术具有简单、快速、经济、有效等特点,使其成为一种重要的重金属污染土壤的处理技术。本文介绍
修复土壤污染除了可以采用热脱附技术、蒸汽浸提技术等物理修复方法外,还可采用化学修复方法。相对于物理修复,化学修复技术发展较早,主要有土壤固化-稳定化技术、淋洗技术、氧化还原技术、光催化降解技术和电动力学修复等。土壤修复技术中的固化-稳定化技术(Solidification/Stabilization)是将污染物
技术介绍1技术名称技术名称:异位固化/稳定化英文名称:Ex-SituSolidification/Stabilization2技术适用性2.1适用的介质污染土壤2.2可处理的污染物类型金属类、石棉、放射性物质、腐蚀性无机物、氰化物、砷化合物等无机物以及农药/除草剂、石油或多环芳烃类、多氯联苯类以及二噁英等有机化合物。2.3应用
4月30日,由北京金隅股份有限公司、中国环境科学研究院、中国科学院地理科学与资源研究所、东南大学共同主办的重金属工业污染土固化稳定化技术国际学术交流会在北京召开,来自清华大学、北京工业大学、北京航空航天大学、中国地质大学、江苏省交通规划设计院、中检集团理化检测有限公司等高校、科研院
异位固化/稳定化技术1.1 技术名称技术名称:异位固化/稳定化,英文名称:Ex-Situ Solidification/Stabilization1.2 技术适用性1.2.1 适用的介质:污染土壤1.2.2 可处理的污染物类型:金属类、石棉、放射性物质、腐蚀性无机物、氰化物、砷化合物等无机物以及农药/除草剂、石油或多环芳烃类、多氯联苯类以及二噁英等有机化合物。1.2.3 应用限制条件:不适用于挥发性有机化合物和以污染物总量为验收目标的项目。当需要添加较多的固化/稳定剂时,对土壤的增容效应较大,会显著增加后续土壤处置费用。1.3 技术介绍1.3.1 原理
北极星环境修复网获悉,中国环境保护产业协会7月6日发布了团体标准《铬污染土壤异位修复技术指南》,该项团标由中国环境科学研究院主编,参编单位包括北京高能时代环境技术股份有限公司、北京建工环境修复股份有限公司、上海康恒环境修复有限公司、煜环环境科技有限公司、中冶南方都市环保工程技术股份有限公司、中科鼎实环境工程股份有限公司、河南金谷实业发展有限公司、浩蓝环保股份有限公司、青岛新天地环境保护有限责任公司。该标准规定了铬污染土壤异位修复的总体要求、异位修复技术要求、二次污染控制及土壤修复效果评估等内容。
本文综述了砷污染土壤不同修复技术的研究进展。可用的方法可分为化学、物理和生物学方法。化学方法中,常用的是土壤洗涤或固定剂;物理技术主要是从产量的角度进行讨论;植物提取技术是目前中国最广泛用于砷污染土壤的技术,是生物修复的重点。多种技术的综合利用对于提高修复效率也是很普遍的。此外,总结了评价土壤修复效率的方法,提出了进一步的研究方向。
核桃壳生物炭BC400、BC500、BC600分别使土壤pH升高了1.07、1.31、1.38,弱酸可提取态Cd含量减少了17.02%、20.20%、24.53%,可还原态Cd含量减少了8.9%、19.1%、38.2%,可氧化态Cd含量增加了44.83%、78.45%、100%,残渣态Cd含量增加了66.03%、71.43%、89.21%。同时,土壤pH与土壤中弱酸可提取态Cd含量呈显著负相关(P<0.01)。综上,核桃壳生物炭能够对Cd污染土壤起到钝化修复作用。
3月12日,生态环境部召开部党组会议,提出要抓紧编制2030年前二氧化碳排放达峰行动方案。从严从紧从实控制高耗能、高排放项目上马,进一步强化降碳刚性举措。在这一坚如磐石的行动中,哪些高能耗、高排放的土壤修复技术会被禁止使用呢?
O引言铬是重要的战略金属资源,铬盐作为重要的化工原料,在电镀、鞣革、印染、医药、颜料、催化剂、氧化剂、金属缓蚀剂、合成橡胶、合成香料、油脂精制等工业部门具有广泛应用,涉及国民经济约15%的商品品种,具有不可替代性。铬化工是涉铬行业源头,铬化工产品是下游行业的原料,其中电镀和制革消耗铬
氰化物被广泛应用于电镀、冶金、热处理、焦化和制革等行业。对相关行业企业退役场地土壤环境调查后发现,氰化物是首要这些场地的污染物[1-3]。常见氰化物分为简单氰化物和络合氰化物2种。在工业生产中,一般使用简单氰化物,其残留物进入土壤环境后,易与土壤中的金属元素发生络合反应,因此,土壤中氰
01原位固化/稳定化技术原理:通过一定的机械力在原位向污染介质中添加固化剂/稳定化剂,在充分混合的基础上,使其与污染介质、污染物发生物理、化学作用,将污染土壤固封为结构完整的具有低渗透系数的固化体,或将污染物转化成化学性质不活泼形态,降低污染物在环境中的迁移和扩散。适用性:适用于污染
20年的进展,带动了土壤修复技术应用和绿色修复产业化发展,在修复技术、装备及规模化应用上与先进国家的距离在加快缩短。一、我国土壤修复技术研究历程与现状近20年来,在国家“863”计划项目等支持下,我国土壤污染修复技术研究,于“十五”起步,“十一五”进步,“十二五”发展,“十三五”跨越;2
引言:石油作为重要的工业原料,在能源、材料、化工等领域有着至关重要的作用。然而石油在开采、加工、储藏、运输及使用等环节的非正常泄漏会造成土壤及水污染。自20世纪70年代来,国外在地下水污染修复和治理方面进行了大量系统深入的研究,探索了很多实用的地下水修复技术和理论知识,包括物理法、水
环境修复,是指对被污染的环境采取物理、化学和生物学技术措施,使存在于环境中的污染物质浓度减少或毒性降低或完全无害化。环境修复是最近几十年发展起来的环境工程技术,根据修复对象可以分为大气环境修复、水体环境修复、土壤环境修复及固体废物环境修复等几种类型。根据环境修复所采用的方法,环境
根据《中华人民共和国政府采购法》、《政府采购货物和服务招标投标管理办法》(财政部87号令)等有关法律法规的规定,我公司受曲靖市生态环境局陆良分局的委托,对“陆良县西桥工业片区环境综合整治项目龙海化工有限公司原址地块污染土壤修复技术应用试点项目”进行公开招标,欢迎具有完成本项目能力的
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