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化学淋洗修复重金属污染土壤研究进展

北极星环保网来源:《绿色科技》作者:周智全等2017/4/19 16:35:53我要投稿

北极星环保网讯:摘要:指出了土壤的重金属污染已成为环境污染的重大问题,土壤修复技术的研究与应用已经成为一个热点。针对我国土壤重金属污染现状,概述了化学淋洗修复技术,包括原位化学淋洗技术和异位化学淋洗技术,并分析了影响其修复效果的因素,着重介绍了主要的淋洗剂及其研究进展,针对化学淋洗技术存在的问题提出了其今后研究的重点,以期为土壤重金属污染防治提供参考。

关键词:重金属;污染土壤;修复技术;化学淋洗

1引言

随着工农业的不断发展和城市化进程的加快,土壤污染问题日趋显现,尤其是土壤中的重金属污染。有害重金属在土壤中不断富集就会对土壤中的植物系统产生毒害作用,不仅导致土壤退化,生态破坏,还可通过一系列循环(如地球化学链、食物链等)在生物体内富集,进而对人类健康和生命安全造成威胁。

土壤中的重金属污染有着广泛的来源,主要包括矿山开采、金属加工和冶炼、化工、电子垃圾、制革和染料等工业排放的三废及汽车尾气的排放、污水灌溉、农药和污泥施肥等。重金属污染具有长期性、隐蔽性、滞后性和不可逆性等特点,因此,对土壤中重金属污染的修复一直备受国内外广泛关注和研究。

环境保护部和国土资源部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示,全国土壤总的点位超标率为16.1%,以轻微和轻度污染为主。污染类型以无机型为主,无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8%,其主要污染物是镉(Cd)、砷(As)、汞(Hg)、铅(Pb)、铜(Cu)、锌(Zn)、铬(Cr)和镍(Ni)8种重金属。

我国土壤环境状况总体不容乐观。传统的重金属土壤污染修复大多采用挖掘填埋法,这种方法虽简单易行,但其治标不治本,只是把污染物进行了转移,并未消除。而且还存在占用土地、渗漏和污染周边环境的负面影响。目前,按修复机理可将重金属污染土壤修复分为两种,一种是通过固化作用改变重金属在土壤中的存在形态,进而降低其在环境中的可迁移性和生物可利用性;另一种是从土壤中将重金属去除,使土壤中重金属的浓度接近或达到背景值。

对重金属污染土壤修复的具体方法可分为物理法、化学法和生物法。物理法是利用一系列物理手段(如客土工程、电热解析修复法等)将土壤中的污染物去除或分离,一般情况下,化学法与其联合使用。化学法通过添加到重金属污染土壤中的改良剂、抑制剂来调节和改变土壤的理化性质,使重金属发生化学反应(如沉淀、吸附、拮抗和氧化还原等),从而使其生物有效性降低。

生物法是利用天然或人工改造的生物整体或组分来修复重金属污染土壤,它是一种原位土壤修复技术,主要包括微生物、植物和动物修复。其中化学淋洗修复技术因其具有简单的修复工艺,稳定、彻底的修复效果,并且修复周期短,对高浓度污染土壤具有较高修复效率,因而逾发受到重视。

为此,针对我国土壤重金属污染现状,概述了化学淋洗修复重金属污染土壤修复中的应用,并针对化学淋洗技术存在的主要问题提出其未来发展方向。

2化学淋洗技术

化学淋洗技术即利用能促进土壤环境中污染物溶解或迁移的生物化学溶剂,通过水力压头或在重力作用下将其注入被污染土层中,将土壤中的固相重金属转移至液相中,然后再把含有污染物的液体从土层中抽提出来,进行分离和污水处理。该法可用于大面积、重度污染土壤的治理,尤其在砂土、沙壤土、轻壤土中效果较好,但不适用渗透性不好的土壤。

2.1原位化学淋洗技术

原位化学淋洗修复是在现场通过淋洗剂投加、土壤下层淋出液收集和淋出液处理、淋出液再生完成对重金属污染土壤的修复。淋洗剂投加方式有灌溉、沟渠或挖掘、喷淋等,采用何种方式取决于污染物在土壤中所处的深浅位置。土壤下层淋出液的收集可通过梯度井或抽提井等方式实现。

淋出液的处理可通过化学沉淀或离子交换实现。再生的淋出液可同新鲜的洗涤剂再次注入污染土壤中而得到循环使用。原位淋洗技术无需开挖大土方量土壤,操作较为简单,特别适用于多孔隙、易渗透的土壤,但其若操作不当,很可能造成地下水污染。

2.2异位化学淋洗技术

异位化学淋洗技术与原位化学淋洗技術不同,首先把被污染的土壤挖出来,并通过筛分去除超大颗粒,然后用清水或淋洗液清洗污染土壤,除去重金属污染物,再处理含重金属污染物的废水或淋出液,最后将洁净土壤回填或他用。

异位淋洗技术操作的关键是控制土壤颗粒粒径最低下限为9.5mm,可通过水力方式机械地悬浮或搅动方式实现,因大于此尺寸的颗粒才较易将污染物从土壤中洗去。当污染土壤中粒子或砾石含量大于50%时,异位化学淋洗技术效果显著,而对于污染土壤中黏粒、粉粒含量大于30%~50%或者腐殖质含量较高时,异位化学淋洗技术分离去除效果较差。

延伸阅读:

浅议重金属污染土壤修复淋洗剂研究进展

盘点国内目前常用的几种土壤重金属检测方法

重金属污染土壤修复技术解析

土壤修复之土壤铅污染修复办法

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