环境修复

重金属污染土壤修复二次污染及防治

摘要:美国污染场地修复经验表明,78%的污染场地存在重金属污染。 对于重金属污染场地,常用的修复技术包括固化/稳定、浸出、水泥窑协同处置、植物修复等,我国固化/稳定技术的应用量占全部修复技术的33%。 重金属污染场地修复需要综合考虑二次污染问题。 通过分析这四种修复技术的主要环节,重点讨论了修复过程中常见的土壤开挖和堆放环节。 针对水、空气、噪声、固体废物四个方面可能出现的二次污染问题,提出了相应的解决方案。 污染防治措施,为重金属污染场地修复设计、施工和监理提供参考。

关键词:重金属; 受污染的土壤; 二次污染; 预防与控制

重金属污染会引起土壤成分和结构的变化。 浓度过高时,会抑制植物的生长。 进入食物链后,会危害动物和人类的健康。 国内外重金属污染土壤修复技术主要有:固化/稳定化、浸出、水泥窑协同处置、植物修复等[1-2]。 研究人员对2017年我国成功实施的166个修复项目进行分析显示,固化稳定化、化学处理和焚烧是我国应用最多的修复技术,固化/稳定化技术应用占比33% [1]。

国内整治项目周边存在居民区等敏感目标。 开展重金属污染土壤修复工程时,必须关注修复活动对周围环境、生态和人体健康的影响。 本文通过分析国内外常用的重金属污染土壤修复技术,分析了二次污染的主要来源,并探讨了防治措施,可为我国二次污染防治提供参考。重金属污染土壤修复。

1 土壤重金属污染修复技术

1.1 稳定化

土壤中重金属污染物的主要形态有:酸解出态、还原态、氧化态和残留态[3]。 重金属稳定化修复是指在土壤中添加稳定剂,将交换性重金属转化为残留态,降低重金属的溶解和迁移特性,降低其对生态环境的毒性。 常用的稳定剂包括:碱性剂、含磷剂、含铁剂、氧化铝、氧化锰、沸石、粘土、硫化物、螯合物、生物炭和有机肥料等[4-5]。 磷酸盐化合物是常用的稳定剂之一,在一定pH条件下能与重金属离子反应,形成稳定的重金属矿物盐; 磷酸盐矿物盐可通过表面吸附和络合反应降低重金属离子的迁移率; 某些重金属阳离子可以与羟基磷灰石晶格中的钙离子交换并进入晶格,从而稳定重金属离子[6]。 常用的碱性剂有石灰石、生石灰、氧化镁、氧化铝、氢氧化镁、碳酸镁、水合金属氧化物、羟基氧化物和金属碳酸盐[4]。

1. 2 冲洗

土壤淋洗修复技术向土壤中添加淋洗液,通过络合、溶解等方式使重金属从土壤固相转移到液相,从而降低土壤中重金属的含量。 常用的淋洗液有:水、无机酸、有机酸、碱、聚丙烯酰胺等。研究表明,柠檬酸溶液对土壤中Cu、Pb、Cd的去除率达到89。37%,72。 11%,86. 39%,可有效降低土壤中酸解性和酸还原性Cu、Pb、Cd含量,且淋洗前后可氧化态和残留态含量基本无变化[7]。 多级筛分浸出以清水为淋洗液,依靠物理浸出将污染土壤按颗粒大小分成砾石、沙子、粘土等成分,去除粗颗粒表面的污染物。 在浓缩浸出废水中添加氧化剂去除有机污染物后,再添加聚丙烯酰胺形成氢氧化铝,可实现90%~95%重金属的浸出和稳定化[8]。

1. 3 超积累植物修复

超积累植物是指能够过量积累重金属的植物。 一般认为,其地上部分或叶子中某种重金属的含量超过普通植物中重金属的100倍。 常见的超积累植物有蜈蚣草、拟南芥、东南景天等。超积累植物的修复机制主要有:①螯合; ② 离子区室化; ③细胞修复机制; ④生物转化等。研究表明,适量没食子酸与DA-6联合使用,可显着提高黑麦草对Cd、Pb、Cu、Zn污染土壤的修复效率; 没食子酸与DA-6配合使用时,黑麦草对Cd和Zn的富集系数达到3. 76,8。 403[9]。 1. 4.电修复:电修复是通过对土壤施加直流电场,使重金属离子通过电场迁移到电极上,从而实现重金属污染物的去除。 可在电极区添加缓冲溶液,控制电极区的pH值,减少阴极产生的OH-,与重金属沉淀,降低迁移率; 可添加表面活性剂、络合剂等,改善重金属的迁移性能。 Cd 浓度为 156。电动修复污染土壤 27 mg/kg。 电压梯度越高,pH 值变化越快。 阳极pH整体呈酸性,最低pH达到1,阴极pH呈碱性,最高pH达到14[10]。

2 重金属污染土壤二次污染源修复

2.1 水污染

重金属污染土壤修复过程中的水污染主要来自基坑水、淋洗废水、地表径流污水、洗车污水、修复药剂、生活污水等。

在重金属污染的稳定修复过程中,通常会添加修复剂。 修复剂中所含的阴离子,如S2-、SO2-4、PO3-4、OH-等,反应产物如Fe3+,以及微生物营养物质等物质,会造成地下水硫酸盐、总量磷、pH、色度、COD超标等。对于阳离子重金属污染,如Pb、Zn、Cd、Cu等,常用的材料是碱性材料和含磷材料。 碱性材料需要碱性土壤条件才能起到稳定作用。 土壤的酸碱缓冲能力和降水量对其长期稳定性有很大影响。 在强碱环境下,Pb、Zn等金属的浸出量会增加。 因此,处理这两种重金属时必须控制碱性药剂的用量[4]。 在原位修复过程中,常常会出现修复剂的过量使用。 药剂过多、药剂分布不均匀也会造成污染。 土壤pH条件对电动修复效果有显着影响[10]。 在阴极添加缓冲溶液,如柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液,维持土壤酸性条件,有利于重金属污染物的去除。 因此,必须控制缓冲溶液的用量,防止过量造成污染。

当异地修复开挖遇到含水层时,需要进行基坑排水。 重金属等污染物可能迁移到地下水中,导致地下水污染物含量超标。 如果随意排放,会造成二次污染。

多级筛分淋滤可将土壤按粒径分级,去除松散附着在粗颗粒表面的污染物。 淋滤后,部分污染物转移至水相,导致水中重金属、有机物等物质含量超标[5]。

2.2 空气污染

重金属污染土壤修复项目中的大气污染主要来源于:挖掘、运输、堆放过程、水泥窑协同加工过程等。

对于异地修复来说,开挖是修复过程中的一个重要步骤。 一些重金属污染土壤还伴有VOC/SVOC污染。 因此,在土壤开挖、运输、回填、破碎等过程中,污染土壤的无序开挖、非封闭运输,会导致粉尘、VOC/SVOC以及部分挥发性重金属(如Hg)的逸出和泄漏。 )。 ,导致周围土壤颗粒物、有机物、重金属浓度增加,对环境造成影响[11]。

水泥窑协同处置重金属污染土壤时,应注意投料过程中污染物的挥发和粉尘、不完全燃烧排放的有毒有害物质以及废气中的粉尘污染。 此外,修复施工过程中使用的挖掘机、推土机、筛分机、破碎机等机械设备设施排放的废气也可能成为二次污染源。

2. 3 固体废物污染

重金属污染土壤修复过程中产生的固体废物主要包括:①场地平整、开挖产生的建筑垃圾; ②经过多级筛分、浸出产生的泥饼; ③尾气处理产生的活性炭; ④修复剂包装袋; ⑤水处理产生的污泥; ⑥废弃的手套、口罩、工作服等; ⑦超积累植物的果实、根、茎、叶等; ⑧生活垃圾; ⑨ 挖掘过程中发现的危险废物等。

2.4 噪音污染

噪声污染主要是由于机械设备、运输车辆等各部件之间的摩擦、冲击或不平衡力,引起机械部件和壳体的振动。 机械噪声主要来自现场施工机械,如挖掘机、叉车、振动筛、破碎设备、风机、水泵、搅拌机、起重机、发电机等[12]。 现场施工过程中的殴打、指挥、装卸及车辆噪声也会对周围群众产生影响。

3 重金属污染土壤修复及二次污染防治

3.1 水污染防治

为了防止修复剂对水体造成污染,在选择固化/稳定剂时,应选择能够降低重金属生物利用度、毒性和迁移性能的药剂。 主要考虑以下三个因素:①自然条件下,稳定、化学作用持久的表现; ②药剂的环保性能; ③施工技术的适用性和环境友好性。 同时应注意药剂投加量,避免地表水富营养化和地下水污染。 使用硫化物作为稳定剂时,需要控制处理环境的pH从中性至碱性,以防止硫化物在酸性条件下发生水解[5]。

临时堆土、筛分破碎、混合配料、养护堆放、冲洗等区域应防渗。 雨季时,堆放处应加盖防雨布,厂区道路应硬化,防止雨水冲刷造成污染。 对于地表径流造成的污染,应实行雨污分流,使雨水进入市政管网。 对于基坑水和土壤淋洗废水的处理,修复场地应设置污水处理系统。 重金属修复场地配套的污水处理系统一般由沉淀、过滤、吸附等单元组成。 废水处理达标后,可排入市政管网,也可在厂区道路、土堆上喷洒抑尘。

3.2 大气污染防治

针对重金属污染土壤修复过程中的大气污染,可从以下四点进行预防:①加强开挖、运输过程的管理。 开挖和施工过程中需要喷洒降尘措施。 同时,对土堆和车载土进行覆盖,对出厂车辆进行冲洗。 轮胎、清理厂区道路,减少扬尘影响; ②含VOC/SVOC污染土壤开挖处理时,应采用小面积开挖、分层、分区开挖的方式,尽量减少有机物的暴露时间。 修复施工现场配备防臭化学品、喷洒设备或其他除臭设施。 对于裸露的基坑部分,需要喷洒防臭剂。 基坑可采用高密度聚乙烯薄膜覆盖,防止臭气扩散[13]; ③采用手持式VOC检测仪放置在厂区周围和土壤处理车间排风口处,重点监测下风向并进行检查。 若VOC超标,及时报告并调整施工; 异地处理后的土壤应进行破碎,并在负压环境下进行处理。 筛分、加药、翻转等施工作业时,废气必须收集处理达标后方可排放。 当废气排放浓度超标时,应及时更换吸附介质[14]; ④ 工程机械和运输车辆必须使用符合国家标准的燃油。 安装废气处理净化设备,所有车辆必须定期监测废气排放情况。

3. 3 固体废物污染防治

重金属修复场地固废污染防治可从以下四个方面进行:①当场地建筑垃圾浸出重金属超标时,应洗涤达标后方可处置。符合市政要求; ②超量堆积的废弃活性炭、水处理污泥、采收植物、挖掘过程中发现的危险废物、废弃劳动防护用品等,应委托具有相应资质的单位按照管理要求进行处置。危险废物; ③实行生活垃圾分类制度,定期交环卫部门集中处理。 严禁生活垃圾与危险废物混合; ④ 对于超积累性植物的根、茎、叶,可以通过焚烧、压缩填埋等方式处理,避免植物组织返回土壤[9]。

3.4 噪声污染防治

为了防止修复过程中的噪声污染,可以从以下三个方面入手:①科学管理施工现场设备,尽可能使用低噪声机械设备,对强噪声设备安装屏蔽等隔声装置,定期维护设备,降低施工成本。 噪音; ②科学管理现场设备布局,避免在同一地点布置大量动力机械设备,合理安排现场强噪声施工活动,合理调配车辆; ③合理安排施工时间,避免夜间施工干扰居民[8]。

3. 5重金属污染土壤修复及二次污染防治案例

浙江省某金属加工厂退役后,通过现场调查和风险评估,需要修复1 500 m3的镉、铬、镍污染土壤,采用稳定化异地处置工艺进行修复。 挖掘污染土壤,破碎并均质,添加重金属稳定剂,搅拌混合,覆盖固化。 修复剂的主要成分是粘土矿物、氧化铁、金属螯合物和活化剂。 [15]。 二次污染防治贯穿于施工全过程。 通过对施工人员的培训和技术交底,制定合理的方案,控制过程,避免二次污染。

3.5.1水污染防治

修复施工期废水主要来自基坑水和洗车废水。 废水经处理后委托有资质的单位进行水质检测。 达到《废水综合排放标准》后,经污水排放站批准后排入管道。

3.5.2 大气污染防治

修复施工期空气污染物主要为扬尘。 为控制扬尘污染,制定了大风天气施工方案,并采取及时清扫、洒水、冲水等措施控制扬尘。

3.5.3固体废物污染防治

为防止填埋区固体废物污染,填埋区严格按照设计规划,对材料进行防渗隔离,表面覆盖干净的土壤,防止处理后的土壤暴露在环境中。空气。

4。结论

本研究对重金属污染土壤常用的固化/稳定、淋滤、水泥窑协同处置以及植物修复技术中可能存在的二次污染进行了分析,并对土壤开挖、破碎、修复过程中的二次污染进行了分析。和堆叠。 及其预防措施。 为防止污染修复施工对人体和周围环境造成危害,组织、施工、监理等各方均应采取充分的防护措施。 科学设计修复方案,科学选择修复剂,优先选择环保型修复剂,选择二次污染低的工艺路线,做好污染防治的配套工作。 规范修复场地建设,加强监管,避免二次污染。