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工业污染场地土壤修复技术研究

2017-08-03信息来源 : 《中国高新技术企业》
  从目前的形势来看,我国的土壤重金属和有机物的污染情况已经非常严重,这已经越来越受到国内外学者的关注。文章主要对工业污染场地土壤修复技术进行研究分析,希望能够给相关人员在实践工作中提供一定的参考依据。
 
 
  关键词:国内土壤;重金属;有机物;工业污染场地;土壤修复技术

     1我国城市工业污染场地主要类型

  1.1重金属污染
 
  在化学中,重金属一般主要是指相对密度在5.0或者5.0以上的金屬元素,但是通常来说对其并没有严格的定义,其共有45种重金属元素,包括Zn、Ge、Mn、Cu等,其中因为As的属性与重金属元素的属性相似,所以我们也把As视为重金属元素,该元素也是目前工业场地污染中重要的重金属污染元素之一。
 
  相关的研究表明,工业场地土壤污染的重金属元素主要有8种,分别是As、Ni、Hg、Cu、Zn、Cd、Cr、Pb。这8种重金属主要来源是化学原料和相关制品业、冶炼业、皮革和相关制品业、蓄电池制造业等。
 
  1.2有机污染物
 
  工业场地土壤有机污染主要是指能够对土壤造成污染的有机物进入到工业场地的土壤之中并产生相关的具有污染性的有机化合物,有机污染物的种类主要包括POPs(持久性有机污染物)、农药、多环芳烃(PAHs),另外还有石油类污染,这些有机污染物主要来自于石油化工、油漆、农药生产等相关行业。
 
  1.3复合污染
 
  复合污染主要是指重金属、有机污染物的复合污染,这也是工业场地土壤污染的主要形式,其具体的形式比较多样化,有不同重金属之间的复合污染、不同有机污染物之间的复合污染、不同重金属与不同有机污染物之间的复合污染,在目前我国工业场地土壤污染中主要的污染物就是重金属之间的复合污染、石油类有机污染物之间的复合污染、重金属与农药等有机污染物的污染,一旦土壤被这些复合污染物所污染,由于各种污染物之间存在一定的相互作用,会造成相关土壤环境与地下水环境发生变化,这也给工业场地的修复造成了严重的困难。
 
  2工业场地污染危害

  2.1重金属污染的危害
 
  伴随我国经济的快速发展,很多含重金属的污染物慢慢通过各种途径进入到土壤当中,这就造成了大面积的土壤中相应重金属元素的富集,影响了人类生存环境的质量。根据我国的农业部所做出的全国污灌区调查发现,我国每年由于重金属污染所造成的粮食减产超过1000多万吨,而由于重金属污染造成的不合格粮食每年多达1200万吨,这样合计出现的经济损失至少200亿元。由此可见,我国的土壤重金属污染已经慢慢发展成一个不容忽视的突出环境问题。
 
  2.2有机物污染的危害
 
  从土壤的污染过程分析,有机污染物主要可以包括两种,分别是挥发性和半挥发性有机污染物。在我国,土壤的有机污染物主要有石油烃类的有机污染物、卤代烃类的有机污染物、农药类的有机污染物、多环芳烃类有机污染物、多氯联苯类有机污染物等许多种有机污染物。
 
  很多的土壤有机污染物可以直接被人体吸收,甚至会出现在体内积累的现象,这样会大大影响人体生化和生理反应,从而对人体的新陈代谢、发育功能产生影响,还会对人的智力发育水平造成一定影响,或者是破坏神经系统等。而且人体内如果有机污染物含量高,可能会促进肿瘤的生长,造成癌症发病率增加的情况。
 
  3工业场地污染的修复技术
 
  目前我国污染土壤修复技术体系主要由生物和物化修复技术组成,目前国内主要的土壤修复技术如图l所示:
 

 
  3.1植物修复技术
 
  在土壤修复过程,具体的植物修复技术主要包括植物提取技术、植物稳定技术、植物挥发技术。首先,植物提取技术主要是指通过种植能够大量吸收并积累重金属与有机物的植物来吸收土壤中的重金属与有机物,从而可以将土壤中的重金属与有机物含量尽可能地转移到植物身上,然后对植物进行收割和处理,以达到降低土壤重金属与有机物含量和改善土壤的技术;其次,植物稳定技术主要是指利用植物根际相关微生物的分泌属性,将土壤中的重金属与有机物进行有效的沉淀或者螯合,从而预防重金属与有机物继续往地下渗透而污染地下水或者其他动植物,而间接地降低重金属与有机物对人类健康的侵害;最后,植物挥发技术主要是指通过植物本身能够进行吸收、积累和挥发的属性,对土壤中的重金属与有机物进行直接吸收积累与挥发,从而降低土壤重金属与有机物的含量。
 
  3.2微生物修复技术
 
  对于微生物修复技术而言,往往是利用一些微生物的作用进行土壤和水体中污染物的清理或是进行污染物无害化处理的过程。在城市的土壤中,往往微生物的数量和种类都相对较大,它们在进行重金属与有机物无害化处理中发挥的作用是非常不可忽视的。利用微生物进行土壤中重金属与有机物的毒性的降低或者是吸附积累在土壤中的重金属与有机物,可以慢慢改变根际微环境,这样就能增加植物对重金属与有机物的吸收,挥发及固定的效率。
 
  3.3热化法修复
 
  这种方法就是直接通过加热,或者是水蒸气进行加热,红外线进行加热、微波辐射进行加热,将土壤里的物质慢慢加热到一定的温度,这样可以使土壤中的一些可挥发性的污染物迅速气化,再对这些可挥发性污染物进行收集工作,就可以有效地降低土壤中污染物的浓度。这种热化法对于能耗的要求比较高,这样一般要求土壤具有一定的渗透性,只是针对一些可挥发性好的土壤污染物。
 
  3.4固化-稳定技术
 
  将污染介质中的污染物进行固定,让该污染物处于一个比较稳定的状态,这种修复技术即是固化-稳定技术。该技术把固化的稳定剂和已经被污染的土壤进行混合,通过化学以及物理的方法来进行污染物的物理、化学溶解程度或在环境中的活泼程度的降低。
 
  这种固化-稳定的方法能够在原位和异位上分别进行,对于原位的固化-稳定技术而言,比较适合那些被有机物污染的土壤或者是那些重金属污染的修复工作;异位固化-稳定化技术通常适用于处理无机污染物质,不适用于半挥发性有机物和农药杀虫剂污染土壤的修复。
 
  固化-稳定技术可以处理多种复杂金属废弃物,形成的固体毒性低,稳定性强,处置费用也较低,较为普遍应用于土壤硬金属污染的快速控制,对多种重金属与有机物复合污染土壤和放射性物质污染土壤的无害化处理具有明显的优势。此外,污染物埋藏深度、土壤pH和有机质含量等都会在一定程度上影响该技术的应用以及有效性的发挥。
 
  3.5清洗法
 
  在进行清洗法实施的时候往往需要用到一些表面活性剂,这些表面活性剂包括很多的类型:非离子性的表面活性剂﹑阴离子性的表面活性剂以及阳离子性的表面活性剂等。利用这些表面活性剂在进行冲洗的过程中相对于单纯的水力冲洗的去污能力可增强50倍以上,这样就有了一个极佳的去污效果。
 
  另外,在当今生物技术不断发展的时候,生物表面活性剂也出现了越来越普及的情况,它的去污效果往往比一些常规的表面活性剂更加的具有环境亲和性,更加易于降解,已经渐渐成为一个未来表面活性剂的发展方向。对于一些农药污染的土壤往往可以采取利用有机溶剂进行清洗的方法达到去污目的。
 
  3.6热脱附技术
 
  热脱附的主要工作原理就是运用热能来增强污染物的挥发性,从而将污染物从污染土壤或沉积物中分离出去,并对这部分污染物先行集中处理。通常情况下,热脱附系统包括热解吸单元和废气处理系统这两大模块,其中,热解吸过程又分为高温热脱附和低温热脱附。
 
  相较于传统技术,热脱附技术的优势明显,具备超大范围的污染物处理能力,其设备可移动、使用灵活,并且经其修复后的土壤可循环再利用,尤其适用于PCBs这类含氯有机物的分离处理,可以有效避免二恶英的产生。鉴于热脱附技术的优势性能,现阶段很多欧美国家已将土壤热脱附技术工程化,在高度有机污染土壤的离位和恢复上取得了突破性进展。
 
  但是,受到相关设备价格昂贵、运行成本过高、脱附时间过长等种种因素的限制,热脱附技术在持久性有机污染土壤修复中还未得到广泛应用。

  4工业场地污染土壤修复技术的具体应用

  4.1工程概況
 
  本工业场地位于江苏,原先为化工厂,在化工厂搬迁以后对该场地土壤污染情况进行调研与评估,发现该场地土壤土层极为复杂,局部土层出现不连续的情况,粉砂土层与粉质黏土层也存在局部缺失现象。根据调查结果,该工业场地土壤中存在不同程度的有机物与半挥发性有机物污染,土壤中的污染物主要是氯苯与1,4-二氯苯,场地的污染区域比较集中,主要集中在员工也厂房生产装置区。
 
  经过技术筛选,本场地选择了低温热脱附-活性炭吸收异位修复技术和原位修复技术,部分土壤采用微生物技术和植物技术进行修复。
 
  4.2修复效果
 
  在综合使用多种修复技术以后,土壤中苯、氯苯、1,4-二氯苯经修复后浓度显著降低,污染物消除率分别是89.33%、94.95%、86.82%。但是在实际操作中,该工业场地的局部土壤未达到修复目标,所以对未达到修复目标的土壤进行补充修复后取得成效。
 
  5结语
 
  众所周知,土壤是一种人类赖以生存的不可再生的重要自然资源。我们需要本着一个以预防为主综合治理的环保方针,在源头上对污染源进行控制和消除。