全球土壤污染及修复技术现状与未来趋势分析

2016-03-17 02:47

　　2.1 固化/稳定化修复

　　固化/稳定化(solidification stabilization，S/S)修复技术是指向土壤中添加固化稳定剂，通过吸附、沉淀或共沉淀、离子交换等作用改变重金属在土壤中的存在形态，降低重金属在土壤环境中的溶解迁移性、浸出毒性和生物有效性，减少由于雨水淋溶或渗滤对动植物造成的危害。固化稳定化修复技术又包括化学固化稳定化修复技术(通过利用各种化学稳定剂来降低污染物的迁移性及生物可利用性)、植物固化稳定化修复技术(利用高效植物及其伴生微生物来固定位于植物根区的污染物)以及化学-植物联合固化稳定化修复技术(即辅助植物固化稳定化修复技术)。该修复技术与传统的客土、非原位原位淋洗、玻璃化、沥青覆盖、地面冻结等技术相比，所带来的二次破坏更小。

　　常用于修复土壤砷污染的固化稳定剂有：铁氧化物(水铁矿、针铁矿、纤铁矿、赤铁矿)；锰氧化物(水钠锰矿、水锰矿和软锰矿)和铝氧化物(三水铝矿、勃姆石、水吕石)。金属氧化物作为固化稳定剂修复土壤砷污染不仅效果显著且廉价易得，国际上在该领域的研究成果见表3。Mench等认为在天然的土壤环境中，铁氧化物可以降低砷的迁移性和生物可利用性。土壤中砷在金属氧化物表面发生氧化还原反应影响了砷的存在形态，Masue等研究发现砷的形态是砷去除过程的关键因素：碱性环境下(pH为8～10)，As(Ⅲ)在铁氧化物表面的吸附效果更加显著；酸性环境下(pH为3～5)，As(Ⅴ)吸附效果更好。目前，普遍认为短时间内As(Ⅴ)在金属铁或溶解铁表面不会减少，而在有氧条件下，As(Ⅲ)在金属氧化物表面被氧化。

　　表3 金属氧化物固化稳定剂修复土壤砷污染案例

　　目前，虽然固化稳定化修复技术具有快速、简单、成本低且二次污染小等优点，但常用的固化稳定剂对土壤砷污染修复效果以及现场应用等方面依然存在一些不足。该技术只是改变重金属在土壤中的存在形态，重金属仍存留在土壤中，土壤很难恢复到原始状态，不适宜进一步利用，因此一般需和其他修复技术联合使用。

　　2.2 土壤淋洗修复

　　土壤淋洗(soilwashing)修复技术是从污染土壤中去除有机和无机污染物的过程，通过污染土壤和淋洗剂的高能量接触(包括物理和化学作用)实现污染物的分离、隔离和无害化转变。土壤淋洗修复技术分为原位化学淋洗修复和异位化学淋洗修复技术。原位化学淋洗修复技术是根据污染物纵向分布的深度，借助外力或淋洗剂自身重力对土壤中污染物进行淋洗提取的过程，并利用抽提井或明渠对淋洗剂进行收集。异位化学淋洗修复技术通过以下步骤来实现修复：1)将污染土壤挖掘并转移；2)将转移出的污染土壤置于淋洗装置中进行处理；3)收集淋洗废液并对淋洗废液中的污染物进行无害处理；4)将修复后的土壤回填。

　　土壤淋洗修复技术的关键是找到有效的淋洗剂，对淋洗剂的要求：1)对土壤中的砷有很强的溶解能力；2)对土壤理化性质破坏较小；3)成本低且具有实用性；4)淋洗废液易于处理，不对环境造成二次污染，且淋洗剂可以重复使用。对于含砷的复合污染土壤，目前常采用的淋洗剂包括无机淋洗剂(如磷酸)、螯合剂〔如草酸、乙二胺四乙酸(EDTA)〕、生物表面活性剂和复合淋洗剂等。唐敏等采用柠檬酸(0.25mol/L)修复土壤砷污染研究表明，柠檬酸是一种环境友好且高效的砷淋洗剂，其对土壤中砷的去除率最高可达70.58%。