化學固化/穩(wěn)定技術修復重金屬污染土壤研究

葛志鵬 何婉儀 陸穎茵

摘要：由于重金屬污染物在土壤中移動性差、滯留時間長、不能被微生物降解，并可經(jīng)水、植物等介質(zhì)最終影響人類健康，因此需采取適當措施對其進行處理。其中，固化/穩(wěn)定化技術即為其中一種。固化穩(wěn)定化技術是通過向污染土壤中添加固化/穩(wěn)定化藥劑，經(jīng)充分混合，使其與污染介質(zhì)、污染物發(fā)生物理化學作用，將污染土壤固封為結(jié)構完整的具有低滲透性的固化體，或?qū)⑽廴疚镛D(zhuǎn)化成化學性質(zhì)不活潑形態(tài)，降低污染物在環(huán)境中的遷移和擴散。

關鍵詞：化學固化/穩(wěn)定技術;修復;重金屬

引言

目前，對重金屬污染土壤修復技術存在多種形式，其中固化/穩(wěn)定化技術因其具有修復周期短、達標能力強、作用對象廣泛且易與其他修復技術聯(lián)用等特征，被廣泛應用于國內(nèi)外污染土壤的治理與修復工程中。也可以運用化學固化方案，對土壤開展治理工作，幫助土壤恢復到正常水平，促進土壤的健康正常發(fā)展。

1土壤重金屬污染的危害

1.1土壤重金屬污染的危害

重金屬是土壤中的高污染元素，如果長時間不處理土壤的污染問題，就極易使污染無法解決，并進一步污染水環(huán)境，影響生物的正常生長，最終危害人類自身的健康與安全。人與自然本應該是和諧相處的共同體，但是隨著工業(yè)化的不斷推進，自然環(huán)境受到多種因素的影響，發(fā)生了改變。當前，為了更加深入了解土壤重金屬的危害，應當利用重金屬的危害程度，細致劃分工作，對各個環(huán)節(jié)開展優(yōu)化與分析工作，以制定出相應的處理措施。

1.2土壤的污染現(xiàn)狀

當農(nóng)業(yè)與工業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的背景下，工業(yè)的發(fā)展規(guī)模逐漸擴大，生產(chǎn)的污染問題困擾著居民的生活，有部分企業(yè)對于重金屬污染的問題重視成都不夠，常常會出現(xiàn)重金屬排放標準不合格的現(xiàn)象，隨著重金屬污染的加重，土壤結(jié)構會被進一步破壞，造成比較嚴重的影響，甚至會影響正常的居民生活，并威脅農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)。

2固化穩(wěn)定化技術的應用類型

2.1水泥

包含硅酸三鈣與硅酸二鈣的無機水泥材料比較容易凝固，在水分混合的情況下可以達到較好的穩(wěn)定性以及固化效果。技術人員針對土壤固化劑如果選擇了水泥，那么化學危險性較高的毒害物質(zhì)與廢棄物質(zhì)都能夠全面得到處理。土壤深部如果含有較多的有害重金屬類物質(zhì)，那么經(jīng)過水化反應以及元素分解處理后的土壤就不再包含任何毒性元素，并且對于流失與遷移重金屬元素的危險傾向能夠有效加以阻止。土壤深部在沉淀碳酸鈣的基礎上，可充分展現(xiàn)水泥固化劑與穩(wěn)定劑的良好土壤處理效果。

2.2有機物料

有機固化穩(wěn)定劑具有低廉造價以及廣泛材料來源的優(yōu)點，現(xiàn)階段已經(jīng)得到普遍采用，尤其是涉及到處理帶有重金屬污染的城鄉(xiāng)地區(qū)土壤。通常情況下，有機類的固化穩(wěn)定劑重點應當包含作物秸稈、禽畜排泄物與糞便、城市地區(qū)污泥以及農(nóng)田堆肥等。重金屬類物質(zhì)在遇到腐殖酸與有機固化劑的過程中，應當能夠充分確保土壤綠色植被得以旺盛生長，對于土壤進行徹底凈化并且對于重金屬類的有害物質(zhì)進行了分解。

3化學固化修復重金屬污染土壤

3.1沉淀作用

固化材料的有效運用，能夠順利推進土壤污染重金屬修復工作的開展。固化材料主要通過自身溶解作用，改善土壤狀況，是土壤重金屬固化的一種重要方式。固化材料發(fā)生溶解后，能在較短的時間內(nèi)產(chǎn)生陰離子與重金屬，進而發(fā)生沉淀，破壞重金屬的生物有效性與遷移性。固化材料對重金屬具有明顯的固化作用，并減少土壤重金屬毒性的浸出量。做好土壤重金屬固化工作，為了保證工作的有效開展，不僅要保證土壤中的重金屬能夠發(fā)生氫氧化物的化學反應，更要加強對固化材料的合理運用，降低Cd含量，從而實現(xiàn)真正的沉淀作用。常見的材料的就是石灰，又被稱為堿性純化修復劑，在實際運用中，能夠進一步提升土壤溶液pH，石灰石的自身特性適合運用到沉淀中，能夠明顯減少土壤中重金屬的毒性浸出量，并逐漸固定住重金屬，避免土壤中出現(xiàn)過多的土壤污染物。通過實踐表明，適當?shù)氖乙约肮璺实任镔|(zhì)，能夠極強土壤重金屬的固化效果，并有效降低其中的Cd含量。這對土壤中的重金屬處理過程，為了有效發(fā)揮出沉淀作用，必須選擇合理的方式，以降低重金屬的遷移性、生物有效性，以發(fā)揮出最大的處理效果。

3.2吸附作用

在土壤重金屬固化處理的吸附作用，相當于吸附劑的有效應用，主要利用了質(zhì)點之間的相互吸引作用，分為物理吸附、化學吸附兩種方法，以實現(xiàn)明顯的吸附的作用，優(yōu)化對材料的運用，保證吸附的作用。在開展吸附工作之前，為了保證固化材料對于土壤中重金屬的吸附作用，必須要深入掌握各個物質(zhì)的吸附結(jié)構與吸附效果，并將即將使用于土壤重金屬固化處理的材料進行歸類，主要包括沸石、柿單寧等物質(zhì)，并對后續(xù)的金屬回收工作做好規(guī)劃，以發(fā)揮最大的固化作用，積極消除外在因素，避免吸附作用受到影響。沸石是一種特別的四面體結(jié)構，具有十分明顯吸附作用，將土壤中的有害重金屬吸附于沸石表面。

3.3配位作用

黏土物質(zhì)在重金屬土壤中，具有較好的配位作用，其作用機制是通過靜電作用與溶液中離子發(fā)生了較強的配位反應，不斷破壞重金屬污染土壤中的遷移性、生物有效性。黏土礦層之間依靠分子引力，相互之間被連接，重金屬離子也隨著黏土物質(zhì)的加入，出現(xiàn)了配合作用。通過修復技術的不斷改進，在黏土物質(zhì)中添加土壤改良劑（如：骨粉、凹凸棒），以最大程度發(fā)揮出黏土礦物的作用。

結(jié)束語

隨著土壤重金屬污染狀況的日益嚴峻，治理污染、改善土壤的生態(tài)環(huán)境備受社會關注。修復被重金屬污染的土壤，本質(zhì)上就是清除土壤中的重金屬，或者改變重金屬在土壤中的存在方式，讓重金屬不再對土壤產(chǎn)生危害，以恢復土壤原本的生態(tài)功能與生產(chǎn)功能。治理與修復被重金屬污染的土壤，是一項難度大、耗時久的系統(tǒng)性工程，需要采用多種修復技術相結(jié)合的方式，因地制宜地制訂治理方案，有效抑制土壤的污染。

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