当前位置: 主页 > 新闻中心 > 行业动态 » 污染场地土壤如何修复?详解修复的三个阶段、三大方法和效果评价
土壤修复原理
土壤修复是指利用物理、化学和生物的方法转移、吸收、降解和转化土壤中的污染物,使其浓度降低到可接受水平,或将有毒有害的污染物转化为无害的物质。一般而言,污染土壤修复的原理包括改变污染物在土壤中的存在形态或同土壤的结合方式,降低其在环境中的可迁移性与生物可利用性;降低土壤中有害物质的浓度。
土壤是构成生态系统的基本环境要素,是人类赖以生存和发展的物质基础。加强土壤污染防治是深入贯彻落实科学发展观的重要举措,是构建国家生态安全体系的重要部分,因此意义重大。
第一阶段为场地的修复调查、可行性研究,修复技术筛选、修复工程设计等时间,一般需要几个月至2年;
通常情况下,如不特别说明,场地修复时间一般仅指建设期和运行期。不同的场地和不同的技术所需的时间不同。总的来说,土壤一旦污染,其修复工程从准备到完毕都要花费较漫长的过程。
土壤背景值指的是土壤的基础数值,没有人类活动与处理过的土壤本身具备一个基础背景值,这个数值会随着气候以及土壤类型的转变而改变,是一个相对数值。在制定土壤修复标准时,要切实地根据当地的气候以及土壤情况,尽可能地设定出较为精准且合理的土壤背景值。常规的污染土壤背景数值及污染土壤所对应的离子数值如下表所示:
在制定完成土壤修复的基准表格之后,就要选取好合适的土壤分析技术仪器,设计好科学合理的检测分析方案,根据目前较为主流的检测仪器得到的数据进行分析,适时地进行检测数据方案调整,控制到能够在较为精细的范围内对典型的污染物进行鉴别与数值统筹,帮助相关工作人员准确地评估污染土壤的分级以及污染情况。
土壤修复基准制定与检测方案设计完成后,最后一个影响因素就是修复技术水平了,在修复过程中应该尽可能地选取一些较为先进的修复技术。目前市面上较为常见的修复技术是热处理技术、自然衰减、生物技术以及其他。
据了解,土壤污染物的类型主要有化学、物理、生物和放射性污染物四种类型。针对土壤污染具体类型,可以采取化学、物理、生物等多种方式进行修复治理。
其中,物理修复主要有蒸汽浸提技术、固化修复、分离修复、玻璃化修复、热力学修复、热解吸修复、电动力学修复、换土法等;化学修复主要有原位化学淋洗、异位化学淋洗、溶剂浸提技术、原位化学氧化、原位化学还原与还原脱氯、土壤性能改良等;生物修复主要有植物修复、原位生物修复、异位生物修复等。
通过布置在不饱和土壤层中的提取片,真空向土壤导入空气,空气流经土壤时,挥发性和半挥发性有机物随空气进入真空井而排出土壤,降低土壤污染物浓度。
该技术属于一种原味处理技术,必要时也可用于异位修复。适用于挥发性、半挥发性有机污染物,可用于原位生物修复,如石油轻产品汽油、二氯苯、氯仿等。
技术特点:可操作性强,设备简单,容易安装;对处理地点的破坏很小;处理时间较短,在理想条件下6-24个月即可;可与其他技术结合使用;可处理固定建筑物下的污染土壤。
缺点:去除率难以达到90%;在低渗透土壤和有层理土壤上有效性不确定;只能处理不饱和土壤。
该技术主要是通过物理或化学作用固定污染物。所谓固化是指向土壤添加粘结剂,如水泥、石灰、沥青、热塑塑料等引起石块状固体形成;稳定化是指通过化学物质与污染物之间的化学反应使污染物转化成不溶态的过程。
该技术适用于土壤无机污染物治理。设备简单,费用较低。但它不破坏、不减少污染物,仅仅是限制污染物对环境的有效性。随着时间推移,被固化的污染物存在被重新释放的可能,对环境造成危害。
这里有必要介绍一下原位、异位,是根据修复位置进行的划分。所谓原位,钻孔注射粘结剂,大型搅拌装置混合。处理后凝结层上覆盖清洁土壤。不适于有机污染物,因为为水泥固化时土壤温度升高,有机污染物会挥发。
异位是指污染土壤挖掘出来,与粘结剂结合,使污染物固化。处理后的土壤可以运回原处,也可运往别处填埋处置,适用于无机污染物治理。
高温熔融污染土壤使其形成玻璃体或固结成团。属于固化技术。无机污染物被结合在玻璃体中,有机污染物挥发。
原位玻璃化技术是指向污染土壤插入电极,对污染土壤固体组分施加1600-2000℃高温处理,使有机污染物和部分无机污染物如硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐等得以挥发或热解而从土壤中去除。无机污染物,如重金属和放射性物质等被包覆在冷却后形成化学性质稳定的、不渗水的坚硬玻璃体中,热解产生的水分和产物由气体收集系统收集后进一步处理。
异位玻璃化技术是指挖出污染土壤,利用等离子体、电流或其他热源在1600-2000℃高温下熔化土壤及其污染物,有机污染物在高温下被热解或蒸发而去除,产生的水汽和热解产物收集后由尾气处理系统进行进一步处理后排放。熔化物冷却后形成的玻璃体将无机污染物包覆起来,使其失去迁移性。
利用高温产生的一些物理和化学作用,如挥发、燃烧、热解去除或破坏土壤中的有毒物质。该技术常用于小狐狸有机污染的土壤,如挥发性有机物、半挥发性有机物、农药、高沸点氯代化合物;也适用于部分重金属污染的土壤,如挥发性金属汞。
包括预处理、解析、固相后处理和气体后处理等过程。污染物通过挥发作业从土壤转移到蒸汽中,以浓缩污染物或高温破坏污染物的方式处理第一阶段产生的废气中的污染物。主要适用于处理挥发和半挥发有机污染等,对除草剂等农药、石棉、非金属、腐蚀性材料并不适用。
800-2500℃高温下通过热氧化作用破坏污染物的异位热处理技术,不适于非金属和重金属。
针对VOCS、水银、农药、油等高浓度土壤污染,直接加入使污染物挥发或分解,间接加热使污染物挥发。该工艺可以实现VOCS无害化。
向土壤施加直流电场,在电解、电迁移、扩散、电渗透、电泳等共同作用下,使土壤溶液中的离子向电极附近富集从而被去除。目标污染物包括大部分无机污染物、放射性物质及吸附性较强的有机物。
技术特点 :适用于任何地点,可在不挖掘条件下处理土壤,最适合黏质土,对饱和不饱和土壤都潜在有效,处理有机无机污染物均可,也可以从非均质的介质中除去污染物,费用效益比较好。使用该技术要添加增强溶液,污染物溶解度高度依赖土壤PH值,土壤含碳酸盐、岩石时污染物去除效率下降。
稀释将污染物含量低的清洁土壤混合污染土壤,深层土壤可犁翻与表层土壤混合,降低污染土壤污染物含量。该作用降低土壤污染物浓度,因而可降低作物对污染物的吸收。
覆土在污染土壤上覆盖一层清洁土壤,避免污染土层中的污染物进入食物链。清洁土层要足够厚,以便植物根系不会延伸到污染土壤中。
该技术比较简单,容易操作。但不能去除土壤污染物,没有彻底排出土壤污染物的潜在危害,只能一直土壤污染物对食物链的影响,并不能减少土壤污染物对地下水等其它环境部分的危害。
在淋洗剂(水或酸或碱溶液、螯合剂、还原剂、络合剂及表面活性剂溶液)作用下将土壤污染物从土壤颗粒去除。主要分为原位淋洗技术和异位淋洗技术。
原位淋洗技术:在田间直接将淋洗剂加入污染土壤中,经过必要混合,使土壤污染物溶解进入淋洗溶液经渗透或水平排出,最后将含有污染物的淋洗溶液收集再处理。
异位淋洗技术是指将污染土壤挖局出来,用水或其它化学溶液进行清洗使污染物从土壤中分离处理。该技术适用于质地较强污染土壤处理,不适于黏重土壤。
通过混入土壤的氧化剂与污染物发生氧化反应,使污染物降解成低浓度、低移动性产物。适用于被油类、有机溶剂、农药及非水溶性氯化物所污染的土壤。
使用特殊还原剂或高温和还原条件使卤化有机污染物还原。该技术适用于挥发和半挥发性有机污染物、卤化有机污染物、多氯联苯、呋喃等所污染的土壤,不适用于非金属卤化有机污染物和重金属、多环芳经、除草剂和农药、石棉、腐蚀性物质、非卤化有机污染物等。
一种异位修复技术,污染物转移进入有机溶剂或超临界液,而后溶剂被分离以进一步处理或弃置。黏质土和泥炭土不适于该技术。
一般农业生产上可操作的技术措施,以达到降低土壤重金属有效性、抑制土壤重金属向农作物迁移的技术。包括施用改良物料和调节土壤氧化还原状况等方面。
该技术包括添加石灰等无机材料、有机物和还原物质(如多留碳酸盐和硫酸亚铁等)。改良物料不能去除土样中的污染物,但却能够在一定时期内不同程度地固定土壤污染物,抑制其危害性。
中性化技术改良酸性土壤历史悠久,费用低、取材方便、见效快、可接受性和可操作性较好;但不能从污染土壤中取出污染物,效果具有一定的时间性。
有机改良剂包括各种有机物料,如植物秸秆、各种有机肥、泥炭、活性炭等。有机物料可通过与重金属的配合作用而改变土壤中重金属的形态。
无机改良剂有石灰、钙镁磷肥、沸石、磷肥、膨润土、褐藻土、铁锰氧化物、钢渣、粉煤灰、风化煤等。
氧化还原技术,可以通过水分管理来实现,如镉污染土壤可采用淹水种稻方式抑制其有效性。
利用植物及其根系微生物对土壤污染物的吸收、挥发、转化、降解、固定作用而去除土壤中污染物的修复技术。该技术将污染物从土壤中彻底去除、对环境扰动小、提高土壤肥力、成本低、操作简单等优点。
植物根系吸收污染物并将污染物富集于植物体内,而后将植物体收获、集中处置。
被吸收的污染物通过植物体内代谢过程而降解,污染物在植物产生的化合物作用下在植物外降解。该技术可出现在生物降解无法处理的土壤条件中。但形成有毒的中间产物或降解产物,较难测定植物体内产生的代谢产物。
土壤修复方面还有很多的专业技术,同土壤修复一样, 氨法脱硫、VOCS治理、固体废弃物处理、污水治理等等都是生态改善和环境保护的重要举措。
污染土壤经过处理后,其自身必定还残存着部分污染物,这些污染物的浓度水平就是土壤修复效果的最佳体现。残留污染分析就是通过对已经修复处理过的污染土壤进行检测,对其中的残留污染物成分进行数值检测与分析,同时对照修复前的土壤数值以及修复方案的目标值,判断是否达到修复目的。这种评價方法的结果较为直观,且评价方法简单,但是在对一些复合污染的场地进行检查时容易产生拮抗反应而影对评价结果。
污染物对土壤具备一定的生态毒性,污染物浓度越高,生态毒性越大,越不利于生物在该污染土壤上的生存。对修复处理过的土壤进行生态毒性分析,主要是利用生物在该土壤中生长的情况来判断其中污染物的浓度变化,反应污染物对土壤生物的毒性程度,实际的测验方法主要有土壤酶水平法。
相关评估人员通过对污染场地的污染物影响人类的途径与结果进行分析,评估污染物的致病力以及致癌程度,计算出在该土壤场地中人体罹患癌症以及污染性疾病的风险,将该数值作为恢复目标的比对,对污染土壤处理前后的风险评估进行数值对照,判断污染场地的风险水平变化范围。