重金属污染土壤修复的二次污染与防治

来源: 发布时间:2019-09-11 09:24:52

  摘要:随着我国工业经济的快速发展,重金属污染问题已日益严重,土壤重金属污染已成为环境修复领域的重要课题。本文通过对当前重金属土壤修复技术的探讨,分析了土壤修复技术二次污染的风险问题,为我国土壤修复技术的发展提供一定的建议和参考。

  关键词:重金属;污染土壤;修复;二次污染;防治

  引言

  土壤是人类赖以生存的基本物质条件,是人类经济社会发展的重要保证。然而,随着工业化的发展,土壤重金属污染成为严重的环境污染问题之一,严重制约着我国经济社会的发展。根据最新统计数据显示,当前我国受重金属污染的土地面积接近0.1亿km²,主要污染源来自于工厂废水、农药废弃物、化肥等等。

  鉴于重金属元素特殊的物理和化学性质,其在土壤中的存在能改变土壤的性质组成,当重金属元素浓度超标时,会对土壤内的生物和植物繁衍有一定的抑制作用。在人体摄入一定量的重金属元素后,会导致一定的健康威胁。在当前国内外的重金属处理技术主要有固化及稳定化、水泥窑处理、植物修复等技术。当前我国在重金属土壤修复技术领域发展迅速,已成果实施了接近200个修复项目。其中,固化技术是我国最常用的修复技术,约占修复项目数量三分之一左右。

  目前国内重金属修复项目主要集中在居民区周边附近区域,对于解决居民环境问题有重要的意义。在开展重金属污染土质修复过程中,要注意修复活动最周边造成的影响,充分考虑周边的环境、人群等影响因素。本文在结合国内外重金属污染土壤修复技术的基础上,对容易导致二次污染的源头入手,探讨二次污染的防治方式和技术手段,为我国重金属污染土壤二次污染的修复提供借鉴。

  一、土壤重金属污染修复技术概述

  1、稳定化

  当前我国土壤重金属污染的主要形态有以下几种:残余渣态、可还原态、可氧化态等,重金属的稳定化修复技术主要是指针对土壤中金属的具体形态选择合适的转化稳定试剂,使得土壤中的重金属变为残渣状态,从而让重金属的形态变得可迁移,从而降低重金属的危害性。在当前我国重金属污染土壤修复项目中,主要稳定药剂包含:氧化类药剂、含磷复合药剂、碱性固化药剂、黏土以及硫化物等等。磷酸类复合药剂是当前比较常见的固化药剂,在重金属土壤修复过程中可以与一定PH的金属离子发生反应,从而吸附土壤中的重金属离子,降低土壤中重金属离子的含量。常见的碱性土壤修复药剂有生石灰、氧化镁、氧化铝以及氢氧化合物类,可以与土壤中的酸性金属离子发生化学反应,将金属离子吸附下来,从而降低金属离子的迁移能力,改变土壤的化学环境。

  2、淋洗

  淋洗技术是当前土壤重金属污染比较成熟修复技术,即土壤通过加入定量的淋洗药剂,通过拌合溶解将土壤中的形态进行改变,从而降低土壤中重金属离子的含量。当前我国重金属污染土壤修复项目中比较常见的淋洗药剂包括酸类试剂、水、碱类试剂等,相关研究表明对于Cu、Pb、Cd元素去除效果率效果比较好的药剂是柠檬酸类,可以有效降低土壤中Cu、Pb、Cd元素含量。当前主流的土壤淋洗修复办法是通过多级式将土壤内部较大的颗粒分筛出来,然后采用淋洗药剂将颗粒表面的污物去除干净,淋洗过后的污水可以采用氧化药剂去除的办法,实现重金属元素的稳定。

  3、植物修复法

  根据研究发现,当前植物界部分植物对土壤中的重金属离子具有一定的吸附能力,可以将土壤内的重金属离子通过根部的吸附作用转移到茎叶等部位,从而起到净化土壤降低土壤内部金属离子的作用。此外,在常见的植物修复技术中可以采用参加化学试剂的办法提高植物的金属离子吸附能力。当前植物修复技术主要运作机制表现在以下几个方面:1)可以进行细胞修复;2)金属离子隔离作用3)生物机制转换作用等。这种方法对于环境影响较小,产生的费用也小打,但是也存在修复周期长、修复能力有限的缺点,因此,该种方法适用方面有一定缺陷。

  二、重金属污染土壤修复二次污染来源

  当前我国重金属土壤修复中,存在着严重的二次污染现象,处理过的废水、废气等存在不合理处理之处,往往导致土壤金属离子不能有效彻底的处理。其中,比较常见的二次污染来源有水污染、废气污染、固体残留物污染等等。

  1、水污染

  水污染是当前土壤重金属修复过程中比较常见的二次污染来源,也是难以避免的污染来源之一。当前水污染中主要形式就是土壤修复过程中的污染,淋洗过程中来不及处理的废水以及生活中产生的各类污水等等。

  在土壤重金属修复过程中,修复药剂的添加往往还有一些化学物质,这其中有一些酸性化学元素,也有一些微生物物质,这些物质在一起混合发生反应容易造成土壤内水分中化学物质的含量超标。尤其对于阳离子来说,金属阳离子的修复药剂中往往采用碱性材料,起到一定的中和作用,碱性试剂和酸性金属离子之间的反应对于土壤酸碱度进行一定的中和,有效的降低了土壤中金属离子的浓度。但是在使用过程中,必须严格控制碱性材料的使用量,防止碱性试剂使用过量造成土壤内的二次污染,如柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液,维持土壤偏酸性条件,有利于重金属污染物去除,因此须控制缓冲溶液用量,防止过量药剂造成污染。

  此外,在土壤修复过程中,往往会遇见含水层。在这过程中重金属容易转移至地下水中,因此要格外注意保护地下水,防止修复过程中修复试剂和土壤污染物中金属离子流入地下水中。

  2、大气污染

  在土壤重金属污染修复项目中,空气也是也是重要的污染来源,主要过程来自于污染场地的清运和挖掘以及相关污染土壤的堆砌等过程。在异位修复的过程中,清理和挖掘为土壤修复的重要过程,部分重金属离子存在挥发等风险。因此,在重金属污染土壤修复过程中必须严格控制金属离子的挥发和散发,避免造成周边空气的污染,从而对大气环境造成污染,形成重金属土壤的二次污染。此外,涉及到空气中的不完全燃烧的物质,也会造成大气污染。在土壤修复过程中使用的机械设备,也会排放出污染性的废气,以及筛分机械的尾气排放同样会造成大气污染。

  3、 固体废物污染

  固体废弃物是也当前重要的土壤二次污染来源,主要污染过程来自于以下几个过程:1)多级筛分过程产生的固体垃圾,这些垃圾往往难以及时清理会导致污染;2)尾气排放过程中存在的固体垃圾;3)各类污水处理过后产生的废气物质;4)重金属土壤修复场地建设过程中产生的建筑垃圾;5)在土壤修复过程中挖掘到的固体垃圾;6)修复药剂处理过后留下来的残渣。

  4、 噪声污染

  在土壤重金属污染处理过程中,会有一些机械及车辆造成的相应的噪声污染。这一污染主要来源于机械零部件之间产生的摩擦和扭动,这些噪声的来源不是二次污染产生的主要原因,但也会对土壤修复周边产生重要的影响。因此,在土壤修复过程中要严格控制机械的使用,避免大分贝噪声的产生,在铲车、挖掘机、破碎锤等机械设备使用过程中,可以考虑派专人进行噪音控制,将影响降低到最低。

  三、重金属污染土壤修复二次污染防治技术手段分析

  1、水污染防治技术手段分析

  在当前重金属污染土壤修复过程中,对于修复药剂的使用要有科学合理的选择依据。在进行土壤修复时候,固化稳定剂的选择要有针对性,根据不同重金属的特性,选择能够降低重金属迁移性质和降低毒性的药剂。根据我们大量的翻阅有关文献和实地分析修复项目分析,认为当前控制水二次污染应坚持以下几个原则:1)在同等修复水平下,对于固化剂的选择应选择能够持久的固化剂;2)固化药剂的选择和使用要充分考虑对环境的影响因素,不能造成地下水的二次污染;3)在土壤重金属离子处理过程中,要选择合理的施工工艺,尤其要将对环境的影响降低到最小;4)在固化剂使用时,要严格控制使用量,采用硫化物质进行固化时应将PH值作为重要的控制标准,防止超量使用造成土壤水分的二次污染。

  在雨季进行重金属污染土壤修复时,要做好地表防渗措施,将取样的土壤、筛分过程的半成品以及加入试剂后的混合成分等工作区域要做好防渗措施。在土壤修复周边做好排水措施,,将污水排泄到专门的管道,对于地表水引入专门的雨水排出管,将雨水排到市政管网。在药剂的使用中,避免试剂残渣和雨水混合,造成市政官网的污染。在重金属污染土壤开挖的基坑中,要设置合理的排水系统,将污水处理做到合理规范。在重金属污染场地内要有成套的沉淀和过滤设备,废水处理达标后,方可入市政管网,或在厂区道路与土堆喷洒抑制扬尘。

  2、大气污染防治技术手段分析

  根据实地对重金属污染土壤修复项目的调查分析,可以将大气污染的技术防治手段分为以下四个方面:1)在重金属污染土壤作业区,要加强挖掘过程中的管理,在运输过程中要采取洒水降尘等措施,将渣土车和车内的渣土及时进行覆盖。在装卸后要在专业的洗车区域将作业车进行清洗,此外,还要及时对洒落的污染土壤进行清扫,防止散发到大气中;2)在挖掘挥发性较强的污染性土壤过程中,要选择合适的挖掘方式和方法。尽量选用合适的装载机械,采用小方量的挖掘手段,尽量控制挖掘层次和挖掘深度,减少重金属污染土壤暴露在空气中的试剂。在挖掘场地周边,要配置相当数量的喷雾设施,防止挥发性物质进行扩散;3)在重金属污染土壤处理作业区,要设置一定数量的式VOC检测器以及车辆尾气检测设备,在重金属土壤处理过程中要在合适的时间对周边车辆尾气进行监测。发现VOC超标时要及时进行处理,并在后续重金属土壤处理过程中及时处理。车辆尾气检测过程中,要严格控制监测超标浓度,当检测浓度超标时,要及时上报处理;4)施工机械与运输车辆必须使用符合国家标准的燃料,安装尾气处理净化设备,所有车辆必须定期检测尾气排放情况。

  3、固体废物污染防治

  在重金属修复现场处理过程中,要选择合适的处理方法,在处理残留的废弃物方面可以考虑以下四个方面:1)在重金属土壤污染领域,出现一定的建筑垃圾时,要将残留在建筑垃圾上面的金属离子处理干净,达到市政要求;2)对于废弃的活性炭、水污染处理后的残留物以及其他处理后的残留物,要选择合适的具有相应资质的检测单位进行处理,不得随意丢弃,造成二次污染;3)在重金属污染处理区域,将产生的垃圾及时进行分类,交由环保部门及时处理;4)对于超积累植物的根、茎、叶等,可以采用焚烧、堆肥、压缩填埋等方式进行处置,避免植物组织返回土壤。

  4、噪声污染防治

  对于修复过程中产生的噪声污染,可以考虑从以下三个方面进行处理:1)在土壤处理现场,选择合适的低噪声设备,并为机械设备选择合适的降噪措施,定期的为机械设备做好保养;2)合理安排重金属污染土壤现场的设备,避免多机械同时作业,造成修复现场的噪声共鸣;3)应合适的安排处理时间,避免影响周边居民作息。

  四、结论

  综上所述,本文在研究重金属常用固化、淋洗等降解处理技术的基础上,对该过程可能存在的二次污染相关源头做了进一步深入分析,认为污染土壤的清理、挖掘过程可能会导致重金属土壤的二次污染,这对我们当前重金属污染处理提出了更高层次的要求。因此,我们应该严格控制污染土壤的处理过程,将二次污染的风险降到最低,在处理污染情况下,选择合理的修复方案和修复药剂,并做好污染后的防治工作,修复现场规范施工,加强监管,避免二次污染。

  参考文献:

  [1]李秀第;;重金属污染土壤修复技术研究进展[D];环境科学与技术;2015年

  [2]王翔健;;重金属污染土壤修复技术现状与展望[D]; 环境保护科学;2016年

  [3]王海峰;;重金属污染土壤修复技术及其研究进展[J];环境科学与管理;2016年


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