淺談大中城市污染土壤的固化法修復

陳潤勝

【摘要】針對國內大中城市污染土壤亟待修復的緊迫情勢，通過對國內外污染土壤整治修復常用技術介紹，和對固化/穩定化技術應用于污染土壤修復的可行性分析，提出了修復污染土壤的固化/穩定化技術。

【關鍵詞】污染土壤；穩定化；土壤修復

1、國內外污染土壤修復現狀與分析

國際上污染土壤的修復主要集中在那些發達國家。20世紀80年代以來，世界上許多國家特別是發達國家均制定并開展了污染土壤治理與修復計劃。

我國對于大中城市污染土壤修復問題的研究開展得較晚，這顯然是因為我國的經濟的快速發展大大晚于發達國家的緣故。不過，隨著我國至上而下對大中城市土壤污染問題給予的高度重視，我國在大中城市污染土壤修復問題上進展十分迅速。

國內外專家的研究表明，解決土壤修復的過程是一個相當漫長的過程。當前解決土壤污染問題，需要有不同學科的科學家如土壤學、農學、生態學、生物地球化學、海洋科學以及涉及農業、林業、漁業等有關的生產單位和政府決策者的共同努力。

2、修復污染土壤的常用技術

2.1換土法，這種方法是修復污染土壤最切實有效的方法，比較適用于小面積的污染區域；

2.2洗土法，這種方法操作簡單、造價低、投入少，缺點是所需時間較長。

2.3固化/穩定法，這一方法工藝簡單，可操作性強。

2.4熱處理法，這一方法的可操作性較強只是消耗的能源較多，需要投入較大的修復資金，被修復土壤結構破壞不能復原。

2.5玻璃化法，優點是處置徹底。由于過程的不可逆，因此不會發生再污染；缺點是價格昂貴，同時處理后會破壞土壤結構。

2.6化學還原法，化學還原法成本較低，有大規模應用的可能。但是當污染物無氧化性能、或者污染物存在于土壤顆粒內部難以與還原劑接觸并發生氧化還原反應時，此類污染物的去除是化學還原法的難點。

2.7化學降解法，處于研究階段，截止于目前國內還沒有在工程中應用。

2.8電動力學修復技術，電動力學修復法的基本原理是在污染土壤兩端加上低壓直流電場，在直流電場產生的各種電動力學效應（包括電遷移、電滲析、電泳、電解）作用下，污染物的正離子、氫離子、帶正電的土壤小顆粒向陰極運動，污染物的負離子，氫氧根離子，帶負電的土壤小顆粒向陽極遷移，然后再把沉積有污染物組分的電極挖出進行處理，達到去除污染物的目的。

2.9植物修復技術，使用植物法修復污染土壤可以將污染土壤修復工程設計為：城市公園式的假山假水、庭院樓閣、芳澗草坪、回廊四延、人工湖河四通八達、曲橋流水相得益彰的庭院式樣。這一模式同時還完全避免了植物修復法耗時長的弊病。

2.10微生物修復技術，體方法是在污染土壤的水飽和區加入營養鹽、氧源（多為H2O2），再引入微生物。目的是提高生物降解的能力。

3、固化/穩定化修復污染土壤技術

3.1固化技術

固化技術是指在污染土壤中添加土壤固化劑，使被固化物質轉變為不可流動的固體或者是使其形成緊密固化體的技術。固化過程形成的產物是結構完整的整塊密實固體。

3.2穩定化技術

穩定化技術是指在污染土壤中添加土壤固化劑時，同時加入一定量的穩定劑，將有毒有害污染物轉變為低溶解性、低遷移性及低毒性的物質的促進深化技術。穩定化技術一般可分為化學穩定化技術和物理穩定化技術。

化學穩定化技術是通過化學反應使有毒物質生成具有晶相態的結晶體。一般情況下，物質呈晶相態后在都會處于相對穩定的狀態。晶相態的生成使物質變成不溶性化合物，從而使有害污染物在穩定的晶格內固定；

物理穩定化技術是將污染物與固化劑/穩定劑混合生成一種粗大顆粒、達到如工程土壤狀堅實度的固體。

實際上，在對污染物的處理過程中，化學穩定化和物理穩定化不是次第進行的，無先后之分。固化技術和穩定化技術在處理污染土壤時通常無法截然分開，固化的過程同時會有穩定化的作用發生，穩定化的過程往往也伴隨有固化的作用。

3.3包容技術

固化/穩定化技術通常情況下還含有包容技術在內。所謂包容技術是指用固化劑/穩定劑作用于污染土壤與污染物時，同時產生的凝聚作用，凝聚過程就是將污染物（有毒物質或危險廢物）顆粒包容或覆蓋的過程。污染土壤固化/穩定化處理的目的，是使污染土壤中的所有污染組分呈現化學惰性或被固化/穩定化包容起來，以便運輸、利用和處置。和固化/穩定化相互伴生一樣，在固化和穩定化處理過程中，往往也同時發生包容化的作用。

在一般情況下，穩定化過程是選用某種適當的固化劑/穩定劑與污染土壤混合，以降低污染土壤的毒性和減小污染物的遷移率。穩定化的方式是將污染物全部或部分地附著在支持介質、黏結劑上的方法。固化過程是一種利用固化劑/穩定劑改變污染土壤的工程特性的過程。當然，固化過程也可以看作是一種特定的穩定化過程，可以理解為穩定化的一個部分，但從概念上它們又有所區別。無論是穩定化還是固化，其目的都是減小污染土壤的毒性和可遷移性，同時改善被處理土壤的工程特性。

4、適用于國內修復污染土壤的固化劑——HEC固化劑

本文選用HEC高強高耐水土體固結劑作為城市污染地塊應用固化/穩定化技術固封受污染土壤的主要固化材料。其理由是HEC固化劑系國家級火炬計劃項目、國家級重點新產品。

HEC固化劑系水泥基粉狀膠凝材料，固化固封性質好，且易均化。選用具有強固封作用的AD材料作為HEC固化劑的輔助材料。并適量摻添石灰，營造有害重金屬的成鹽氛圍。

HEC固化劑最重要的特征是其生成的固化體具有良好的水穩定性能，土壤固化體的K穩≥0.8，這是國內外其它土壤固化劑望塵莫及的。如果將HEC、AD、石灰的配比根據污染土壤的污染物及其污染程度進行適當的調配，同時固化劑摻量應≥15%（m/m），就可以保證整治修復的效果。

5、結語

由于各種受污染土壤中的污染物的不同、受污染的程度和范圍的差異、污染土壤擱置時間長短不一、同時各地的地理環境氣候條件千差萬別，因此在污染土壤的整治修復時采用的技術方案也應有各自的特點。由此，必須針對具體的整治修復對象及其處置目標，提出可操作的優化技術方案。與此同時，從經濟角度上考慮還應該是廉價的，整治修復能達到目標效果。

從技術層面上，固化/穩定化修復污染土壤技術具有簡明有效、針對性強、整治修復快速、可操作性強等特點。固化/穩定化修復污染土壤技術的要點在于具有多重整治效果，和可以因地制宜進行施工操作的施工與環境的適宜性。

從地理位置和環境條件要求層面上，固化/穩定化修復污染土壤技術具有十分鮮明的適應性和簡約性，方案的操作不受鬧市區的制約，也不會對鬧市區的正常運轉產生不良的影響，摒棄了那些工程與鬧市互相阻滯的弊端。

從經濟層面上，固化/穩定化修復污染土壤技術具有經濟合理性，不采用那些使用高新設備、高消耗能源和高處置費用的整治修復技術，同時能達到既定的處置目標。

從節能環保層面上，固化/穩定化修復污染土壤技術基本無廢棄物排放，對地下水資源、地理環境和生態資源也不造成影響。

參考文獻：

[1]王慎強，陳懷滿，司友斌.我國土壤環境保護研究的回顧與展望[J].土壤，1999，5：255-260.

[2]陳懷滿.土壤中化學物質的行為與環境質量[M].北京：科學出版社，2002.

[3]錢暑強，劉錚.污染土壤修復技術介紹[J].化工進展，2000，4：10-12，20.

[4]龍新憲，楊肖娥，倪吾鐘.重金屬污染土壤修復技術研究的現狀與展望[J].應用生態學報，2002，13（6）：757-762.