鉻污染場地修復技術(shù)研究概況

王文茜

摘要：指出了隨著我國工業(yè)化進程的不斷加快，工業(yè)污染給環(huán)境造成極大破壞，尤其重金屬污染不僅引起了我國環(huán)保部門的高度重視，而且已成為全球關(guān)注的熱點。鉻（Cr）因具有致癌、高毒性特點，給土壤造成的污染在重金屬污染中尤為嚴重，加強對鉻污染的治理是一件利國利民的大事，無論是環(huán)保部門還是相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)都應(yīng)將鉻污染治理當做工作中的重點。考慮到我國鉻污染場地比較多，而且治理形式嚴峻，因此，需要對鉻污染場地修復技術(shù)進行一定的研究。鑒于此，分析Cr的存在形態(tài)及當前Cr污染現(xiàn)狀，以此為基礎(chǔ)提出了Cr污染場地修復技術(shù)，為有效降低Cr污染提供參考。

關(guān)鍵詞：鉻污染；修復技術(shù)；研究

中圖分類號： X53

文獻標識碼： A 文章編號： 16749944（2015）06018502

1 引言

在重金屬污染中Cr造成的污染尤為嚴重，其主要來源于企業(yè)制革、電鍍等生產(chǎn)過程，盡管一些生產(chǎn)企業(yè)給我國經(jīng)濟發(fā)展做出了突出貢獻，但不可不重視其生產(chǎn)過程中給生態(tài)環(huán)境及人們的身體健康帶來的威脅。原因在于Cr通常會伴隨著雨水滲入土壤之中，給土壤環(huán)境造成嚴重的污染，因此，加強Cr污染場地修復技術(shù)的研究對降低Cr污染，實現(xiàn)環(huán)境保護具有重要的意義。

2 Cr的存在形態(tài)

Cr有+3、+6、+2三種價態(tài)，其中自然界中的Cr常呈現(xiàn)+3、+6價態(tài)，而且在一定條件下兩種價態(tài)可相互轉(zhuǎn)化。鉻鹽工業(yè)中產(chǎn)生的鉻渣共有4種形態(tài)，即結(jié)晶態(tài)、穩(wěn)定態(tài)、酸溶性與水溶性，在自然條件下前兩種形態(tài)比較穩(wěn)定，酸溶性的Cr能夠較為緩慢地浸出，水溶性的Cr浸出速度比較快，因此，酸溶性與水溶性的Cr是造成場地污染的重要原因，也是進行場地修復主要針對對象。

Cr以+6價態(tài)存在時多在堿性環(huán)境中，而當其處在酸性環(huán)境中時容易被還原而呈現(xiàn)為+3。另外，受土壤質(zhì)地、有機質(zhì)及一些化學物質(zhì)影響，存留于土壤中的Cr價態(tài)比較復雜。

3 Cr污染現(xiàn)狀及危害

Cr給土壤造成的污染常因長期堆放鉻渣，而且未及時采取措施進行處理所致。研究發(fā)現(xiàn)，我國鉻鹽廠不僅規(guī)模小，而且較為分散，綜合實力較弱，因此，在Cr污染處理方面投入的資金明顯不足，給土壤污染埋下了禍根。據(jù)我國環(huán)保部門調(diào)查結(jié)果顯示，我國鉻渣堆放點較多，而且處在不斷的增加之中，更為嚴重的是部分鉻渣堆放點處在人口密集區(qū)，不僅給周圍環(huán)境造成較大污染，而且給人們的身體健康構(gòu)成嚴重威脅。因此，國家環(huán)保部門較為重視Cr污染的治理，尤其制定了相關(guān)法律法規(guī)，重點落實Cr污染治理工作。

國家之所以加大力度加強對Cr污染的治理，原因在于其給環(huán)境及人們的身體健康造成較大傷害，這些傷害表現(xiàn)為：酸溶性鉻酸鈣、劑鉻酸鈉等的氧化性非常強，會導致人們的腸道、皮膚等出現(xiàn)嚴重潰瘍，甚至引發(fā)肝腎等疾病，嚴重威脅人們的身體健康，而且一些水溶性的鉻鹽具有較強的毒性。因此，無論從哪個方面分析，國家都重視對鉻引起的污染進行治理。

4 鉻污染場地修復技術(shù)

從大的方面講鉻污染場地修復技術(shù)，主要依據(jù)以下兩種處理辦法：其一，改變土壤中Cr的價態(tài)，避免其被生物利用或隨環(huán)境遷移；其二，直接將存留在土壤中的Cr清除。以這兩種辦法為基本點，人們研究出了多種鉻污染場地修復技術(shù)，接下來逐一對其進行探討。

4.1 直接清除法

直接清除法包括工程技術(shù)、電動修復技術(shù)以及淋洗修復技術(shù)，其中工程技術(shù)修復鉻污染場地時，對鉻污染的深度進行測定，根據(jù)Cr污染深度利用工程機械將土壤表層或全部挖除，并采用未受污染的土壤進行填充處理，以實現(xiàn)修復污染場地的目標。目前工程技術(shù)應(yīng)用的方法包括去表土、換土以及深層翻耕法等。

電動修復技術(shù)為物理修復，操作時將低壓直流電場添加在受Cr污染土壤的兩端，在電場電遷移與電滲作用下，鉻離子會被遷移到對應(yīng)的極室以鉻鹽溶液的形式富集，而后進行針對性處理，去除溶液中的鉻，處理后將剩余的水重新回灌到原有土壤中。經(jīng)過反復的操作最終達到修復鉻污染場地的目的。

淋洗修復技術(shù)有原位與異位修復技術(shù)之分，其依據(jù)的原理為向鉻污染場地中添加淋洗液，使其與鉻污染物發(fā)生作用，通過淋洗或溶解鉻污染物將其從土壤中去除。應(yīng)用后的淋洗液經(jīng)處理后還可重復使用。常見的淋洗液有水、表面活性劑、有機酸、無機酸等。

在實際操作過程中使用何種淋洗修復技術(shù)需要根據(jù)鎘污染所處的地質(zhì)狀況而定，如鉻污染場地土質(zhì)的透氣性良好，而且處在不透水層之上，此時適宜進行原位土壤沖洗法，即利用注射井或其他專門設(shè)備，將淋洗液注入到污染場地中，而后借助泵將淋洗液從收集井中抽出，將鉻污染物去除后，回收淋洗液進行再次使用，其中噴淋式、噴灌式、注射式等是比較常用的方式。

采用異位清洗技術(shù)修復鉻污染場地時，先挖出污染土壤，將植物根莖、碎石等篩分去除，將清洗液與土壤在清洗單元中充分混合，并進行持續(xù)的攪拌操作，將土壤顆粒與可溶性鉻污染物加以分離。同時，為提高淋洗效果清洗期間可向其中添加表面活性劑等。清洗完成后進行離心，使土壤與清洗液進行分離，收集清洗液進行適當處理，以供再次利用。不過清洗效果與鉻的吸附解吸能力有著直接關(guān)系，而這一能力由土壤pH值、土壤組分等因素決定，因此，利用異位清洗技術(shù)修復鉻污染場地時，為達到預(yù)期效果，應(yīng)結(jié)合實際適當改善土壤特性。

4.2 改變Cr價態(tài)法

改變Cr價態(tài)達到修復鉻污染場地的技術(shù)比較多，如固化穩(wěn)定法、生物修復技術(shù)以及化學還原技術(shù)等。

4.2.1 固化穩(wěn)定技術(shù)

固化穩(wěn)定技術(shù)包括固化與穩(wěn)定兩種操作，實質(zhì)上為化學與物理兩種修復方法的融合。其中進行固化操作時，使用特殊物質(zhì)與鉻污染土壤進行充分的混合，使鉻污染被包裹起來，形成塊狀或顆粒狀，由于其無法與場地進行直接接觸，因此污染效果會大大降低。在穩(wěn)定操作時將適量化學穩(wěn)定劑添加到污染場地中，使污染場地的理化性質(zhì)發(fā)生改變，促進污染場地中Cr的沉淀，使重金屬生物有效性有效降低。添加的穩(wěn)定劑與重金屬之間發(fā)生化學反應(yīng)，促使Cr的價態(tài)降低。一般情況下石灰、水泥等是使用率較高的固化劑，而木屑、秸稈與活性炭則是應(yīng)用率較高的穩(wěn)定劑。

4.2.2 生物修復技術(shù)

生物修復技術(shù)中主要利用植物與微生物實現(xiàn)鉻污染場地的修復，其中利用微生物修復時向污染場地中添加馴化或土著微生物，在微生物作用下實現(xiàn)鉻離子價態(tài)的降低。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，埃希氏菌屬、桿狀菌以及腸細菌等均可用于鉻污染場地的修復，依據(jù)作用機制，微生物修復有生物甲基化、生物吸附以及生物還原沉淀之分，其中生物還原沉淀在鉻污染場地修復中的應(yīng)用率較高，即在微生物相關(guān)酶的作用下，實現(xiàn)鉻離子價態(tài)的降低，以達到土壤毒性降低的目標。

鎘污染場地修復時植物修復技術(shù)是一種新興的技術(shù)，依據(jù)發(fā)揮作用的機理可將植物修復技術(shù)分為植物萃取、根際過濾、植物固定等。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，部分植物具有很好的Cr積累能力，給植物修復Cr污染場地提供了有利的理論支撐。

另外，隨著人們對鉻污染場地修復要求的提高，采用單一的生物修復技術(shù)弊端越來越大，因此，人們開始將植物—生物聯(lián)合修復技術(shù)應(yīng)用于鉻污染場地修復中，以充分發(fā)揮兩種修復技術(shù)的優(yōu)勢。該種修復技術(shù)應(yīng)用的原理為在鉻污染場地中添加微生物，并在植物根系轉(zhuǎn)化的共同作用下，誘發(fā)微生物分泌一些酶類，達到活化土壤中鉻的目標，而后被植物吸收實現(xiàn)污染場地的修復。

4.2.3 化學還原技術(shù)

該種鉻污染場地修復技術(shù)在還原劑的還原作用下，將鉻離子的+6價態(tài)還原至+3低價態(tài)，+3價的Cr離比較穩(wěn)定，在環(huán)境中不容易被生物利用或轉(zhuǎn)移，以降低其給土壤環(huán)境造成的污染。實際操作時采用“可滲透氧化還原反應(yīng)墻”，或?qū)⑦m量還原劑直接添加到Cr污染場地中。其中單質(zhì)鐵、硫化物或硫酸亞鐵是應(yīng)用率較高的還原劑。

5 結(jié)語

近年來，我國環(huán)境惡化、自然災(zāi)害頻發(fā)，給人們的生產(chǎn)生活及社會發(fā)展造成較大經(jīng)濟損失，因此，人們的環(huán)境保護意識在自食環(huán)境破壞帶來的惡果后得到了較大提高，尤其在工業(yè)化進程中國家更加重視對化工企業(yè)的治理，考慮到鉻鹽生產(chǎn)企業(yè)在處理污染方面投入不足，國家投入大量的人力、物力與財力，在治理環(huán)境污染上取得了階段性勝利。鉻鹽生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動中由于長期堆放鉻渣，導致土壤的污染與破壞。因此，有必要加強對鉻污染場地修復技術(shù)的研究，提高鉻污染場地修復技術(shù)水平與質(zhì)量，降低鉻給土壤環(huán)境造成的污染。

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