鉻污染場(chǎng)地修復(fù)技術(shù)研究概況

王文茜

摘要：指出了隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)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(guó)環(huán)保部門的高度重視，而且已成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)。鉻（Cr）因具有致癌、高毒性特點(diǎn)，給土壤造成的污染在重金屬污染中尤為嚴(yán)重，加強(qiáng)對(duì)鉻污染的治理是一件利國(guó)利民的大事，無(wú)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(dāng)做工作中的重點(diǎn)?？紤]到我國(guó)鉻污染場(chǎng)地比較多，而且治理形式嚴(yán)峻，因此，需要對(duì)鉻污染場(chǎng)地修復(fù)技術(shù)進(jìn)行一定的研究。鑒于此，分析Cr的存在形態(tài)及當(dāng)前Cr污染現(xiàn)狀，以此為基礎(chǔ)提出了Cr污染場(chǎng)地修復(fù)技術(shù)，為有效降低Cr污染提供參考。

關(guān)鍵詞：鉻污染；修復(fù)技術(shù)；研究

中圖分類號(hào)： X53

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 16749944（2015）06018502

1 引言

在重金屬污染中Cr造成的污染尤為嚴(yán)重，其主要來(lái)源于企業(yè)制革、電鍍等生產(chǎn)過(guò)程，盡管一些生產(chǎn)企業(yè)給我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了突出貢獻(xiàn)，但不可不重視其生產(chǎn)過(guò)程中給生態(tài)環(huán)境及人們的身體健康帶來(lái)的威脅。原因在于Cr通常會(huì)伴隨著雨水滲入土壤之中，給土壤環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，因此，加強(qiáng)Cr污染場(chǎng)地修復(fù)技術(shù)的研究對(duì)降低Cr污染，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)具有重要的意義。

2 Cr的存在形態(tài)

Cr有+3、+6、+2三種價(jià)態(tài)，其中自然界中的Cr常呈現(xiàn)+3、+6價(jià)態(tài)，而且在一定條件下兩種價(jià)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(chǎng)地污染的重要原因，也是進(jìn)行場(chǎng)地修復(fù)主要針對(duì)對(duì)象。

Cr以+6價(jià)態(tài)存在時(shí)多在堿性環(huán)境中，而當(dāng)其處在酸性環(huán)境中時(shí)容易被還原而呈現(xiàn)為+3。另外，受土壤質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)及一些化學(xué)物質(zhì)影響，存留于土壤中的Cr價(jià)態(tài)比較復(fù)雜。

3 Cr污染現(xiàn)狀及危害

Cr給土壤造成的污染常因長(zhǎng)期堆放鉻渣，而且未及時(shí)采取措施進(jìn)行處理所致。研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)鉻鹽廠不僅規(guī)模小，而且較為分散，綜合實(shí)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(guó)環(huán)保部門調(diào)查結(jié)果顯示，我國(guó)鉻渣堆放點(diǎn)較多，而且處在不斷的增加之中，更為嚴(yán)重的是部分鉻渣堆放點(diǎn)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(yán)重威脅。因此，國(guó)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(diǎn)落實(shí)Cr污染治理工作。

國(guó)家之所以加大力度加強(qiáng)對(duì)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(qiáng)，會(huì)導(dǎo)致人們的腸道、皮膚等出現(xiàn)嚴(yán)重潰瘍，甚至引發(fā)肝腎等疾病，嚴(yán)重威脅人們的身體健康，而且一些水溶性的鉻鹽具有較強(qiáng)的毒性。因此，無(wú)論從哪個(gè)方面分析，國(guó)家都重視對(duì)鉻引起的污染進(jìn)行治理。

4 鉻污染場(chǎng)地修復(fù)技術(shù)

從大的方面講鉻污染場(chǎng)地修復(fù)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(jià)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(diǎn)，人們研究出了多種鉻污染場(chǎng)地修復(fù)技術(shù)，接下來(lái)逐一對(duì)其進(jìn)行探討。

4.1 直接清除法

直接清除法包括工程技術(shù)、電動(dòng)修復(fù)技術(shù)以及淋洗修復(fù)技術(shù)，其中工程技術(shù)修復(fù)鉻污染場(chǎng)地時(shí)，對(duì)鉻污染的深度進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)Cr污染深度利用工程機(jī)械將土壤表層或全部挖除，并采用未受污染的土壤進(jìn)行填充處理，以實(shí)現(xiàn)修復(fù)污染場(chǎng)地的目標(biāo)。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(dòng)修復(fù)技術(shù)為物理修復(fù)，操作時(shí)將低壓直流電場(chǎng)添加在受Cr污染土壤的兩端，在電場(chǎng)電遷移與電滲作用下，鉻離子會(huì)被遷移到對(duì)應(yīng)的極室以鉻鹽溶液的形式富集，而后進(jìn)行針對(duì)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(guò)反復(fù)的操作最終達(dá)到修復(fù)鉻污染場(chǎng)地的目的。

淋洗修復(fù)技術(shù)有原位與異位修復(fù)技術(shù)之分，其依據(jù)的原理為向鉻污染場(chǎng)地中添加淋洗液，使其與鉻污染物發(fā)生作用，通過(guò)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(fù)使用。常見(jiàn)的淋洗液有水、表面活性劑、有機(jī)酸、無(wú)機(jī)酸等。

在實(shí)際操作過(guò)程中使用何種淋洗修復(fù)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(chǎng)地土質(zhì)的透氣性良好，而且處在不透水層之上，此時(shí)適宜進(jìn)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(chǎng)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(jìn)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(fù)鉻污染場(chǎng)地時(shí)，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(jìn)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(shí)，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(jìn)行離心，使土壤與清洗液進(jìn)行分離，收集清洗液進(jìn)行適當(dāng)處理，以供再次利用。不過(guò)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(fù)鉻污染場(chǎng)地時(shí)，為達(dá)到預(yù)期效果，應(yīng)結(jié)合實(shí)際適當(dāng)改善土壤特性。

4.2 改變Cr價(jià)態(tài)法

改變Cr價(jià)態(tài)達(dá)到修復(fù)鉻污染場(chǎng)地的技術(shù)比較多，如固化穩(wěn)定法、生物修復(fù)技術(shù)以及化學(xué)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(shí)質(zhì)上為化學(xué)與物理兩種修復(fù)方法的融合。其中進(jìn)行固化操作時(shí)，使用特殊物質(zhì)與鉻污染土壤進(jìn)行充分的混合，使鉻污染被包裹起來(lái)，形成塊狀或顆粒狀，由于其無(wú)法與場(chǎng)地進(jìn)行直接接觸，因此污染效果會(huì)大大降低。在穩(wěn)定操作時(shí)將適量化學(xué)穩(wěn)定劑添加到污染場(chǎng)地中，使污染場(chǎng)地的理化性質(zhì)發(fā)生改變，促進(jìn)污染場(chǎng)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(xué)反應(yīng)，促使Cr的價(jià)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(fù)技術(shù)

生物修復(fù)技術(shù)中主要利用植物與微生物實(shí)現(xiàn)鉻污染場(chǎng)地的修復(fù)，其中利用微生物修復(fù)時(shí)向污染場(chǎng)地中添加馴化或土著微生物，在微生物作用下實(shí)現(xiàn)鉻離子價(jià)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(xì)菌等均可用于鉻污染場(chǎng)地的修復(fù)，依據(jù)作用機(jī)制，微生物修復(fù)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(chǎng)地修復(fù)中的應(yīng)用率較高，即在微生物相關(guān)酶的作用下，實(shí)現(xiàn)鉻離子價(jià)態(tài)的降低，以達(dá)到土壤毒性降低的目標(biāo)。

鎘污染場(chǎng)地修復(fù)時(shí)植物修復(fù)技術(shù)是一種新興的技術(shù)，依據(jù)發(fā)揮作用的機(jī)理可將植物修復(fù)技術(shù)分為植物萃取、根際過(guò)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(fù)Cr污染場(chǎng)地提供了有利的理論支撐。

另外，隨著人們對(duì)鉻污染場(chǎng)地修復(fù)要求的提高，采用單一的生物修復(fù)技術(shù)弊端越來(lái)越大，因此，人們開(kāi)始將植物—生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)應(yīng)用于鉻污染場(chǎng)地修復(fù)中，以充分發(fā)揮兩種修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。該種修復(fù)技術(shù)應(yīng)用的原理為在鉻污染場(chǎng)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(dá)到活化土壤中鉻的目標(biāo)，而后被植物吸收實(shí)現(xiàn)污染場(chǎng)地的修復(fù)。

4.2.3 化學(xué)還原技術(shù)

該種鉻污染場(chǎng)地修復(fù)技術(shù)在還原劑的還原作用下，將鉻離子的+6價(jià)態(tài)還原至+3低價(jià)態(tài)，+3價(jià)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(shí)際操作時(shí)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(chǎng)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(yǔ)

近年來(lái)，我國(guó)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(huì)發(fā)展造成較大經(jīng)濟(jì)損失，因此，人們的環(huán)境保護(hù)意識(shí)在自食環(huán)境破壞帶來(lái)的惡果后得到了較大提高，尤其在工業(yè)化進(jìn)程中國(guó)家更加重視對(duì)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(guó)家投入大量的人力、物力與財(cái)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(yíng)活動(dòng)中由于長(zhǎng)期堆放鉻渣，導(dǎo)致土壤的污染與破壞。因此，有必要加強(qiáng)對(duì)鉻污染場(chǎng)地修復(fù)技術(shù)的研究，提高鉻污染場(chǎng)地修復(fù)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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