科技助力土壤修復(fù)

黃丹雯

“新的一年，廣東將進(jìn)一步強(qiáng)基礎(chǔ)、穩(wěn)質(zhì)量、促管控、嚴(yán)考核，持續(xù)推進(jìn)全省土壤污染防治?！睘榇蚝么蜈A污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)，廣東省對扎實(shí)推進(jìn)凈土保衛(wèi)戰(zhàn)提出了明確要求。

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，在土壤修復(fù)方面國內(nèi)外積累了較為豐富的修復(fù)技術(shù)與治理經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合廣東實(shí)際，有哪些技術(shù)適合在全省應(yīng)用推廣，為此，記者采訪了廣東省環(huán)境科學(xué)研究院專家。

固化穩(wěn)定化技術(shù)的可推廣經(jīng)驗(yàn)

為促進(jìn)土壤污染治理和修復(fù)技術(shù)推廣，“土十條”提出分批實(shí)施200個土壤污染治理與修復(fù)技術(shù)應(yīng)用試點(diǎn)項(xiàng)目，根據(jù)試點(diǎn)情況，再比選形成一批易推廣、成本低、效果好的適用技術(shù)。東莞是全國首批實(shí)施土壤污染治理與修復(fù)技術(shù)應(yīng)用試點(diǎn)項(xiàng)目的城市之一。

作為廣東省土壤重金屬污染的常用修復(fù)技術(shù)，固化穩(wěn)定化技術(shù)可分為原位和異位固化穩(wěn)定化，東莞此前就曾采用異位固化穩(wěn)定化技術(shù)開展修復(fù)工作。該技術(shù)通過向污染土壤中添加固化劑或穩(wěn)定化劑，經(jīng)充分混合，使其與污染介質(zhì)和污染物發(fā)生物理、化學(xué)作用，將污染土壤固封為結(jié)構(gòu)完整的具有低滲透性的固化體，或?qū)⑽廴疚镛D(zhuǎn)化成化學(xué)性質(zhì)不活潑形態(tài)，降低污染物在環(huán)境中的遷移和擴(kuò)散能力，從而達(dá)到修復(fù)污染土壤的目的。

“《污染地塊修復(fù)技術(shù)指南—固化/穩(wěn)定化技術(shù)（試行）（征求意見稿）》提出，固化穩(wěn)定化修復(fù)工程完成后需進(jìn)行修復(fù)效果評估，并對產(chǎn)物進(jìn)行長期監(jiān)測與維護(hù)，長期監(jiān)測持續(xù)時間原則上不少于5年，第5年后根據(jù)固化穩(wěn)定化產(chǎn)物的長期穩(wěn)定性和運(yùn)行效果決定是否需要繼續(xù)監(jiān)測。”廣東省環(huán)境科學(xué)研究院生態(tài)與土壤修復(fù)研究所所長鄧一榮向記者介紹，固化穩(wěn)定化技術(shù)是比較成熟的固體廢物處置技術(shù)，常用的固化技術(shù)包括水泥固化、石灰火山灰固化、塑性材料固化、有機(jī)聚合物固化、自膠結(jié)固化、熔融固化（玻璃固化）和陶瓷固化等;常用的穩(wěn)定化技術(shù)包括pH值控制技術(shù)、氧化/還原電位控制技術(shù)、沉淀與共沉淀技術(shù)、吸附技術(shù)、離子交換技術(shù)等。2010年以來，該技術(shù)在工程上應(yīng)用快速增長，已成為國內(nèi)重金屬污染土壤修復(fù)的主要技術(shù)之一。

水泥窯協(xié)同處置重金屬

“除了固化穩(wěn)定化技術(shù)，在修復(fù)土壤重金屬污染方面，水泥窯協(xié)同處置技術(shù)也是常規(guī)應(yīng)用技術(shù)之一?！编囈粯s表示，國內(nèi)水泥窯協(xié)同處置常用于處置各種固廢、不合格產(chǎn)品以及事故污染土壤等。水泥窯協(xié)同處置技術(shù)適用于土壤有機(jī)污染物及部分重金屬，利用水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的高溫、氣體長時間停留、熱容量大、熱穩(wěn)定性好、無廢渣排放等特點(diǎn)，在生產(chǎn)水泥熟料的同時，焚燒固化處理污染土壤。有機(jī)污染土壤從窯尾煙氣室進(jìn)入水泥回轉(zhuǎn)窯，在水泥窯的高溫條件下，污染土壤中的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無機(jī)化合物，而重金屬污染土壤則從生料配料系統(tǒng)進(jìn)入水泥窯，使重金屬固定在水泥熟料中。

因水泥窯協(xié)同處置是在水泥生產(chǎn)過程中進(jìn)行的，協(xié)同處置不能影響水泥廠正常生產(chǎn)及水泥產(chǎn)品質(zhì)量，也不能對生產(chǎn)設(shè)備造成損壞，“所以在水泥窯協(xié)同處置污染土壤過程中，需嚴(yán)格控制進(jìn)料中氯、硫等元素的含量，慎重確定污染土的添加量，且不宜用于處理汞、砷、鉛等重金屬污染較重的土壤。”廣東省環(huán)境科學(xué)研究院生態(tài)與土壤修復(fù)研究所工程師李洪偉指出。除此之外，還需定期對水泥回轉(zhuǎn)窯排放的尾氣和水泥熟料中特征污染物進(jìn)行監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果采取應(yīng)對措施。

廣東創(chuàng)新研發(fā)淋洗修復(fù)設(shè)備

土壤淋洗修復(fù)技術(shù)也被應(yīng)用于廣東省部分污染地塊的修復(fù)工程。土壤淋洗技術(shù)是將水或含有沖洗助劑的水溶液、表面活性劑等淋洗劑注入到污染土壤或沉積物中，清洗土壤中污染物的過程，簡單來說，即是將土壤中的污染物轉(zhuǎn)移到液體中的一種修復(fù)手段?！斑@種技術(shù)適用于重金屬、半揮發(fā)性有機(jī)污染物和難揮發(fā)性有機(jī)污染物，而且修復(fù)過程中產(chǎn)生的淋洗廢液仍需做進(jìn)一步處置后方可排放?！?/p>

位于廣州廣鋼白鶴洞地塊采用的就是土壤淋洗與熱脫附、固化穩(wěn)定化技術(shù)相結(jié)合的方式進(jìn)行修復(fù)，先將污染土壤經(jīng)篩分去除粒徑大于50mm礫石后，通過土壤洗脫設(shè)備將污染土壤進(jìn)一步減量化，粒徑大于75μm的粗顆粒清洗干凈達(dá)標(biāo)后填埋或者資源化利用，小于75μm的細(xì)顆粒泥餅經(jīng)熱脫附設(shè)備徹底去除多環(huán)芳烴，再通過固化穩(wěn)定化技術(shù)處理控制土壤中重金屬的環(huán)境風(fēng)險至可接受水平，達(dá)到無害化的目的。

據(jù)介紹，目前歐美等發(fā)達(dá)國家淋洗工程已表現(xiàn)出設(shè)備先進(jìn)、自動化控制、設(shè)備商業(yè)化程度高等特點(diǎn)，但我國土壤淋洗修復(fù)技術(shù)的研究起步較晚，研究側(cè)重于淋洗藥劑篩選、多元淋洗劑復(fù)配和淋洗條件優(yōu)化，多數(shù)研究還處于實(shí)驗(yàn)室模擬及中試試驗(yàn)階段，可規(guī)?；瘧?yīng)用的土壤淋洗成套設(shè)備研制相對滯后，與國外成熟的修復(fù)技術(shù)相比存在很大差距。

以往在廣東應(yīng)用淋洗技術(shù)治理土壤污染的案例并不多，一方面由于成本太高，另一方面因?yàn)樘砑拥乃巹┤菀讓?dǎo)致二次污染。針對這些不足，廣東省環(huán)境科學(xué)研究院生態(tài)與土壤修復(fù)研究所牽頭并聯(lián)合中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所創(chuàng)新研發(fā)了“減量與淋洗一體化設(shè)備”。

“該設(shè)備于去年通過驗(yàn)收，有淋洗和篩分兩大功能，以前需要用藥劑，現(xiàn)在只是用清水就可以進(jìn)行淋洗，把沙子洗出來再進(jìn)行篩分，起到減量化的作用。”據(jù)鄧一榮介紹，這套設(shè)備包括進(jìn)料系統(tǒng)、土壤淋洗系統(tǒng)、精細(xì)篩分系統(tǒng)、廢液處理及回用系統(tǒng)、淋洗污泥脫水—穩(wěn)定化系統(tǒng)和自控化系統(tǒng)。該套設(shè)備的成功驗(yàn)收，也增強(qiáng)了廣東省在土壤修復(fù)領(lǐng)域的科技實(shí)力與自主技術(shù)創(chuàng)新能力，為廣東污染場地土壤修復(fù)快速增長的市場需求提供工程技術(shù)支撐，對打好土壤污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)具有重要戰(zhàn)略意義。

熱脫附技術(shù)破解有機(jī)污染

熱脫附技術(shù)在國外始于上世紀(jì)七十年代，目前已較為成熟，被廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐，1982—2004年間，約有70個美國超級基金項(xiàng)目采用熱脫附技術(shù)作為主要的修復(fù)技術(shù)，在國內(nèi)的應(yīng)用則處于發(fā)展階段。

2017年，廣州油制氣廠污染地塊采用燃?xì)庠粺崦摳郊夹g(shù)修復(fù)，效果顯著。該項(xiàng)目為熱脫附修復(fù)技術(shù)在廣東的推廣應(yīng)用提供了成熟經(jīng)驗(yàn)和典型案例?！澳壳皬V東在處理有機(jī)污染土壤方面，熱脫附技術(shù)應(yīng)用最多，是廣東省修復(fù)土壤有機(jī)污染的主要修復(fù)技術(shù)之一?！?/p>

熱脫附技術(shù)可處理揮發(fā)及半揮發(fā)性有機(jī)污染物（如石油烴、農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯等）和汞。通過直接在地下對土壤進(jìn)行加熱，再把污染物通過管道抽提出來，在原位把污染物解決掉;或者把土壤挖出后加熱至目標(biāo)污染物的沸點(diǎn)以上，通過控制系統(tǒng)溫度和停留時間，有選擇地促使污染物氣化揮發(fā)，使目標(biāo)污染物與土壤分離，達(dá)到去除污染物的目的。

熱脫附技術(shù)應(yīng)用前，需要識別土壤污染物的類型及其濃度，了解土壤質(zhì)地、粒徑分布和濕度等參數(shù)，此外還需要考慮是否有足夠的空間進(jìn)行土壤預(yù)處理，公用設(shè)施（燃料、水、電）是否滿足要求，以及管理部門和當(dāng)?shù)厝罕妼崦摳郊夹g(shù)的接受程度等。

氧化還原處理有毒污染物

“還有一種是氧化還原處理技術(shù)，例如廣州紅云涂料廠地塊就是采用氧化技術(shù)達(dá)到治理污染土壤的目的。”據(jù)介紹，氧化技術(shù)是通過向污染土壤添加過氯酸鈉、高錳酸鉀等氧化藥劑進(jìn)行氧化反應(yīng)，促使土壤中的污染物轉(zhuǎn)化為無毒或相對毒性較小的物質(zhì)。

氧化技術(shù)可處理石油烴、苯系物、酚類、MTBE、多環(huán)芳烴、農(nóng)藥等大部分有機(jī)物，通過污染土壤清挖、破碎、篩分、藥劑噴灑、多次攪拌等步驟，再監(jiān)測、調(diào)節(jié)污染土壤反應(yīng)條件，直至自檢結(jié)果顯示目標(biāo)污染物濃度滿足修復(fù)目標(biāo)要求。

而還原技術(shù)則是通過添加硫酸氫鈉、硫酸亞鐵等還原藥劑進(jìn)行還原反應(yīng)?！斑€原技術(shù)在廣東的案例并不多，這項(xiàng)技術(shù)主要針對含有鹵代物等污染物的土壤，通過脫掉鹵素再進(jìn)行降解?！?/p>

據(jù)介紹，應(yīng)用氧化還原技術(shù)進(jìn)行處理時，藥劑注入前需要通過藥劑攪拌系統(tǒng)進(jìn)行充分混合使藥劑發(fā)揮最大效果。此外，還需要對修復(fù)過程以及修復(fù)后進(jìn)行監(jiān)測，主要監(jiān)測污染物濃度、pH值、氧化還原電位等參數(shù)，如果污染物濃度出現(xiàn)反彈，可能需要進(jìn)行藥劑補(bǔ)充注入。目前，氧化還原技術(shù)在國內(nèi)污染地塊修復(fù)中的應(yīng)用也越來越廣泛。