汞污染土壤修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展

何 東

(1.江蘇環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院股份公司，江蘇 南京 210000；2.南京南大和創(chuàng)環(huán)境修復(fù)研究院有限公司，江蘇 南京 210000)

汞作為常溫下唯一一種呈液體的重金屬元素，具有致畸性、神經(jīng)毒性、遺傳毒性，對生態(tài)系統(tǒng)存在較大風(fēng)險，并可能通過生物蓄積危害人體健康。人為活動排放是土壤中汞的主要來源途徑。工業(yè)革命以后，汞冶金、有色冶金、建筑行業(yè)、氯堿工業(yè)等行業(yè)迅速發(fā)展以及燃煤過程等，生產(chǎn)中汞的大量使用導(dǎo)致排放量迅速增加，大氣顆粒沉降使得土壤環(huán)境最終成為汞元素的匯集地。隨著長時期累積和多種途徑遷移轉(zhuǎn)化導(dǎo)致土壤汞污染問題日趨嚴(yán)重。

基于我國土壤中汞污染特征，主要的修復(fù)技術(shù)手段按照作用原理可歸納為土壤淋洗、固化/穩(wěn)定化、熱解析、生物修復(fù)、電動力學(xué)修復(fù)以及聯(lián)合修復(fù)等。本文通過查閱大量文獻(xiàn)以及相關(guān)專利，從技術(shù)原理、優(yōu)缺點、適用范圍等方面對發(fā)展成熟的以及近年來新型的技術(shù)手段進(jìn)行了系統(tǒng)性分析，旨在為我國汞污染地塊修復(fù)技術(shù)篩選與應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 土壤淋洗技術(shù)

土壤淋洗技術(shù)具有修復(fù)流程簡易、周期較短、效果穩(wěn)定且對高濃度污染土壤具有較高的修復(fù)效率等優(yōu)勢。本項技術(shù)的關(guān)鍵在于根據(jù)污染地塊的土壤性質(zhì)和汞的存在形態(tài)、有針對性地選擇合適的淋洗液(如，表面活性劑、無機(jī)混合淋洗液、螯合劑等)。第49頁表1對近年來常用的淋洗液及其修復(fù)效果進(jìn)行了匯總和對比。

2 熱解析技術(shù)

目前，熱解析技術(shù)發(fā)展較為成熟、修復(fù)效果明顯，也是美國國家環(huán)保署推薦的在汞污染濃度較高(>260 mg/kg)地塊修復(fù)中可考慮采用的修復(fù)技術(shù)。該技術(shù)在國外修復(fù)過程中較為常見，且擁有大量成功案例；但國內(nèi)對于該項技術(shù)的工藝及修復(fù)設(shè)備研發(fā)仍較為分散。第49頁表2匯總了熱解析公開專利技術(shù)并進(jìn)行技術(shù)對比。

3 電動修復(fù)技術(shù)

電動修復(fù)技術(shù)原理是向土壤介質(zhì)施加外界電流，通過電泳、電解等過程去除土壤中有毒物質(zhì)的修復(fù)技術(shù)，對于帶電荷的離子、絡(luò)合物以及膠體類污染物修復(fù)效果較為明顯。在汞污染地塊修復(fù)過程中實施該項技術(shù)的關(guān)鍵在于增強(qiáng)土壤中汞的遷移性，通常采用的方法為添加化學(xué)藥劑，如，EDTA、Cl-、I-、OH-等。但該項技術(shù)存在易受土壤理化性質(zhì)影響的劣勢。部分已公開的電動修復(fù)技術(shù)情況如第49頁表3所示。

4 植物修復(fù)技術(shù)

植物修復(fù)技術(shù)具有綠色、無二次污染的優(yōu)勢，極具發(fā)展?jié)摿?。該項技術(shù)的核心在于種植、培育或發(fā)掘具有超累積或固定作用的綠色植株。第50頁表4列舉了已發(fā)現(xiàn)的修復(fù)植物，并對其修復(fù)效果進(jìn)行了對比。

5 固化/穩(wěn)定化技術(shù)

固化和穩(wěn)定化實則為不同的修復(fù)概念。固化指通過添加化學(xué)藥劑，使得土壤中污染物被封存在結(jié)構(gòu)完整的固態(tài)物質(zhì)中，最終呈顆粒狀或大塊狀形態(tài)存在，從而達(dá)到集中收集處置的效果。穩(wěn)定化指在添加化學(xué)藥劑后，將污染物轉(zhuǎn)化為遷移性低、毒性小或不易溶解的形態(tài)，從而降低其生物有效性，最終達(dá)到降低毒性的效果。通常，相對于固化過程，穩(wěn)定化作用對于降低土壤中污染物的泄露、淋濾風(fēng)險具有更好的作用。第50頁表5對近年來常用的固定/穩(wěn)定化試劑及其修復(fù)效果進(jìn)行了匯總和對比。

表1 淋洗法修復(fù)土壤汞污染技術(shù)列舉表

表2 熱解析法修復(fù)土壤汞污染技術(shù)列舉表

表3 電動修復(fù)法修復(fù)土壤汞污染技術(shù)列舉表

表4 植物修復(fù)法修復(fù)土壤汞污染技術(shù)列舉表

表5 固化/穩(wěn)定化法修復(fù)土壤汞污染技術(shù)列舉表

6 結(jié)語

隨著工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，汞的大量使用導(dǎo)致排放量不斷增加，基于其生物累積性、高毒性等特征，致使汞環(huán)境污染特別是土壤環(huán)境污染問題日益突出。面對日趨嚴(yán)峻的污染問題，研究人員不斷研發(fā)創(chuàng)新修復(fù)技術(shù)，目前已形成多種成熟的汞污染土壤修復(fù)方法。本文針對不同修復(fù)技術(shù)，有針對性地分析了各技術(shù)在各自適用情形下的修復(fù)效果?？偟膩碚f，淋洗法在實際場地修復(fù)中應(yīng)用較為廣泛，修復(fù)成本相對較低、技術(shù)成熟、可大規(guī)模實施，但對于有機(jī)質(zhì)含量較高、污染土主要存在于黏土層的場地修復(fù)具有局限性，且在修復(fù)過程中需妥善處理淋洗液以免產(chǎn)生二次污染。熱解析技術(shù)一般需在高溫環(huán)境中進(jìn)行，故修復(fù)成本相對較高；另外，高溫灼燒將破壞土壤原本的理化性質(zhì)，對于農(nóng)用地汞污染修復(fù)并不適用，低溫?zé)峤馕鰟t有效解決了該問題。電動修復(fù)法耗費資金較大，適用于滲透性較低的土壤，較難大面積應(yīng)用。植物修復(fù)相對其他物理化學(xué)技術(shù)較為溫和且無二次污染風(fēng)險、對土壤理化性質(zhì)破壞性最低，但修復(fù)周期較長且受氣候影響明顯。在后期汞污染場地修復(fù)中，通過交叉聯(lián)合修復(fù)技術(shù)來實現(xiàn)各修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢互補(bǔ)，將成為潛在的發(fā)展方向。