鋼鐵行業(yè)土壤污染綜述

焦曉強

上海寶發(fā)環(huán)科技術有限公司 上海 201999

引言

2021年1月25日,習近平在世界經(jīng)濟論壇“達沃斯議程”對話會上發(fā)表特別致辭:中國將全面落實聯(lián)合國2030年可持續(xù)發(fā)展議程。力爭于2030年前二氧化碳排放達到峰值、2060年前實現(xiàn)碳中和。鋼鐵行業(yè)做為碳排放大戶,在促進國民經(jīng)濟發(fā)展的同時,也使土壤受到不同程度的污染,污染種類包括有機污染、重金屬污染等,不僅對周圍環(huán)境造成影響,而且通過污染物遷移,對周邊受體健康產生長期危害。隨著城市開發(fā)擴張,技術、產能落后鋼鐵企業(yè)關停并重新開發(fā)利用,污染場地成為焦點。造成土壤污染的成因復雜類型多樣,實際修復過程難度比較大。文章分析了土壤修復技術及案例,旨在為鋼鐵企業(yè)土壤修復工作提供參考,以有效降低土壤污染程度,促進社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。

1 污染類型及危害

目前中國鋼鐵企業(yè)退役地塊土壤污染類型及危害主要有:

（1）重金屬污染。主要是指汞、鉛、鎘等以及類金屬砷等生物毒性顯著的重元素對土壤的污染。具有較強的隱匿性、持續(xù)時間長、無法被生物降解,造成糧食減產等影響。

（2）土壤有機物污染。有機物污染物可通過地表徑流、大氣干濕沉降或土氣交換作用進入土壤或大氣,多具有致畸、致癌、致突變、內分泌干擾性的特點。

2 修復措施

常用的土壤修復技術主要有:

（1）原位電滲析。是利用電化學、電動力學原理將污染物富集到電極區(qū)處理,適用污染范圍小的場地。

（2）異位熱脫附。將污染土壤移運到專門修復場地,加熱使污染物揮發(fā)去除。該技術適用于高濃度有機物污染土壤修復,周期跟設備處理能力、污染物性質等有關。國內處理成本約600-3000元/噸。

（3）化學氧化。通過加入氧化劑,使其與土壤中污染物發(fā)生反應降低污染物含量。對有機污染土壤處理效果較好,一般用于土壤地下水有機污染聯(lián)合修復。國內處理成本一般為500-1500元/m3。

（4）多項抽提。將污染物轉移到有機溶劑或者超臨界液體中,然后對廢溶劑進行處理。

（5）土壤淋洗技術修復。通過添加水或合適的增效劑,采用物理分離或增效淋洗等手段,分離重污染土壤組分或使污染物從土壤相轉移到液相的技術,淋洗處理可以有效地減少污染土壤的處理量,實現(xiàn)減量化。異位淋洗技術適合處理被重金屬、半揮發(fā)及難揮發(fā)性有機污染的土壤,不適用于土壤細粒（粘/粉粒）含量高于25%的土壤,處理成本約為150-500元/m3。

（6）水泥窯協(xié)同處置技術。將污染土壤經(jīng)預處理后投入水泥回轉窯進行焚燒處理,實現(xiàn)無害化處置。水泥回轉窯溫度高、熱穩(wěn)定性好,能將有機污染物轉化為無機物或將重金屬固定在水泥熟料中。處理周期與生產能力及土壤量相關,國內成本為800-1000元/m3。

表1 我國工礦業(yè)污染土壤修復主要應用的技術

3 案例

案例一:華中某鋼鐵企業(yè)主要從事酸洗、冷軋、連退、熱鍍鋅和彩涂生產,在土壤和地下水自行監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)廠區(qū)內部分區(qū)域存在不同程度的土壤重金屬污染,主要污染因子為鉛、砷。

污染三維模擬圖

通過調查獲得數(shù)據(jù),制作三維模擬圖,污染類型主要為砷污染、鉛污染和砷、鉛混合污染,按照《土壤環(huán)境質量 建設用地土壤污染風險管控標準（試行）》GB36600-2018中第二類用地篩選值,鉛共有10個點位超標,最大超標倍數(shù)為1.85倍,超標點位占比20%。砷共有19個點位超標,最大超標倍數(shù)為2.9倍,超標點位占比28%。砷超標土壤方量約47603.924m ;鉛超標土壤方量約4874.941m ;砷、鉛混合超標土壤方量約47823.685m ,合計總修復方量為100302.55m 米。采用土壤淋洗工藝處置重金屬砷、鉛超標的土壤,處置后能達到目標值通過驗收。

案例二:華中某鋼鐵企業(yè)配套附屬產業(yè)地塊占地面積159637m2,歷史上主要從事特種氣體的制備、存儲、輸送等業(yè)務,地塊內有生產區(qū)、污水處理區(qū)、原輔材料堆存區(qū)域、鼓風冷凝區(qū)、粗笨區(qū)等,目前企業(yè)已經(jīng)關停閑置,未來擬開發(fā)為住宅。調查監(jiān)測因子主要有重金屬、有機物、揮發(fā)性有機物、石油烴、多氯聯(lián)苯（總量）等。通過土壤污染狀況調查發(fā)現(xiàn)苯、氯乙烯、苯并蒽、苯并[a]芘、苯并熒蒽、印并{123-cd）芘、萘、五氯酚、二苯并[a,h]蒽及石油烴等超過《土壤環(huán)境質量 建設用地土壤污染風險管控標準（試行）》GB36600-2018中第一類用地篩選值,超標污染物類型主要是半揮發(fā)性有機物,超標深度主要集中于表層土壤。經(jīng)過對污染土壤的小試、中試,用熱脫附工藝可以去除土壤中半揮發(fā)性有機物污染情況,去除率達到95%。

4 分析

鋼鐵企業(yè)原址場地可能因原生產活動遺留有各種有害污染物,例如重金屬、多環(huán)芳烴、二噁英與鈦酸酯類化合物等,這些污染物可以通過大氣沉降及廢渣滲濾等方式進入工業(yè)區(qū)周邊土壤,導致土壤嚴重污染。當原場址改做其他用途,如住宅、商業(yè)用途時,土壤環(huán)境中的重金屬和有機污染物會嚴重影響人體健康,引起免疫系統(tǒng)水平失調,影響中樞神經(jīng)系統(tǒng),有些物質可能影響消化系統(tǒng),嚴重時甚至可能損傷肝臟和造血系統(tǒng)。因此,針對污染物的特性、類別,以及在哪些工序、如何產生污染等問題的深入研究就顯得十分必要。

鑒于冶金工業(yè)生產自身的特性,其對土壤的污染具有如下特點。

隱蔽性和滯后性。大氣、水和廢棄物污染比較直觀,通過感官即可發(fā)現(xiàn)。土壤污染有所不同,它往往需要通過對土壤樣品和農作物樣品進行化驗和檢測,甚至通過研究對動物和人的健康狀況的影響才能確定。因此,冶金工業(yè)對土壤的污染從產生污染到出現(xiàn)問題會滯后較長的時間,不易受到重視。

積累性。在大氣和水體中,冶金工業(yè)污染物一般都比在土壤中更容易遷移。這使得污染物在土壤中不易擴散和稀釋,因此易在土壤中積累而超標,同時也使土壤具有較強的地域性。

不可逆性。冶金工業(yè)廢物,特別是重金屬,對土壤的污染基本上是一個不可逆過程,某些重金屬污染的土壤可能需要100年～200年時間才能恢復。

難治理性。切斷污染源之后,大氣和水體污染通過稀釋和自凈作用不斷好轉,但是積累在土壤中的難降解污染物則很難依靠稀釋和自凈作用來緩解和消除。土壤污染一旦發(fā)生,僅僅依靠切斷污染源的方法往往很難奏效,有時需要換土、淋洗土壤等方法才能解決問題,其他治理技術可能見效較慢。因此,治理污染土壤通常成本較高,治理周期較長。

結語

隨著十四五規(guī)劃的實施,國內供給側結構性改革使得傳統(tǒng)重工業(yè)領域不斷升級整合,鋼鐵行業(yè)是重要的基礎工業(yè)部門,是發(fā)展國民經(jīng)濟與國防建設的物質基礎。鋼鐵工業(yè)水平也是衡量一個國家工業(yè)化的標志。鋼鐵企業(yè)不斷升級并購、重組,城市鋼鐵企業(yè)搬遷后,原先的場地可能會遺留多種有毒有害物質而無法直接利用,需要進行場地修復。目前,整個鋼鐵行業(yè)對搬遷后的場地修復尚處于起步階段,還未形成完善的解決方案。這也從一個側面說明,城市鋼廠搬遷是一個需要慎重考量的問題。針對鋼鐵企業(yè)土壤污染,可從源頭抓起促進工業(yè)企業(yè)轉型升級,做好防滲、防污染等工作防止污染?，F(xiàn)狀調查可引入遙感技術、定期采樣監(jiān)測等便于查明污染。針對已污染場地不同類型采取相應措施,對復合型污染結合多種方法修復,修復過程要考慮對周圍環(huán)境影響避免二次污染。加強新技術研發(fā)并予以政策支持。通過以上措施可有效降低土壤污染程度,促進社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。