土壤污染修複用什麼技術來支撐

2016年5月31日,國務院印發了《土壤污染防治行動計劃》,提出到2020年,全國土壤污染加重趨勢得到初步遏制,土壤環境質量總體保持穩定,農用地和建設用地土壤環境安全得到基本保障。“土十條”明确提出,實行土壤污染治理與修複終身責任制,并明确2017年底前出台有關責任追究辦法。

目前,我國土壤修複市場還處于起步階段。據統計,我國土壤修複占國内GDP的比例不到0.01%,遠低于歐美市場0.3%的水平。土壤修複市場雖然處于萌芽階段,但發展态勢良好。2015年全國土壤修複合同簽約額達到21.28億元,比2014年的12.74億元增長67%。土壤污染治理與修複企業從2010年的10多家增加到近1000家,從業人員從約2000人增加到近1萬人,項目數量累計達300多項。

優先在行業内布局的規模化企業北京建工、高能環境、永清環保、杭州大地、凱天環保等公司将率先受益。這些企業有實力從模式和技術上尋求突破,打破技術與資金兩大發展瓶頸,迅速提高行業技術水平,解決資金問題,擁有良好的市場發展前景。

物理修複技術:省錢、高産、可持續

物理分離修複特點和應用:物理分離技術主要應用在污染土壤中無機污染物的修複技術上。它最适合用來處理小範圍内射擊場污染的土壤,從土壤、沉積物、廢渣中分離重金屬、清潔土壤、恢複土壤正常功能。大多數物理分離修複技術都有設備簡單、費用低廉、可持續高産出等優點,但是在具體分離過程中,其技術的可行性,要考慮各種因素的影響。

蒸氣浸提修複特點和應用:該技術能夠原位操作,比較簡單,對周圍的幹擾能夠限定在盡可能小的範圍之内;非常有效地去除揮發性有機物;在可接受的成本範圍之内能夠處理盡可能多的受污染的土壤;系統容易安裝和轉移;容易與其他技術組合使用。浸提技術主要用于揮發性有機鹵代物和非鹵代物的修複,通常應用的污染物是那些亨利系數大于0.0或蒸氣壓大于66.7Pa的揮發性有機物,有時也應用于去除環境中的油類、重金屬及其有機物、多環芳烴等污染物。在美國,蒸氣浸提幾乎已經成為修複受加油站污染的地下水和土壤的“标準”技術。限制土壤蒸氣浸提技術應用效果的因素主要有下層土壤的異質性、土壤的滲透性、地下水位以及排出的氣體需要進行進一步處理等。

電動力學修複特點與應用:電動力學技術主要用于低滲透性土壤(由于水力傳導性問題,傳統的技術應用受到限制)的修複,适用于大部分無機污染物,也可用于對放射性物質及吸附性較強的有機物的治理。電動力學技術可以有效地去除土壤和地下水中的重金屬離子,也可以去除土壤中強吸附性的極性有機化合物,如苯酚和乙酸等。最新的發展趨向是将電動力學技術與其他技術相結合,強化電動力學修複。

熱力學修複特點與應用:高溫原值加熱技術主要處理的污染物有半揮發性的鹵代有機物和非鹵代有機物、多氯聯苯以及密度較高的非水質的液體有機物。低溫原位加熱處理的污染物主要有半揮發性的鹵代物和非鹵代物以及濃的非溶性的液态物質,揮發性有機物也可以用此方法進行處理。此外,原位電磁波加熱修複技術屬于高溫原位加熱技術,它利用高頻電壓産生的電磁波能量對現場土壤進行加熱,利用熱量強化土壤蒸氣浸提技術,使污染物在土壤顆粒内解吸而達到修複污染土壤的目的。

化學修複技術:方式多樣、适用性強,防止二次污染是關鍵

固化—穩定化技術特點與應用:該技術是将污染物在污染介質中固定,使其處于長期穩定狀态,固定化技術是将污染物囊封入惰性基材中,或在污染物外面加上低滲透性材料,通過減少污染物暴露的淋濾面積達到限制污染物遷移的目的;穩定化是指從污染物的有效性出發,通過形态轉化,将污染物轉化為不易溶解、遷移能力或毒性更小的形式來實現無害化,以降低其對生态系統的危害風險。是較普遍應用于土壤重金屬污染的快速控制修複方法,對同時處理多種重金屬複合污染土壤具有明顯的優勢。其優點為固化技術具有工藝操作簡單、價格低廉、固化劑易得等。固化産物方便進行運輸;而穩定化不一定改變污染土壤的物理性狀,從而提高危險廢物處理處置系統的總體效率和經濟性。由此可見,穩定化技術有望成為土壤重金屬污染修複技術領域的主力。

化學淋洗修複技術特點與應用:土壤淋洗修複技術是将水或含有沖洗助劑的水溶液、酸P堿溶液、絡合劑或表面活性劑等淋洗劑注入污染土壤或沉積物中,洗脫和清洗土壤中的污染物的過程。淋洗的廢水經處理後達标排放,處理後的土壤可以再安全利用。适用于重金屬污染或多污染物混合污染介質。其優點為:适用性強,目前這種離位修複技術在多個國家已被工程化應用。其缺點為需要用水,所以修複場地要求靠近水源,同時因需要處理廢水而增加成本。

氧化—還原技術特點與應用:該技術是通過向土壤中投加化學氧化劑(Fenton試劑、臭氧、過氧化氫、高錳酸鉀等)或還原劑(SO2、FeO、氣态H2S等),使其與污染物質發生化學反應來實現淨化土壤的目的。适用于土壤和地下水同時被有機物污染的修複。運用化學還原法修複對還原作用敏感的有機污染物。其優點為使用該技術清理污染源區的速度相對較快,通常需要3~24個月的時間。技術缺點為零價鐵還原脫氯降解含氯有機化合物技術的應用還存在諸如鐵表面活性的鈍化、被土壤吸附産生聚合失效等問題。

光催化降解技術特點與應用:土壤光催化降解(光解)技術是一項新興的深度土壤氧化修複技術,可應用于農藥等污染土壤的修複。土壤質地、粒徑、氧化鐵含量、土壤水分、土壤pH值和土壤厚度等對光催化氧化有機污染物有明顯的影響:高孔隙度的土壤中污染物遷移速率快,黏粒含量越低光解越快;自然土中氧化鐵對有機物光解起着重要調控作用;有機質可以作為一種光穩定劑;土壤水分能調解吸收光帶;土壤厚度影響濾光率和入射光率。

電化學動力學修複技術特點與應用:電動力學修複(簡稱電動修複)是通過電化學和電動力學的複合作用(電滲、電遷移和電泳等)驅動污染物富集到電極區,進行集中處理或分離的過程。适用于銅、鉻等重金屬、菲和五氯酚等有機污染土壤修複。其優點為電動修複速度較快、成本較低,特别适用于小範圍的黏質的多種重金屬污染土壤和可溶性有機物污染土壤的修複。缺點為對于不溶性有機污染物,需要化學增溶,易産生二次污染。發展電動強化的複合污染土壤聯合修複技術将是值得研究的課題。

植物修複技術:适用大範圍治理,兼有生物能源功能

植物修複技術包括利用植物超積累或積累性功能的植物吸取修複 、利用植物根系控制污染擴散和恢複生态功能的植物穩定修複、利用植物代謝功能的植物降解修複 、利用植物轉化功能的植物揮發修複 、利用植物根系吸附的植物過濾修複等技術。适用于重金屬、農藥、石油和持久性有機污染物、炸藥、放射性核素等。其中,重金屬污染土壤的植物吸取修複技術在國内外都得到了廣泛研究,已經應用于砷、镉、銅、鋅、鎳、鉛等重金屬以及與多環芳烴複合污染土壤的修複,并發展出包括絡合誘導強化修複、不同植物套作聯合修複、修複後植物處理處置的成套集成技術。

技術優點:植物修複技術不僅應用于農田土壤中污染物的去除,而且同時應用于人工濕地建設、填埋場表層覆蓋與生态恢複、生物栖身地重建等。近年來,植物穩定修複技術被認為是一種更易接受、大範圍應用、并利于礦區邊際土壤生态恢複的植物技術,也被視為一種植物固碳技術和生物質能源生産技術。

缺點:雖然開展了利用苜蓿、黑麥草等植物修複多環芳烴、多氯聯苯和石油烴的研究工作,但是有機污染土壤的植物修複技術的田間研究還很少,對炸藥、放射性核素污染土壤的植物修複研究有待加強。

聯合修複技術:發揮組合優勢,破解治理難題

微生物/動物—植物聯合修複技術:微生物(細菌、真菌)—植物、動物(蚯蚓)—植物聯合修複是土壤生物修複技術。

化學/物化—生物聯合修複技術:發揮化學或物理化學修複的快速優勢,結合非破壞性的生物修複特點。化學淋洗—生物聯合修複是基于化學淋溶劑作用,通過增加污染物的生物可利用性而提高生物修複效率。這些技術多處于室内研究的階段。

物理—化學聯合修複技術:土壤物理—化學聯合修複技術是适用于污染土壤離位處理的修複技術。溶劑萃取—光降解聯合修複技術是利用有機溶劑或表面活性劑提取有機污染物後進行光解的一項新的物理—化學聯合修複技術。例如,可以利用環己烷和乙醇将污染土壤中的多環芳烴提取出來後進行光催化降解。此外,可以利用PdPRh支持的催化—熱脫附聯合技術或微波熱解—活性炭吸附技術修複多氯聯苯污染土壤,也可以利用光調節的TiO2催化修複農藥污染土壤。

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