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土壤污染修复用什么技术来支撑  

2016-06-14 15:18:41|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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来源:中国环境报 

  

2016年5月31日,国务院印发了《土壤污染防治行动计划》,提出到2020年,全国土壤污染加重趋势得到初步遏制,土壤环境质量总体保持稳定,农用地和建设用地土壤环境安全得到基本保障。“土十条”明确提出,实行土壤污染治理与修复终身责任制,并明确2017年底前出台有关责任追究办法。  

目前,我国土壤修复市场还处于起步阶段。据统计,我国土壤修复占国内GDP的比例不到0.01%,远低于欧美市场0.3%的水平。土壤修复市场虽然处于萌芽阶段,但发展态势良好。2015年全国土壤修复合同签约额达到21.28亿元,比2014年的12.74亿元增长67%。土壤污染治理与修复企业从2010年的10多家增加到近1000家,从业人员从约2000人增加到近1万人,项目数量累计达300多项。  

优先在行业内布局的规模化企业北京建工、高能环境、永清环保、杭州大地、凯天环保等公司将率先受益。这些企业有实力从模式和技术上寻求突破,打破技术与资金两大发展瓶颈,迅速提高行业技术水平,解决资金问题,拥有良好的市场发展前景。  

▇物理修复技术:省钱、高产、可持续  

物理分离修复特点和应用:物理分离技术主要应用在污染土壤中无机污染物的修复技术上。它最适合用来处理小范围内射击场污染的土壤,从土壤、沉积物、废渣中分离重金属、清洁土壤、恢复土壤正常功能。大多数物理分离修复技术都有设备简单、费用低廉、可持续高产出等优点,但是在具体分离过程中,其技术的可行性,要考虑各种因素的影响。  

蒸气浸提修复特点和应用:该技术能够原位操作,比较简单,对周围的干扰能够限定在尽可能小的范围之内;非常有效地去除挥发性有机物;在可接受的成本范围之内能够处理尽可能多的受污染的土壤;系统容易安装和转移;容易与其他技术组合使用。浸提技术主要用于挥发性有机卤代物和非卤代物的修复,通常应用的污染物是那些亨利系数大于0.0或蒸气压大于66.7Pa的挥发性有机物,有时也应用于去除环境中的油类、重金属及其有机物、多环芳烃等污染物。在美国,蒸气浸提几乎已经成为修复受加油站污染的地下水和土壤的“标准”技术。限制土壤蒸气浸提技术应用效果的因素主要有下层土壤的异质性、土壤的渗透性、地下水位以及排出的气体需要进行进一步处理等。  

电动力学修复特点与应用:电动力学技术主要用于低渗透性土壤(由于水力传导性问题,传统的技术应用受到限制)的修复,适用于大部分无机污染物,也可用于对放射性物质及吸附性较强的有机物的治理。电动力学技术可以有效地去除土壤和地下水中的重金属离子,也可以去除土壤中强吸附性的极性有机化合物,如苯酚和乙酸等。最新的发展趋向是将电动力学技术与其他技术相结合,强化电动力学修复。  

热力学修复特点与应用:高温原值加热技术主要处理的污染物有半挥发性的卤代有机物和非卤代有机物、多氯联苯以及密度较高的非水质的液体有机物。低温原位加热处理的污染物主要有半挥发性的卤代物和非卤代物以及浓的非溶性的液态物质,挥发性有机物也可以用此方法进行处理。此外,原位电磁波加热修复技术属于高温原位加热技术,它利用高频电压产生的电磁波能量对现场土壤进行加热,利用热量强化土壤蒸气浸提技术,使污染物在土壤颗粒内解吸而达到修复污染土壤的目的。  

▇化学修复技术:方式多样、适用性强,防止二次污染是关键  

固化—稳定化技术特点与应用:该技术是将污染物在污染介质中固定,使其处于长期稳定状态,固定化技术是将污染物囊封入惰性基材中,或在污染物外面加上低渗透性材料,通过减少污染物暴露的淋滤面积达到限制污染物迁移的目的;稳定化是指从污染物的有效性出发,通过形态转化,将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形式来实现无害化,以降低其对生态系统的危害风险。是较普遍应用于土壤重金属污染的快速控制修复方法,对同时处理多种重金属复合污染土壤具有明显的优势。其优点为固化技术具有工艺操作简单、价格低廉、固化剂易得等。固化产物方便进行运输;而稳定化不一定改变污染土壤的物理性状,从而提高危险废物处理处置系统的总体效率和经济性。由此可见,稳定化技术有望成为土壤重金属污染修复技术领域的主力。  

化学淋洗修复技术特点与应用:土壤淋洗修复技术是将水或含有冲洗助剂的水溶液、酸P碱溶液、络合剂或表面活性剂等淋洗剂注入污染土壤或沉积物中,洗脱和清洗土壤中的污染物的过程。淋洗的废水经处理后达标排放,处理后的土壤可以再安全利用。适用于重金属污染或多污染物混合污染介质。其优点为:适用性强,目前这种离位修复技术在多个国家已被工程化应用。其缺点为需要用水,所以修复场地要求靠近水源,同时因需要处理废水而增加成本。  

氧化—还原技术特点与应用:该技术是通过向土壤中投加化学氧化剂(Fenton试剂、臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等)或还原剂(SO2、FeO、气态H2S等),使其与污染物质发生化学反应来实现净化土壤的目的。适用于土壤和地下水同时被有机物污染的修复。运用化学还原法修复对还原作用敏感的有机污染物。其优点为使用该技术清理污染源区的速度相对较快,通常需要3~24个月的时间。技术缺点为零价铁还原脱氯降解含氯有机化合物技术的应用还存在诸如铁表面活性的钝化、被土壤吸附产生聚合失效等问题。  

光催化降解技术特点与应用:土壤光催化降解(光解)技术是一项新兴的深度土壤氧化修复技术,可应用于农药等污染土壤的修复。土壤质地、粒径、氧化铁含量、土壤水分、土壤pH值和土壤厚度等对光催化氧化有机污染物有明显的影响:高孔隙度的土壤中污染物迁移速率快,黏粒含量越低光解越快;自然土中氧化铁对有机物光解起着重要调控作用;有机质可以作为一种光稳定剂;土壤水分能调解吸收光带;土壤厚度影响滤光率和入射光率。  

电化学动力学修复技术特点与应用:电动力学修复(简称电动修复)是通过电化学和电动力学的复合作用(电渗、电迁移和电泳等)驱动污染物富集到电极区,进行集中处理或分离的过程。适用于铜、铬等重金属、菲和五氯酚等有机污染土壤修复。其优点为电动修复速度较快、成本较低,特别适用于小范围的黏质的多种重金属污染土壤和可溶性有机物污染土壤的修复。缺点为对于不溶性有机污染物,需要化学增溶,易产生二次污染。发展电动强化的复合污染土壤联合修复技术将是值得研究的课题。  

▇植物修复技术:适用大范围治理,兼有生物能源功能  

植物修复技术包括利用植物超积累或积累性功能的植物吸取修复、利用植物根系控制污染扩散和恢复生态功能的植物稳定修复、利用植物代谢功能的植物降解修复、利用植物转化功能的植物挥发修复、利用植物根系吸附的植物过滤修复等技术。适用于重金属、农药、石油和持久性有机污染物、炸药、放射性核素等。其中,重金属污染土壤的植物吸取修复技术在国内外都得到了广泛研究,已经应用于砷、镉、铜、锌、镍、铅等重金属以及与多环芳烃复合污染土壤的修复,并发展出包括络合诱导强化修复、不同植物套作联合修复、修复后植物处理处置的成套集成技术。  

技术优点:植物修复技术不仅应用于农田土壤中污染物的去除,而且同时应用于人工湿地建设、填埋场表层覆盖与生态恢复、生物栖身地重建等。近年来,植物稳定修复技术被认为是一种更易接受、大范围应用、并利于矿区边际土壤生态恢复的植物技术,也被视为一种植物固碳技术和生物质能源生产技术。  

缺点:虽然开展了利用苜蓿、黑麦草等植物修复多环芳烃、多氯联苯和石油烃的研究工作,但是有机污染土壤的植物修复技术的田间研究还很少,对炸药、放射性核素污染土壤的植物修复研究有待加强。  

▇联合修复技术:发挥组合优势,破解治理难题  

微生物/动物—植物联合修复技术:微生物(细菌、真菌)—植物、动物(蚯蚓)—植物联合修复是土壤生物修复技术。  

化学/物化—生物联合修复技术:发挥化学或物理化学修复的快速优势,结合非破坏性的生物修复特点。化学淋洗—生物联合修复是基于化学淋溶剂作用,通过增加污染物的生物可利用性而提高生物修复效率。这些技术多处于室内研究的阶段。  

物理—化学联合修复技术:土壤物理—化学联合修复技术是适用于污染土壤离位处理的修复技术。溶剂萃取—光降解联合修复技术是利用有机溶剂或表面活性剂提取有机污染物后进行光解的一项新的物理—化学联合修复技术。例如,可以利用环己烷和乙醇将污染土壤中的多环芳烃提取出来后进行光催化降解。此外,可以利用PdPRh支持的催化—热脱附联合技术或微波热解—活性炭吸附技术修复多氯联苯污染土壤,也可以利用光调节的TiO2催化修复农药污染土壤。

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