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“棕地”(工業三廢污染)土壤修復技術

來源: http://www.fittingforward.com/    發表日期:2015-09-15    瀏覽:13036

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棕地的污染物是“棕地”再開發利用的環境健康安全隱患。本文簡要地分析了“棕地”土壤污染特征,闡述了主要修復技術在棕地土壤修復中的適用性,基于國內棕地開發與修復工程特點,提出了“棕地”土壤修復最實用方法。

什么是棕地?

棕地,又稱為棕色地塊。不同國家對棕地的定義有所不同。在美國“棕地”是指因含有或可能含有危害性物質、污染物或致污物而使其開發利用變得復雜的土地。在英國“棕地”側重于指曾經被利用現閑置的土地。在加拿大,“棕地”是指被遺棄的、閑置的或未充分利用的商業或工業用地。這些土地雖然含有或可能含有污染物,但具有巨大的潛在開發價值。從用地性質上看,棕地以工業用地居多,可以是廢棄的,也可以是還在利用中的舊工業區,與其他用地的區別主要是都存在一定程度的污染或環境問題。

棕地可能含有什么污染物?

受長期工業生產活動影響,棕地中可能含有各種污染物,如汞、鉻、鉛、鎘、砷、鎳等重金屬,以及苯系物、氯代烴類、石油輕、多環芳輕、農藥、多氯聯苯等有機物。因工業“三廢”排放或污染事故,棕地的污染物濃度通常較高,有時甚至在土壤和地下水中存在自由相物質。

棕地中的有毒物質滲入地下后,可通過土壤和管道等揮發、釋放有毒物質,毒性持續可達上百年。棕地中的污染物對人體的毒害,在國外早有慘痛教訓。然而,在中國,“棕地”還沒有引起足夠的重視。為了保障人體健康和環境安全,原工業用地所形成的“棕地”再開發之前,應采取適當措施進行治理修復。

棕地污染有何特點?

棕地中的污染物大多處于“老化”狀態,吸附于土壤顆粒、尤其是細粒土壤表面,或滲入土壤顆粒內部,甚至嵌入土壤晶格中。這是因為棕地的污染主要由原工業企業的生產活動引起的,時間較長,多數為慢性、累積性污染。與新近發生的土壤污染不同,棕地中的污染物大多為“固定”狀態,其遷移擴散能力相對較低,而剛發生的土壤污染,污染物與土壤和地下水之間的吸附與解吸尚未達到平衡狀態,因而容易遷移和擴散。

“老化態”污染物的處理是“棕地”修復的技術難點?!白氐亍币蚱渚哂虚_發利用價值,目前主要是在開發利用時實施修復,允許的修復時間有限?!翱焖傩迯汀笔恰白氐匦迯汀泵媾R的又一挑戰。




棕地土壤是“危險廢物”嗎?

中國從2004年開始,開始嘗試對棕地土壤進行修復。當時,部分專家堅持認為,含砷、鉻等有毒有害重金屬的棕地土壤應作為“危險廢物”進行處理。于是,某市重大工程建設項目,將原工業用地所有含砷土壤全部作為危險廢物進行安全填埋。這種處理方式,不僅費用昂貴,而且后來由于填埋場容量有限,嚴重影響了正常的危險廢物處理,不得已只能將已安全填埋的棕地土壤,重新挖掘出并采用專門修復技術進行處理。這是“棕地土壤修復”的一個嚴重教訓。含有有毒有害重金屬污染物的棕地土壤,不能盲目地、不力嘔別地將其作為危險廢物進行處理。

正確做法應是先要進行危險廢物鑒別。由于棕地的污染物“老化”特點,含有毒有害重金屬的棕地土壤,經過鑒別后發現大多數都不是危險廢物。只有污染物含量極高、棕地所在區域的水文地質條件特殊等情況除外。



棕地土壤可以“焚燒制磚”嗎?

這主要取決于棕地土壤的性質、污染物的含量和類型等因素。粘土含量較高、污染物主要為重金屬的棕地土壤,比較適合焚燒制磚處理。然而,棕地的砂性土含量高,棕地的污染物以有機物為主時,特別是揮發性、高毒性有機物含量較高時,不適于采用焚燒制磚方式進行處理。另外,磚瓦廠需要具備對棕地土壤處理或消納的能力、二次污染防治措施等。由于磚瓦廠對污染土壤物消納能力的限制,棕地土壤量大面廣時,也不宜主要采用“焚燒制磚”這種處理方式。

棕地土壤可以“固化處理”嗎?

固化主要是利用水泥或某些膠凝材料,將污染土壤變成“固化塊”,從而將污染物“固定”在土壤固體介質中,達到降低污染遷移和風險控制目的。常用的固化處理材料包括:水泥、專利材料、粉煤灰、石灰、瀝青等,其中水泥和專利材料使用比例最高。棕地的污染物主要為重金屬及半揮發性有機物,而且含量不高時,可以采用這種處理方式。

從根本上講,固化處理不是針對污染物的削減技術,處理后土壤污染物的含量和賦存形態總體上沒有變化。棕地土壤經過固化處理后,土壤本身功能喪失,處理后土壤的去向或再利用受到很大限制。因此,棕地土壤的修復量很大時,不適合采用固化處理方式。

棕地土壤可以“淋洗處理”嗎?

土壤淋洗是采用表面活性劑、螯合劑、溶劑甚至水等淋洗劑將污染物從土壤中洗脫出來,然后采用廢水處理工藝對含有污染物的淋洗劑進行處理。棕地的污染物含量較高,而且土壤的砂土含量較高時,比較適合采用這種方法。

淋洗處理工藝相對較復雜,尤其是需要對所產生的廢水和泥漿進行處理,因而其處理費用很高。對于棕地土壤的“老化”污染物,采用淋洗方法的處理效果相對較差,特別是土壤粘土含量較高時,污染物牢固地吸附在土壤細小顆粒表面,采用淋洗方法很難有效地進行處理。

棕地土壤可以“植物修復”嗎?

植物修復是利用高效累積植物的生長活動,將土壤污染物吸收轉移進入植物體,然后對植物進行收割和處理,從而實現修復污染土壤的目的。植物修復的顯著特點是費用低、速度慢,達到修復目標往往需要幾年甚至十幾年時間。在中國,棕地修復主要是在棕地開發利用過程中進行的,允許的修復時間十分有限,通常為幾周或幾個月。因此,棕地土壤不適于采用這種方法。在國內,植物修復目前主要用于礦山和農田土壤修復,而用于棕地土壤修復的案例很少見。

棕地土壤可以“穩定化處理”嗎?

穩定化是通過改變土壤污染物的形態,削弱其遷移擴散能力,達到降低其危害風險的目的。與固化處理不同,穩定化主要從污染物的有效性出發,通過形態轉化,將污染物轉化為不易溶解、遷移能力或毒性更小的形式。棕地土壤的污染物主要為重金屬及半揮發性有機物時,尤其是土壤本身粘土含量較高時,采用穩定化處理這種方式是比較合適的。

事實上,穩定化處理技術已在英、美等國家得到了數十年的發展和應用。在國內,穩定化處理技術起步較晚,可喜的是通過近10年的努力,該技術在棕地土壤修復中使用最多。據不完全統計,到目前為止,全國范圍內實施的棕地土壤穩定化修復工程項目已超過100項。

棕地土壤穩定化處理關鍵在于所使用的處理工藝、工程設備和材料。土壤破碎程度、土壤與修復藥劑混勻、修復藥劑的種類以及用量、修復設備的選擇和土壤養護條件等都會影響土壤穩定化處理工程實施效果。穩定化處理包括原位(In-situ)和異位(Ex-atu)兩種工藝。異位穩定化處理是首先對污染土壤進行挖掘,然后在現場(On-site)或場外(Off-ate)進行破碎、篩分,加入處理藥劑并攪拌混合等處理,所使用的設備包括具有上述功能的、可移動的一體化集成設備,也包括以挖掘機平臺的攪拌斗式混合設備。原位穩定化處理是將修復藥劑直接注入到污染土壤中,采用原位攪拌混合設備進行處理。在現階段,異位穩定化處理在國內應用最廣泛,這與中國現有技術水平和開發驅動的棕地修復項目特點密切相關。穩定化處理材料包括:堿性材料、含磷材料、含鐵化合物、硫化物、粘土等。不同的材料其適用的土壤重金屬對象不同。由于土壤性質不同,相同的穩定化處理材料對同樣的重金屬,處理效果也會出現有利或不利的影響。

與固化處理不同,土壤經過穩定化處理后總體上保持了土壤本身形狀,其后續利用基本不受影響。穩定化處理后土壤可以原位回填或作為路基材料、工程渣土(填土)、綠化用土、進行衛生填埋或作為填埋場覆土等。

穩定化處理不能降低土壤中污染物總量,僅改變其生物有效性和遷移性。如何評估穩定化處理效果及環境風險至關重要。國內外專門針對污染土壤穩定化處理的評估方法尚未建立,目前主 要參照固體廢物浸出毒性評價方法。土壤浸出評估標準(限值),目前國內大多采用較為嚴格的地下水環境質量標準,或根據修復后土壤的應用場景自行制定標準并采用專家論證方式確認。

處理后土壤的用途不同,其處理要求和評估方法理應不同。然而,現有的評估方法并不是與 特定用途的實際處置情景相結合而建立的浸出方法。由于固化穩定化修復技術本身特點,人們尤其關心處理后污染物在土壤中的長期穩定性,尤其是對有機螯合劑/絡合劑、硫化物等藥劑,因此急待建立一套長期性評估指標,如對持久性、干濕交替、加速老化、酸堿侵蝕等的評估。

結論

棕地的污染物是“棕地”開發利用的環境健康隱患。棕地土壤的污染物大多處于“老化”狀態,修復難度較大。棕地修復要求采用快速方法。安全填埋、焚燒制磚、固化、淋洗、植物修復、穩定化等修復技術對棕地土壤適用性不同。比較而言,穩定化是棕地土壤修復最實用方法。

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