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对铬污染场地修复技术研究及应用的分析

日期:2019-09-06    来源:基层建设

国际节能环保网

2019
09/06
10:51

关键词: 场地修复 土壤修复 铬污染修复

  作为工业生产中重要的原材料,金属铬被广泛用在印染、电镀或催化等行业中,工业遗留场地内金属铬含量较高,且存在明显的金属铬污染问题。由于城市内土地环境日渐研究,人们需要在仅有的土地上进行项目开发,针对金属铬污染的土地,需要重新利用,避免土地被长期闲置在此。因此,人们采用一种场地修复技术改善遗留场地的铬污染现状。
  1、铬污染场地当前污染现状
  工业生产进程中,铬盐使用后会有铬渣存在,如果铬渣长期堆放在场地,人们没有对其有效处理,将会导致场地出现金属铬污染问题。2017年环保部门实地考察统计,我国已经有超过四百万吨铬渣未经处理被堆放在遗留场地中,且铬渣堆放数量仍在增加。近几年,国家环保部门特别颁发了《铬渣污染综合整治方案》,要求各企业严格按照文件中的要求科学处置铬渣,并采用积极有效的方式处理现存的四百万吨铬渣,从而保护当地水源,使金属铬污染不再影响人们的正常居住生活[1]。存放饹渣的场地由于工业企业的防护措施和管理不到位,导致场地内土壤和地下水中金属铬含量严重超标,部分铬渣堆放的位置距离河流较近,且周围居住人口密集,这种环境敏感区内如果出现金属铬污染现象,将会严重影响着周围的生态环境,危害人们的生命健康。timg (9)
  2、关于铬污染的危害分析
  生态环境中金属铬主要以两种价态存在-三价铬和六价铬,其中六价铬严重污染生态环境,其毒性是三价铬的一百倍以上。可溶性铬酸钠与铬酸钙有着较强的氧化性,长期在空气中对方将会导致人体皮肤、内在肠道出现溃疡问题,甚至引发心肌病变和腹部疼痛,有的人在金属铬污染地区生活,也出现了肝肾衰竭问题。由此可见,金属铬污染危害着人的身体器官与生命系统,严重情况下也会引发死亡现象[2]。
  3、铬污染场地修复技术研究及应用
  针对金属铬污染地区的场地修复与治理,人们经常采用以下两种治理方式:(1)改变金属铬在土壤中的存在形式,将六价铬经过化学反应,还原成三价铬,降低金属铬的生物毒性和在土壤中的迁移能力,淡化它的生物可利用性。(2)将污染场地中的金属铬成分清除。目前铬污染场地修复技术主要有固化稳定化技术、电动修复技术、生物修复技术、化学还原修复技术和淋洗修复技术。
  3.1固化与稳定技术
  一般情况下,人们经常使用物理法或物理化学原理法,对金属铬污染场地进行治理,但是这一治理工程量较大,金属铬在污染场地中经常存在于土壤表层。固化稳定化技术对金属铬污染场地进行修复,主要分为固化、稳定两方面,这种修复技术需要将物理和化学修复技术融合应用。其中固化修复指的是使用某种物质,将其与金属铬污染土壤相互混合,在物理作用影响下,混合物将金属铬污染物包裹,污染物呈现出大颗粒状,从而降低了金属铬在土壤中的表面积,提高土壤对金属铬污染的抵抗能力,有效预防铬污染风险出现。与固化不同的是,稳定化主要采用化学法,利用稳定剂将金属铬污染场地的土壤性质改变,加强土壤对金属铬的有效吸附,从而实现污染物的沉淀,最终降低金属铬的生物有效性。
  当化学稳定剂和金属铬相遇后发生了氧化还原反应,毒性较高的金属铬被转化为毒性较低的生物状态,例如六价铬经过氧化还原反应变成了三价铬。人们将尝试用石灰或者水泥作为金属铬污染修复的固化剂,将活性炭作为金属铬污染修复的稳定剂。不仅如此,还可以利用电导加热的方法使受到金属铬污染的土壤实现玻璃化。某地冶炼厂改造生产中,经过检测,该地的金属铬在地表土壤中存在大量的六价铬,经过研究得知,该地产生金属铬污染的原因是电镀废水长期发生泄漏问题,污染因子是六价铬,人们在土壤表层加入了SD-I重金属稳定化药剂。未投入稳定剂时,六价铬含量为1207mg/L,当投加浓度为1%的SD-I稳定剂后,六价铬含量为13.2mg/L[3]。
  3.2电动修复技术
  针对工业生产遗留的金属铬污染场地修复问题,电动修复技术也是一种有效的铬污染修复技术。在金属铬污染表层土壤两端加入直流电场,在电渗现象影响下,金属铬就会被迁移到三价铬阴极室或者六价铬阳极室中。这样做可以将铬盐溶液有效收集并处理,溶液得到净化后,水可以回灌,最终溶解金属铬污染场地内的污染物,反复循环,受到污染的土壤得到物理修复。有研究人员针对金属铬污染物中的三价铬与六价铬之间的转化机理进行分析,针对传统的电动修复技术加以改良,加强对污染物的酸碱度进行控制,最后提高了金属铬的有效去除率。经过实验研究,最终发现当污染物酸碱度达到6.0和10.0的时候,表层土壤中金属铬污染物去除率为25.3%与24%,这种酸碱度情况下金属铬电动修复效果更佳。timg (5)
  3.3生物修复技术
  所谓金属铬的生物修复技术,具体需要通过植物与微生物的综合治理,人们利用金属铬污染场地内的微生物,后者加入驯化后的微生物,在微生物进行还原反应之后,将六价铬还原成三价铬,最终有效修复金属铬污染土壤。
  3.3.1微生物修复技术
  对金属铬污染场地进行微生物修复时,人们需要使用当地的微生物或者驯化后的微生物,将其与金属铬污染物相结合,发生还原作用后降低表层土壤中的毒性。常见的微生物主要有杆状菌和肠细菌。按照金属铬污染场地内污染物的不同作用机理,人们也要使用相应的微生物修复技术,例如生物还原沉淀、生物甲基化以及生物吸附。最常使用的污染物修复技术就是生物还原沉淀修复技术,微生物拥有还原酶催化的作用,与污染物相接触后,其代谢物可以将六价铬进行还原。有研究人员针对这一问题使用了淋溶实验,针对金属铬污染土壤中的六价铬进行微生物修复,随后分别每千克添加了4g和5g的碳源与氮源。经过观察发现微生物与污染物的反应效果较好,混合液中的六价铬的浓度已经在降低,最终可以达到预期修复效果。
  3.3.2植物修复技术
  与微生物修复技术相比,植物修复技术属于近几年新兴的污染场地修复技术。该技术主要利用了植物的修复原理,常见的有植物固定、根际降解与过滤、植物挥发与萃取。针对植物固定修复技术、植物挥发修复技术与植物萃取修复技术,它们是金属铬污染场地的主要三种修复类型。有研究人员特别研究了金属铬污染的超累积特性,发现李氏禾作为超累积金属铬的一种植物品种,叶片上金属铬的累积量每kg可以达到1786.9mg,这一品种累积量较高,可以针对金属铬植物修复技术的应用提供支持。
  3.4化学还原技术
  与上文提到的相似,关于金属铬污染修复的化学还原技术,就是将六价铬还原为三价铬。这是因为三价铬难以溶解,它可以降低金属铬在土壤环境内的迁移能力,人们在金属铬污染现场内添加还原剂,也可以使用可渗透氧化还原反应强实现污染物的化学还原。常见的还原剂有硫酸亚铁,人们需要根据金属铬污染现场实况确定硫酸亚铁的添加量。
  3.5淋洗修复技术
  常见的淋洗修复技术主要有以下两种:(1)原位土壤淋洗修复技术。该技术适合用在金属铬污染带处于不透水层上方的沙质土壤中,淋洗液在重力作用下渗入到污染土壤中并溶解土壤中铬元素,通过安装抽提井将洗脱液进行收集和处理。(2)异位土壤淋洗修复技术。挖出铬污染土壤,铬污染土壤进行预处理后通过加入淋洗液混合搅拌,将存在于土壤中的铬元素溶解到淋洗液中,使金属铬与土壤分离的目的,降低土壤中铬元素的含量,从而达到铬污染土壤修复的目的。
  总结:总而言之,随着我国金属铬污染情况日渐严重,人们对金属铬污染土壤的修复技术研究不断深入,传统的物理法与化学法成本较高,处理效果不尽人意,很难大规模使用。因此,在不改变破坏土壤本身结构、保持土壤原有肥力的前提下,有效降低土壤中金属铬的含量将是未来铬污染场地修复技术的重点研究方向。

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