淋洗和固化/稳定化修复技术在土壤重金属污染治理中的应用

　　摘要

　　本文在采集分析浙江省某电镀园区退役场地土壤污染情况的基础上,针对其特征污染因子,研究了淋洗修复技术和固化/稳定化修复技术对该污染土壤的修复效果。其中,淋洗修复技术的内容主要为筛选淋洗剂及确定最佳淋洗条件,固化/稳定化修复技术的主要内容为确定固定剂及稳定剂的添加比例,同时还分析了两种技术修复前后土壤结构的变化,从而为两种技术的实际应用提供理论依据。

　　主要结论如下:

　　(1)通过对采集样品的分析,该电镀园区的超标污染物主要为铜和镍,浓度分别为179.8mg/kg及99.6mg/kg。考虑到今后污染更为严重的土壤的修复,将该土样配制成超《展览会用地土壤环境质量评价标准》(暂行)(HJ 350-2007)中B类标准限值(铜为600mg/kg、镍为2400mg/kg)的待试土壤。经测定,待试土壤中铜镍浓度分别为1070mg/kg和2708mg/kg,铜的五种形态分别占34.99%、13.46%、11.92%、6.71%及 32.91%,镍的五种形态分别占 57.40%、2.44%、0.86%、0.70%及38.59%。铜镍的有效态分别为67.09%和61.41%,存在较高的环境风险。

　　(2)通过比较去离子水、EDTA、乙酸、草酸、柠檬酸、腐殖酸6种淋洗剂对待试土壤的淋洗效果,筛选出EDTA和柠檬酸作为备用淋洗剂。EDTA的最佳淋洗条件为浓度0.05mol/L,淋洗10h,对铜镍的去除率分别为70.60%和69.17%;柠檬酸的最佳淋洗条件为浓度0.2mol/L,淋洗8h,对铜镍的去除率分别为61.74%和57.96%;而且,两种淋洗剂主要去除铜的可交换态、碳酸盐结合态及铁锰氧化物结合态,去除率均在60%以上,而对镍主要去除可交换态和碳酸盐结合态,去除率均在70%以上。另外通过淋洗次数和两种淋洗剂的组合实验可知,组合淋洗对铜镍的去除效果较两种淋洗剂各洗两次的效果好,考虑到EDTA的难降解性,建议先用EDTA再用柠檬酸的淋洗顺序,铜镍的去除率可达79.22%和73.07%。

　　(3)根据固定化实验结果,当水泥土壤的添加比例为5:5时,铜镍的浸出浓度分别为0.09mg/L及0.03mg/L,均能满足要求,既不超过《浸出毒性鉴别标准》(GB 5085.3-2007)中的浸出毒性鉴别标准值,也不超过《地下水环境质量标准》(GB/T 14848-93)中的III类标准限值;还可以看出,水泥对镍的固定化效果显着高于对铜的固定化效果。由石膏和竹炭稳定化处理的实验结果可知,当石膏的添加比例为30%,竹炭的添加比例为15%时,铜的浸出浓度分别为0.68mg/L及0.90mg/L,能满足要求,但镍的浸出浓度均不能满足要求,可见,石膏和竹炭能较好对铜进行稳定,但对镍的稳定效果较差。

　　(4)通过测定淋洗后上清液中的Fe、Ca、K等元素的含量可知,虽然EDTA和柠檬酸对铜镍的淋洗效果非常显着,但同时也去除了大量的土壤基质元素。淋洗一次的情况下,EDTA对三种元素的去除量分别为2459mg/kg、304mg/kg及246mg/kg,梓檬酸对三种元素的去除量分别为2041 mg/kg、325mg/kg及312mg/kg。

　　第二次淋洗时,EDTA对三种元素的去除量分别为653mg/kg、357mg/kg、115mg/kg,梓檬酸对三种元素的去除量分别为1393mg/kg、84mg/kg及130mg/kg。因此建议淋洗1次时采用柠檬酸,淋洗两次时采用先EDTA再柠檬酸的淋洗顺序,可以相对地降低对Fe、Ca、K的去除量。

　　(5)泥土比为5:5处理的固化体的抗压强度为6.9MPa,满足《固化类路面基层和底基层技术规程》(CJJ/T 80-98)中的固化类混合料的强度标准,既能用于基层的铺设,也能用于底基层的铺设,既能用于城市快速路和城市主干路的铺设,也能用于城市次干路和支路的铺设。经石膏和竹炭稳定化处理,铜镍五种形态的含量均发生了较大的改变,具体表现为可交换态铜镍的降低,碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态及有机结合态铜镍的增加,残渣态铜的增加及残渣态镍的降低。

　　其中,铜的有效态由67.09%分别降低到了 66.41%和55.88%,稳定化效果较好;而镍的有效态由61.41%分别增加到了 63.39%和63.90%,稳定化效果较差。

　　关键词:污染土壤重金属土壤修复淋洗固化/稳定化

　　目录
　　
　　摘要
　　
　　1 绪论
　　
　　1.1我国土壤污染现状
　　1.1.1土壤污染日益严重
　　1.1.2土壤重金属污染现状
　　1.2重金属污染土壤修复技术
　　1.2.1分离去除
　　1.2.2固定稳定
　　1.2.3隔离阻断
　　1.2.4其他
　　1.3本文的研宄意义、研宄内容与技术路线
　　1.3.1研宄意义
　　1.3.2研宄目标
　　1.3.3研宄内容
　　1.3.4技术路线
　　
　　2供试土壤的准备
　　
　　2.1引言
　　2.2材料与方法
　　2.2.1材料来源
　　2.2.2实验方法
　　2.2.3数据处理与统计
　　2.3实验结果与分析
　　2.4本章小结
　　
　　3重金属污染土壤淋洗修复技术适用性研究
　　
　　3.1 引言
　　3.2材料与方法
　　3.2.1实验设计
　　3.2.2数据处理与统计
　　3.3结果与分析
　　3.3.1不同淋洗剂对淋洗效果的影响
　　3.3.2淋洗浓度对淋洗效果的影响
　　3.3.3淋洗时间对淋洗效果的影响
　　3.3.4淋洗次数对淋洗效果的影响
　　3.3.5不同淋洗组合对淋洗效果的影响
　　3.3.6重金属去除形态的分析
　　3.4本章小结
　　
　　4重金属污染土壤固化/稳定化修复技术适用性研究
　　
　　4.1引言
　　4.2材料与方法
　　4.2.1实验材料
　　4.2.2实验设计
　　4.2.3数据处理与统计
　　4.3结果与分析
　　4.3.1水泥对重金属污染土壤的固化效果
　　4.3.2石膏、竹炭对重金属污染土壤的稳定效果
　　4.4本章小结
　　
　　5修复前后土壤性质的变化
　　
　　5.1 引言
　　5.2材料与方法
　　5.2.1实验设计
　　5.2.2数据处理与统计
　　5.3结果与分析
　　5.3.1淋洗后土壤中Fe、Ca、K的变化
　　5.3.2固定化处理后土壤强度的变化
　　5.3.3稳定化处理后重金属形态的变化
　　5.4本章小结
　　6.1研究结论
　　6.2 展望
　　
　　参考文献