科技助力土壤修復

黃丹雯

“新的一年，廣東將進一步強基礎、穩質量、促管控、嚴考核，持續推進全省土壤污染防治。”為打好打贏污染防治攻堅戰，廣東省對扎實推進凈土保衛戰提出了明確要求。

經過幾十年的發展，在土壤修復方面國內外積累了較為豐富的修復技術與治理經驗，結合廣東實際，有哪些技術適合在全省應用推廣，為此，記者采訪了廣東省環境科學研究院專家。

固化穩定化技術的可推廣經驗

為促進土壤污染治理和修復技術推廣，“土十條”提出分批實施200個土壤污染治理與修復技術應用試點項目，根據試點情況，再比選形成一批易推廣、成本低、效果好的適用技術。東莞是全國首批實施土壤污染治理與修復技術應用試點項目的城市之一。

作為廣東省土壤重金屬污染的常用修復技術，固化穩定化技術可分為原位和異位固化穩定化，東莞此前就曾采用異位固化穩定化技術開展修復工作。該技術通過向污染土壤中添加固化劑或穩定化劑，經充分混合，使其與污染介質和污染物發生物理、化學作用，將污染土壤固封為結構完整的具有低滲透性的固化體，或將污染物轉化成化學性質不活潑形態，降低污染物在環境中的遷移和擴散能力，從而達到修復污染土壤的目的。

“《污染地塊修復技術指南—固化/穩定化技術（試行）（征求意見稿）》提出，固化穩定化修復工程完成后需進行修復效果評估，并對產物進行長期監測與維護，長期監測持續時間原則上不少于5年，第5年后根據固化穩定化產物的長期穩定性和運行效果決定是否需要繼續監測。”廣東省環境科學研究院生態與土壤修復研究所所長鄧一榮向記者介紹，固化穩定化技術是比較成熟的固體廢物處置技術，常用的固化技術包括水泥固化、石灰火山灰固化、塑性材料固化、有機聚合物固化、自膠結固化、熔融固化（玻璃固化）和陶瓷固化等;常用的穩定化技術包括pH值控制技術、氧化/還原電位控制技術、沉淀與共沉淀技術、吸附技術、離子交換技術等。2010年以來，該技術在工程上應用快速增長，已成為國內重金屬污染土壤修復的主要技術之一。

水泥窯協同處置重金屬

“除了固化穩定化技術，在修復土壤重金屬污染方面，水泥窯協同處置技術也是常規應用技術之一。”鄧一榮表示，國內水泥窯協同處置常用于處置各種固廢、不合格產品以及事故污染土壤等。水泥窯協同處置技術適用于土壤有機污染物及部分重金屬，利用水泥回轉窯內的高溫、氣體長時間停留、熱容量大、熱穩定性好、無廢渣排放等特點，在生產水泥熟料的同時，焚燒固化處理污染土壤。有機污染土壤從窯尾煙氣室進入水泥回轉窯，在水泥窯的高溫條件下，污染土壤中的有機污染物轉化為無機化合物，而重金屬污染土壤則從生料配料系統進入水泥窯，使重金屬固定在水泥熟料中。

因水泥窯協同處置是在水泥生產過程中進行的，協同處置不能影響水泥廠正常生產及水泥產品質量，也不能對生產設備造成損壞，“所以在水泥窯協同處置污染土壤過程中，需嚴格控制進料中氯、硫等元素的含量，慎重確定污染土的添加量，且不宜用于處理汞、砷、鉛等重金屬污染較重的土壤。”廣東省環境科學研究院生態與土壤修復研究所工程師李洪偉指出。除此之外，還需定期對水泥回轉窯排放的尾氣和水泥熟料中特征污染物進行監測，并根據監測結果采取應對措施。

廣東創新研發淋洗修復設備

土壤淋洗修復技術也被應用于廣東省部分污染地塊的修復工程。土壤淋洗技術是將水或含有沖洗助劑的水溶液、表面活性劑等淋洗劑注入到污染土壤或沉積物中，清洗土壤中污染物的過程，簡單來說，即是將土壤中的污染物轉移到液體中的一種修復手段。“這種技術適用于重金屬、半揮發性有機污染物和難揮發性有機污染物，而且修復過程中產生的淋洗廢液仍需做進一步處置后方可排放。”

位于廣州廣鋼白鶴洞地塊采用的就是土壤淋洗與熱脫附、固化穩定化技術相結合的方式進行修復，先將污染土壤經篩分去除粒徑大于50mm礫石后，通過土壤洗脫設備將污染土壤進一步減量化，粒徑大于75μm的粗顆粒清洗干凈達標后填埋或者資源化利用，小于75μm的細顆粒泥餅經熱脫附設備徹底去除多環芳烴，再通過固化穩定化技術處理控制土壤中重金屬的環境風險至可接受水平，達到無害化的目的。

據介紹，目前歐美等發達國家淋洗工程已表現出設備先進、自動化控制、設備商業化程度高等特點，但我國土壤淋洗修復技術的研究起步較晚，研究側重于淋洗藥劑篩選、多元淋洗劑復配和淋洗條件優化，多數研究還處于實驗室模擬及中試試驗階段，可規模化應用的土壤淋洗成套設備研制相對滯后，與國外成熟的修復技術相比存在很大差距。

以往在廣東應用淋洗技術治理土壤污染的案例并不多，一方面由于成本太高，另一方面因為添加的藥劑容易導致二次污染。針對這些不足，廣東省環境科學研究院生態與土壤修復研究所牽頭并聯合中國科學院地理科學與資源研究所創新研發了“減量與淋洗一體化設備”。

“該設備于去年通過驗收，有淋洗和篩分兩大功能，以前需要用藥劑，現在只是用清水就可以進行淋洗，把沙子洗出來再進行篩分，起到減量化的作用。”據鄧一榮介紹，這套設備包括進料系統、土壤淋洗系統、精細篩分系統、廢液處理及回用系統、淋洗污泥脫水—穩定化系統和自控化系統。該套設備的成功驗收，也增強了廣東省在土壤修復領域的科技實力與自主技術創新能力，為廣東污染場地土壤修復快速增長的市場需求提供工程技術支撐，對打好土壤污染防治攻堅戰具有重要戰略意義。

熱脫附技術破解有機污染

熱脫附技術在國外始于上世紀七十年代，目前已較為成熟，被廣泛應用于工程實踐，1982—2004年間，約有70個美國超級基金項目采用熱脫附技術作為主要的修復技術，在國內的應用則處于發展階段。

2017年，廣州油制氣廠污染地塊采用燃氣原位熱脫附技術修復，效果顯著。該項目為熱脫附修復技術在廣東的推廣應用提供了成熟經驗和典型案例。“目前廣東在處理有機污染土壤方面，熱脫附技術應用最多，是廣東省修復土壤有機污染的主要修復技術之一。”

熱脫附技術可處理揮發及半揮發性有機污染物（如石油烴、農藥、多氯聯苯等）和汞。通過直接在地下對土壤進行加熱，再把污染物通過管道抽提出來，在原位把污染物解決掉;或者把土壤挖出后加熱至目標污染物的沸點以上，通過控制系統溫度和停留時間，有選擇地促使污染物氣化揮發，使目標污染物與土壤分離，達到去除污染物的目的。

熱脫附技術應用前，需要識別土壤污染物的類型及其濃度，了解土壤質地、粒徑分布和濕度等參數，此外還需要考慮是否有足夠的空間進行土壤預處理，公用設施（燃料、水、電）是否滿足要求，以及管理部門和當地群眾對熱脫附技術的接受程度等。

氧化還原處理有毒污染物

“還有一種是氧化還原處理技術，例如廣州紅云涂料廠地塊就是采用氧化技術達到治理污染土壤的目的。”據介紹，氧化技術是通過向污染土壤添加過氯酸鈉、高錳酸鉀等氧化藥劑進行氧化反應，促使土壤中的污染物轉化為無毒或相對毒性較小的物質。

氧化技術可處理石油烴、苯系物、酚類、MTBE、多環芳烴、農藥等大部分有機物，通過污染土壤清挖、破碎、篩分、藥劑噴灑、多次攪拌等步驟，再監測、調節污染土壤反應條件，直至自檢結果顯示目標污染物濃度滿足修復目標要求。

而還原技術則是通過添加硫酸氫鈉、硫酸亞鐵等還原藥劑進行還原反應。“還原技術在廣東的案例并不多，這項技術主要針對含有鹵代物等污染物的土壤，通過脫掉鹵素再進行降解。”

據介紹，應用氧化還原技術進行處理時，藥劑注入前需要通過藥劑攪拌系統進行充分混合使藥劑發揮最大效果。此外，還需要對修復過程以及修復后進行監測，主要監測污染物濃度、pH值、氧化還原電位等參數，如果污染物濃度出現反彈，可能需要進行藥劑補充注入。目前，氧化還原技術在國內污染地塊修復中的應用也越來越廣泛。