鋅污染土壤固化/穩定化修復試驗研究

摘要：目前，我國土壤重金屬污染依然比較嚴重，必須進一步強化重金屬污染物排放控制，有效防控涉重金屬環境風險。本文結合具體案例，采用固化/穩定化技術對鋅污染土壤進行修復試驗，然后開展修復效果評價。經實踐驗證，土壤中鋅浸出量遠低于《地下水質量標準》（GB/T 14848—2017）的Ⅲ類標準限值，達到修復效果。

關鍵詞：鋅污染土壤；固化/穩定化；修復

中圖分類號：X53 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）04-00-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.04.004

Experimental study on solidification/stabilization remediation of zinc contaminated soil

ZHANG Pengfei， YAN Qiming， ZHANG Yang， LI Xianrui

（Nucleus Industry No.247 Brigade of Tianjin North China Geological Exploration Bureau， Tianjin 301800， China）

Abstract： At present， soil heavy metal pollution in China is still relatively serious， and it is necessary to further strengthen the control of heavy metal pollutant emissions and effectively prevent and control environmental risks related to heavy metals. Based on specific cases， this paper adopts solidification/stabilization technology to conduct remediation experiments on zinc contaminated soil， and then evaluates the remediation effect. Through practical verification， the amount of zinc leaching in soil is far below the Class Ⅲ standard limit specified in the “Groundwater Quality Standard” （GB/T 14848—2017）， thus achieving remediation effects.

Keywords： zinc contaminated soil; solidification/stabilization; remediation

調查數據顯示，我國土壤中，鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳8種無機污染物的點位超標率分別為7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%[1]。隨著我國經濟的發展，產業結構逐漸調整，重點行業重點重金屬污染物排放量得到較好控制，重金屬污染防控取得積極成效。但一些地區重金屬污染事件仍時有發生，威脅生態環境安全和人民群眾健康，重金屬污染治理成效還不穩定，與人民群眾的期待還有差距。2022年3月，生態環境部發布《關于進一步加強重金屬污染防控的意見》[2]，要求進一步強化重金屬污染物排放控制，有效防控涉重金屬環境風險。本文以某坑塘為例，采用固化/穩定化技術對鋅污染土壤進行修復試驗，然后開展修復效果評估，以期為重金屬污染土壤修復提供參考。

1 固化/穩定化修復對象與評價方法

固化/穩定化技術運用物理法或化學法將土壤中污染物固定，或者將污染物轉化成化學性質不活潑的形態，污染物總量未發生變化，但會阻止其在環境中遷移、擴散，從而降低污染物的危害。國內外常采用固化/穩定化技術修復鋅污染土壤，其修復周期較短，預期效果較好，成本較低。該坑塘采用水泥進行固化，同時采用石灰與粉煤灰進行穩定化處理，通過小試、中試確定外加劑最優配合比，最終達到修復效果。目前，對于固化/穩定化修復效果，主要從固化體的物理性質、污染物的浸出毒性和浸出量、形態分析與微觀檢測等方面予以評價。本文采用《固體廢物 浸出毒性浸出方法 水平振蕩法》（HJ 557—2010）[3]、《固體廢物 浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法》（HJ/T 299—2007）[4]檢測浸出液中鋅的浸出量。本研究只針對土壤中的鋅元素（Zn），根據坑塘區域環境及修復要求，確定修復目標值。該坑塘周邊為村莊和農用地。從修復目標來看，浸出液中鋅的浸出量要滿足《地下水質量標準》（GB/T 14848—2017）的Ⅲ類標準[5]，即鋅浸出量不大于1 mg/L。

2 固化/穩定化修復試驗

2.1 小試結果

小試土壤樣品來自污染場地，于同一位置采集5件樣品（每件1 kg），巖性均為粉質黏土，pH為8.12，含水率為33.78%，Zn含量為2 950 mg/kg。

每件樣品分別添加不同摻量的外加劑進行對照試驗，外加劑水泥、石灰、粉煤灰的配合比為4∶1∶2，攪拌均勻，檢測不同外加劑摻量下其浸出液的鋅浸出量，如表1所示。經檢測，XS3樣品鋅浸出量最低，其次為XS2。結果表明，不同外加劑摻量下，土壤鋅浸出量均可滿足修復要求。

小試結果表明，選用外加劑對土壤進行固化/穩定化處理，可將鋅浸出量降到低于修復目標值，使用外加劑處理場地污染物是切實可行的。污染土壤修復后，鋅浸出量遠遠小于修復目標值，綜合考慮外加劑摻量及成本，防止過度修復，現場中試選用的污染土壤與外加劑質量比為90∶10，外加劑水泥、石灰、粉煤灰的配合比為4∶1∶2。

2.2 中試結果

中試土壤樣品來自污染場地，在場地不同位置采集2件樣品進行現場中試，樣品編號分別為Z01和Z02。根據小試，將晾曬后的污染土壤與外加劑攪拌均勻，二者的質量比為90∶10，外加劑水泥、石灰和粉煤灰配合比為4∶1∶2。首先，在地面上平鋪一層防滲膜，防止重金屬鋅通過淋濾作用進入下層土壤造成二次污染；其次，按照小試最佳配比，取污染土壤、水泥、石灰和粉煤灰，并攪拌均勻，在添加外加劑和攪拌過程中，全程開啟霧炮機，防止降塵對周邊環境造成二次污染；待污染土壤和外加劑攪拌均勻后，壓實并養護24～48 h；最后進行現場檢測，其浸出液的鋅浸出量如表2所示。

中試結果表明，選用外加劑對土壤進行固化/穩定化處理，可將鋅浸出量降到低于修復目標值，使用外加劑處理場地污染物是切實可行的。污染土壤修復后，鋅浸出量遠遠小于修復目標值，綜合考慮外加劑摻量及成本，防止過度修復，修復施工選用的污染土壤與外加劑質量比為90∶10，外加劑水泥、石灰、粉煤灰的配合比為4∶1∶2。

3 場地修復效果評估

固化/穩定化修復施工流程主要包括清挖與轉運、預處理、外加劑混合、取樣檢測與驗收、景觀修建等環節[6-8]。清挖的土壤及時轉運，規劃好運輸路線，防止運輸過程中出現傾灑。污染土壤轉運至設計的Z字形景觀平臺東側暫存，建立圍擋，減少施工對周邊環境的影響。Z字形景觀平臺地基鋪設厚度0.4 mm的防滲膜，防止污染物垂直遷移，使污染風險可控[9-10]。根據現狀調查，本項目污染土壤為表層0.2 m以淺土壤，土壤中的主要污染物為鋅。利用修復后的土壤建設Z字形景觀平臺，并采用三維植被網和人工仿真草坪對Z字形景觀平臺進行防護。

為了評估土壤修復效果，共布設8個采樣點位，采集土壤樣品進行檢測。監測點位布置如圖1所示。取樣深度均為0.2 m，巖性均為粉質黏土，土壤樣品檢測結果如表3所示。土壤樣品的鋅浸出量最大值為0.039 mg/L，低于《地下水質量標準》（GB/T 14848—2017）的Ⅲ類標準限值（1 mg/L），達到修復效果。

4 結論

本文采用固化/穩定化技術對鋅污染土壤進行修復試驗，然后結合實踐應用，開展修復效果評估，以期為重金屬污染土壤修復提供借鑒。其間采用水泥作為固化劑，采用石灰和粉煤灰作為穩定劑，采用《固體廢物 浸出毒性浸出方法 水平振蕩法》（HJ 557—2010）、《固體廢物 浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法》（HJ/T 299—2007）檢測浸出液中鋅的浸出量。污染土壤與外加劑質量比為90∶10，外加劑水泥、石灰、粉煤灰的配合比為4∶1∶2時，小試階段土壤鋅浸出量出現最低值（0.014 mg/L），中試階段土壤鋅浸出量小于0.010 mg/L，修復施工階段土壤鋅浸出量最大值為0.039 mg/L。經評估，土壤中鋅浸出量均遠低于《地下水質量標準》（GB/T 14848—2017）的Ⅲ類標準限值（1 mg/L），達到修復效果。研究表明，以水泥為固化劑，石灰和粉煤灰為穩定劑，可以對鋅污染土壤進行固化/穩定化處理，實現預期修復目標。

參考文獻

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2 生態環境部.關于進一步加強重金屬污染防控的意見[EB/OL].（2022-03-07）[2023-01-19].https：//www.mee.gov.cn/xxgk2018/xxgk/xxgk03/202203/t20220315_971552.html.

3 環境保護部.固體廢物 浸出毒性浸出方法 水平振蕩法：HJ 557—2010[S].北京：中國環境科學出版社，2010.

4 國家環境保護總局.固體廢物 浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法：HJ/T 299—2007[S].北京：中國環境科學出版社，2007.

5 國家質量監督檢驗檢疫總局，國家標準化管理委員會.地下水質量標準：GB/T 14848—2017[S].北京：中國標準出版社，2017.

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8 李云飛，張 璐，吳玉嬌，等.典型電鍍場地含氟重金屬污染土壤固化/穩定化技術研究與工程應用[J].浙江農業科學，2022（10）：2429-2432.

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