污染土壤淋洗修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展

1、第29卷第5期2010年 10月四 川 環(huán) 境S I CHUAN ENV I RONM ENTVol 29,N o 5O ctober 2010綜 述收稿日期:2010 01 27基金項(xiàng)目:國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃項(xiàng)目(2006AA06Z351;中國科學(xué)院成都生物所知識(shí)創(chuàng)新領(lǐng)域前沿創(chuàng)新項(xiàng)目;攀枝花市產(chǎn)業(yè)化科技推進(jìn)行動(dòng)項(xiàng)目。作者簡介:何 岱(1981-,女,重慶人,2004年畢業(yè)于電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)通訊工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)應(yīng)用專業(yè),雙學(xué)士,研究方向?yàn)榄h(huán)境工程和環(huán)境評(píng)價(jià)。污染土壤淋洗修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展何 岱1,周 婷2,3,袁世斌2,李 娜2,董 微2(1.四川省輻射環(huán)境管理監(jiān)測(cè)中心站,成

2、都 610031;2.中國科學(xué)院成都生物研究所,成都 610041;3.中國科學(xué)院研究生院,北京 100049摘要:本文介紹了淋洗修復(fù)技術(shù)和淋洗裝置在污染土壤修復(fù)技術(shù)中的應(yīng)用,對(duì)有機(jī)物、重金屬及放射性核素污染土壤淋洗修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)和評(píng)價(jià),還探討了淋洗修復(fù)技術(shù)的發(fā)展方向及其應(yīng)用前景。關(guān) 鍵 詞:土壤修復(fù);淋洗;有機(jī)物;重金屬;放射性核素中圖分類號(hào):X 53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1001 3644(201005 0103 06R esearch Progress of F lushing Technology i n SoilR e m ediation H E Dai 1,Z

3、 H OU T i n g 2,3,YUAN Sh i bin 2,L I Na 2,DONG W ei2(1 S ichuan Center of Rad i a tion Environm ent al M onit or in g &Sup ervising,Chengdu 610031,China;2 Chengdu Ins titute of B iology,Chinese A cad e m y of Sciences ,Chengdu 610041,Chi na ;3 G raduate U ni ver sit y of Chi nese A cade my of Scien

4、ces,B eijing 100049,ChinaA bstract :In t h is paper the stat us of fl ush i ng techniques and dev ices used i n the re m ediati on o f contam ina ted soils w erei ntroduced Especia lly their applica ti on for so ils contam i na ted by o rganic m atter ,heavy m eta l s and radi onuc lides we re rev i

5、e w ed and eva l uated T he deve l op m en t trend o f fl ushi ng technology and its applica tion prospect i n so il rem ed i a ti on we re a l so d i scussedK eyw ords :So il re m ediati on ;fl ushi ng ;organ i c m atter ;heavy m eta ls ;rad i onuc li des土壤污染被稱作 看不見的污染!。當(dāng)前,我國土壤污染日趨嚴(yán)重,耕地、城市土壤、礦區(qū)土壤等均

6、受到不同程度的污染,對(duì)生態(tài)環(huán)境、食品安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。土壤污染造成有害物質(zhì)在農(nóng)作物中積累,并通過食物鏈進(jìn)入人體,引發(fā)各種疾病,最終危害人體健康。土壤污染直接影響土壤生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,最終將對(duì)生態(tài)安全構(gòu)成威脅,然而,我國土壤污染防治基礎(chǔ)仍相當(dāng)薄弱。目前,全國土壤污染的面積、分布和程度均不清,導(dǎo)致防治措施缺乏針對(duì)性。防治土壤污染的法律還存在空白,土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)體系也遠(yuǎn)未形成。由于資金投入有限,土壤污染防治科研工作難以深入系統(tǒng)開展。土壤污染的治理和修復(fù)按其原理大致可分為物理、化學(xué)、生物、農(nóng)業(yè)等幾大類方法。其中,土壤淋洗修復(fù)技術(shù)具有適用范圍廣、見效快、處理容量大、效果顯著等特點(diǎn),具

7、有較好的實(shí)際應(yīng)用前景13。本文綜述了土壤修復(fù)中淋洗修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及其研究進(jìn)展,并展望了該領(lǐng)域可能需要進(jìn)一步深入研究的某些問題。1 土壤淋洗修復(fù)技術(shù)簡介1 1 土壤淋洗法及淋洗劑簡介土壤淋洗(so il leach i n g /fl u sh i n g /w ash i n g 就是利用流體去除土壤污染物的過程,借助能促進(jìn)土壤環(huán)境中污染物溶解或遷移作用的淋洗劑,通過水力壓頭推動(dòng)淋洗劑,將其注入到被污染土層中,然后把含有污染物的淋出液從土層中抽提出來,進(jìn)行污水處理而分離污染物的技術(shù)。污染物的去除率通常隨淋洗劑濃度的增大而提高,達(dá)到某一極值后趨于穩(wěn)定1。在使用淋洗修復(fù)技術(shù)前,應(yīng)充分了解土壤性

8、狀、主要污染物等基本情況,針對(duì)不同的污染物選用不同的淋洗劑和淋洗方法,進(jìn)行可處理性實(shí)驗(yàn),才能取得最佳的淋洗效果,并盡量減少對(duì)土壤理化性狀和微生物群落結(jié)構(gòu)的破壞2。1 1 1 土壤淋洗法分類土壤淋洗法按處理土壤的位置可以分為原位土壤淋洗和異位土壤淋洗。原位土壤淋洗通過注射井等向土壤施加淋洗劑,使其向下滲透,穿過污染物并與之相互作用。在此過程中,淋洗劑從土壤中去除污染物,并與污染物結(jié)合,通過解吸、溶解或絡(luò)合等作用,最終形成可遷移態(tài)化合物。含有污染物的溶液可以用提取井等方式收集、存儲(chǔ),再進(jìn)一步處理,以再次用于處理被污染的土壤。從污染土壤性質(zhì)來看,適用于多孔隙、易滲透的土壤;從污染物性質(zhì)來看,適用于重

9、金屬、具有低辛烷/水分配系數(shù)的有機(jī)化合物、羥基類化合物、低分子量醇類和羥基酸類等污染物。原位土壤淋洗系統(tǒng)主要由三個(gè)部分組成:(1向土壤施加淋洗劑的設(shè)備;(2下層淋出液收集系統(tǒng);(3淋出液處理系統(tǒng)。同時(shí),有必要把污染區(qū)域封閉起來,通常采用物理屏障或分割技術(shù)2,見圖1。異位土壤淋洗指把污染土壤挖出來,然后用淋洗劑來清洗、去除污染物,再處理含有污染物的淋出液,然后,將潔凈的土壤回填或運(yùn)到其他地點(diǎn)。通常先根據(jù)處理土壤的物理狀況,將其分成不同的部分,然后根據(jù)二次利用的用途和最終處理需求 ,圖1 原位土壤淋洗系統(tǒng)基本組成示意圖2F ig 1 The genera l ske tch of the basi

10、ccomponents o f i n situ so il flus h i ng system1 淋洗液;2 注射井;3 污染點(diǎn);4 提取井;5 處理廠;6 處理后的污染物達(dá)標(biāo)排放;7 再生淋洗劑和地下水采用不同的方法將這些部分清潔到不同程度。在固液分離過程及淋出液的處理過程中,污染物或被降解破壞,或被分離,最后將處理后的清潔土壤轉(zhuǎn)移到恰當(dāng)位置2。1 12 淋洗劑分類土壤污染源可以是無機(jī)污染物或有機(jī)污染物,淋洗劑可以是清水、化學(xué)溶劑或其他可能把污染物從土壤中淋洗出來的流體,甚至是氣體3。常見的淋洗劑分類見表124。表1 常見淋洗劑分類T ab 1 Comm on flus h i ng a

11、gents淋洗劑種類 示 例無機(jī)淋洗劑酸、堿、鹽等無機(jī)化合物絡(luò)合劑人工絡(luò)合劑乙二胺四乙酸(EDTA、氨基三乙酸(NTA、二乙基三胺五乙酸(DTPA、乙二胺二琥珀酸(EDDS等天然有機(jī)絡(luò)合劑檸檬酸、蘋果酸、草酸以及天然有機(jī)物胡敏酸、富里酸等表面活性劑人工合成表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDBS、十二烷基硫酸鈉(SDS、曲拉通(T rit on、吐溫(Tw een、波雷吉(Brij等生物表面活性劑鼠李糖脂、槐子糖脂、單寧酸、皂角苷、卵磷脂、腐植酸、環(huán)糊精及其衍生物等微乳液和膠態(tài)微氣泡懸浮液*注:*微乳液一般是由表面活性劑、油和水制成的一種透明狀液體;膠態(tài)微氣泡懸浮液可由表面活性劑溶液在文丘里槽(V

12、en t u ri t ank或其他改進(jìn)設(shè)備中制得。1 2 淋洗技術(shù)機(jī)理1 2 1 無機(jī)淋洗劑無機(jī)淋洗劑的作用機(jī)制主要是通過酸解或離子交換等作用來破壞土壤表面官能團(tuán)與重金屬或放射性核素形成的絡(luò)合物,從而將重金屬或放射性核素交換解吸下來,從土壤中分離出來2。1 2 2 絡(luò)合劑絡(luò)合劑的作用機(jī)制是通過絡(luò)合作用,將吸附在104 四川環(huán)境29卷土壤顆粒及膠體表面的金屬離子解絡(luò),然后利用自身更強(qiáng)的絡(luò)合作用與重金屬或放射性核素形成新的絡(luò)合體,從土壤中分離出來2。1 2 3 表面活性劑目前,大部分研究者認(rèn)為表面活性劑去除土壤中有機(jī)污染物主要通過卷縮(rollup和增溶(so l u b ilization。卷

13、縮就是土壤吸附的油滴在表面活性劑的作用下從土壤表面卷離,它主要靠表面活性劑降低界面張力而發(fā)生,一般在臨界膠束濃度(critica lm icelle concentrati o n,C MC,表面活性劑分子在溶劑中締合形成膠束的最低濃度以下就能發(fā)生;增溶就是土壤吸附的難溶性有機(jī)污染物在表面活性劑作用下從土壤解吸下來而分配到水相中,它主要靠表面活性劑在水溶液中形成膠束相,溶解難溶性有機(jī)污染物。增溶一般要在C MC以上才能發(fā)生。還有的研究者認(rèn)為表面活性劑的乳化、起泡和分散作用等也在一定程度上有助于土壤有機(jī)污染物的去除4。M iller提出生物表面活性劑還可通過兩種方式促進(jìn)土壤中重金屬的解吸,一是與

14、土壤液相中的游離金屬離子絡(luò)合;二是通過降低界面張力使土壤中重金屬離子與表面活性劑直接接觸5。2 淋洗技術(shù)在污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用2 1 有機(jī)物污染土壤土壤中的疏水性有機(jī)污染物易與有機(jī)質(zhì)結(jié)合,導(dǎo)致其生物可利用性降低,阻礙污染土壤的修復(fù)。淋洗劑的使用可以提高有機(jī)物在溶液中的溶解度,進(jìn)而影響有機(jī)物在水體表面的揮發(fā)及其在土壤、沉積物、懸浮顆粒物上的吸附、遷移和生物有效性等24。表2列舉了一些淋洗劑配方對(duì)有機(jī)物污染土壤的修復(fù)情況610。表2 不同淋洗劑對(duì)有機(jī)物污染土壤的修復(fù)情況T ab 2 F l ush i ng agents used i n the re m ed iati on of t he s

15、o tl s contem ina ted by o rganit m atter研究者年代淋洗劑配方污染物處理效果附 注余海粟等2004SDBS與吐溫20、吐溫40、吐溫60、吐溫80、波雷吉35或波雷吉58等組成的陰 非離子表面活性劑菲、芘菲和芘的表觀溶解度提高11 7%65 8%Sh i n K H等20040 5%的鼠李糖脂;#0 5%的吐溫80菲去除率:67%;#37%Conte P等2005分別使用水、SDS、曲拉通、處于臨界膠束濃度的腐植酸土壤A:多環(huán)芳烴土壤B:噻吩水不能徹底清除兩種土壤中的污染物,而所有表面活性劑都表現(xiàn)出相似的去除率(高達(dá)90%腐植酸溶液有增強(qiáng)微生物活性的功能

16、,有利于淋洗土壤中污染物的進(jìn)一步自然降解籍國東等20066(曲拉通:6(平平加:8(木素鈉:40(硅酸鈉:40(碳酸鈉;#6(曲拉通:6(壬酚聚醚:8(木素鈉:35(硅酸鈉:45(碳酸鈉;9(曲拉通:3(壬酚聚醚:8(木素鈉:50(硅酸鈉:30(碳酸鈉;%6(曲拉通:6(壬酚聚醚:3(木素銨:5(木素鈉:35(硅酸鈉:45(碳酸鈉石油類污染物洗油率:91 65%;#92 25%;92 11%;%91 94%通過正交實(shí)驗(yàn)得出的洗油效果最佳的4組配方尹 華等2009銅綠假單胞菌S6分泌的鼠李糖脂菲該生物表面活性劑使水中菲的溶解度增加了約23倍淋洗劑易生物降解影響淋洗劑對(duì)有機(jī)污染物淋洗效率的因素有許

17、多。Rodri g uez Cruz等研究發(fā)現(xiàn),非離子型淋洗劑曲拉通的增溶洗脫能力高于離子型淋洗劑;在黏性土壤中的增溶效果最為顯著11。U ssa w arujikulchai 等對(duì)不同有機(jī)碳含量下曲拉通去除污染土壤中萘和癸烷的實(shí)驗(yàn)表明:有機(jī)物的去除效率隨著淋洗劑濃度和有機(jī)碳含量的增加而增加12。單一淋洗劑的修復(fù)效率可能因其增溶能力有限而受到限制,而混合淋洗劑則可能因其具有較低的C MC而增大有機(jī)物在淋洗劑膠束中的分配系數(shù),可能有助于提高污染土壤修復(fù)效率,因而日益受到關(guān)注13。生物表面活性劑以其更強(qiáng)的表面活性和乳化能力、更好的專一性、無毒、易降解、抗菌等諸多優(yōu)勢(shì),在土壤修復(fù)領(lǐng)域得到了快速發(fā)展1

18、4。鼠李糖脂、槐子糖脂等生物表面活性劑,在重金屬和石油復(fù)合污染土壤的修復(fù)中顯示出良好的性能。在生物反應(yīng)器或污染場(chǎng)址原位添加生物表面活性劑,都能增溶和乳化疏水性污染物,提高生物利用率和降解率,目前許多研究已成功應(yīng)用生物表面活性劑實(shí)現(xiàn)1055期 何 岱等:污染土壤淋洗修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展了對(duì)烴污染土壤的修復(fù)1517。2 2 重金屬污染土壤土壤中重金屬主要以有機(jī)態(tài)、可溶態(tài)、交換態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)形式存在,重金屬主要是通過前3種形態(tài)(即通常所說的重金屬有效態(tài)對(duì)環(huán)境造成污染,而通過土壤淋洗能有效的去除這3部分結(jié)合的重金屬。以殘?jiān)鼞B(tài)形式結(jié)合的重金屬,其生物有效性非常低,環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)也較低,同時(shí)去除難度較大。因此,土壤淋洗

19、的重點(diǎn)應(yīng)放在去除以有效態(tài)形式存在的重金屬上18。淋洗法修復(fù)重金屬污染土壤是通過淋洗劑對(duì)重金屬的沖洗、絡(luò)合、離子交換等作用,使土壤固相中的重金屬轉(zhuǎn)移到土壤液相,從而達(dá)到清潔土壤的目的13。表3列舉了一些淋洗劑配方對(duì)重金屬污染土壤的修復(fù)情況。表3 不同淋洗劑對(duì)重金屬污染土壤的修復(fù)情況T ab 3 F l ushing agents used in the rem ed i a tion o f the so ils conta m i nated by heavy m eta l s研究者年代淋洗劑配方污染物處 理 效 果Khodadous tA P等1920050 2mo l/L的EDTA-5%

20、的吐溫80;#5%的吐溫80-1mol/L的檸檬酸菲、Pb、Zn最大去除率:對(duì)菲、Pb、Zn分別為85%、100%、100%;#對(duì)菲、Pb、Zn分別為95%、100%、100%李培軍等2020070 1m ol/L的EDTA C r、Pb、Cu、Zn p H=7、淋洗時(shí)間1d的條件下達(dá)到最大去除率,對(duì)Cd、Pb、Cu、Zn的去除率分別為89 14%、34 78%、14 96%、45 14%Zh angW H等212007先加SDS后加EDTA;#先加EDTA后加SDS;SDS和EDTA同時(shí)添加Pb、石油烴最大去除率:對(duì)Pb和石油烴分別為84%、48%;#對(duì)Pb和石油烴分別為96%、45%;對(duì)P

21、b和石油烴分別為91%、44%A 1Y等222008鼠李糖脂鉀長石、海泡石中C d(II最大去除率:對(duì)鉀長石里的C d(II約為96%,對(duì)海泡石里的Cd(II僅為10 1%楊 維等232008等體積的檸檬酸-檸檬酸三鈉復(fù)合淋洗劑C d、C u最大去除率:對(duì)C d和Cu分別為90 25%和62 85%酸、堿、鹽等無機(jī)淋洗劑對(duì)修復(fù)重金屬污染土壤經(jīng)常是很有效的,但易破壞土壤理化性狀和團(tuán)聚體結(jié)構(gòu),導(dǎo)致土壤養(yǎng)分流失。相比之下腐植酸與有機(jī)肥等有機(jī)淋洗劑的使用可避免對(duì)土壤造成二次污染,并可改善土壤理化性狀及其微生物群落結(jié)構(gòu)。另外,有機(jī)淋洗劑能夠促進(jìn)土壤顆粒表面的重金屬離子解吸,在較寬的酸度范圍內(nèi)與重金屬離子

22、形成可溶性絡(luò)合物,增加重金屬離子的有效性和移動(dòng)性,可能有助于提高重金屬污染土壤的修復(fù)效果19,23。酸雨對(duì)重金屬污染土壤也有一定的淋洗作用。自然條件下酸雨可能將土壤中的重金屬淋洗出來,污泥農(nóng)用時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮到這個(gè)問題24。2 3 放射性核素污染土壤2 3 1 放射性核素簡介核能科學(xué)技術(shù)發(fā)展所引起的環(huán)境放射性污染問題已經(jīng)成為世界性難題。放射性核素污染土壤中通常伴有多種重金屬污染物。但放射性核素與穩(wěn)定態(tài)重金屬又有著明顯的不同,放射性核素在土壤中存在自然衰變;某些核素的遷移和轉(zhuǎn)化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的破壞性和環(huán)境毒害性可能更強(qiáng)25。2 3 2 放射性核素污染土壤修復(fù)機(jī)理土壤中放射性核素的遷移主要受絡(luò)合作用和氧化-

23、還原反應(yīng)的控制。絡(luò)合作用使與礦物結(jié)合的核素遷移和沉淀;氧化-還原反應(yīng)則可使核素在主要價(jià)態(tài)間轉(zhuǎn)化,改變其可溶性。這些反應(yīng)是確定修復(fù)技術(shù)的基礎(chǔ),它們的協(xié)同作用決定了核素的遷移性和最終去除率。其他影響因素還有土壤質(zhì)地、p H 值、反應(yīng)物濃度、保留時(shí)間、土壤中污染物的存在形態(tài)及其在環(huán)境中的擴(kuò)散方式等。與有機(jī)物相比,大部分核素和某些形態(tài)的重金屬是較難被降解和去除的。單獨(dú)使用淋洗法修復(fù)核素污染土壤的效果有時(shí)并不十分理想,但在聯(lián)合修復(fù)技術(shù)中,淋洗劑的引入對(duì)生物修復(fù)效果的提高則可能是十分可觀的2633。2 3 3 放射性核素污染土壤修復(fù)案例Duqu ne等用印度芥菜和黑麥草對(duì)U、Cd、C r、Cu、Pb和Zn

24、污染土壤進(jìn)行了植物修復(fù)實(shí)驗(yàn),并以5mm o l/kg干土的量分別添加檸檬酸、檸檬酸銨-檸檬酸、草酸、EDDS和NTA。與對(duì)照組相比,土壤溶液中U的濃度提高了18倍,其他重金屬濃度最大提高了1570倍。植物中重金屬濃度變化不大,EDDS處理的土壤中,印度芥菜中U、Pb 和Cu的濃度分別提高了19倍、34倍和37倍, Cd、Cr和Zn的濃度最大提高了25%。黑麥草對(duì)U106 四川環(huán)境29卷和重金屬的富集濃度低于印度芥菜,土壤液相中U和重金屬的濃度都有所提高26。Rodr guez 等用磷酸三丁酯(tri n bu tyl phos phate ,TBP 陰離子交換樹脂-電沉積聯(lián)用技術(shù)從土壤中選擇性

25、萃取,考察了土壤粒徑對(duì)土壤中238U 、230Th 和226Ra 等核素的分布和有效性的影響。研究表明,238U 、230Th 和226Ra 在每個(gè)粒級(jí)的活度和土壤中總活度的相關(guān)性明顯,并由此推斷,某些粒徑的土壤可能在核素的土壤-植物遷移中占據(jù)主導(dǎo)地位27。在匈牙利K v g !sz l s 地區(qū)的復(fù)耕鈾礦區(qū)的試驗(yàn)顯示,不同核素在土壤液相和植物體內(nèi)的濃度變化存在顯著差異。在覆蓋了30c m 厚的黏土和100c m 厚的黃土區(qū)域,輔助添加醋酸銨等淋洗劑增溶,土壤中的Th 的濃度比U 高出4倍左右,樣品樹葉中U 的濃度卻比Th 高出10130倍28。研究表明,長期施用磷肥會(huì)引起表層耕作土壤中U 的

26、富集,這可能是由于土壤中有機(jī)質(zhì)的增加促進(jìn)了對(duì)U 的氧化-還原作用29。目前有關(guān)放射性核素污染土壤淋洗修復(fù)的報(bào)道尚不多見。保加利亞礦業(yè)大學(xué)的格魯?shù)路虻热瞬捎脹_洗系統(tǒng)和解毒系統(tǒng)對(duì)礦山污染土壤修復(fù)試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)進(jìn)行了原位修復(fù)。第1種方法采用沖洗系統(tǒng)對(duì)1號(hào)試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)進(jìn)行處理,大部分A 層污染物被洗脫后聚集在B 層土壤內(nèi)。第2種方法采用解毒系統(tǒng)對(duì)2號(hào)試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)進(jìn)行處理,也使大部分污染物淀積在B 層土壤中,少量污染物被流出液洗脫。兩個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)的污染物流出液都可通過就近構(gòu)建的人工濕地進(jìn)行有效處理。1999年4月在土壤孔隙水和降雨后的排泄水中未檢測(cè)出任一種污染物的可溶性組分濃度超過環(huán)保允許值,充分說明污染土壤的治理取得

27、了初步的成功30。沙峰等以中國原子能院被137C s 等核素污染的部分土壤為去污研究對(duì)象,按土壤粒徑對(duì)污染土壤進(jìn)行篩分分組,并測(cè)定了污染核素的分布情況,然后采用去離子水和化學(xué)去污劑淋洗工藝進(jìn)行去污研究,確定化學(xué)去污配方,并考察了溫度和時(shí)間等因素對(duì)去污效果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:(1土壤中放射性核素的活度分布與土壤粒徑成反比;(2物理去污的效率與土壤粒徑成正比,但去污效率有限;(3化學(xué)淋洗劑對(duì)土壤中137Cs 的去污效率可達(dá)99%以上,去污效率與化學(xué)淋洗劑的濃度、去污時(shí)間、溫度和淋洗劑流速等有關(guān)31。袁世斌等從酸性自然環(huán)境中分離、馴化獲得硫 桿菌等耐酸菌,并將其應(yīng)用于污染土壤樣品中重金屬及放射性核

28、素的促溶研究,結(jié)果顯示在化學(xué)助劑的協(xié)同作用下,生物淋洗劑能更好地發(fā)揮對(duì)重金屬及放射性核素的選擇性促溶作用32,33。3 淋洗修復(fù)技術(shù)裝置專門研制淋洗修復(fù)裝置的報(bào)道較少。陳蘇等發(fā)明了一種重金屬污染土壤淋洗實(shí)驗(yàn)裝置。利用該裝置可對(duì)土柱不同深度淋洗劑的濃度變化以及淋洗效果進(jìn)行測(cè)定,且取樣、測(cè)樣方便。圖2為該淋洗實(shí)驗(yàn)裝置及其淋洗柱結(jié)構(gòu)示意圖34。利用該實(shí)驗(yàn)裝置可為現(xiàn)場(chǎng)重金屬污染土壤修復(fù)提供工藝參考,并可用于有機(jī)物和放射性核素污染土壤的可處理性實(shí)驗(yàn)。1 淋洗液儲(chǔ)存器;2 軟管;3 蠕動(dòng)泵;4 淋洗柱;5 膠管;6 三通玻璃管;7 膠管夾;8 濾出液收集器;9 有機(jī)玻璃管;10 套扣;11 尼龍濾膜;12

29、 O 型膠墊;13 連接管圖2 一種重金屬污染土壤淋洗實(shí)驗(yàn)裝置(A 及其淋洗柱(B結(jié)構(gòu)示意圖F ig 2 Sketch m ap of an exper i m enta l appara t us appli ed in fl ushing t he soils con ta m i nated by heavy m etals (A and the fl ushing co l u m n structure (B籍國東等發(fā)明了一種老化稠油多元梯度淋洗裝置。首先將老化稠油和淋洗劑加入到淋洗罐中;在外力攪拌下使污染土壤與淋洗劑充分作用一定時(shí)間,以使稠油污染物在淋洗劑的增溶和乳化等作用下自土壤

30、洗脫;然后,將污染土壤和淋洗劑作用后的淋出液排入分離器,分離出的土壤再返回到淋洗罐中進(jìn)行下一次的淋洗,如此循環(huán)多次,從而使老化稠油按濃度梯度從土壤上洗脫下來。采用該裝置,使用由十二烷基苯磺酸鈉、曲拉通、碳酸鈉、三聚磷酸鈉、硅酸鈉、無水硫酸鈉和水配制成的混合淋洗劑,經(jīng)過5次梯度淋洗,可將土壤含油率從12176 72m g /kg 降至550 66m g /kg 。圖3為該淋洗裝置示意圖35。1075期 何 岱等:污染土壤淋洗修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展108 四 川 環(huán) 境 29卷 發(fā)展空間, 發(fā)展高效、便捷的淋洗設(shè)備具有重要的 實(shí)際意義。 參考文獻(xiàn): 1 2 3 4 1 淋洗罐; 2 分離器; 3 自動(dòng)控

31、制柜; 4 攪拌電機(jī); 5 攪拌 9 熱電 偶; 10 5 槳; 6 變頻調(diào)速 器; 7 定時(shí) 器; 8 加熱 板; 孫鐵珩, 李培軍, 周啟星, 等. 土 壤污染形 成機(jī)理與 修復(fù)技 術(shù) M . 北京: 科學(xué)出版社, 2005. 趙景聯(lián). 環(huán)境修復(fù)原理與技術(shù) M . 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2006 . 鞏宗強(qiáng), 李培軍, 臺(tái)培東, 等. 污 染土壤的 淋洗法修 復(fù)研究 進(jìn)展 J. 環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備, 2002, 3( 7 : 45 50 . 籍國東, 周國 輝. 異位化 學(xué)淋洗 修復(fù)石 油類污 染土 壤 J . 北京大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 , 2007 43( 6 : 863 87

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40、d by aged th ickened o il m 4 展 4 1 望 在淋洗修復(fù)過程中由于使用了人為添加的化 學(xué)、生物物質(zhì)等, 土壤質(zhì)量, 尤其是土壤中的微生 物可能會(huì)因此受到一定的影響。土壤淋洗修復(fù)后, 一般均應(yīng)結(jié) 合采用適 當(dāng)?shù)霓r(nóng)藝 措施, 如 翻耕、間 2, 9 種、施綠肥等加快土壤質(zhì)量的恢復(fù)進(jìn)程 。 4 2 冶金行業(yè)貴重金屬資源化的應(yīng)用與開發(fā)也可 借鑒生物 - 化學(xué)淋洗技術(shù)。通過微生物和淋洗劑的 共同作用, 提高高爐渣等冶金固體廢棄物中的貴重金 屬回收效率, 去除污染物的同時(shí)又創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。 4 3 受核素污染土壤一般還伴有其他污染物, 因 而通常需要考慮選擇幾種修復(fù)技術(shù), 有

41、時(shí)甚至是一 系列修復(fù)技術(shù)的聯(lián)用, 方能有效降低放射性核素的 危害, 減少可能出現(xiàn)的化學(xué)和物理風(fēng)險(xiǎn)。另外, 污 染物可能會(huì)在不同的介質(zhì)中存在, 需要設(shè)計(jì)全套的 29, 30 修復(fù)技術(shù)來解決不同的污染問題 。 4 4 在某些核素污染土壤中, 放射性核素或重金 屬的濃度較高, 具有較強(qiáng)的生物毒性, 不利于生物 處理, 淋洗修復(fù)技術(shù)作為生物處理的前處理步驟, 具有廣闊的應(yīng)用前景 。 4 5 采用人工絡(luò)合劑雖 可取得較高的 淋洗效率, 但這些化學(xué)物質(zhì)難以生物降解, 可能會(huì)向地下遷移 而污染地下水, 因此應(yīng)該首選無毒或毒性較小, 易 生物降解的淋洗劑, 來提高淋洗修復(fù)技術(shù)的可接受 8 性 ; 而采用異 位

42、土壤淋洗技術(shù)則便 于回收淋出 液進(jìn)行后續(xù)處理, 能較好地解決這個(gè)問題。同時(shí), 土壤淋洗以柱淋洗或反應(yīng)器淋洗等異位淋洗方式更 為實(shí)際和經(jīng)濟(jì), 這對(duì)該修復(fù)技術(shù)的商業(yè)化也具有顯 著的促進(jìn)作用。目前異位淋洗修復(fù)設(shè)備還有很大的 28 (下轉(zhuǎn)第 113頁 5期 趙東風(fēng)等: 我國煉化企業(yè)溫室氣體減排及 CDM 項(xiàng)目開展情況分析 113 CDM 項(xiàng)目, 其主要原因有: ( 1 煉化企業(yè) N 2O 排 放源比較集中, 易于收集和處理, 而 CO2 排放源 相對(duì)分散; ( 2 N2 O 催化分解技術(shù)比較成熟, 通過 CDM 項(xiàng)目合作可以直接從發(fā)達(dá)國家引進(jìn)技術(shù)和資 金; ( 3 N2 O 減排當(dāng)量高; 根據(jù) &聯(lián)合

43、國氣候變 化框架公約 的規(guī)定, N2O的增溫潛勢(shì)是 CO2 的 310 倍, 即每減排一分子 N2 O相當(dāng)于減排 310分子 CO2。 但是由于 煉化企 業(yè) N2 O 僅來 源于 硝酸 尾氣、 己二酸生產(chǎn)過程中的硝酸氧化反應(yīng)、合成氨生產(chǎn)過 程中的二段轉(zhuǎn)化反應(yīng)等環(huán)節(jié), 排放源與排放量相對(duì) 較少, 減排潛力有限。而且 N 2 O 減排所使用的催 化劑均為國外產(chǎn)品, 我國并沒有核心技術(shù)?？紤]到 第一承諾期結(jié)束以后我國可能需要承擔(dān)減排任務(wù), 單純 N2 O 減排將不能滿足我國的溫室氣體減排需 求。因此, 我國煉化企業(yè)開展 CO 2 減 排技術(shù)研究 是非常有必要的。同時(shí), 與 SO 2、 NOx等大氣污

44、染 物相比, CO2 并非污染物, 而是一種重要的潛在碳 資源。所以煉化企業(yè)應(yīng)重視對(duì) CO 2 進(jìn)行回收和資 源化利用。首先建立 一套全面系統(tǒng)的 排放評(píng)估體 系, 對(duì)煉化企業(yè) 各工藝環(huán)節(jié)的 CO2 排 放源、排放 量等因素進(jìn)行估算、分析和預(yù)測(cè), 為我國煉化企業(yè) CO2 減排提供理論依據(jù)。其次, 研究開發(fā)核心 CO2 減排技術(shù), 為煉化企業(yè)節(jié)能減排提供技術(shù)支持。 參考文獻(xiàn): 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 振 英. 全球氣候變 暖與清潔 發(fā)展機(jī)制 J . 中國科 技投資, 2006, ( 7 : 14 17 . 溫 作 丁. 溫 室 氣 體、 氣候 變 化與 工 業(yè)

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