土壤修复技术分述——化学修复技术

Posted 2023-01-12 土壤

篇首语：当你的才华还撑不起你的野心时，你就该努力。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了土壤修复技术分述——化学修复技术相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

1.土壤淋洗技术
原位淋洗技术
在田间直接将淋洗剂加入污染土壤，经过必要的混合，使土壤污染物溶解进入淋洗溶液，而后使淋洗溶液往下渗透或水平排出，最后将含有污染物的淋洗溶液收集、再处理的技术。原位淋洗技术是为数不多的可从土壤中去除重金属的技术之一。
影响技术有效性的重要因素是土壤的性质，其中最重要的是土壤质地和阳离子交换量。最适于砂粒和砾石占50%以上的、阳离子交换量低于10cmol/kg的土壤。淋洗剂对于促进污染物从土壤的解吸并溶入溶液是不可缺少的。淋洗剂应是高效的、廉价的、二次污染风险小的。常用的淋洗剂有水和化学溶液。溶液通常包括稀的酸、碱、螯合剂、还原剂、络合剂以及表面活性剂溶液等。
1987～1988年间，在荷兰曾采用该技术(原位土壤淋洗技术)对一个镉污染土壤进行处理。他们用0.001mol˙L-1HCl对6000m2的土地上大约30000m3的砂质土壤进行了处理。经过处理，土壤镉浓度从原来的20mg˙kg-1以上降低到1mg˙kg-1以下，处理费用大约50英镑˙m-3。
甘肃白银市曾是我国西北重要的工业基地，20世纪60年代以来，生产铜、铅、锌的工业企业产生的污水沿白银东大沟下排，使东大沟沿线河沟、土壤遭遇重金属污染。根据环保部门的检测，污水、污泥和被污染的土壤中含有砷、镉、汞、铜、铅、锌等，沟里淤积的含有各种重金属的淤泥的厚度大约在50厘米到120厘米之间。白银市政府2011年的统计数据显示，全市1000多亩重金属污染土地已弃耕。2005年开始，白银市在环保部、甘肃省的支持下开始着力治理重金属污染，累计投入已超过26亿元。包括企业生产技能改造、重金属污染土地“清洗”和植物修复等。2013年3月开始，白银市开始对东大沟7.62公里河沟的重金属污染进行治理，总投资3908万元。目前治理已初见成效，但与东大沟38公里的总长度和全市6688亩被重金属污染的耕地来说，治理工作依然任重道远。
异位淋洗技术
将污染土壤挖掘出来，用水或其他化学溶液进行清洗使污染物从土壤分离开来的一种化学处理技术。质地较轻的土壤适合于本技术，黏重的土壤处理起来比较困难。一般认为，黏粒含量超过30%～50%的土壤不宜采用本技术。
有机质含量高的土壤处理起来也很困难，因为很难将污染物分离出来。土壤清洗技术适用于各种污染物，如重金属、放射性核素、有机污染物等。美国的新泽西州，曾对19000t重金属污染的土壤和污泥进行了异位清洗处理。处理前铜、铬、镍的含量均超过10000mg˙kg-1，处理后土壤中镍的平均浓度是25mg˙kg-1，铜的平均浓度是110mg˙kg-1，铬是73mg˙kg-1。

2.原位化学氧化技术
主要通过混入土壤的氧化剂与污染物发生氧化反应，使污染物降解成为低含量、低移动性产物的技术。

在污染区的不同深度钻井，利用泵将氧化剂注入土壤，从另一个井可将氧化剂抽提出来。含有氧化剂的废液可以重复使用。原位化学氧化修复技术适用于被油类、有机溶剂、多环芳烃、农药以及非水溶性氯化物所污染物的土壤。常用的氧化剂有K2MnO4、H2O2和O3，溶解氧有时也可以作为氧化剂。
1997年，在美国的阿拉巴马州，曾采用原位化学氧化修复技术对一个受到高密度非液相液体污染的黏质土壤进行处理。
3.溶剂提取技术
溶剂提取技术是一种异位修复技术。
在该过程中，污染物转移进入有机溶剂或超临界液体，而后溶剂被分离进一步处理或弃置。溶剂提取技术使用的是非水溶剂，因此不同于一般的化学提取和土壤淋洗。处理之前首先准备土壤，包括挖掘和过筛。过筛的土壤可能要在提取之前与溶剂混合，制成浆状。被溶剂提取出的有机物连同溶剂一起从提取器中被分离出来，进入分离器进行进一步分离。在分离器中由于温度或压力的改变，有机污染物从溶剂中分离出来。溶剂进入提取器中循环使用，浓缩的污染物被收集起来进一步处理，或被弃置。干净的土壤经过滤和干化，可以进一步使用或弃置。干燥阶段产生的蒸气应该收集、冷凝，进一步处理。

在美国加利福尼亚北部的一个岛上，曾采用此法对多氯联苯含量高达17～640mg˙kg-1的污染土壤进行处理。该处理系统采用了批量溶剂提取过程，采用的溶剂是专利溶剂，以分离土壤的有机污染物。整个提取系统5个提取罐、1个微过滤单元、1个溶剂纯化站、1个清洁容积存储罐和1个真空抽提泵系统组成。处理每吨土壤需要4L溶剂。处理后的土壤中多氯联苯的含量降到大约2mg˙kg-1。
化学修复技术存在哪些问题？
原位化学淋洗：耗资大，需要大量的冲洗助剂，而且冲洗助剂本身或许对生物有毒、对环境有害。
溶剂浸提：对于含水量较高的土壤.土壤与溶剂不能充分接触，需要烘干土壤，因此增加处理的费用；使用的有机溶剂在处理后的土壤中有一定的残留，因此有必要对使用的溶剂的生态毒性进行事先考察。PCBs的去除取决于土壤有机质和含水量。高的有机质含量影响DDT的溶剂浸提效率，因为有机质对DDT有强烈的吸附作用。
聚合化学修复：在实际应用中则比较难以调控，采用这一方法的费用也很昂贵。
化学脱氯：高浓度污染物(>5%)、高的含水量(>15%)、低土壤pH以及碱性反应金属的存在是限制乙二醇处理有效性的因子；分散在油中的金属钠与水发生反应。限制了在土壤修复中的应用；在100～200℃温度范围内对污染物进行热解吸修复能导致土壤有机质的破坏。化学脱氯修复过程在反应速率上受到土壤水溶液极大的不良影响，在实际应用中还涉及极为复杂的操作过程。
利用氧化-还原过程进行的化学修复：随着化学还原剂或氧化剂的加入，在降低土壤污染物毒性或降解土壤污染物的同时，或许形成毒性更大的副产物，并降低土壤有机质的水平。
土壤性能改良：石灰等土壤修复剂，或许起临时的固定作用，需要在一定的时间内重复应用，以保证土壤pH在适当的范围内。这些物质的加入，对土壤自然过程产生影响。如石灰物质的加入，有固定营养物质的作用，这或许降低土壤的微生物活性。有机质的加入，则增加了硝酸盐向环境的淋失。土壤性能改良过程相应的可逆反应以及参合化学剂改良剂的农业耕作，会影响着技术的有效性并带来土壤侵蚀等副作用。