浅谈大中城市污染土壤的固化法修复

陈润胜

【摘要】针对国内大中城市污染土壤亟待修复的紧迫情势，通过对国内外污染土壤整治修复常用技术介绍，和对固化/稳定化技术应用于污染土壤修复的可行性分析，提出了修复污染土壤的固化/稳定化技术。

【关键词】污染土壤；稳定化；土壤修复

1、国内外污染土壤修复现状与分析

国际上污染土壤的修复主要集中在那些发达国家。20世纪80年代以来，世界上许多国家特别是发达国家均制定并开展了污染土壤治理与修复计划。

我国对于大中城市污染土壤修复问题的研究开展得较晚，这显然是因为我国的经济的快速发展大大晚于发达国家的缘故。不过，随着我国至上而下对大中城市土壤污染问题给予的高度重视，我国在大中城市污染土壤修复问题上进展十分迅速。

国内外专家的研究表明，解决土壤修复的过程是一个相当漫长的过程。当前解决土壤污染問题，需要有不同学科的科学家如土壤学、农学、生态学、生物地球化学、海洋科学以及涉及农业、林业、渔业等有关的生产单位和政府决策者的共同努力。

2、修复污染土壤的常用技术

2.1换土法，这种方法是修复污染土壤最切实有效的方法，比较适用于小面积的污染区域；

2.2洗土法，这种方法操作简单、造价低、投入少，缺点是所需时间较长。

2.3固化/稳定法，这一方法工艺简单，可操作性强。

2.4热处理法，这一方法的可操作性较强只是消耗的能源较多，需要投入较大的修复资金，被修复土壤结构破坏不能复原。

2.5玻璃化法，优点是处置彻底。由于过程的不可逆，因此不会发生再污染；缺点是价格昂贵，同时处理后会破坏土壤结构。

2.6化学还原法，化学还原法成本较低，有大规模应用的可能。但是当污染物无氧化性能、或者污染物存在于土壤颗粒内部难以与还原剂接触并发生氧化还原反应时，此类污染物的去除是化学还原法的难点。

2.7化学降解法，处于研究阶段，截止于目前国内还没有在工程中应用。

2.8电动力学修复技术，电动力学修复法的基本原理是在污染土壤两端加上低压直流电场，在直流电场产生的各种电动力学效应（包括电迁移、电渗析、电泳、电解）作用下，污染物的正离子、氢离子、带正电的土壤小颗粒向阴极运动，污染物的负离子，氢氧根离子，带负电的土壤小颗粒向阳极迁移，然后再把沉积有污染物组分的电极挖出进行处理，达到去除污染物的目的。

2.9植物修复技术，使用植物法修复污染土壤可以将污染土壤修复工程设计为：城市公园式的假山假水、庭院楼阁、芳涧草坪、回廊四延、人工湖河四通八达、曲桥流水相得益彰的庭院式样。这一模式同时还完全避免了植物修复法耗时长的弊病。

2.10微生物修复技术，体方法是在污染土壤的水饱和区加入营养盐、氧源（多为H2O2），再引入微生物。目的是提高生物降解的能力。

3、固化/稳定化修复污染土壤技术

3.1固化技术

固化技术是指在污染土壤中添加土壤固化剂，使被固化物质转变为不可流动的固体或者是使其形成紧密固化体的技术。固化过程形成的产物是结构完整的整块密实固体。

3.2稳定化技术

稳定化技术是指在污染土壤中添加土壤固化剂时，同时加入一定量的稳定剂，将有毒有害污染物转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的物质的促进深化技术。稳定化技术一般可分为化学稳定化技术和物理稳定化技术。

化学稳定化技术是通过化学反应使有毒物质生成具有晶相态的结晶体。一般情况下，物质呈晶相态后在都会处于相对稳定的状态。晶相态的生成使物质变成不溶性化合物，从而使有害污染物在稳定的晶格内固定；

物理稳定化技术是将污染物与固化剂/稳定剂混合生成一种粗大颗粒、达到如工程土壤状坚实度的固体。

实际上，在对污染物的处理过程中，化学稳定化和物理稳定化不是次第进行的，无先后之分。固化技术和稳定化技术在处理污染土壤时通常无法截然分开，固化的过程同时会有稳定化的作用发生，稳定化的过程往往也伴随有固化的作用。

3.3包容技术

固化/稳定化技术通常情况下还含有包容技术在内。所谓包容技术是指用固化剂/稳定剂作用于污染土壤与污染物时，同时产生的凝聚作用，凝聚过程就是将污染物（有毒物质或危险废物）颗粒包容或覆盖的过程。污染土壤固化/稳定化处理的目的，是使污染土壤中的所有污染组分呈现化学惰性或被固化/稳定化包容起来，以便运输、利用和处置。和固化/稳定化相互伴生一样，在固化和稳定化处理过程中，往往也同时发生包容化的作用。

在一般情况下，稳定化过程是选用某种适当的固化剂/稳定剂与污染土壤混合，以降低污染土壤的毒性和减小污染物的迁移率。稳定化的方式是将污染物全部或部分地附着在支持介质、黏结剂上的方法。固化过程是一种利用固化剂/稳定剂改变污染土壤的工程特性的过程。当然，固化过程也可以看作是一种特定的稳定化过程，可以理解为稳定化的一个部分，但从概念上它们又有所区别。无论是稳定化还是固化，其目的都是减小污染土壤的毒性和可迁移性，同时改善被处理土壤的工程特性。

4、适用于国内修复污染土壤的固化剂——HEC固化剂

本文选用HEC高强高耐水土体固结剂作为城市污染地块应用固化/稳定化技术固封受污染土壤的主要固化材料。其理由是HEC固化剂系国家级火炬计划项目、国家级重点新产品。

HEC固化剂系水泥基粉状胶凝材料，固化固封性质好，且易均化。选用具有强固封作用的AD材料作为HEC固化剂的辅助材料。并适量掺添石灰，营造有害重金属的成盐氛围。

HEC固化剂最重要的特征是其生成的固化体具有良好的水稳定性能，土壤固化体的K稳≥0.8，这是国内外其它土壤固化剂望尘莫及的。如果将HEC、AD、石灰的配比根据污染土壤的污染物及其污染程度进行适当的调配，同时固化剂掺量应≥15%（m/m），就可以保证整治修复的效果。

5、结语

由于各种受污染土壤中的污染物的不同、受污染的程度和范围的差异、污染土壤搁置时间长短不一、同时各地的地理环境气候条件千差万别，因此在污染土壤的整治修复时采用的技术方案也应有各自的特点。由此，必须针对具体的整治修复对象及其处置目标，提出可操作的优化技术方案。与此同时，从经济角度上考虑还应该是廉价的，整治修复能达到目标效果。

从技术层面上，固化/稳定化修复污染土壤技术具有简明有效、针对性强、整治修复快速、可操作性强等特点。固化/稳定化修复污染土壤技术的要点在于具有多重整治效果，和可以因地制宜进行施工操作的施工与环境的适宜性。

从地理位置和环境条件要求层面上，固化/稳定化修复污染土壤技术具有十分鲜明的适应性和简约性，方案的操作不受闹市区的制约，也不会对闹市区的正常运转产生不良的影响，摒弃了那些工程与闹市互相阻滞的弊端。

从经济层面上，固化/稳定化修复污染土壤技术具有经济合理性，不采用那些使用高新设备、高消耗能源和高处置费用的整治修复技术，同时能达到既定的处置目标。

从节能环保层面上，固化/稳定化修复污染土壤技术基本无废弃物排放，对地下水资源、地理环境和生态资源也不造成影响。

参考文献：

[1]王慎强，陈怀满，司友斌.我国土壤环境保护研究的回顾与展望[J].土壤，1999，5：255-260.

[2]陈怀满.土壤中化学物质的行为与环境质量[M].北京：科学出版社，2002.

[3]钱暑强，刘铮.污染土壤修复技术介绍[J].化工进展，2000，4：10-12，20.

[4]龙新宪，杨肖娥，倪吾钟.重金属污染土壤修复技术研究的现状与展望[J].应用生态学报，2002，13（6）：757-762.