某铝厂氟污染土壤修复中试试验研究

袁芳沁

（中铝环保节能科技（湖南）有限公司，湖南 长沙 410019）

我国是世界上产铝大国之一，近年来电解铝行业更是迅速发展，铝产品产量及质量都得到大幅提高，并且每年还以10%的产量递增[1，2]。

氟污染影响土壤聚沉，会导致土壤孔隙的堵塞，土壤渗透性下降，湿时泥泞，干时板结，从而造成土壤物化性质的恶化。土壤稳定化修复工艺成本低、施工简单、修复效果好且技术较为成熟，稳定化技术原理是药剂氟化物发生物理、化学反应，使之转化为低溶解、低迁移、低毒性的形态，从而减少对周边环境的污染。

1 场地概况及修复标准

1.1 总体概况

试验场地为西南某电解铝企业厂区内。该厂现已全部停产关闭，目前该场地绝大部分生产设备已被拆除。该厂区已纳入商业用地与居住用地城市规划中。《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》（GB36600-2018）要求，工业用地转为商住用地与居住用地，必须对该污染场地进行修复。

1.2 污染土壤修复标准

处理后污染土壤F 浸出浓度达到《地下水质量标准》（GB/T 14848-2017）III 类限值要求，指标如表1。

表1 污染土壤修复参考标准

1.3 中试区域污染情况

现场中试在前期场地污染调查的基础上，选取3 个有代表性的区域进行修复试验，编号为1-1 基坑、2-1 基坑、3-1 基坑。

试验区域污染情况如表2。

表2 污染土样氟浸出浓度及pH 值

3 个氟污染背景土的水浸出结果来看，1#（1-1 基坑）、2#（2-1 基坑）、3#（3-1 基坑）土样的污染程度依次降低，呈梯度分布，氟元素的最高水浸出值高于40 mg/L，最低水浸出值仍高于5 mg/L。

其中，需重点修复的区域为1#（1-1 基坑）和2#（2-1基坑），其氟水浸出浓度超出《地下水质量标准》（GB/T 14848-2017）III 类标准值1.0mg/L 的近30 倍或更高。

3 个土样的本体pH 值均处于6～9 的修复目标范围内，呈微碱性。

2 污染土壤稳定化试验方法

采用氟化物复合稳定化氟化物稳定化修复材料对污染土样进行稳定化处理。

具体步骤如下：将污染土壤样品中的大颗粒杂物如石块挑除，风干混匀后采用四分法缩分，过2mm 筛。称取100g污染土壤样品，按污染土壤质量的一定百分比添加稳定化修复材料。将修复材料与污染土壤用水泥净浆搅拌机搅拌混合5min，然后喷洒加入干粉质量比为30%的蒸馏水，再次搅拌5min，将混匀的土样放入聚丙烯塑料盒（10×10×8cm）中，加盖后放入温度为20℃±2℃、湿度为95%的养护箱中养护。养护1～7 天后，将样品自然风干，过2mm 筛，以备浸出毒性分析使用。每个样品处理做3 个重复。

3 污染土壤稳定化效果评估

3.1 浸出毒性试验

按固液比为1:10 的比例称取过2mm 筛的污染土壤样品置于浸提液中进行浸出实验，取样时要尽量保持对角线取样，以减少污染土壤样品本身异质性带来的误差。浸提液按《固体废物浸出毒性浸出方法水平震荡法》（HJ 557-2010）标准准备，在30±2r/min 的速度下室温振荡8h。振荡后的混合溶液在3000r/min 的转速下离心15min，然后过0.45μm滤膜，用1～2滴HNO3校正酸度，使pH＜2.00待测。

其中，F 元素采用离子色谱法检测。

3.2 土壤pH 测定

采用森林土壤pH 值测定标准方法（NY/T 1377-2007）测定pH 值。

具体步骤为：称取4.00g 土样，放入50mL 聚乙烯瓶中，加入10mL 超纯水，内置磁搅拌转子，密封，在电磁搅拌器上剧烈搅拌5min，静置1h～3h 后以pH 计测定。

4 试验结果分析

4.1 1＃ （1-1 基坑）稳定净化处理结果分析

1#（1-1 基坑）污染土壤根据选取的稳定化修复材料不同分为方案A 和方案B，经不同方案及配比稳定化处理后，氟元素的水浸出浓度和养护土样pH 值如表3。

表3 1#（1-1 基坑）土壤稳定化处理结果

从表3 可见，1#（1-1 基坑）污染土壤经修复材料稳定化处理后，氟元素的浸出结果有一定差异，但总体均达到修复目标值。

方案A在20.0%、30%的投加比条件下均可使污染土壤中的F水浸出浓度低于0.1mg/L，且F水浸出浓度随着药剂投加量的增加而降低。方案A两种投加量土壤pH值均低于6。

方案B 在20.0%的投加比时可使污染土壤中的F 水浸出浓度低于1mg/L，且F 水浸出浓度随着药剂投加量的增加而降低。但pH 值呈波动变化，20%、40%投加量时土壤pH 值低于6；药剂投加比为30%、50%时，pH 值满足6～9 要求。

整体来看，对于1＃（1-1 基坑）污染土壤，在达到修复目标的前提下，方案B 具有一定优势。

4.2 2# （2-1 基坑）稳定净化处理结果分析

2#（2-1 基坑）污染土壤根据选取的稳定化修复材料不同分为方案A 和方案B，经不同方案及配比稳定化处理后，氟元素的水浸出浓度和养护土样pH 值如表4。

表4 2#（2-1 基坑）土壤稳定化处理结果

从表4 可见，2#（2-1 基坑）污染土壤经修复材料稳定化处理后，氟元素的浸出结果有一定差异，但总体均达到修复目标值。

方案A 在20.0%、30%的投加量条件下可使污染土壤中的F 水浸出浓度低于1mg/L，但土壤pH 值低于6。

方案B 在20.0%的投加量时可使污染土壤中的F 水浸出浓度低于1mg/L，土壤pH 值保持在6～9 范围内。

整体来看，对于2#（2-1 基坑）污染土壤，无论是方案A 还是方案B，均可在20%的投加比条件下，使F 水浸出浓度达到修复目标，但方案A 的浸出液pH 值不能满足标准要求，因此方案B 优于方案A。

4.3 3# （3-1 基坑）稳定净化处理结果分析

3#（3-1 基坑）污染土壤根据选取的稳定化修复材料不同分为方案A 和方案B，经不同方案及配比稳定化处理后，氟元素的水浸出浓度和养护土样pH 值如表5。

表5 3#（3-1 基坑）土壤稳定化处理结果

从表5 可见，3#（3-1 基坑）污染土壤经修复材料稳定化处理后，氟元素的浸出结果有一定差异，但总体均达到修复目标值。

方案A 在5%的投加量时可使污染土壤中的F 水浸出浓度低于1mg/L，同时使污染土壤的pH 值保持在6～9 范围内；10%投加量时浸出毒性数据与5%投加量没有明显差异。

方案B 在10%及20%的投加量时下可使污染土壤中的F 水浸出浓度低于1mg/L，土壤pH 值保持在6～9 范围内；20%投加量是F 稳定效果略好。

整体来看，对于3#（3-1 基坑）污染土壤，方案A 相对方案B，可在较低投加比条件下，达到修复目标。

5 结论

（1）1#（1-1 基 坑）、2#（2-1 基 坑）、3#（3-1 基 坑）土样的污染程度依次降低，氟元素的最高水浸出值高于40mg/L，最低水浸出值仍高于5mg/L。其中，需重点修复的区域为1#（1-1 基坑）和2#（2-1 基坑），其氟水浸出浓度超出《地下水质量标准》（GB/T 14848-2017）III 类标准值1.0mg/L 近30 倍或更高。

（2）在1#（1-1 基坑）、2#（2-1 基坑），即原土样F 浸出浓度较高情况下，方案A、方案B 均能使F 水浸出浓度满足标准要求，但方案B 对pH 的控制较方案A 好。因此，高污染情况下，方案B 略有优势。

（3）在3#（3-1 基坑）即原土样F 浸出浓度较低情况下，方案A、方案B，均可在较低的投加量下，达到修复目标。

（4）实际工程中需要根据场地类的污染情况，分类治理，综合考虑药剂配比、投加量、修复效果和综合成本等，确定最终修复方案。