化学固化/稳定技术修复重金属污染土壤研究

葛志鹏 何婉仪 陆颖茵

摘要：由于重金属污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解，并可经水、植物等介质最终影响人类健康，因此需采取适当措施对其进行处理。其中，固化/稳定化技术即为其中一种。固化稳定化技术是通过向污染土壤中添加固化/稳定化药剂，经充分混合，使其与污染介质、污染物发生物理化学作用，将污染土壤固封为结构完整的具有低渗透性的固化体，或将污染物转化成化学性质不活泼形态，降低污染物在环境中的迁移和扩散。

关键词：化学固化/稳定技术;修复;重金属

引言

目前，对重金属污染土壤修复技术存在多种形式，其中固化/稳定化技术因其具有修复周期短、达标能力强、作用对象广泛且易与其他修复技术联用等特征，被广泛应用于国内外污染土壤的治理与修复工程中。也可以运用化学固化方案，对土壤开展治理工作，帮助土壤恢复到正常水平，促进土壤的健康正常发展。

1土壤重金属污染的危害

1.1土壤重金属污染的危害

重金属是土壤中的高污染元素，如果长时间不处理土壤的污染问题，就极易使污染无法解决，并进一步污染水环境，影响生物的正常生长，最终危害人类自身的健康与安全。人与自然本应该是和谐相处的共同体，但是随着工业化的不断推进，自然环境受到多种因素的影响，发生了改变。当前，为了更加深入了解土壤重金属的危害，应当利用重金属的危害程度，细致划分工作，对各个环节开展优化与分析工作，以制定出相应的处理措施。

1.2土壤的污染现状

当农业与工业稳定发展的背景下，工业的发展规模逐渐扩大，生产的污染问题困扰着居民的生活，有部分企业对于重金属污染的问题重视成都不够，常常会出现重金属排放标准不合格的现象，随着重金属污染的加重，土壤结构会被进一步破坏，造成比较严重的影响，甚至会影响正常的居民生活，并威胁农业的生产。

2固化稳定化技术的应用类型

2.1水泥

包含硅酸三钙与硅酸二钙的无机水泥材料比较容易凝固，在水分混合的情况下可以达到较好的稳定性以及固化效果。技术人员针对土壤固化剂如果选择了水泥，那么化学危险性较高的毒害物质与废弃物质都能够全面得到处理。土壤深部如果含有较多的有害重金属类物质，那么经过水化反应以及元素分解处理后的土壤就不再包含任何毒性元素，并且对于流失与迁移重金属元素的危險倾向能够有效加以阻止。土壤深部在沉淀碳酸钙的基础上，可充分展现水泥固化剂与稳定剂的良好土壤处理效果。

2.2有机物料

有机固化稳定剂具有低廉造价以及广泛材料来源的优点，现阶段已经得到普遍采用，尤其是涉及到处理带有重金属污染的城乡地区土壤。通常情况下，有机类的固化稳定剂重点应当包含作物秸秆、禽畜排泄物与粪便、城市地区污泥以及农田堆肥等。重金属类物质在遇到腐殖酸与有机固化剂的过程中，应当能够充分确保土壤绿色植被得以旺盛生长，对于土壤进行彻底净化并且对于重金属类的有害物质进行了分解。

3化学固化修复重金属污染土壤

3.1沉淀作用

固化材料的有效运用，能够顺利推进土壤污染重金属修复工作的开展。固化材料主要通过自身溶解作用，改善土壤状况，是土壤重金属固化的一种重要方式。固化材料发生溶解后，能在较短的时间内产生阴离子与重金属，进而发生沉淀，破坏重金属的生物有效性与迁移性。固化材料对重金属具有明显的固化作用，并减少土壤重金属毒性的浸出量。做好土壤重金属固化工作，为了保证工作的有效开展，不仅要保证土壤中的重金属能够发生氢氧化物的化学反应，更要加强对固化材料的合理运用，降低Cd含量，从而实现真正的沉淀作用。常见的材料的就是石灰，又被称为碱性纯化修复剂，在实际运用中，能够进一步提升土壤溶液pH，石灰石的自身特性适合运用到沉淀中，能够明显减少土壤中重金属的毒性浸出量，并逐渐固定住重金属，避免土壤中出现过多的土壤污染物。通过实践表明，适当的石灰以及硅肥等物质，能够极强土壤重金属的固化效果，并有效降低其中的Cd含量。这对土壤中的重金属处理过程，为了有效发挥出沉淀作用，必须选择合理的方式，以降低重金属的迁移性、生物有效性，以发挥出最大的处理效果。

3.2吸附作用

在土壤重金属固化处理的吸附作用，相当于吸附剂的有效应用，主要利用了质点之间的相互吸引作用，分为物理吸附、化学吸附两种方法，以实现明显的吸附的作用，优化对材料的运用，保证吸附的作用。在开展吸附工作之前，为了保证固化材料对于土壤中重金属的吸附作用，必须要深入掌握各个物质的吸附结构与吸附效果，并将即将使用于土壤重金属固化处理的材料进行归类，主要包括沸石、柿单宁等物质，并对后续的金属回收工作做好规划，以发挥最大的固化作用，积极消除外在因素，避免吸附作用受到影响。沸石是一种特别的四面体结构，具有十分明显吸附作用，将土壤中的有害重金属吸附于沸石表面。

3.3配位作用

黏土物质在重金属土壤中，具有较好的配位作用，其作用机制是通过静电作用与溶液中离子发生了较强的配位反应，不断破坏重金属污染土壤中的迁移性、生物有效性。黏土矿层之间依靠分子引力，相互之间被连接，重金属离子也随着黏土物质的加入，出现了配合作用。通过修复技术的不断改进，在黏土物质中添加土壤改良剂（如：骨粉、凹凸棒），以最大程度发挥出黏土矿物的作用。

结束语

随着土壤重金属污染状况的日益严峻，治理污染、改善土壤的生态环境备受社会关注。修复被重金属污染的土壤，本质上就是清除土壤中的重金属，或者改变重金属在土壤中的存在方式，让重金属不再对土壤产生危害，以恢复土壤原本的生态功能与生产功能。治理与修复被重金属污染的土壤，是一项难度大、耗时久的系统性工程，需要采用多种修复技术相结合的方式，因地制宜地制订治理方案，有效抑制土壤的污染。

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