我国重金属污染土壤稳定化处理工程技术现状

稳定化是目前我国重金属污染场地土壤修复最主要的技术。据不完全统计，2005年至今，全国范围内实施的污染场地土壤稳定化修复工程已超过100项。稳定化修复技术在国内起步较晚，与美国、欧洲和日本等国家相比还存在显著差距。本文主要从工程应用角度，结合作者10多年来在土壤稳定化处理方面的工程实践及研究经验，介绍了我国重金属污染土壤稳定化处理工程技术现状，包括稳定化修复材料、工程设备和评估方法。本文部分引用了作者承担的2011年环保公益项目“污染土壤稳定固化处理专项技术规范”研究成果。

技术涵义

污染土壤的固化稳定化(solidification/stabilization)处理技术源于20世纪50年代对放射性废物的固化处置，它是利用物理或化学的方法，通过改变土壤污染物的形态，削弱其迁移扩散能力，从而达到切断污染物暴露途径，降低其危害风险的目的。“固化”和“稳定化”都能达到阻止土壤污染物迁移和控制风险的目的，因此常常联用。然而，二者作用机理是有所不同的。固化主要是从物理角度阻断土壤污染物的迁移，其显著特点是处理后的土壤是固化成形的，而稳定化则是从污染物的有效性出发，通过形态转化，将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形式。从根本上讲，固化稳定化不是针对污染物的削减技术，而是一种风险控制技术。该技术具有处理时间短、成本低、操作性强、能同时处理多种污染物等优势，主要用于处理土壤重金属以及半挥发性有机物。

应用现状

固化稳定化技术已在在英、美等国家得到了数十年的发展以及广泛应用。该技术是美国超级基金场地修复的主要技术，仅次于气相抽提，也是重金属污染场地土壤修复最主要的技术(见图1)

图1固化稳定化技术在美国超级基金场地修复中的应用比例

在国内，固化稳定化技术起步较晚，可喜的是通过近十年来持续不断的努力，该技术不论在在技术还是管理层面都已基本获得认可，并在土壤(尤其是场地土壤)修复工程中得到应用。现阶段，国内对重金属污染土壤处理以稳定化为主。据不完全统计，到目前为止，全国范围内实施的污染土壤稳定化修复工程已达100多项。典型的污染土壤稳定化修复场地包括：上海世博会场地、苏州东升F地块、原长沙铬盐厂场地、福建某电化老厂区、原武汉染料厂等。

现阶段，我国的固化稳定化修复工程特点表现为：(1)以现场异位稳定化处理工艺为主，原位稳定化处理以中试工程为主，实际工程案例甚少;(2)以工业场地污染土壤修复为主，而农田、矿山等土壤的稳定化修复案例相对较少;(3)受开发利用驱动，以污染场地开发利用过程中的修复为主;(4)主要用于土壤中重金属及半挥发性有机物的修复。

目前，我国在固化稳定化修复工程方面面临的挑战：(1)修复材料以国外产品为主，具有自主知识产权的固化稳定化修复材料缺乏;(2)技术工艺以异位稳定化处理为主，原位技术工艺缺乏;(3)工程设备以国外产品为主，缺乏自主设计的集成装备;(4)固化稳定化效果评估方法以硫酸硝酸法为主，缺乏适合我国实际的综合评估方法体系。

稳定化处理材料

土壤重金属稳定化处理的材料包括：碱性材料、含磷材料、含铁化合物、硫化物、粘土等。不同的材料其适用的土壤重金属的不同。由于土壤性质和场地环境条件不同，相同的稳定化处理材料对同样的重金属，其处理效果也会出现有利或不利的影响(见表1)。对于土壤重金属的固化处理，主要的修复材料主要包括：水泥、专利材料、粉煤灰、石灰、沥青等，其中水泥和专利材料使用比例最高。

表1土壤重金属稳定化处理材料及其适用性

稳定化修复材料的选择，应首先要采集典型土样并分析土壤的理化性质分析及污染物种类和污染程度，如土壤质地、土壤pH值、阳离子交换量、容积密度、有机质含量和塑性指数等理化指标和土壤污染物含量。根据污染物选择稳定化材料，依据土壤干重按一定比例添加稳定化材料，按一定水土比加水混合，按设定的养护时间养护。养护结束后立即进行浸出测试。如果直接使用一种材料满足浸出测试要求，且在允许的添加量范围内，可以结束材料选择。如果不能达到要求，可选择两种或两种以上稳定化材料，重复进行材料选择实验。

稳定化处理工艺及设备

土壤稳定化修复总体上包括原位(Ex-situ)和异位(In-situ)两种工艺。异位稳定化处理是首先对污染土壤进行挖掘，然后在现场(On-site)或场外(Off-site)进行破碎、筛分、加入处理药剂并搅拌混合等处理，养护一定时间后取样测试其处理效果。异位稳定化处理所使用的设备包括具有上述功能的可移动的一体化集成设备(见图2a)，也包括以挖掘机平台的搅拌斗式混合设备(见图2b)。前者通常有自动计量功能，根据所设定的修复药剂加入比例相对准确地加入到土壤中，并进行充分混合搅拌处理。后者则相对简单，不具有计量功能，对砂性土壤处理效果较好。原位稳定化处理是不对土壤进行挖掘，而是直接将修复药剂注入到污染土壤中，采用合适的原位搅拌混合设备(见图2c)将污染土壤与修复药剂进行混合，然后进行养护，一定时间后取样测定土壤污染物的稳定化处理效果。目前，在我国国内，异位稳定化处理应用相对比较广泛，这与我国国内现有的技术水平和开发驱动的修复工程项目特点密切相关。

稳定化处理工艺及设备

土壤稳定化修复总体上包括原位(Ex-situ)和异位(In-situ)两种工艺。异位稳定化处理是首先对污染土壤进行挖掘，然后在现场(On-site)或场外(Off-site)进行破碎、筛分、加入处理药剂并搅拌混合等处理，养护一定时间后取样测试其处理效果。异位稳定化处理所使用的设备包括具有上述功能的可移动的一体化集成设备(见图2a)，也包括以挖掘机平台的搅拌斗式混合设备(见图2b)。前者通常有自动计量功能，根据所设定的修复药剂加入比例相对准确地加入到土壤中，并进行充分混合搅拌处理。后者则相对简单，不具有计量功能，对砂性土壤处理效果较好。原位稳定化处理是不对土壤进行挖掘，而是直接将修复药剂注入到污染土壤中，采用合适的原位搅拌混合设备(见图2c)将污染土壤与修复药剂进行混合，然后进行养护，一定时间后取样测定土壤污染物的稳定化处理效果。目前，在我国国内，异位稳定化处理应用相对比较广泛，这与我国国内现有的技术水平和开发驱动的修复工程项目特点密切相关。

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