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重金属污染土壤污染状况调查与修复工程实例分析

发布时间:2017-08-03 12:13

      重金属污染因其毒性大,在土壤中不易被微生物降解、滞留时间长等原因成为土壤污染修复工程中的难点,也引起我国政府和相关部门的高度重视。《国家环境保护“十二五”规划》中提出推进重点地区污染场地和土壤修复,以重金属污染防治重点区域等为重点,开展污染场地、土壤污染治理与修复试点示范,并对责任主体灭失等历史遗留场地土壤污染要加大治理修复的投入力度。 
  湖北省武汉市硚口区古田化工企业搬迁场地污染调查及土壤修复工程列入了湖北省重金属污染综合防治规划项目表(历史遗留解决试点项目)中。武汉市某化工厂地处古田化工区,因长期化工生产导致场地内土壤重金属污染严重,在重新利用前急需进行土壤修复工作。 
  1 污染现状 
  1.1 调查方案 
  工程前期,工程人员在收集了大量该场地化工生产服役期间的相关资料后,对该场地污染物进行了识别,确定了监测指标:镉、铬、铜、铅、锌、汞、砷、镍。 
  调查方案确定采取网格布点与重点区域加密布点相结合的方式。结合生产工艺和实地勘察情况,以40×40m网格进行监测取样,在认可的范围内共布设98个有效网格,在每个网格中心点取样(取样点编号为S1-S98),每个点位分三层取样,深度分别为0.5m、1.5m和3m,共计294个土壤分析样品。此外根据现场采样的需要,对部分点位酌情取深层样品,具体采样深度和样品数量由现场确定,实际取样时利用全站仪将各点放样到场地,有点位无法放样时,记录调整后的坐标值。 
  土壤采样采用直接贯入式设备Geoprobe连续无间断取样,对于部分点位因场地回填物较厚,导致Geoprobe无法采样的,辅助了挖掘机或30钻机。最终本期采集样品256个,钻探总深度496m。同时,对于第一期样品分析检测后,对部分点位进行了补充采样,采集样品主要为部分点位深度0.5m的样品,还有部分指标的部分点位因污染浓度较高,需要加深确定污染深度的样品,本次补充采样采集样品总数87个。 
  1.2 监测结果分析与评价 
  本工程土壤评价主要参考《展览会用地土壤环境质量标准》(HJ350-2007)(以下简称《展》)、土壤成分分析标准物质-长江平原区土壤GSS-15(GBW07429)、《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)、《土壤环境质量标准(修订)》(征求意见稿)、《荷兰土壤临界值》、《英国国家土壤污染“起始浓度”》(ICRCL 59/83),以上标准中仍没有列出的物质,由风险评估来确定是否有风险和计算修复目标值。 
  从监测结果可以看出,汞、镉、铬、铅、砷、铜、锌、镍中,只有砷和镍略微超过《展》A标准,其余六种指标均超过《展》B标准,并以镉最为严重,其污染面积最大。重金属污染中以S96号点位最为严重,在3m处8种重金属指标有5种超过《展》B,其中镉的超标倍数达到54倍。 
  表1 不同指标的超《展》B标准值点位及深度 
  2 修复工程 
  2.1 技术方案比较 
  现有重金属污染土壤修复技术方法主要有物理法、化学法、生物法等。通过对比各类技术方法的技术成熟度、国内应用案例、工程时间长短、资金水平高低、应用的适用性和局限性等,发现化学稳定法相对技术成熟,所需工期短等优势,决定在本工程中选择采用该 
  技术。 
  2.2 固化稳定化技术 
  项目可采用的固化稳定化药剂有A、B两种药剂。 
  (1)A药剂:适合于污染土壤中大多数重金属的修复。其修复原理是利用Mg、Ca、Si、Al与目标金属污染物发生凝硬反应,从而降低土壤中金属污染物的迁移能力和浸出能力。与传统的水泥固化法相比,A药剂反应后的碱性比水泥低,而且土壤体积变化不大。 
  (2)B药剂:其修复机理是利用生物化学还原作用,化学吸附络合作用以及沉淀反应作用降低土壤或者地下水中的重金属的迁移性和毒性。该药剂可以处理土壤和地下水中的多种重金属污染,其中包括:砷、铬、铅和汞等。 
  国内外多个修复测试和治理案例显示复合固化稳定化药剂A适应性广,对铅、镉、汞、氟、铜、锌、硒、砷、六价铬等都有较好的修复效果。另外,现场施工也比较容易,利用一般的地质改良施工方法都适用。 
  图1 固化稳定化施工方法 
  2.3 土壤修复工程施工步骤 
  (1)污染土壤开挖:将需固化稳定化处理的重金属污染土壤挖出。 
  (2)筛分:将挖出的7250m3表层渣土进行筛分,大粒径建筑垃圾破碎回填,小颗粒污染土壤送至洗涤系统处理,污染物浓缩成泥饼后再进行固化稳定化处理。 
  (3)运输:将重金属污染土壤(包括直接挖出的重金属污染土壤和挖出筛分洗涤后的重金属污染泥饼)运输至土壤改良机附近,等待进料。 
  (4)污染土与药剂混合:本工程采用土壤改良机将污染土壤与固化稳定化药剂混合均匀。 
  (5)堆置养护:经土壤改良机与固化稳定化药剂均匀混合的土壤,运至指定地点堆放养护5天,然后可进行检测验收。 
  2.4 污染物固化稳定效果检测 
  以每500m3取一个样对固化稳定化修复成果进行检验,按照《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T299-2007),以硫酸硝酸混合酸为浸提剂,经翻转式振荡18小时后,浸出液采用电感耦合等离子发射光谱法测定重金属浓度,毒性结果满足《地下水质量标准》(GB/T14848–93)Ⅳ类标准限值。 
  2.5 处理后土壤去向 
  修复后的土壤,根据场地开发利用规划,回填于硬化路面或停车场以下,利用硬化地面层作为阻隔层,阻隔其与人的接触途径。固化稳定化修复后的土壤杜绝与人体的直接接触,回填基坑的土壤上部覆盖清洁土壤作为阻隔层,做路基填料须符合《公路路基施工技术规范》(JTGF10-2006)的规定。 
  对于需要回填的修复合格土壤,由于该工艺进行周期性的分批处理,因此土壤开挖和回填是按照批次处理量来进行,在未完全挖出土壤的基坑不能即刻回填,需要在基坑全部清挖之后进行基坑的土壤检测,达到标准后才可将处理完的土壤进行回填。所以处理完的土壤还不能填回基坑前,将其临时置于未污染的区域暂存,待基坑检测合格,即刻回填。 
  3 结语 
  工程实践证明,采用固定稳定化技术应用于化工生产场地土壤重金属污染的修复效果明显,工程周期短,资金合理,机械化程度高等优点。武汉原某化工厂场地土壤重金属污染通过工程修复后得到固化稳定,达到《展览会用地土壤环境质量标准》(HJ350-2007)B级标准,符合土地再利用规划的要求,保障了周边居民的健康,可为其他同类工程项目的设计提供借鉴和 
  参考。 
  参考文献 
  [1] 冯国杰,魏丽,李淑彩.湖南省某排污渠重金属污染治理工程实例[J].环境工程,2013,31(6). 
  [2] 王松,魏新庆,王立彤.保疏浚联合土工管袋用于湖库底泥的脱水减容[J].中国给水排水,2011,27(8). 
  [3] 孙朋成,黄占斌.土壤重金属污染治理的化学固化研究进展[A].第五届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C].2013.

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