對鉻污染場地修復(fù)技術(shù)研究及應(yīng)用的分析

環(huán)境修復(fù)網(wǎng)訊:摘要：隨著我國城市化的快速發(fā)展，大量工業(yè)企業(yè)搬遷改造后遺留下許多污染較為嚴(yán)重的場地，其中鉻污染情況較為嚴(yán)重?；诖耍疚囊越饘巽t污染場地修復(fù)技術(shù)作為研究對象，分析當(dāng)前城市金屬鉻污染現(xiàn)狀，探究鉻污染帶來的危害，從電動修復(fù)技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)等角度闡述鉻污染修復(fù)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：重金屬；鉻污染場地；修復(fù)技術(shù)

引言：作為工業(yè)生產(chǎn)中重要的原材料，金屬鉻被廣泛用在印染、電鍍或催化等行業(yè)中，工業(yè)遺留場地內(nèi)金屬鉻含量較高，且存在明顯的金屬鉻污染問題。由于城市內(nèi)土地環(huán)境日漸研究，人們需要在僅有的土地上進(jìn)行項目開發(fā)，針對金屬鉻污染的土地，需要重新利用，避免土地被長期閑置在此。因此，人們采用一種場地修復(fù)技術(shù)改善遺留場地的鉻污染現(xiàn)狀。

1.鉻污染場地當(dāng)前污染現(xiàn)狀

工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)程中，鉻鹽使用后會有鉻渣存在，如果鉻渣長期堆放在場地，人們沒有對其有效處理，將會導(dǎo)致場地出現(xiàn)金屬鉻污染問題。2017年環(huán)保部門實地考察統(tǒng)計，我國已經(jīng)有超過四百萬噸鉻渣未經(jīng)處理被堆放在遺留場地中，且鉻渣堆放數(shù)量仍在增加。近幾年，國家環(huán)保部門特別頒發(fā)了《鉻渣污染綜合整治方案》，要求各企業(yè)嚴(yán)格按照文件中的要求科學(xué)處置鉻渣，并采用積極有效的方式處理現(xiàn)存的四百萬噸鉻渣，從而保護(hù)當(dāng)?shù)厮?，使金屬鉻污染不再影響人們的正常居住生活[1]。存放饹渣的場地由于工業(yè)企業(yè)的防護(hù)措施和管理不到位，導(dǎo)致場地內(nèi)土壤和地下水中金屬鉻含量嚴(yán)重超標(biāo)，部分鉻渣堆放的位置距離河流較近，且周圍居住人口密集，這種環(huán)境敏感區(qū)內(nèi)如果出現(xiàn)金屬鉻污染現(xiàn)象，將會嚴(yán)重影響著周圍的生態(tài)環(huán)境，危害人們的生命健康。

2.關(guān)于鉻污染的危害分析

生態(tài)環(huán)境中金屬鉻主要以兩種價態(tài)存在-三價鉻和六價鉻，其中六價鉻嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境，其毒性是三價鉻的一百倍以上。可溶性鉻酸鈉與鉻酸鈣有著較強(qiáng)的氧化性，長期在空氣中對方將會導(dǎo)致人體皮膚、內(nèi)在腸道出現(xiàn)潰瘍問題，甚至引發(fā)心肌病變和腹部疼痛，有的人在金屬鉻污染地區(qū)生活，也出現(xiàn)了肝腎衰竭問題。由此可見，金屬鉻污染危害著人的身體器官與生命系統(tǒng)，嚴(yán)重情況下也會引發(fā)死亡現(xiàn)象[2]。

3.鉻污染場地修復(fù)技術(shù)研究及應(yīng)用

針對金屬鉻污染地區(qū)的場地修復(fù)與治理，人們經(jīng)常采用以下兩種治理方式：（1）改變金屬鉻在土壤中的存在形式，將六價鉻經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)，還原成三價鉻，降低金屬鉻的生物毒性和在土壤中的遷移能力，淡化它的生物可利用性。（2）將污染場地中的金屬鉻成分清除。目前鉻污染場地修復(fù)技術(shù)主要有固化穩(wěn)定化技術(shù)、電動修復(fù)技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)、化學(xué)還原修復(fù)技術(shù)和淋洗修復(fù)技術(shù)。

3.1固化與穩(wěn)定技術(shù)

一般情況下，人們經(jīng)常使用物理法或物理化學(xué)原理法，對金屬鉻污染場地進(jìn)行治理，但是這一治理工程量較大，金屬鉻在污染場地中經(jīng)常存在于土壤表層。固化穩(wěn)定化技術(shù)對金屬鉻污染場地進(jìn)行修復(fù)，主要分為固化、穩(wěn)定兩方面，這種修復(fù)技術(shù)需要將物理和化學(xué)修復(fù)技術(shù)融合應(yīng)用。其中固化修復(fù)指的是使用某種物質(zhì)，將其與金屬鉻污染土壤相互混合，在物理作用影響下，混合物將金屬鉻污染物包裹，污染物呈現(xiàn)出大顆粒狀，從而降低了金屬鉻在土壤中的表面積，提高土壤對金屬鉻污染的抵抗能力，有效預(yù)防鉻污染風(fēng)險出現(xiàn)。與固化不同的是，穩(wěn)定化主要采用化學(xué)法，利用穩(wěn)定劑將金屬鉻污染場地的土壤性質(zhì)改變，加強(qiáng)土壤對金屬鉻的有效吸附，從而實現(xiàn)污染物的沉淀，最終降低金屬鉻的生物有效性。

當(dāng)化學(xué)穩(wěn)定劑和金屬鉻相遇后發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，毒性較高的金屬鉻被轉(zhuǎn)化為毒性較低的生物狀態(tài)，例如六價鉻經(jīng)過氧化還原反應(yīng)變成了三價鉻。人們將嘗試用石灰或者水泥作為金屬鉻污染修復(fù)的固化劑，將活性炭作為金屬鉻污染修復(fù)的穩(wěn)定劑。不僅如此，還可以利用電導(dǎo)加熱的方法使受到金屬鉻污染的土壤實現(xiàn)玻璃化。某地冶煉廠改造生產(chǎn)中，經(jīng)過檢測，該地的金屬鉻在地表土壤中存在大量的六價鉻，經(jīng)過研究得知，該地產(chǎn)生金屬鉻污染的原因是電鍍廢水長期發(fā)生泄漏問題，污染因子是六價鉻，人們在土壤表層加入了SD-I重金屬穩(wěn)定化藥劑。未投入穩(wěn)定劑時，六價鉻含量為1207mg/L，當(dāng)投加濃度為1％的SD-I穩(wěn)定劑后，六價鉻含量為13.2mg/L[3]。

3.2電動修復(fù)技術(shù)

針對工業(yè)生產(chǎn)遺留的金屬鉻污染場地修復(fù)問題，電動修復(fù)技術(shù)也是一種有效的鉻污染修復(fù)技術(shù)。在金屬鉻污染表層土壤兩端加入直流電場，在電滲現(xiàn)象影響下，金屬鉻就會被遷移到三價鉻陰極室或者六價鉻陽極室中。這樣做可以將鉻鹽溶液有效收集并處理，溶液得到凈化后，水可以回灌，最終溶解金屬鉻污染場地內(nèi)的污染物，反復(fù)循環(huán)，受到污染的土壤得到物理修復(fù)。有研究人員針對金屬鉻污染物中的三價鉻與六價鉻之間的轉(zhuǎn)化機(jī)理進(jìn)行分析，針對傳統(tǒng)的電動修復(fù)技術(shù)加以改良，加強(qiáng)對污染物的酸堿度進(jìn)行控制，最后提高了金屬鉻的有效去除率。經(jīng)過實驗研究，最終發(fā)現(xiàn)當(dāng)污染物酸堿度達(dá)到6.0和10.0的時候，表層土壤中金屬鉻污染物去除率為25.3％與24％，這種酸堿度情況下金屬鉻電動修復(fù)效果更佳。

3.3生物修復(fù)技術(shù)

所謂金屬鉻的生物修復(fù)技術(shù)，具體需要通過植物與微生物的綜合治理，人們利用金屬鉻污染場地內(nèi)的微生物，后者加入馴化后的微生物，在微生物進(jìn)行還原反應(yīng)之后，將六價鉻還原成三價鉻，最終有效修復(fù)金屬鉻污染土壤。

3.3.1微生物修復(fù)技術(shù)

對金屬鉻污染場地進(jìn)行微生物修復(fù)時，人們需要使用當(dāng)?shù)氐奈⑸锘蛘唏Z化后的微生物，將其與金屬鉻污染物相結(jié)合，發(fā)生還原作用后降低表層土壤中的毒性。常見的微生物主要有桿狀菌和腸細(xì)菌。按照金屬鉻污染場地內(nèi)污染物的不同作用機(jī)理，人們也要使用相應(yīng)的微生物修復(fù)技術(shù)，例如生物還原沉淀、生物甲基化以及生物吸附。最常使用的污染物修復(fù)技術(shù)就是生物還原沉淀修復(fù)技術(shù)，微生物擁有還原酶催化的作用，與污染物相接觸后，其代謝物可以將六價鉻進(jìn)行還原。有研究人員針對這一問題使用了淋溶實驗，針對金屬鉻污染土壤中的六價鉻進(jìn)行微生物修復(fù)，隨后分別每千克添加了4g和5g的碳源與氮源。經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)微生物與污染物的反應(yīng)效果較好，混合液中的六價鉻的濃度已經(jīng)在降低，最終可以達(dá)到預(yù)期修復(fù)效果。

3.3.2植物修復(fù)技術(shù)

與微生物修復(fù)技術(shù)相比，植物修復(fù)技術(shù)屬于近幾年新興的污染場地修復(fù)技術(shù)。該技術(shù)主要利用了植物的修復(fù)原理，常見的有植物固定、根際降解與過濾、植物揮發(fā)與萃取。針對植物固定修復(fù)技術(shù)、植物揮發(fā)修復(fù)技術(shù)與植物萃取修復(fù)技術(shù)，它們是金屬鉻污染場地的主要三種修復(fù)類型。有研究人員特別研究了金屬鉻污染的超累積特性，發(fā)現(xiàn)李氏禾作為超累積金屬鉻的一種植物品種，葉片上金屬鉻的累積量每kg可以達(dá)到1786.9mg，這一品種累積量較高，可以針對金屬鉻植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用提供支持。

3.4化學(xué)還原技術(shù)

與上文提到的相似，關(guān)于金屬鉻污染修復(fù)的化學(xué)還原技術(shù)，就是將六價鉻還原為三價鉻。這是因為三價鉻難以溶解，它可以降低金屬鉻在土壤環(huán)境內(nèi)的遷移能力，人們在金屬鉻污染現(xiàn)場內(nèi)添加還原劑，也可以使用可滲透氧化還原反應(yīng)強(qiáng)實現(xiàn)污染物的化學(xué)還原。常見的還原劑有硫酸亞鐵，人們需要根據(jù)金屬鉻污染現(xiàn)場實況確定硫酸亞鐵的添加量。

3.5淋洗修復(fù)技術(shù)

常見的淋洗修復(fù)技術(shù)主要有以下兩種：（1）原位土壤淋洗修復(fù)技術(shù)。該技術(shù)適合用在金屬鉻污染帶處于不透水層上方的沙質(zhì)土壤中，淋洗液在重力作用下滲入到污染土壤中并溶解土壤中鉻元素，通過安裝抽提井將洗脫液進(jìn)行收集和處理。（2）異位土壤淋洗修復(fù)技術(shù)。挖出鉻污染土壤，鉻污染土壤進(jìn)行預(yù)處理后通過加入淋洗液混合攪拌，將存在于土壤中的鉻元素溶解到淋洗液中，使金屬鉻與土壤分離的目的，降低土壤中鉻元素的含量，從而達(dá)到鉻污染土壤修復(fù)的目的。

總結(jié)：總而言之，隨著我國金屬鉻污染情況日漸嚴(yán)重，人們對金屬鉻污染土壤的修復(fù)技術(shù)研究不斷深入，傳統(tǒng)的物理法與化學(xué)法成本較高，處理效果不盡人意，很難大規(guī)模使用。因此，在不改變破壞土壤本身結(jié)構(gòu)、保持土壤原有肥力的前提下，有效降低土壤中金屬鉻的含量將是未來鉻污染場地修復(fù)技術(shù)的重點研究方向。

原標(biāo)題:對鉻污染場地修復(fù)技術(shù)研究及應(yīng)用的分析