國家發(fā)展改革委等部門關(guān)于印發(fā)《電解鋁行業(yè)節(jié)能降碳專項行動計劃》的
行業(yè)動態(tài) | 鉻污染場地修復(fù)技術(shù)進(jìn)展
行業(yè)動態(tài) | 鉻污染場地修復(fù)技術(shù)進(jìn)展鉻污染土壤 場地修復(fù)技術(shù) 土壤修復(fù)環(huán)境修復(fù)網(wǎng)訊:O引言鉻是重要的戰(zhàn)略金屬資源,鉻鹽作為重要的化工原料,在電鍍、鞣革、印染、醫(yī)藥、顏料、催化劑、氧
環(huán)境修復(fù)網(wǎng)訊:O引言
鉻是重要的戰(zhàn)略金屬資源,鉻鹽作為重要的化工原料,在電鍍、鞣革、印染、醫(yī)藥、顏料、催化劑、氧化劑、金屬緩蝕劑、合成橡膠、合成香料、油脂精制等工業(yè)部門具有廣泛應(yīng)用,涉及國民經(jīng)濟(jì)約15%的商品品種,具有不可替代性。鉻化工是涉鉻行業(yè)源頭,鉻化工產(chǎn)品是下游行業(yè)的原料,其中電鍍和制革消耗鉻化工產(chǎn)品約為75%,因此,鉻化工、電鍍和制革是我國涉鉻最主要行業(yè)。同時,中國是世界鉻化工第一生產(chǎn)大國,全球的制革和電鍍中心,年產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的50%以上,因此其伴隨的場地土壤鉻污染問題也尤為突出。隨著我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和環(huán)境保護(hù)要求的進(jìn)一步加強,許多規(guī)模小、工藝技術(shù)落后、缺乏市場競爭力和污染控制手段的中小鉻化工、制革和電鍍企業(yè)先后關(guān)閉、破產(chǎn)、轉(zhuǎn)產(chǎn)。這些涉鉻企業(yè)關(guān)停后的廢棄企業(yè)和含鉻廢渣堆放場便成為了中國最主要的鉻污染場地,其土壤中高濃度的六價鉻嚴(yán)重威脅著周邊的生態(tài)環(huán)境,亟待進(jìn)行場地土壤修復(fù)。已有場地調(diào)查表明,鉻污染地塊土壤中六價鉻含量普遍高達(dá)10000mg/kg以上,是GB 36600-2018《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》規(guī)定的敏感用地篩選值3.0mg/kg數(shù)千倍;土壤鉻污染擴(kuò)散深度達(dá)到10m以上,而地下水Cr(Ⅵ)濃度最高普遍達(dá)數(shù)百單位,超過GB/T 14848-2017《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)0.05mg/L近萬倍。由于鉻具有強氧化性,致突變、致癌和致畸效應(yīng)強,被USEPA(美國環(huán)保署)列為優(yōu)先污染物,也是中國重點控制的五大重金屬之一。國務(wù)院《土壤污染防治行動計劃》中明確提出要重點監(jiān)測土壤中鉻等重金屬,全面整治涉鉻污染場所。因此,修復(fù)鉻污染場地日益引起國內(nèi)外學(xué)者重視。蔡煥興等綜述了鉻渣污染場地修復(fù)技術(shù)的研究發(fā)展動態(tài)。紀(jì)柱也對鉻渣污染土壤的修復(fù)技術(shù)進(jìn)行評述,介紹了包括水淋洗、電動力修復(fù)、植物修復(fù)技術(shù)等5種修復(fù)技術(shù)。但土壤中鉻污染來源不僅限于鉻渣堆場污染場地,還包括鉻鹽生產(chǎn)車間、電鍍和制革行業(yè)廢棄車間場地等。鑒于此,本文綜述了涉鉻行業(yè)概況及分布,不同行業(yè)鉻污染土壤特性,鉻污染場地修復(fù)技術(shù)進(jìn)展,以期與相關(guān)研究工作者交流、探討。
1中國涉鉻行業(yè)概況與分布
鉻化工行業(yè)是指采用鉻鐵礦通過高溫氧化焙燒生產(chǎn)重鉻酸鈉、鉻酸酐等鉻化合物的行業(yè),是涉鉻行業(yè)源頭。鉻化工生產(chǎn)原料是鉻鐵礦??芍恒t鐵礦儲量最大國是南非,我國鉻鐵礦儲量占全球0.3%,全球排名第六,我國每年所需鉻鐵礦85%以上依賴進(jìn)口。鉻化工行業(yè)產(chǎn)品鉻酸酐、堿式硫酸鉻等是下游行業(yè)的原料,其中電鍍行業(yè)的消耗量最大,占比約為50%。其次是制革行業(yè),鉻化合物產(chǎn)品消耗量占比約為25%。中華人民共和國成立后,中國共建有鉻化工企業(yè)60多家,因環(huán)境污染等原因,先后關(guān)停約50家,目前在產(chǎn)鉻化工企業(yè)13家,這些企業(yè)的規(guī)模普遍較小,截至2019年,年生產(chǎn)規(guī)模5萬t以上的只有3家,最大規(guī)模為6.7萬t/a。截至2010年,全球除中國外共有鉻化工企業(yè)11家,但規(guī)模在10萬t/a以上的就有3家。目前我國鉻化工企業(yè)數(shù)量占全球的50%,但產(chǎn)能僅占全球的30%左右。
電鍍行業(yè)是通過電解沉積反應(yīng)在材料表面上均勻沉積一層由金屬原子構(gòu)成的保護(hù)膜,防止材料被空氣中的氧氣氧化,并能提高材料表面硬度和光亮度。
電鍍共分為鍍前表面預(yù)處理、電鍍及鍍后鍍層裝飾3道工序,依各種電鍍需求有不同的作用。常見鍍種包括鉻、銅、鎳、金、銀等。鉻是其中很普遍的1種電鍍金屬。中國目前有上萬家電鍍企業(yè),40%以上集中在長三角和珠三角,規(guī)模以上的電鍍企業(yè)有500多家。相對鉻化工企業(yè)來說電鍍企業(yè)的占地面積較小。
制革行業(yè):將生皮鞣制成革的過程。制革工業(yè)主要包括3個階段:1)預(yù)處理階段,將生皮中不能參與鉻鞣的成分去除掉,包括毛發(fā)、脂肪、汗腺等皮下組織。2)鉻鞣階段,采用鉻鞣劑與生皮發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),制成具有一定強度的皮革。3)整理加工階段,通過化學(xué)反應(yīng)以及機械加工,將皮革加工成各種產(chǎn)品。鞣制方法最主要的是鉻鞣,是現(xiàn)代輕革的主要鞣制方法。向整理后的生皮中加入45%的鉻鞣液,將鉻鞣液全部透人生皮的內(nèi)層,增加Cr與膠原上羧基的結(jié)合,使得鉻鞣革在不低于95℃的熱水中不收縮。我國制革企業(yè)超過1萬家,80%為中小企業(yè),規(guī)模以上的制革企業(yè)有600多家。其中,河北辛集、浙江臺州是中國著名的制革集中基地。
2鉻污染土壤的來源及特性
2.1鉻污染土壤來源
鉻是土壤中常見的微量元素,地殼中的豐度為0.035%。自然界中存在幾十種含鉻礦物,能夠用于工業(yè)生產(chǎn)的僅為鉻尖晶石類礦物。對于含有鉻礦物的地區(qū),在成土過程中,鉻有可能進(jìn)入土壤中,這是土壤鉻的自然來源。但土壤中的鉻更多是來源于人為污染,主要來源于六價鉻化合物生產(chǎn)和使用過程中的泄漏,包括鉻鹽生產(chǎn)、制革、電鍍、木材防腐等工業(yè)。人類活動導(dǎo)致的污染物鉻排放到土壤中構(gòu)成了我國最主要的鉻污染場地。根據(jù)污染成因,大致分為如下幾大類:
1)鉻化工企業(yè)生產(chǎn)過程中六價鉻的泄漏導(dǎo)致土壤污染,尤其是浸取車間、酸化結(jié)晶車間等。鉻鐵礦經(jīng)高溫煅燒后將礦中的Cr(Ⅲ)氧化為Cr(Ⅵ),Cr(Ⅵ)水溶性強,后經(jīng)過浸取車間將Cr(Ⅵ)溶出,與燒結(jié)渣分離,分離出的燒結(jié)渣即為鉻渣,分離后的溶液即鉻酸鈉產(chǎn)品。浸取車間采用池浸泡的生產(chǎn)方式,而常年生產(chǎn)浸泡池很可能會存在泄漏情況,導(dǎo)致浸取車間產(chǎn)生的污染往往非常嚴(yán)重。浸取后的鉻酸鈉溶液須經(jīng)過酸化結(jié)晶得到重鉻酸鈉結(jié)晶體產(chǎn)品。因此,酸化結(jié)晶車間也是涉Cr(Ⅵ)重風(fēng)險源車間。綜上,對于鉻化工企業(yè)來說,浸取車間和酸化結(jié)晶車間等幾個涉Cr(Ⅵ)過程的車間往往是土壤Cr(Ⅵ)污染的重風(fēng)險源區(qū)域。初步統(tǒng)計,中國鉻化工企業(yè)關(guān)停后遺留廠址污染場地約有20多塊。
2)鉻渣堆放場防滲防雨措施落實不到位導(dǎo)致堆放場地土壤污染。中華人民共和國成立后,建成投產(chǎn)的鉻化工企業(yè)基本采用的是有鈣焙燒工藝,該工藝生產(chǎn)過程中每噸產(chǎn)品產(chǎn)生約3t鉻渣。鉻渣主要以亂堆放的方式暫存?!躲t渣污染綜合整治方案》(發(fā)改環(huán)資[2005]2113號)中指出,初步調(diào)查統(tǒng)計全國歷史遺留鉻渣410.38萬t,共涉及19個省、自治區(qū)、直轄市,堆放場地約有40多個。截至2012年底,全國歷史遺留鉻渣清理和無害化處置工作全部完成。但遺留的鉻渣堆放場地構(gòu)成了中國鉻污染場地的另一來源。初步統(tǒng)計,中國鉻渣堆放導(dǎo)致的污染場地約有40多塊。
3)電鍍池泄漏導(dǎo)致的電鍍企業(yè)污染場地。電鍍池是鍍鉻生產(chǎn)過程中主要使用Cr(Ⅵ)的工段,電鍍池因使用時間長等原因,很可能存在泄漏情況,這也是電鍍企業(yè)重污染風(fēng)險源之一。截至2019年,福建、河北、重慶、深圳等地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)電鍍池泄漏導(dǎo)致土壤污染的問題。近些年,新建的電鍍企業(yè)均采取挑高電鍍生產(chǎn)的方式,避免產(chǎn)生電鍍池泄漏污染問題。但全國老電鍍企業(yè)達(dá)上萬家,不完全統(tǒng)計,電鍍生產(chǎn)導(dǎo)致的鉻污染場地很可能達(dá)數(shù)千個地塊。
4)老制革企業(yè)生產(chǎn)過程及制革污泥堆放場導(dǎo)致的場地污染。調(diào)查發(fā)現(xiàn),20世紀(jì)90年代中期以前,鞣制采用自配Cr(Ⅵ)溶液還原進(jìn)行皮革鞣制,且生產(chǎn)過程中對污染防治工作管理不到位,因此,鞣制過程中很容易存在Cr(Ⅵ)污染泄漏情況。同時,制革過程中產(chǎn)生的含鉻廢水處理設(shè)施存在不完善,并存在偷排現(xiàn)象。因此,對于20世紀(jì)建成投產(chǎn)的老制革企業(yè)存在Cr(Ⅵ)污染的風(fēng)險,目前已關(guān)停的制革場地已經(jīng)檢測出存在Cr(Ⅵ)污染的特點。2000年以來,制革工業(yè)采取集中工業(yè)園區(qū)的發(fā)展模式,同時,鞣制工藝中采用鉻粉(Cr(Ⅲ))代替原來采用Cr(Ⅵ)的工藝。企業(yè)采取了場地硬化,并具有完善的污水處理設(shè)施。這類新建的制革企業(yè)污染風(fēng)險相對較小。據(jù)不完全統(tǒng)計,存在污染風(fēng)險的老制革場地達(dá)上千塊。
2.2土壤中鉻的特性
土壤中鉻價態(tài)不同,主要分為+3和+6價,土壤中Cr(Ⅲ)的遷移轉(zhuǎn)化受多種因素的控制,其中土壤對Cr(Ⅲ)的吸附和沉淀作用是其主要作用,pH、有機酸和磷酸根等因子對土壤中Cr(Ⅲ)的吸附和沉淀作用有一定影響。由于土壤膠體主要帶負(fù)電荷,對Cr(Ⅲ)的吸附很強;同時,在最常見的土壤pH范圍內(nèi),Cr3+易形成氫氧化物沉淀,其溶解度很低;另外,在pH為3~7時,磷酸根以H2PO32-為主,能和Cr(Ⅲ)生成Cr(H2P04)3沉淀。所以土壤中大部分Cr(Ⅲ)形成穩(wěn)定的沉淀態(tài)和殘渣態(tài),不易遷移。此外,Cr(Ⅲ)是人體必需的元素,且Cr(Ⅲ)的毒性很低。
Cr(Ⅵ)在土壤中主要以CrO42-、HCr0-、Cr2o72-等陰離子形式存在,土壤膠體對Cr(Ⅵ)的吸附較弱。對Cr(Ⅵ)的吸附主要是土壤中帶正電荷的土壤膠體,如土壤中帶正荷的FeCl3或水合氧化鐵膠體對Cr(Ⅵ)的吸附能力較大,土壤膠體也能通過-OH與HCr04-的離子交換進(jìn)行吸附。但是,大部分Cr(Ⅵ)在被還原之前多以活性較強的水溶態(tài)CrO42-存在,因而在土壤中較易遷移。
土壤中的鉻價態(tài)與污染成因有很大關(guān)系。根據(jù)上述4種類型場地的污染調(diào)查特點,鉻化工污染土壤和鉻渣堆放污染土壤的污染程度比電鍍和制革污染土壤嚴(yán)重。此外,鉻渣堆放場地土壤中往往淺表層有混入鉻渣的現(xiàn)象,鉻渣是鉻鐵礦經(jīng)過煅燒后的廢渣,鉻渣中的Cr(Ⅵ)具有多種賦存形態(tài)。其中四水鉻酸鈉、鉻酸鈣、鉻鋁酸鈣、堿式鉻酸鐵和化學(xué)吸附的Cr(Ⅵ)在水中易溶、微溶,故將這5種形態(tài)的鉻俗稱為水溶性Cr(Ⅵ)。而硅酸二鈣-鉻酸鈣固溶體和鐵鋁酸鈣鉻一酸鈣固溶體中的Cr(Ⅵ)存在于硅酸鹽和鐵鋁酸鹽的晶格中,較為穩(wěn)定且難溶于水,只有通過強酸溶解破壞硅酸鹽和鐵鋁酸鹽的結(jié)構(gòu),Cr(Ⅵ)才能被釋放出來,因此稱為酸溶態(tài)Cr(Ⅵ)。如果土壤中混有鉻渣,則土壤中的還存在酸溶性Cr(Ⅵ)。
3鉻污染場地修復(fù)技術(shù)
多年來,世界各國針對鉻污染場地治理問題進(jìn)行了大量研究,并開發(fā)出多種方法。去除鉻的方法主要有2種:一種是通過還原、沉淀作用將高毒Cr(Ⅵ)還原為低毒Cr(Ⅲ),并通過沉淀作用降低鉻的遷移性與生物可利用性;另一種是直接將鉻從土壤中清除。
3.1化學(xué)還原技術(shù)
化學(xué)還原法主要是通過還原反應(yīng)將高毒性的Cr(Ⅵ)轉(zhuǎn)化為低毒且難遷移的Cr(Ⅲ)沉淀,常用還原劑包括FeS04、Feo、多硫化鈣和還原微生物等,該方法能夠有效降低鉻的遷移能力及被生物利用能力。梁金利等采用還原藥劑修復(fù)Cr(Ⅵ)污染土壤,如硫代硫酸鈉(Na2S2O3)、亞硫酸鈉(Na2SO3)、抗壞血酸(C6H8O6)和硫酸亞鐵(FeSO4)等均取得較好效果。孫孝慶對比研究了FeS04、Na2S、Na2S02、葡萄糖等還原劑對3種不同來源土壤的化學(xué)還原效果,結(jié)果顯示,不同還原劑對不同來源土壤的還原效果差異很大。近年來興起的多硫化鈣具有很好的還原效果,盧鑫等對電鍍廠的Cr(Ⅵ)污染土壤進(jìn)行還原,土壤Cr(Ⅵ)初始含量為1587.5mg/kg,加入硫化物后,可降至12.34mg/kg。
據(jù)不完全統(tǒng)計,截至2019年年底,國內(nèi)已經(jīng)開展了10多個鉻污染土壤的修復(fù)工程。已經(jīng)完成和正在開展修復(fù)治理的工程案例絕大部分采用了還原化學(xué)修復(fù)技術(shù),修復(fù)后的土壤通常采取阻隔填埋的方式進(jìn)行最終處置。過量還原劑添加到土壤中會對修復(fù)后土壤的再利用有很大影響,此外需要重視還原劑是否會產(chǎn)生二次污染,因此,該技術(shù)限制了化學(xué)還原后土壤的去向,目前只能采用填埋場填埋的風(fēng)險控制方式。
3.2化學(xué)淋洗技術(shù)
化學(xué)淋洗技術(shù)包括原位土壤淋洗技術(shù)和異位土壤清洗技術(shù)。原位土壤淋洗技術(shù)是將淋洗液注入鉻污染土壤中,通過淋洗液的溶解作用將鉻等污染物從土壤中轉(zhuǎn)移到淋洗液中,然后將含鉻淋洗液抽出進(jìn)行處理。異位土壤清洗是指采用特殊的清洗裝置,將挖出的鉻污染土壤進(jìn)行清洗,土壤中的水溶態(tài)Cr(Ⅵ)等污染物逐漸釋放進(jìn)入液相中,然后通過固液分離得到清洗后的土壤和含鉻清洗液,再對清洗液進(jìn)行處理。
鉻污染土壤淋洗修復(fù)技術(shù)的主要影響因素有:
1)土壤粒徑。淋洗修復(fù)技術(shù)對于粒徑大、空隙多、滲透系數(shù)高的鉻污染土壤較為適用,例如砂土,因為砂土對Cr(Ⅵ)的滯留吸附能力較弱。而對于粒徑較小、滲透系數(shù)較低的壤土和黏土,淋洗劑在土壤中的流動受到阻礙,且壤土和黏土對Cr(Ⅵ)的滯留吸附能力較強,因此其淋洗效率較低。
2)鉻的賦存形態(tài)。鉻污染土壤中鉻主要以水溶態(tài)、酸溶態(tài)和有機結(jié)合態(tài)等形式存在,不同形態(tài)的鉻與土壤顆粒之間的相互作用不同,因此需要選擇相應(yīng).的淋洗劑,例如,以水溶態(tài)Cr(Ⅵ)為主的鉻污染土壤,采用清水作為淋洗劑即可。對于含有Cr(Ⅲ)氫氧化物和Cr042-的土壤,采用清水加氧化劑的復(fù)合淋洗劑。而對于含有鉻渣的渣土混合物,其酸溶態(tài)鉻很穩(wěn)定,因此不適合采用淋洗技術(shù)。
3)淋洗劑種類。鉻污染土壤常用的淋洗劑和清洗劑包括:清水、表面活性劑、雙氧水等氧化性淋洗溶液,檸檬酸和EDTA等螯合劑淋洗溶液。常規(guī)淋洗劑能夠洗脫大部分Cr(Ⅵ),結(jié)合氧化劑能夠?qū)⒉糠諧r(Ⅲ)氧化成Cr(Ⅵ)而洗脫,但是鉻污染土壤(尤其是鉻鹽場地污染土壤)通常呈中性至堿性,諸如雙氧水等氧化劑在堿性條件下會自動分解成氧氣,對于Cr(Ⅲ)的氧化淋洗效率降低。淋洗技術(shù)存在淋洗劑殘留,氧化劑破壞土壤結(jié)構(gòu)等弊端。
早在20世紀(jì),美國采用清水對位于俄勒岡州和新澤西州的2個鉻污染場地進(jìn)行了淋洗修復(fù),另外還有7個場地也采用了淋洗技術(shù)。中國也有場地采用了淋洗技術(shù),但是存在淋洗治理后難以修復(fù)達(dá)到目標(biāo)值的問題,還需要采取化學(xué)還原的組合技術(shù)。
3.3電動力學(xué)修復(fù)技術(shù)
電動力學(xué)修復(fù)方法是通過低壓直流電在電極附近將CrO42-還原的技術(shù)。在鉻污染土壤中放入2只電極并通入低壓電流,Cr042-在電場作用下逐漸擴(kuò)散遷移到正極附近并發(fā)生還原反應(yīng),從而將鉻污染物從土壤中去除。由于土壤質(zhì)地對污染物的電動力擴(kuò)散影響不大,電動力學(xué)修復(fù)技術(shù)更加適合于傳統(tǒng)淋洗等技術(shù)不能很好修復(fù)的低滲透性黏性土壤,并且適用于大多數(shù)重金屬污染物。國外很早就開始電動力學(xué)修復(fù)理論的研究,電動力學(xué)修復(fù)具有高效的土壤原位修復(fù)能力。針對鉻污染土壤的修復(fù),研究了土壤成分、土壤鉻的賦存形態(tài)對于電動力修復(fù)的影響。孫孝慶篩選功能性材料構(gòu)建復(fù)極性電極,研究其電動修復(fù)過程以及對鉻的遷移、形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響,發(fā)現(xiàn)增大電流以及提供腐植酸濃度均可促進(jìn)Cr(Ⅵ)還原。
電動力學(xué)修復(fù)技術(shù)的優(yōu)點在于能夠快速有效地去除淺層重金屬污染土壤,缺點在于電能消耗大、修復(fù)成本高。由于土壤成分復(fù)雜,在土壤通電修復(fù)的過程中會引起土壤結(jié)構(gòu)、微生物群落等發(fā)生變化。另外,土壤粒徑太小和含水率過高都會影響電動力學(xué)修復(fù)效果。目前該技術(shù)在鉻污染土壤中的應(yīng)用還處于研究階段,工程應(yīng)用報道較少。
3.4生物修復(fù)技術(shù)
鉻污染土壤的生物修復(fù)包括植物提取修復(fù)和微生物修復(fù)。
重金屬污染土壤的植物修復(fù)研究較多,其修復(fù)原理是通過植物根系以及根系微域的微生物群落對重金屬進(jìn)行吸收并轉(zhuǎn)運到植物地面上組織(莖葉),然后對植物進(jìn)行收割并處理。能夠用于重金屬污染土壤修復(fù),且地上組織中重金屬含量超過地下組織一定比例的植物稱為超富集植物。目前發(fā)現(xiàn)的對土壤鉻有富集作用的植物如Dicoma niccolifera Wild、Sutera fodina Wild和李氏禾(Leersia Hexandra Swartz)。植物修復(fù)的優(yōu)點在于能夠?qū)t污染物徹底從土壤中清除,綠化和穩(wěn)定土壤,對土壤及周邊環(huán)境擾動少,修復(fù)成本較低,對大面積污染土壤較為適用。植物修復(fù)的缺點在于植物生長需要適合的條件,包括水分、溫度和營養(yǎng)物質(zhì)等。植物對鉻的耐受濃度也有限制,超過耐受濃度,植物生長將受到抑制甚至凋亡。超富集植物一般是根系較淺的草本植物,因此植物修復(fù)的土壤深度有限,對于深層污染的土壤不太適合。另外,植物有一定的生長周期,植物修復(fù)也不適用于土壤的快速修復(fù)。土壤中Cr(Ⅵ)在還原之前通常是以水溶態(tài)的CrO42-形式存在,其遷移擴(kuò)散能力強,因此鉻污染土壤的污染深度可達(dá)數(shù)十米。而鉻富集植物根系較淺,不適用于深層鉻污染土壤的修復(fù)。
利用微生物對鉻污染土壤進(jìn)行修復(fù)是近些年研究的熱點,通過鉻還原微生物將土壤中Cr(Ⅵ)轉(zhuǎn)變成Cr(Ⅲ),其還原機制包括微生物吸收Cr(Ⅵ),在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行還原解毒,以及微生物分泌還原物質(zhì),在細(xì)胞外進(jìn)行還原。已報道的鉻還原菌有曲霉菌Aspergillus carbonarius,鏈霉菌thermocarboxydus和Penicillium oxalicum SL2等。微生物不僅對鉻污染土壤具有修復(fù)作用,對難處理的鉻渣也可還原解毒。柴立元等研究表明,細(xì)菌Aomobacter sp.CH-1對于鉻渣也有較好的還原解毒效果。這為目前常規(guī)方法難以還原的含鉻渣土混合物提供了新的修復(fù)思路。
微生物修復(fù)方法的優(yōu)點在于運行成本低、無化學(xué)藥劑殘留、對土壤成分和結(jié)構(gòu)影響小,因此對微生物修復(fù)材料研究較多,但微生物的篩選以及馴化培養(yǎng)需要特定環(huán)境,微生物菌劑的制備成本較高,因此將化學(xué)修復(fù)方法和微生物修復(fù)進(jìn)行組合的化學(xué)微生物復(fù)合修復(fù)材料備受關(guān)注。
3.5已有修復(fù)案例概況
國外鉻污染場地主要集中在鉻化合物使用行業(yè)(電鍍和木材防腐)污染場地,電鍍場地污染物較單一,制革行業(yè)主要關(guān)注制革污泥等固體廢物處理處置。美國已實施了10多塊鉻污染場地修復(fù)治理,電鍍場地和木材防腐場地各占約1/2。電鍍場地通常是含鉻廢水排放或鍍鉻池泄漏導(dǎo)致的污染,以鉻為主,污染物較單一。而國內(nèi)鉻污染場地主要集中在鉻化工場地和電鍍場地,鉻化工場地污染嚴(yán)重和治理難度大,電鍍場地污染物較復(fù)雜,制革行業(yè)主要關(guān)注制革污泥等固體廢物處理處置。因此目前的修復(fù)工程案例主要集中在鉻化工污染場地。
4結(jié)語與展望
中國鉻化工企業(yè)數(shù)量多、分布廣泛,全球約70%的鉻化工廠位于中國,鉻化工場地污染更嚴(yán)重且更復(fù)雜,其風(fēng)險防控與修復(fù)治理是急需解決的關(guān)鍵問題。針對中國電鍍場地鉻鎳銅鋅復(fù)合重金屬污染較多的特點,需研究不同重金屬的污染空間分布和風(fēng)險管控方法,并開發(fā)修復(fù)材料和技術(shù)裝備。制革領(lǐng)域,目前國內(nèi)外較多關(guān)注制革污泥和含鉻革屑的無害化處置及清潔生產(chǎn)改造,對制草場地中鉻、苯酚等無機—有機復(fù)合污染的遷移轉(zhuǎn)化及相互作用尚不清楚,缺少制革場地鉻—有機復(fù)合污染風(fēng)險管控和修復(fù)治理技術(shù)方法研究。
修復(fù)技術(shù)方面,鉻污染土壤修復(fù)工程絕大部分采用了化學(xué)還原修復(fù)技術(shù),而其他修復(fù)方法大多數(shù)仍處于實驗室研究階段,在實際場地的修復(fù)效果還有待探究。同時,土壤鉻化學(xué)還原后的穩(wěn)定性以及土壤修復(fù)后的鉻殘留、再氧化等長期安全性問題也不容忽視。目前鉻污染土壤修復(fù)技術(shù)均是將鉻視作污染物來處理,均未考慮鉻資源回收問題。因此在未來,探尋經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好型修復(fù)材料,探討其修復(fù)機理,實現(xiàn)土壤修復(fù)和鉻資源回收的雙重目的是未來的主要研究方向。
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