北京潤(rùn)鳴廣譜型重金屬修復(fù)材料在海南省某金礦重金屬污染土壤修復(fù)中的實(shí)踐應(yīng)用

重金屬修復(fù)材料 土壤污染 北京潤(rùn)鳴環(huán)境

環(huán)境修復(fù)網(wǎng)訊:隨著人們對(duì)于各類能源的需求量越來(lái)越大，對(duì)于礦產(chǎn)資源的需求也逐年上升。海南省中西部金礦帶是海南省重要的金礦開(kāi)采區(qū)域，以此地某金礦為例進(jìn)行土壤污染狀況的研究，具有實(shí)際意義。我國(guó)黃金提取主要用汞和氰化鈉，氰化法提取工藝由于其技術(shù)成熟、且回收率高，是現(xiàn)階段黃金礦山企業(yè)應(yīng)用最為廣泛的提金工藝。金礦冶選過(guò)程產(chǎn)生的粉塵、固體廢物、廢水等，往往攜帶有大量的重金屬，若處置不當(dāng)，會(huì)通過(guò)自然降解、淋濾等作用遷移到土壤-地下水環(huán)境中，造成危害。

目標(biāo)金礦于2002年以前實(shí)施民采，對(duì)礦體局部進(jìn)行了破環(huán)性開(kāi)采，2002年才開(kāi)始對(duì)該礦山進(jìn)行規(guī)范化管理。在長(zhǎng)期民采中，由于環(huán)保意識(shí)薄弱、缺乏監(jiān)管，使得黃金氰化生產(chǎn)中氰化尾渣中的硫和銅、鉛、鋅等重金屬以及浮選殘留的氰化物對(duì)堆存場(chǎng)地環(huán)境造成了影響。通過(guò)對(duì)目標(biāo)礦區(qū)礦井、選礦廠、尾礦庫(kù)三個(gè)區(qū)域內(nèi)及周邊的土壤均進(jìn)行布點(diǎn)采樣分析，可知礦區(qū)土壤污染物主要為砷、鎘、鉛、汞，存在鎘、汞污染的區(qū)域均存在砷污染，砷、鉛和鎘的污染程度偏高。形態(tài)分析結(jié)果表明砷、鎘多以水溶態(tài)及還原態(tài)存在，遷移性較大，對(duì)地表水、地下水、周邊經(jīng)濟(jì)作物具有很大的潛在危害。

土壤固化/穩(wěn)定化技術(shù)通過(guò)向土壤中添加具有持久性的基質(zhì)將土壤中的重金屬包裹固定起來(lái)，或添加可與土壤中重金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)如吸附反應(yīng)、沉淀反應(yīng)或離子交換等的穩(wěn)定劑，降低重金屬的生物有效性，阻止其遷移和浸出。其具有處理時(shí)間短、成本低、操作性強(qiáng)、能同時(shí)處理多種污染物等優(yōu)勢(shì)，已在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)階段多數(shù)穩(wěn)定化材料只針對(duì)單一重金屬有效，而對(duì)多金屬?gòu)?fù)合（砷、鉛、鎘）且金屬之間存在拮抗作用的穩(wěn)定化修復(fù)材料鮮見(jiàn)報(bào)道。metaCon®是北京潤(rùn)鳴環(huán)境科技有限公司自主研發(fā)的廣譜型重金屬修復(fù)材料，由礦物材料、生物質(zhì)材料、氧化/還原劑、吸附劑、酸堿調(diào)節(jié)劑等基礎(chǔ)組分復(fù)配而成。該產(chǎn)品通過(guò)與重金屬發(fā)生吸附、沉淀、絡(luò)合、類質(zhì)同相取代和氧化還原等一系列物理化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬的同步化學(xué)穩(wěn)定化，在工業(yè)污染場(chǎng)地已取得廣泛的應(yīng)用及高效的修復(fù)效果。基于此系列材料，進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)改進(jìn)用于目標(biāo)金礦污染土壤的穩(wěn)定化修復(fù)。

目標(biāo)金礦污染土壤的重金屬全量分析表明：土壤污染物為砷、鉛、鎘，其中，砷平均濃度為600 mg/kg，最高濃度7000 mg/kg；鉛平均濃度為2000 mg/kg，最高濃度40000 mg/kg；鎘平均濃度為10 mg/kg，最高濃度為51 mg/kg。采用《固體廢物 浸出毒性浸出方法 醋酸緩沖溶液法》（HJ/T 300-2007）對(duì)污染土壤進(jìn)行毒性浸出，修復(fù)后的土壤進(jìn)行填埋，要求重金屬砷、鉛、鎘含量滿足《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889-2008）中浸出液污染物質(zhì)量濃度限值要求，即砷為0.30 mg/L、鉛為0.25 mg/L、鎘為0.15 mg/L。《固體廢物浸出毒性浸出方法 醋酸緩沖溶液法》（HJ/T 300-2007）方法中涉及兩種浸提劑，浸提劑1#溶液pH為4.93±0.05，浸提劑2#溶液pH為2.64±0.05。在浸提過(guò)程中需先對(duì)土壤進(jìn)行pH的測(cè)定，再確定使用的浸提劑。目標(biāo)金礦污染土為高濃度鉛、砷、鎘復(fù)合污染，若采用常規(guī)的磷酸鹽材料則在穩(wěn)定化鉛污染物的同時(shí)會(huì)導(dǎo)致砷污染物的溶出。綜合土壤污染特性、浸提方法，在添加穩(wěn)定化材料時(shí)，需考慮修復(fù)后土壤的pH值，確保砷、鎘、鉛處于一個(gè)平衡的狀態(tài)，同時(shí)在浸提時(shí)，進(jìn)行浸提劑篩選后最好選用浸提劑1#更易達(dá)到修復(fù)目標(biāo)，因此該項(xiàng)目穩(wěn)定化修復(fù)具有一定的難度。通過(guò)分析該污染土壤特性，在實(shí)驗(yàn)室對(duì)metaCon®系列材料配方、投加量、養(yǎng)護(hù)條件等進(jìn)行調(diào)試，最終得到有效修復(fù)該污染土壤重金屬的修復(fù)工藝并應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)。具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

表1 污染土壤樣品背景數(shù)據(jù)

表2 添加metaCon®材料后土壤中砷、鉛、鎘醋酸緩沖液浸提濃度

由表1污染土壤樣品背景信息可知，鉛污染濃度較高，且土壤pH較低呈強(qiáng)酸性，這也導(dǎo)致重金屬鉛、鎘具有較大的潛在危害；由表2數(shù)據(jù)可知，添加3%-5% metaCon®材料后土壤樣品中的砷、鉛、鎘達(dá)到了同步穩(wěn)定，均低于修復(fù)目標(biāo)要求，且pH具有一定程度的升高，符合填埋標(biāo)準(zhǔn)。

該項(xiàng)目中采用的metaCon®材料主要成分為鐵基、鎂基及礦物改性材料，針對(duì)該土壤污染特征，鐵基材料中游離的鐵離子可與土壤中的砷發(fā)生反應(yīng)，將土壤中水溶性砷和吸附態(tài)砷向難溶性的鐵結(jié)合態(tài)砷轉(zhuǎn)化，從而固定土壤中砷；鎂基材料主要起到調(diào)節(jié)土壤pH，提高土壤膠體對(duì)帶正電荷的重金屬離子吸附能力，為重金屬離子提供了更多的吸附位，同時(shí)pH的提高有利于鉛、鎘形成沉淀；礦物改性后具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，有較好的吸附和離子交換能力。綜上，metaCon®材料基于吸附、沉淀、離子交換等綜合作用來(lái)實(shí)現(xiàn)土壤中的砷、鉛、鎘的同步穩(wěn)定。