铅、锌、镉、铀和砷污染的植物修复工作。
近年来,植物修复理论与实践的蓬勃发展赋予了植物修复技术以新的内涵。根据近年来国内外研究现状和发展趋势可将植物修复定义为:直接利用绿色植物在原位去除或控制土壤、沉积物、污泥、固体废弃物、地表水、地下水和大气环境中的污染物,如重金属、类金属、放射性元素和有机污染物(杀虫剂、有机溶剂、炸药、原油和多环芳烃等),从而最大限度地降低其环境风险的一类环境友好技术。
目前,有关植物修复技术仍主要集中在无机污染(重金属和类金属)的植物修复上。这些无机污染物包括铜、铅、锌、镉、钴、镍、锰、铬、砷、硒、汞、铀、铯、锶等多种重金属、类金属和放射性元素;用于植物修复的植物,既包括高大的乔木,如杨树、桦树、柳树、橡树,野生的灌木和草类,如苋、荨麻、苜蓿、西洋耆草、酥油草,也包括作物,如向日葵、烟草、玉米、大豆、芥菜,还包括水生植物,如浮萍、水葫芦等多种多样的植物品种。植物修复的过程既包括对污染物的吸收和清除,也包括对污染物的原位固定或分解转化,即植物萃取技术、植物固定技术、根系过滤技术、植物挥发技术、根际降解技术。植物修复是植物、土壤和根际微生物相互作用的综合效果,涉及土壤化学、植物生理生态学、土壤微生物学和植物化学等多学科研究领域。植物修复过程受植物本身、土壤物理化学性质(包括土壤结构、水分、粘粒组成、有机质含量与组成、pH)、土壤根际微生物及土壤中其他化学元素等多种因素的影响。 技术比较及选择
主要土壤重金属修复技术比较见表5-4。
表5-4 土壤重金属修复技术比较一览表
工艺 优点 缺点 结论 工艺流程简单,可操作性强,需要取用大量客土,产生的可以在部分区域进客土法 治理效果稳定,治理场地可作为建设或绿化再利用 原位/异位修复均可,工艺简固化/ 稳定化 单,可操作性强,经济可行,稳定化土壤存在环境对重金处理周期短,修复后土壤可作为建设或绿化用地 对重金属去除较彻底,治理效果稳定,治理后土壤可以原址回填 改变重金属的化学或物理特性,影响重金属在环境中的迁移与转化,没有二次污染 治理费用低,经济可行;周边生态环境恢复;对土壤结构和土壤肥力无伤害 对污染程度较低的土壤治理土壤深耕修复 效果明显,治理费用低,能最快的恢复农田的性质;对土壤结构和土壤肥力无伤害 技术局限于受污染程度,仅适合污染程度低的突然 治理周期过长,冬季修复植物活性降低,后期植物的收集以及处理工艺复杂,维护管理周期长 具备经济可行性,适合本项目中污染轻度农田的治理,能有效恢复耕种性质 适用于林业用地的生态恢复 技术局限在实验室阶段 不具备技术可行性 对土壤结构和土壤肥力破坏严重,工艺控制复杂,治理单位治理费用较高,技术稳定性不佳 不具备经济可行性与技术稳定性 属活度以及土壤结构有影响 等量污染土壤易造成二次污行客土覆盖 染 在短时间内能降低土壤中重金属活度,控制污染地区重金属迁移,适用于工业用地的生态恢复 电动 修复 微生物修复 植物 修复 结合技术简介及表5-4,可以得出以下结论:
1、客土法是重金属污染土壤修复的常用手段,在日本等地区均有较多案例可以借鉴,处理效果可靠,但处理成本高达元/m2,而且工程量大,在施工过程中会造成大量的噪声污染和扬尘污染。客土修复后,原污染土壤的处理比较复杂,原污染土壤进行固化填埋同样存在二次污染风险。这种方法适合于小块的重污染区域
修复,因此本项目不采用该技术。
2、固化/稳定化技术目前运用较多,技术比较成熟,对单一污染有较好效果,处理成本约为146元/m2。但是固化反应后土壤体积会有不同程度的增加,固化体的长期稳定性较差;而稳定化工艺简单,可操作性强,经济可行,处理周期短,修复后土壤可作为建设或绿化用地。固化/稳定化技术中,仅采用化学手段来降低污染物移动性,而不改变受污染土壤位置的修复方法被称作原位稳定化法。在尽量采用原位或原地修复技术和避免污染土壤的长距离转移的原则下,本项目决定对万m2的工业用地实施原位稳定化重金属土壤修复技术。
3、电动修复技术在国外取得了很好的效果,处理成本约100元/m2,但是在国内应用本技术的实例比较少见,而且回收成本相对较高,技术工艺复杂难操作,因此本项目不采用该技术。
4、植物修复是一种原位修复技术,在修复土壤的同时,也净化、绿化了周围环境,对环境的扰动小;植物修复土壤的过程中,土壤有机质和土壤肥力增加,植物修复后的土壤适合多种农作物的生长;植物修复技术使地表土壤稳定,控制了风蚀水蚀,减少水土流失,有利于生态环境的改善;植物修复相对于传统的理化修复方式,处理成本较低,而且工艺成熟,有许多工程案例可以借鉴。典型案例如下:
1)湖南:建立了世界上第一个砷污染土壤植物修复基地 修复前:湖南郴州苏仙区邓家塘乡因砷污染导致600多亩稻田弃耕、2人死亡、400多人集体住院,诱发严重纠纷和暴力冲突,曾引起国务院高度重视,中央电视台《焦点访谈》专门报道。修复后:在田间种植条件下,蜈蚣草叶片含砷量高达%,有力证明了蜈蚣草在砷污染土壤的治理方面具有极大的应用潜力。
2)广西:建立污染土地的植物修复示范工程
修复前:广西环江县因洪灾造成超过5000亩农田土壤被严重污染,部分土壤甚至寸草不生,这已成为广西当前最突出的环境问题。修复后:建立污染土地的植物修复示范工程,目前已种植超富集植物进行土壤重金属污染修复试验,取得初步成效。
3)云南:开展植物修复与植物采矿技术研究
修复前:在云南有些矿产区,采矿尾砂库换土、复垦后,土地依然存在严重的砷、铅、镉等多种重金属超标问题,种植的蔬菜和粮食重金属超标。人长时间暴露在含砷环境中可诱发癌症,高剂量砷可导致死亡。修复后:研究小组在云南开展植物修复与植物采矿技术研究与推广应用,有效解决了当地严重的土壤及农产品重金属污染超标问题,提高了矿区复垦土地的利用率,保障了人民的安全健康。
矿山地区受重金属污染土壤面积大(总计万m2),其中万m2林业用地受污染程度相对较轻,而植物修复技术几乎没有工程施工及建设工程,施工过程无污染产生,且可以运用简单的施肥手段和耕作措施,来调节土壤的粒度与肥力,改善土壤环境,提高植物对重金属的富集效率。
综上所述,本项目决定对万m2林业用地实施植物修复技术、对万m2工业用地实施原位稳定化技术分别进行综合治理。
技术方案
原位稳定化
污染土壤固化/稳定化(SS)是添加化学药剂(如碳酸盐和磷酸盐)于受污土壤中,一方面,通过改变土壤性质,提高土壤自净能力;另一方面,通过活性物质与污染物之间发生化学反应生成溶解性较低的沉淀或络合物,进而降低污染物的移动能力和
生物活性。在固化/稳定化技术中,仅采用化学手段来降低污染物移动性,而不改变受污染土壤位置的修复方法被称作原位稳定化法。
1、技术路线
本项目拟采取原位稳定化技术对万m2重金属污染工业用地进行治理,具体工艺路线如图5-3所示。
重金属污染工业用地 布料 深翻 土地平整 养护 图5-3 原位稳定化工艺流程图
2、添加剂确定
依据重金属污染的修复途径,添加剂主要分为重金属活化剂和重金属稳定剂两个类型。
1)活化剂
活化剂主要是一些能够活化重金属的螯合剂,常见的有EDTA、柠檬酸、DTPA(二乙基三胶五乙酸)等,其具有多齿状