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土壤修复技术的种类较多,原理较为复杂,有些技术的应用是多种反应原理联合作用的结果。因此,本指南主要按照技术的主导作用原理进行概括介绍,基本囊括了H前发展较为成熟的或已在国内外有所应用的技术方法。
1.土壤混合/稀释技术(SoilBlending,MixingorDilution)
技术原理:土壤混合/稀释技术是指用清洁土壤取代或者部分取代污染土壤,覆盖在土壤表层或者混匀,使污染物浓度降低到临界危害浓度以下的一种修复技术。通过混合和稀释,减少污染物与植物根系的接触,并减少污染物进入食物链。技术特点:土壤混合/稀释修复技术可以是单一的修复技术,也可以作为其它修复技术的一部分,如固定化稳定化、氧化还原等。土壤混合/稀释修复技术作为其它修复技术的一部分,其主要0的是增加添加剂(如固化/稳定化剂、氧化剂、还原剂)的传输速度,使添加剂尽量和反应剂接触。使用此技术时需根据土壤污染物浓度、范围和土壤修复目标值,计算需要混合的干净土壤的量。混合时尽量垂直方向混合,少水平方向混合,以免扩大污染面积。混合/稀释可以是原位混合,也可以是异位混合。适用范围:土壤中的污染物不具危险特性,且含量不高(一般不超过修复目标值的2倍)。该技术适合于土壤渗流区,即土壤含水量较低的土壤,当土壤含水量较高时,混合不均匀会影响混合效果。
2.填埋法(LandfillCap)
技术原理:填埋法是将污染土壤进行掩埋覆盖,采用防渗、封顶等配套设施防止污染物扩散的处理方法。填埋法不能降低土壤中污染物本身的毒性和体积,但可以降低污染物在地表的暴露及其迁移性。技术特点:填埋法是修复技术中最常用的技术之一。在填埋的污染土壤的上方需布设阻隔层和排水层。阻隔层应是低渗透性的粘土层或者土工合成粘土层,排水层的设置可以避免地表降水入渗造成污染物的进一步扩散。通常干旱气候条件要求填埋系统简单一些,湿润气候条件可以设计比较复杂的填埋系统。填埋法的费用通常小于其它技术。
适用范围:在填埋场合适的情况下,可以用来临时存放或者最终处置各类污染土壤。该技术通常适用丁•地下水位之上的污染土壤。由于填埋的顶盖只能阻挡垂向水流入渗,因此需要建设垂向阻隔墙以避免水平流动导致的污染扩散。填埋场需要定期进行检查和维护,确保顶盖不被破坏。
3.固化稳定化技术(Solidification/Stabilization)
技术原理:固化稳定化技术是指将污染土壤与黏结剂混合形成凝固体而达到物理封锁(如降低孔隙率等)或发生化学反应形成固体沉淀物(如形成氢氧化物或硫化物沉淀等),从而达到降低污染物迁移性和活性的U的。主要钮招两个概念,固化是指将污染物钮裹起来,使之呈颗粒状或者大板块存在,进而使污染物处r相对稳定的状态;稳定化是指将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性变小的状态和形式,即通过降低污染物的生物有效性,实现其无害化或降低其对生态系统危害性的风险。按处置位置的不同,分为原位和异位固化稳定化。技术特点:在异位固化/稳定化过程中,许多物质都可以作为黏结剂,如硅酸盐水泥(Portlandcement)、火山灰(Pozzolana)、娃酸醋(Silicate)和涵青(Btumen)以及各种多聚物(Polymer)等。硅酸盐水泥以及相关的铝硅酸盐(如高炉溶渣、飞灰和火山灰等)是最常用的黏结剂。有许多因素可能影响异位固定化稳定化技术的实际应用和效果,如最终处理时的环境条件可能会影响污染物的长期稳定性;一些丄艺可能会导致污染土壤或固化后体积显著增大;有机物质的存在可能会影响黏结剂作用的发挥等。固定化/稳定化方法可单独使用,也可与其它处理和处置方法结合使用。污染物的埋藏深度可能会影响、限制一些具体的应用过程。原位修复时必须控制好黏结剂的注射和混合过程,防止污染物扩散进入清洁土壤区域。适用范围:固化稳定化技术的成本和运行费用较低,适用性较强,原位异均可使用。该技术主要应用于处理无机物污染的土壤,不适合含挥发性污染物土壤的处理。对于半挥发性有机物和农药杀虫剂等污染物的处理效果有限。不过H前正在研究能有效处理有机污染物的黏结剂,可望在不久的将来有所应用。
4.土壤淋洗技术(SoilFlushing)
技术原理:土壤淋洗是指借助能够促进土壤环境中污染物溶解或迁移作用的溶剂,通过将溶剂与污染土壤混合,然后再把包含有污染物的液体从土土壤中抽提出来,进行分离处理的技术。此技术分原位和异位土壤淋洗。原位土壤淋洗一般是指将冲洗液由注射井注入或渗透至土壤污染区域,携带污染物质到达地下水后用泵抽取污染的地下水,并T地面上去除污染物的过程。异位化学淋洗技术需要将污染土壤挖掘出来,用水或淋洗剂溶液清洗土壤、去除污染物,再对含有污染物的清洗废水或废液进行处理,洁净土可以回填或运到其他地点回用。
5.土壤气相抽提技术(SoilVaporExtraction,SVE)
技术原理:土壤气体抽提技术是通过在不饱和土壤层中布置提取井,利用真空泵产生负压驱使空气流通过污染土壤的孔隙,解吸并夹带有机污染物流向抽取井,最终在地上进行污染尾气处理,从而使污染土壤得到净化的方法。
6.焚烧(Incineration)
技术原理:焚烧技术是使用870〜1200°C(1400〜2200°F)的高温,挥发和燃烧(有氧条件下)污染土壤中的肉代和其他难降解的有机成分。高温焚烧技术是一个热氧化过程,在这个过程中,有机污染物分子被裂解成气体或不可燃的固体物质。
7.微生物降解(Bioremediation)
技术原理:微生物降解是利用原有或接种微生物(即真菌、细菌其它微屯物)降解(代谢)上壤中污染物,并将污染物质转化为无害的末端产品的过程。可通过添加营养物、氧气和其它添加物增强生物降解的效果。
8.生物通风(Bioventing)
技术原理:生物通风法是一种强迫氧化的生物降解方法,即在受污染土壤中强制通入空气,强化微生物对土壤中有机污染物进行生物降解,同时将易挥发的有机物一起抽出,然后对排出气体进行后续处理或直接排入大气中。
9.植物修复技术(Phytoremediation)
技术原理:植物修复主要是利用特定植物的吸收、转化、清除或降解土壤中的污染物,从而实现土壤净化、生态效应恢复的治理技术。植物修复主要通过三种方式进行污染土壤的修复,包括:植物对污染物的直接吸收及对污染物的超累积作用;植物根部分泌的酶来降解有机污染物;根际与微生物的联合代谢作用,从而吸收、转化和降解污染物。
10.氧化还原技术(Oxidation/Reduction)
技术原理:氧化还原技术是通过氧化/还原反应将有害污染物转化为更稳定、活性较低和/或惰性的无害或毒性较低的化合物。氧化还原包括将电子从一种化合物转移到另一种化合物。