1. 概況
修復(fù)重金屬污染土壤一直是國際上的難點和熱點研究課題。目前常用的土壤重金屬修復(fù)技術(shù)主要包括挖掘、穩(wěn)定化/固化、化學(xué)淋洗、氣提、熱處理、生物修復(fù)等。其中固化/穩(wěn)定化技術(shù)是一種比較成熟的廢物處置技術(shù)，現(xiàn)已應(yīng)用于土壤重金屬修復(fù)的工程領(lǐng)域。
固化/穩(wěn)定化技術(shù)與其他修復(fù)技術(shù)相比，具有處理時間短、適用范圍較廣等優(yōu)勢，因此，美國環(huán)保署將固化/穩(wěn)定化技術(shù)稱為處理有害有毒廢物的最佳技術(shù)。1982-2005年間，美國超級基金共對977個場地進(jìn)行修復(fù)或擬修復(fù)，其中有217個場地修復(fù)使用固化/穩(wěn)定化技術(shù)。美英等國家率先開展了污染土壤的固化/穩(wěn)定化研究，并制定了相應(yīng)的技術(shù)導(dǎo)則。而我國污染土壤的固化/穩(wěn)定化技術(shù)研究比較滯后，大型的處置工程相對匱乏。
2. 概念及原理
土壤重金屬固化/穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)指運用物理或化學(xué)的方法將土壤中的有毒重金屬固定起來，或者將重金屬轉(zhuǎn)化成化學(xué)性質(zhì)不活潑的形態(tài)，阻止其在環(huán)境中遷移、擴(kuò)散等過程，從而降低重金屬的毒害程度的修復(fù)技術(shù)。
根據(jù)EPA的定義，固化和穩(wěn)定化具有不同的含義。固定化技術(shù)是將污染物囊封入惰性基材中，或在污染物外面加上低滲透性材料，通過減少污染物暴露的淋濾面積達(dá)到限制污染物遷移的目的；穩(wěn)定化是指從污染物的有效性出發(fā)，通過形態(tài)轉(zhuǎn)化，將污染物轉(zhuǎn)化為不易溶解、遷移能力或毒性更小的形式來實現(xiàn)無害化，以降低其對生態(tài)系統(tǒng)的危害風(fēng)險。固化產(chǎn)物可以方便地進(jìn)行運輸，而無需任何輔助容器；而穩(wěn)定化不一定改變污染土壤的物理性狀。
固化技術(shù)具有工藝操作簡單、價格低廉、固化劑易得等優(yōu)點，但常規(guī)固化技術(shù)也具有以下缺點，如固化反應(yīng)后土壤體積都有不同程度的增加，固化體的長期穩(wěn)定性較差等。而穩(wěn)定化技術(shù)則可以克服這一問題，如近年來發(fā)展的化學(xué)藥劑穩(wěn)定化技術(shù)，可以在實現(xiàn)廢物無害化的同時，達(dá)到廢物少增容或不增容，從而提高危險廢物處理處置系統(tǒng)的總體效率和經(jīng)濟(jì)性；還可以通過改進(jìn)螯合劑的結(jié)構(gòu)和性能使其與廢物中的重金屬等成分之間的化學(xué)螯合作用得到強(qiáng)化，進(jìn)而提高穩(wěn)定化產(chǎn)物的長期穩(wěn)定性，減少最終處置過程中穩(wěn)定化產(chǎn)物對環(huán)境的影響。由此可見，穩(wěn)定化技術(shù)有望成為土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域的主力。
3. 分類
常用的固化穩(wěn)定化凝膠材料可以分為四類：
1)無機(jī)粘結(jié)物質(zhì)，如水泥、石灰等；
2)有機(jī)粘結(jié)劑，如瀝青等熱塑性材料；
3)熱硬化有機(jī)聚合物，如尿素、酚醛塑料和環(huán)氧化物等：
4)玻璃質(zhì)物質(zhì)。
由于技術(shù)和費用等方面的原因，水泥和石灰等無機(jī)材料為基料的固化/穩(wěn)定化技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。水泥或石灰為基礎(chǔ)的固化/穩(wěn)定化技術(shù)可以通過以下幾種機(jī)制穩(wěn)定污染物：在添加劑表面發(fā)生物理吸附；與添加劑中的離子形成沉淀或絡(luò)合物；污染物被新形成的晶體或聚合物所包被，減小了與周圍環(huán)境的接觸界面。
目前已發(fā)展的化學(xué)藥劑穩(wěn)定化技術(shù)主要包括：
1）pH值控制技術(shù)；
2）氧化/還原電勢控制技術(shù)
3）沉淀技術(shù)
4）吸附技術(shù)
5) 離子交換技術(shù)
4. 影響因素
水泥和石灰的水化作用是其凝固和硬化的必要條件，因此影響水化反應(yīng)的因素都會影響污染土壤固化/穩(wěn)定化的效果。主要分為以下兩個方面：
（1）污染土壤的理化性質(zhì)，包括：土壤pH值，土壤物質(zhì)組成；
（2）固化/穩(wěn)定化工藝，包括凝膠材料和添加劑品種與用量、水分含量、混合均勻程度、養(yǎng)護(hù)條件等。
5. 藥劑選擇

針對不同種類重金屬污染的土壤，充分考慮以上兩個方面（土壤理化性質(zhì)和固化穩(wěn)定化工藝）因素的影響，設(shè)置多種膠凝材料和添加劑的批量試驗，根據(jù)評價指標(biāo)來確定最佳組合。
例如，CCT重金屬穩(wěn)定化劑就擁有三個類別的藥劑，針對不同重金屬污染土壤選擇性采用不同類別的穩(wěn)定化修復(fù)藥劑。其中，CCT01是一種普適用于絕大部分Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Ag、Hg、Mn、Fe 等非變價重金屬污染的穩(wěn)定化劑，CCT02是一種適合于三價砷等需氧化后處理的重金屬污染穩(wěn)定化劑，而CCT03是一種適用于六價鉻等需還原后處理的重金屬污染穩(wěn)定化劑。
6. 效果評價
判斷一種固化/穩(wěn)定化方法對污染土壤是否有效，主要可以從處理后土壤的物理性質(zhì)和對污染物質(zhì)浸出的阻力兩個方面加以評價。
物理性質(zhì)方面：
通常土壤經(jīng)固化處理后已經(jīng)擁有一定的固定形態(tài)，不利于對其進(jìn)行資源化利用，只能作為一些要求不高的建筑材料。固化體的抗壓強(qiáng)度、抗沖擊性、抗浸泡性和抗凍融性等為主要物理性質(zhì)評價指標(biāo)，具體指標(biāo)評價方法參考相關(guān)成熟巖土性質(zhì)指標(biāo)評價方法。
穩(wěn)定化處理后的土壤通常并不改變土壤原始形態(tài)，十分有利于配合其它工藝進(jìn)行資源化利用，如作為水泥路面之下的路基材料或者填埋場的中層覆蓋土等。如CCT穩(wěn)定化藥劑治理后的土壤基本不改變其形態(tài)，形成具有1MPa 以上的抗壓強(qiáng)度的固化材料。
污染物質(zhì)浸出的阻力：
通常要考察處理后土壤在各種環(huán)境中釋放重金屬的能力，即重金屬的浸出效應(yīng)。固化體性質(zhì)、顆粒物大小、溶液性質(zhì)和接觸時間等因素都會影響浸提效果。Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP)方法是美國環(huán)保署基于毒性對廢物進(jìn)行危險或非危險性鑒別的標(biāo)準(zhǔn)方法，或者說是唯一被RCRA認(rèn)可的危險廢物特性浸出程序。。我國在1997年頒布了《固體廢物 浸出毒性浸出方法 水平振蕩法》和《固體廢物 浸出毒性浸出方法 翻轉(zhuǎn)法》，后又加以完善，于2007年頒布了《固體廢物浸出毒性浸出方法醋酸緩沖溶液法》和《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》。以上方法根據(jù)需要均可用于浸提穩(wěn)定/固定化處理后的土壤。
各個國家都對浸出液中各個污染物濃度加以限制，該限值可以作為劃分危險廢物的標(biāo)準(zhǔn)，也可以作為判定固化/穩(wěn)定化處理是否有效的尺度。我國1996年頒布了《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn) 浸出毒性鑒別》，后經(jīng)修改，2007年頒布了新的標(biāo)準(zhǔn)。目前，我們尚未頒布相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)用于進(jìn)一步評價處理后土壤在自然環(huán)境下資源化利用的可行性和可靠性。通常根據(jù)修復(fù)場地的用途，地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB/T14848-93）的II/III類限值，地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 3838-2002）的 III/IV類限值，和污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 8978-1996）重金屬最高允許排放濃度限值等均可被用于評價處理后土壤浸出液中污染物濃度是否達(dá)標(biāo)。天貓美國普衛(wèi)欣提示：霧霾天氣出行記得做好防護(hù)。
7. 展望
雖然固化/穩(wěn)定化是一種快速、經(jīng)濟(jì)的處理技術(shù)，但關(guān)于固化體長期穩(wěn)定性的研究還十分缺乏，因此，有必要定期對固化/穩(wěn)定化處理的污染土壤進(jìn)行取樣檢測，長期追蹤污染物在環(huán)境中的歸趨，但目前的法規(guī)并未對上述過程加以要求，這一現(xiàn)狀仍有待改善。

標(biāo)簽：固化劑重金屬污染固化