污染土壤的淋洗法修复研究进展

污染土壤的淋洗法修复研究进展

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巩宗强　李培军　台培东　蔺　昕　陈素华　耿春女

(中国科学院沈阳应用生态研究所,沈阳110016)

摘　要　污染土壤淋洗技术是修复污染土壤的一种新方法,是对污染土壤生物修复的一种补充,使污染土壤修复的系

统化成为可能。淋洗法主要使用淋洗剂清洗土壤,使土壤中污染物随淋洗剂流出,然后对淋洗剂及土壤进行后续处理,从而达到修复污染土壤的目的。因为淋洗剂的种类和淋洗方式的不同,土壤淋洗法可分为许多种类。土壤淋洗法主要受土壤条件、污染物类型、淋洗剂的种类和运行方式等因素影响。综合考虑多方面因素,就有潜力设计出经济高效的土壤淋洗系统。土壤淋洗法有很多优点,尽管也存在一些问题,但其技术上的优势也是其他方法难以取代的,所以有良好的应用前景。

关键词　污染土壤　土壤淋洗法　修复

Advancement of soil w ashing process for contaminated soil

G ong Z ongqiang Li Peijun Tai Peidong Lin Xin Chen Suhua G eng Chunn ü

(Institute of Applied Ecology ,Chinese Academy of Sciences ,Shenyang 110016)

Abstract Soil washing process is a newly developed method for the remediation of contaminated soil ,and it is an important complement to the bioremediation of contaminated soil and makes remediation of con 2taminated soil more systematic.Washing liquid is majorly used in the soil washing process to have contaminat 2ed soil cleaned ,the comtaminants are flushed out by washing liquid ,and the spent washing liquid and washed soils must be further treated ,then could the aims of contaminated soils remediation be achieved.Soil washing could be classified into many types as different kinds of washing liquids are employed and different styles are operated.Soil washing process is affected by factors such as soil conditions ,contaminant characters ,washing liquid types and operation styles.After a systematic consideration ,it might be possible to come up with an e 2conomical ,practical and efficient soil washing system.The advantages of soil washing are so obvious that even with some problems ,developing trend of this technique can ’t be substituted by other methods and bright fu 2ture of this method can ’t be neglected.

K ey w ords contaminated soil ;soil washing ;remediation

由于人类经济活动产生的污染的不断增加,目前世界上许多地区土壤污染面积不断扩大。中国受污染的耕地面积近2000万hm 2,约占耕地总面积的1/5[1—4]。随着人类对环境认识的逐步加深,污染土壤的修复在国内国际都受到了高度重视,也逐渐成为国际环境科学界的热点问题之一。人们已经开

发了很多处理方法,而且一些行之有效的污染土壤修复的新成果和新技术还在不断出现。污染土壤的修复有多种分类方法,有人将其分为物理修复、化学修复和生物修复[5]。本文侧重于介绍污染土壤的淋洗法修复,因此,把污染土壤的处理方法分为淋洗法和污染物的破坏法(通常指有机物的降解、矿化)和污染物的固定法,各种方法均有广泛研究报道,方法间具有互补性。在某些条件下,由于土壤污染物的成分、理化性质、毒性特征及土壤条件的限制,单纯采用化学固定法或生物修复法都不能完全达到效果,因此,有必要考虑采用土壤淋洗法或多种方法联合修复污染土壤。

1　土壤淋洗法的定义

武晓峰曾介绍过土壤淋洗法(soil flushing )的概念,认为淋洗法就是通过注水的办法,冲洗土壤孔隙介质中残留的污染物,使冲洗水流流入地下水,然后回收冲洗水流以达到修复污染土壤的目的[6]。周加祥认为土壤淋洗法(soil washing )是利用水力压头推动淋洗液通过土壤,而将污染物从土壤中清洗出

Ξ中国科学院知识创新项目(KZCX22401)

第3卷第7期环境污染治理技术与设备

Vol .3,No .72002年7月Techniques and Equipment for Environmental Pollution Control

J ul .

2002

来,然后对含有污染物的淋洗液进行处理与回

用[7]。这两种提法均强调了淋洗法在污染土壤原位修复中的应用。Semer 提出淋洗法是一个从污染土壤、污泥、沉积物中去除有机和无机污染物的过

程,这个过程包括了污染土壤和淋洗液间的高能量接触。他认为,土壤淋洗是一个物理和/或化学过程,能够实现危险物质的分离、隔离、体积减少和/或危险物质的无害化转变[8]。从广义上说,土壤淋洗可以被定义为用流体(通常是液体)去除土壤污染物的过程,它可以是原位修复,也可以是异位修复。被淋洗出的污染物包含了无机污染物和有机污染物,淋洗液可以是水、化学溶剂或其他可能把污染物从土壤中淋洗出的流体,甚至可能是气体[9],淋洗液的处理及回用中还可能包括生物过程。

图1　土壤异位淋洗法流程图

2　土壤淋洗法的分类和应用

211　按处理土壤的位置进行分类

土壤淋洗法按处理土壤的位置是否改变分为原

位法和异位法。土壤淋洗原位修复主要是根据污染物分布的深浅,让淋洗液在重力或外力的作用下流过污染土壤,并利用回收井或采用挖沟的办法收集和清除淋洗液。尤其是地下水也受到了污染时,此法更有针对性[6,7,10]。也有人提出,在污染地带打些井,利用植物油溶出污染土壤中不可挥发性有机污染物,且植物油进入地下水层,油水分离的难度小,可以打回收井直接回收利用植物油。土壤淋洗

异位修复则包括如下步骤:(1)污染土壤的挖掘;(2)污染土壤的淋洗修复处理;(3)污染物的固液分离;(4)残余物质的处理和处置;(5)最终土壤的处置。

在处理之前应先分选出粒径>5cm 的土壤和瓦砾,然后土壤进入清洗处理。由于污染物不能强烈地吸附于砂质土上,所以砂质土只需要初步淋洗;而污染物容易吸附于土壤的细质地部分,所以壤土和粘土通常需要进一步修复处理。然后是固液分离过程及淋洗液的处理过程,在这个过程中,污染物或被降解破坏,或被分离,最后把处理后土壤置于恰当的位置[8]。Kuhlman 总结了土壤异位淋洗的过程,其流程图见图1所示[11]。212　按淋洗液的种类进行分类

土壤淋洗法按淋洗液分类可以分为清水淋洗、无机溶液淋洗、有机溶液淋洗和有机溶剂淋洗等四种。

据周加祥报道,美国俄勒冈州一个电镀厂的工

作人员使用清水淋洗,使地下水中铬的平均浓度从1923mg/L 下降到65mg/L [7]。无机溶液主要是用来清洗污染土壤中的重金属,这些无机溶液可以溶解重金属离子,或是与重金属发生络合反应,增加重金属在溶液中的溶解性。Steinle 报道,用碱液(NaOH )提取土壤中的氯酚,这种碱液淋洗法替代了原来耗能的热处理法或占地面积很大的堆腐法,

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4环境污染治理技术与设备3卷