重金属污染土壤固化稳定化修复技术研究进展

the bioavailability and mobility of the pollutants by adding the solidified/stabilized reagent to the soil, so as to
achieve the goal of restoration, with fast, simple, economic and effective characteristics. The research and application
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重金属污染土壤固化稳定化修复技术研究进展
张大同 谢爱军 高素萍
（上海立昌环境工程股份有限公司，上海 200135）
摘 要：土壤重金属污染通常是 2 种或 2 种以上多种重金属并存的复合污染，目前对土壤重金属污染的修复主要集中在单
一元素上面，对多种重金属并存的复合污染研究较少。固化/稳定化处理技术是指通过添加固化/稳定化试剂固定土壤中重金属元
由于水泥材料具有来源广泛、处理费用低、操作 简单等优点而得到了广泛应用，但处理后的水泥固化 体有较多毛细孔，固化在其中的重金属易于解吸；增 加了污染物的总体积，而且固化后的土壤难以再利 用。目前，基本上没有采用外添加剂对固化体进行性 能调整，如增强固化体的强度，添加填充剂缩减和封 闭固化体的毛细孔，降低其渗透性。 3．2 石灰、粉煤灰
coexist, at present, remediation of heavy metal pollution in soil is mainly focused on the single element, and less re－
search on the compound pollution of heavy metals. Solidification/stabilization treatment is a method that can reduce
素，以降低污染物的生物有效性和可迁移性，进而达到修复目的的方法，具有快速、简单、经济有效等特点。系统介绍了近年来重
金属污染土壤固化/稳源自文库化研究和应用现状，同时分析了存在的问题及发展方向。
关键词：土壤；重金属；污染；固定/稳定化
Abstract：Soil heavy metal pollution is usually a kind of combined pollution that two or more kinds of heavy metals
Key words：soil；heavy metal；pollution；solidification／stabilization
中图分类号：X53
文献标识码：A
文章编号：1674－1021（2016）06-0045-04
1 引言
我国重金属污染形势日趋严重，受 Cd，Pb，Hg， Zn，Cr 等重金属污染的耕地面积约 2 000 万 hm2，约 占总耕地面积的 1/5［1］。重金属能够在土壤中长期残 留且不能被生物降解，通过直接接触或者食物链进入 人体，危害人体健康。广东韶关大宝山多金属矿有毒 废水灌溉农田导致生产的蔬菜等农作物中 Cd 元素 严重超标，200 多人死于癌症［2］。同时重金属污染还 会导致土壤肥力退化，重金属多为植物生长的非必需 元素，重金属含量过高会影响植物对 K，P，Ca，Mg 等 营养元素的吸收，还能导致植物体内产生大量的活性 氧自由基，破坏植物的细胞结构，严重影响植物的正 常生长［3］。因此，修复重金属污染土壤，恢复土壤原有 功能，成为国内外的热点研究课题［4-5］。
收稿日期：2016－04－25；修订日期：2016-06-15。 作者简介：张大同，男，１９８６ 年生，助理工程师，硕士，主要从事污水治理与土壤修复研究工作。
46 环境保护与循环经济
3．1 水泥 水泥是一种无机胶黏剂，经水化反应后可形成坚
硬的水泥块，能将砂、石等添加料牢固地凝结在一起。 水泥固化有害废物就是利用水泥的这一特性，对污染 物进行固化时，水泥与污染物中的水分发生水化反应 生成凝胶，将污染物微粒包裹并形成水泥化固体。在 水泥固化过程中，由于水泥具有较高的 pH 值，使得 重金属离子在碱性条件下转化成溶解度较低的氢氧 化物或者碳酸盐等。某些重金属离子也可以被固定在 水泥基体的晶格中，或以氢氧化物或络合物的形式固 定在水化硅酸盐胶体表面，从而有效地防止重金属的 浸出与转移［7-8］。
3 常用的土壤固化/稳定剂
固化/稳定化材料是影响重金属固化/稳定化效果 的主要因素，分为固化材料和稳定化材料。固化材料 主要是水泥类和火山灰类（高炉矿渣和粉煤灰） 凝胶 材料；稳定化材料包括石灰和氧化镁等碱性材料、含 铁材料、含磷材料、氧化铝和氧化锰、黏土和沸石、氧 化剂和还原剂、硫化物、螯合物、生物炭和有机肥等［6］。
石灰固化是以石灰为主要固化剂的一种固化处 理方法。由于固化后的石灰强度不高，而且处于潮湿 环境中时还会溶解溃散，因此石灰一般与其他物质混 合使用。吴烈善等［9］研究发现，在重金属污染的土壤 中添加 2％的石灰可以提高 Cd 的稳定性。丁旭彤等［10］ 选择氧化钙、氯化钙、羟基磷灰石三种钙基固化剂对 钒及其伴生重金属的固化效果进行了研究，固化剂添 加量为 2％时，氧化钙对钒及铬均有良好的固化效果， 酸性环境利于其对铬的固化；中性环境有利于氯化钙 对钒的固化，酸性环境会增加其对铬的固化效果；羟 基磷灰石在中性环境下对钒的固化效果较好，但其会 促进铬的浸出。
of the solidification/stabilization of heavy metal contaminated soil in recent years are introduced, and the existing
problems and the development trend are analyzed.
2 固化/稳定化技术
固化/稳定化处理技术是指通过添加固化/稳定化 试剂固定土壤中重金属元素，以降低污染物的生物有
效性和可迁移性，进而达到修复目的的方法。根据 EPA 的定义，固化和稳定化具有不同的含义。固化技 术是将污染物封入惰性材料中，或在污染物外面加上 低渗透性材料，通过减少污染物的淋洗面积从而达到 限制污染物迁移的目的；稳定化是指通过向土壤中加 入稳定剂，将污染物转化为不易溶解、迁移能力和毒 害更小的形式来实现无害化，以降低对生态系统的危 害。在实际修复应用中，固定化和稳定化过程同时存 在，通过固化剂和稳定剂对被处理物质的吸附、络合、 螯合和沉淀等作用，在使污染物固定在固体块中的同 时达到化学性质稳定的作用。