北極星環境修復網訊:摘要: 美國汙染場地修復經驗表明，78% 的汙染場地存在重金屬汙染。針對重金屬汙染場地，常用的修復技術有 固化/穩定化、淋洗、水泥窯協同處置、植物修復等。我國固化/穩定化技術應用，佔所有修復技術 33% 。重金屬汙 染場地修復需全面考慮二次汙染問題。通過分析這 4 種修復技術的主要環節，重點討論了修復過程中共通的土壤 挖掘、堆放等環節，針對可能存在的水、大氣、噪聲、固廢 4 個方面的二次汙染問題，提出了相應的汙染防治措施，以 期能夠為重金屬汙染場地修復設計、施工、監理等提供參考。
關鍵詞: 重金屬;汙染土壤;二次汙染;防治
重金屬汙染能引起土壤組成與結構變化，濃度 過高時，會抑制植物生長，進入食物鏈後，將危害動 物與人體健康。國內外的重金屬汙染土壤修復技術 主要有:固化/穩定化、淋洗、水泥窯協同處置、植物 修復等［1-2］。研究人員對 2017 年我國 166 個成功實 施的修復項目分析顯示，我國修復技術應用次數最 多的是固化穩定化、化學處理與焚燒處理，固化/穩 定化技術應用佔比 33%［1］。
國內修復項目周邊多存在居民區等敏感目標， 開展重金屬汙染土壤修復工程時，必須注意修復活動對周邊環境、生態以及人體健康的影響。本文通 過分析國內外使用頻率較高的重金屬汙染土壤修復技術，對二次汙染主要來源進行分析，並探討防治措 施，能夠為重金屬汙染土壤修復的二次汙染防治提 供參考。
1 土壤重金屬汙染修復技術
1． 1 穩定化
重金屬汙染物在土壤中存在的形態主要有:酸 可提取態、可還原態、可氧化態、殘渣態［3］。重金屬 穩定化修復是指通過向土壤中添加穩定化藥劑，使 可交換態的重金屬轉變為殘渣態，降低重金屬的溶 解遷移性能，以降低其對生態環境的毒性。常用的 穩定化藥劑包括:鹼性藥劑、含磷藥劑、含鐵藥劑、氧 化鋁、氧化錳、沸石、粘土、硫化物、螯合物、生物炭與有機肥等［4-5］。磷酸鹽類化合物為常用的穩定化藥 劑之一，其可在一定 pH 條件下與重金屬離子反應 生成穩定的重金屬礦物鹽;磷酸類礦物鹽可通過表 面吸附與絡合反應降低重金屬離子遷移性;某些重 金屬陽離子可與羥基磷灰石晶格中的鈣離子發生交 換反應進入晶格，使重金屬離子穩定化［6］。常用的 鹼性藥劑有石灰石、生石灰、氧化鎂、氧化鋁、氫氧化 鎂、碳酸鎂、水合金屬氧化物、羥基氧化物和金屬碳 酸鹽［4］。
1． 2 淋洗
土壤淋洗修復技術是將淋洗液投加至土壤 中，使重金屬通過絡合、溶解等作用，由土壤固相 轉移至液相，從而降低土壤中重金屬含量。常用 的淋洗液有:水、無機酸、有機酸、鹼、聚丙烯醯胺 等。研究表明檸檬酸溶液對土壤中 Cu、Pb、Cd 的 去除率分別達 89． 37% ，72． 11% ，86． 39% ，可有效 降低土壤中酸可提取態與酸可還原態的 Cu、Pb、 Cd 的含量，可氧化態與殘渣態的含量淋洗前後基 本無變化［7］。多級篩分式淋洗採用清水作為淋洗 液，依靠物理淋洗將汙染土壤按照粒徑大小分成 礫石、砂土、粘土等組分，將粗顆粒表面的汙染物 去除，淋洗後汙染物富集的淋洗廢水通過投加氧 化藥劑去除有機汙染物後，再投加聚丙烯醯胺形 成氫氧化鐵礬花，可將 90% ～ 95% 的實現重金屬 淋洗與穩定化［8］。
1． 3 超積累植物修復
超積累植物是指能夠超量積累重金屬的植物， 一般認為其地上部分或葉片內某種重金屬含量超過 該重金屬在一般植物體內的 100 倍。常見的超積累 植物有蜈蚣草、擬南芥菜、東南景天等。超積累植物 的修復機制主要有:①螯合作用;②離子區隔化作 用;③細胞修復機制;④生物轉化等。研究表明，適 量的 Gallic acid 與 DA-6 聯合使用，能顯著的提高黑 麥草對 Cd、Pb、Cu、Zn 汙染土壤的修復效率;當 Gal- lic acid 與 DA-6 聯合使用後，黑麥草對 Cd、Zn 的富 集係數達到了 3． 76，8． 403［9］。 1． 4 電動修復 電動修復是通過對土壤施加直流電場，通過電 場作用使重金屬離子遷移至電極，從而實現重金屬 汙染物去除。可以向電極區加入緩衝溶液，控制電 極區 pH，減少陰極產生的 OH － 與重金屬形成沉澱 導致遷移速率降低;加入表面活性劑、絡合劑等提高 重金屬的遷移性能。對 Cd 濃度為 156． 27 mg /kg 汙 染土壤採用電動修復，電壓梯度越高，pH 變化越快， 陽極 pH 整體偏酸性，最低 pH 至 1，陰極 pH 為鹼 性，最高 pH 達 14［10］。
2 重金屬汙染土壤修復二次汙染來源
2． 1 水汙染
重金屬汙染土壤修復過程中的水汙染主要來自 基坑積水、淋洗廢水、地表徑流汙水、洗車汙水、修復 藥劑、生活汙水等。
在重金屬汙染穩定化修復過程中，通常會加入 修復 藥 劑。修復藥劑所含 有的陰離子，如 S2 － 、 SO2 － 4 、PO3 － 4 、OH － 等，反應產物如 Fe3 + ，以及微生物 營養物等物質，會造成地下水硫酸鹽、總磷、pH、色 度、COD 超標等。對於陽離子類重金屬汙染，如 Pb、 Zn、Cd、Cu，常用的材料是鹼性材料和含磷材料，鹼 性材料需要土壤為鹼性條件才能起到穩定作用，土 壤的酸鹼緩衝能力及降水對其長期穩定效果影響很 大，Pb、Zn 等金屬在強鹼環境中，其浸出會增大，因 此對於這兩種重金屬處理時需控制鹼性藥劑使用 量［4］。原位修復過程中，往往存在修復藥劑過量使 用的情況，過量的藥劑，以及藥劑不均勻分布也會造 成汙染。土 壤 pH 條件對電動修復效果影響顯 著［10］，在陰極添加緩衝溶液，如檸檬酸-檸檬酸鈉緩 衝溶液，維持土壤偏酸性條件，有利於重金屬汙染物 去除，因此須控制緩衝溶液用量，防止過量藥劑造成 汙染。
異位修復挖掘遇到含水層時，需要進行基坑降 水。重金屬等汙染物可能已遷移至地下水中，導致 地下水中汙染物含量超標，如隨意排放，則造成二次 汙染。
多級篩分淋洗可以將土壤按粒徑分級，並去除 粗顆粒表面鬆散附著的汙染物，淋洗後，部分汙染物 轉移至水相，導致水中重金屬、有機質等物質含量 超標［5］。
2． 2 大氣汙染
重金屬汙染土壤修復項目大氣汙染主要來自: 清挖、運輸、堆放過程，水泥窯協同處理過程等。
對於異位修復，清挖為修復過程中的重要環節， 部分重金屬汙染土壤伴隨 VOC /SVOC 汙染。因此 在土壤清挖、運轉、回填、破碎等過程中，汙染土壤的 無序挖掘、不封閉式運輸等現象，將導致揚塵、VOC / SVOC、部分揮發性重金屬(如 Hg)發生逸散與洩露， 造成土壤周邊區域內顆粒物、有機物、重金屬濃度上 升，對環境造成影響［11］。
重金屬汙染土壤水泥窯協同處置過程中，應注 意上料過程中汙染物的揮發和粉塵、不完全燃燒排 放的有毒有害物質，以及尾氣中的粉塵汙染。此外，修復施工過程中使用的機械設備與設施， 如挖掘機、推土機、篩分破碎機等尾氣排放，也可能 成為二次汙染來源。
2． 3 固體廢物汙染
重金屬汙染土壤修復過程中的固體廢物主要包 括:①場地平整與清挖產生的建築垃圾;②多級篩分 淋洗產生的泥餅;③尾氣處理產生的活性炭;④修復 藥劑包裝袋;⑤水處理產生的汙泥;⑥廢棄的手套、 口罩、工服等;⑦超積累植物的果實、根、莖、葉等;⑧ 生活垃圾;⑨挖掘發現的危險廢物等。
2． 4 噪聲汙染
噪聲汙染主要由機械設備、運輸車輛等，各部件 間的摩擦、撞擊或非平衡力，使機械部件和殼體產生 振動產生。機械噪聲主要來自現場的施工機械，如 挖土機、鏟車、振動篩、破碎設備、風機、水泵、攪拌 機、吊車、發電機等［12］。現場施工過程的敲打、指 揮、裝卸以及車輛噪聲等，也會對周邊人群產生 影響。
3 重金屬汙染土壤修復二次汙染防治
3． 1 水汙染防治
為防止修復藥劑帶來的水汙染，在選用固化/穩 定化藥劑時，應當選用能夠降低重金屬的生物有效 性、毒性和遷移性能的藥劑，主要考慮以下 3 方面因 素:①在自然條件下，穩定化效果的持久性能;②藥 劑的環境友好性能;③施工工藝的適用性與環境友 好性。同時，應當注意藥劑的用量，避免造成地表水 富營養化和地下水汙染。使用硫化物作為穩定化藥 劑時，需將處理環境 pH 控制為中性到鹼性，防止酸 性條件下硫化物水解［5］。
土壤暫存、篩分破碎、混合加藥、養護堆放、洗滌 等區域應做好防滲，雨季時用防雨布覆蓋堆體，廠區 道路硬化處理，防止雨水衝刷造成汙染。對於地表 徑流 帶 來 的 汙 染，做 好 雨 汙 分 流，雨 水 進 入 市 政 管網。 對於處理基坑積水以及土壤淋洗廢水，應在修 復場地內設立汙水處理系統。重金屬修復場地內配 套的汙水處理系統一般由沉澱、過濾、吸附等單元組 成。廢水處理達標後，方可入市政管網，或在廠區道 路與土堆噴灑抑制揚塵。
3． 2 大氣汙染防治
對於重金屬汙染土壤修復過程中的大氣汙染， 可從以下 4 點進行預防:①加強挖掘、運輸過程管 理，挖掘施工過程中，需噴霧降塵，同時應遮蓋土堆 與車載土體，淋洗出廠車輛輪胎，清掃廠區道路，以 降低揚塵影響;②在含有 VOC /SVOC 的汙染土壤挖 掘與處理過程中，應採用小面積開挖、分層、分區開 挖的方式，儘量減少有機物的暴露時間，在修復施工 地配備異味控制藥劑、噴灑設備或其它除臭設施，對 於裸露基坑斷面，需噴灑氣味抑制劑，基坑可用高密度聚乙烯膜覆蓋，防治異味擴散［13］;③利用手持式 VOC 檢測器在廠區周邊以及土壤處理車間尾氣排放 口，重點監測下風向，進行巡檢，發現 VOC 超標時，及 時上報，並調整施工;異位處理的土壤，應在負壓環境 的內進行破碎、篩分、加藥、翻拋施工作業，尾氣收集 並處理達標後方可排放，當尾氣排放濃度超標時，應 及時更換吸附介質［14］;④施工機械與運輸車輛必須 使用符合國家標準的燃料，安裝尾氣處理淨化設備， 所有車輛必須定期檢測尾氣排放情況。
3． 3 固體廢物汙染防治
重金屬修復現場的固體廢物汙染防治，可從以 下 4 方面進行:①當現場的建築垃圾重金屬浸出超 標時，應洗滌達標後再按照市政要求處置;②廢活性 炭、水處理汙泥、收穫的超積累植物、挖掘發現的危 險廢物、廢棄勞保用品等，按照危險廢物的管理要 求，委託具有相應資質的單位處置;③實行生活垃圾 分類制度，定期交由環衛部門集中處理，嚴禁生活垃 圾與危險廢物混合;④對於超積累植物的根、莖、葉 等，可以採用焚燒、壓縮填埋等方式進行處置，避免 植物組織返回土壤［9］。
3． 4 噪聲汙染防治
為預防修復過程中的噪聲汙染，可從以下 3 方 面著手:①科學管理施工現場設備，儘量使用噪音低 的機械設備，對強噪音設備安裝遮擋等隔音裝置，定 期做好設備維護保養，降低施工噪聲;②科學管理現 場設備布局，避免同一地點安排大量動力機械設備， 合理安排現場強噪聲施工活動，合理調配往來車輛; ③合理安排施工時間，避免夜間施工擾民［8］。
3． 5 重金屬汙染土壤修復二次汙染防治案例
浙江省一金屬加工廠停產場地退役後，經場地 調查與 風 險 評 估，需 要 修 復 Cd、Cr、Ni 汙 染 土 壤 1 500 m3，採用穩定化-異位處置的工藝進行修復。 汙染土壤經挖掘、破碎均質、添加重金屬穩定劑、攪 拌混合、覆蓋養護，修復藥劑主要成分為黏土礦物、 鐵氧化物、金屬螯合物和激發劑，評估合格後異位填 埋至指定區域［15］。二次汙染防治貫穿於施工全過 程，通過施工人員的培訓與技術交底，制定合理方 案，並對過程進行控制，避免二次汙染。
3． 5． 1 水汙染防治
修復施工期廢水主要來自於 基坑積水、車輛衝洗廢水，廢水經處理並委託有資質 的單位進行水質檢測，達到《汙水綜合排放標準》 後，經汙水排放站同意後，進行納管排放。
3． 5． 2 大氣汙染防治
修復施工期大氣汙染物主要為粉塵。為控制粉塵汙染，制定了大風天氣施工 方案，採取及時清掃、灑水、衝洗等措施控制揚塵。
3． 5． 3 固體廢物汙染防治
為防止填埋區固體廢物汙染，填埋區嚴格依據設計方案，通過材料防滲隔 離，表面覆蓋潔淨土壤，避免處理後的土壤暴露於空 氣中。
4 結束語
本研究分析了重金屬汙染土壤常用的固化/穩 定化、淋洗、水泥窯協同處置、植物修復技術自身可 能存在的二次汙染，並對土壤清挖、破碎、堆放等修 復過程中的二次汙染及其防治措施進行探討。為防 止汙染修復施工對人體、周邊環境造成危害，組織、 施工、監理等各方應充分做好防護措施。應科學設 計修複方案，科學選用修復藥劑，優先選擇環境友好 型修復藥劑，選用二次汙染低的工藝路線，並做好汙 染防治配套工作，修復現場規範施工，加強監管，避 免二次汙染。
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