技術案例:重金屬汙染修復技術及其應用案例詳解

技術案例：重金屬汙染修復技術及其應用案例詳解

北極星環境修復網訊:土壤是與人類生存息息相關的自然資源，據統計，我國受鎘、鉻、鉛、汞、鋅等重金屬汙染的耕地面積近 2000 萬公頃 ，約佔總耕地面積的六分之一 。土壤的重金屬汙染具有隱蔽性、長期性、不可降解和不可自然逆轉等特徵，不僅會導致土壤肥力與作物產量及品質下降，還易引發地下水汙染，並通過食物鏈途徑造成植物、動物和人體的重金屬累積。因此，土壤系統中重金屬汙染的防治一直是國內外研究的熱點和難點。本篇文章中，奧科環境將為您繼續介紹國內外有代表性的重金屬汙染修復技術及其應用案例。

1土壤重金屬汙染原因

土壤重金屬汙染可由巖石風化、火山噴發等自然地質活動造成，但人類活動往往是造成土壤重金屬汙染的主要原因。其中，礦山開採、金屬冶煉、汙水灌溉、工農業生產活動是土壤中重金屬汙染物的主要產生來源。特別是在礦山開採和農藥化肥的施用過程中所造成的汙染更為複雜和嚴重。

在礦山開採過程中尾礦中鉛、鋅、鎘、鉻、砷和錳等重金屬主要以硫化物的形式存在。這些硫化物尾礦在與氧氣進行接觸的過程中，經過雨水浸泡等過程，其中的鉛、鎘、銅、鋅、汞、錳等汙染物可溶性離子被浸出且得到釋放，進而對周圍土壤及地下水環境造成汙染。

另外在農業生產過程中，一些化學肥料中會含有鎘等重金屬元素，這些元素會隨著灌溉或降雨在土壤中沉降積累。另外一些養殖場所使用的飼料中也普遍會添加銅、鋅等元素，畜禽食用了飼料後排出的糞便被當作肥料施用於農田中後，經過日積月累也會造成重金屬在土壤中的大量沉積。

2土壤重金屬汙染常用修複方法

目前國內外常用的重金屬控制及修複方法有固化/穩定技術、生物修復技術及淋洗技術：

化學穩定化處理

化學穩定化是目前國內外應用比較成熟的一項重金屬土壤汙染控制技術，工程實施比較容易，成本可以接受。該法主要通過在土壤中施加改性藥劑，經氧化還原反應、礦化作用和沉澱反應，將不穩定重金屬形態轉化為化學性質穩定、遷移性弱、無害或毒性較低的重金屬單質或化合物，將其穩定在自然環境中，不再被雨水浸出和治汙根系所吸收。常用的還原劑包括連二亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、硫酸亞鐵、多硫化鈣、二價鐵、零價鐵等。

植物修復

植物修復則是利用某些植物可以忍耐或超量吸收積累一種或多種化學元素的特性，利用植物及其根際微生物通過提取、根際濾除、揮發和固定等方式降解、轉變或移除重金屬等毒性汙染物，將其轉化為無毒物質。或利用植物在生長過程中對環境中的某些汙染物的吸收、降解、過濾和固定等特性來淨化重金屬、農藥等汙染，使汙染土壤恢復其正常功能。該處理方法適用於重金屬（如鎘、鉛、鎳、銅、鋅、鈷、錳、鉻、汞等）、砷化合物以及特定的有機汙染物。

土壤淋洗修復

該方法採用物理分離或增效洗脫等手段，通過噴淋水或合適的增效劑，分離汙染土壤組分或使汙染物從土壤相轉移到液相，並有效地減少汙染土壤的處理量，實現減量化。淋洗系統廢水需要經過處理後回用或達標排放。該方法適用於處理重金屬汙染土壤，但不宜用於土壤細粒（粘/粉粒）含量高於25%的土壤。

3全球土壤重金屬汙染修復技術掠影

重金屬還原穩定技術

Regenesis Ltd. 公司成立於1994年，專業致力於生物修復、原位化學氧化、石油烴修復、氯化溶劑修復等土壤與地下水修復技術的研發與工程應用。該公司在北美、澳大利亞、歐洲等地區均有眾多成功應用案例。

技術介紹

Regenesis公司的重金屬修復化學藥劑MRC®通過原位固定（沉澱和/或吸附到土壤顆粒）從地下水中去除溶解的六價鉻等重金屬。MRC由有機硫化合物組成，該有機硫酯嵌入聚乳酸基質中，形成粘稠液體。該藥劑被注入地下水層後，酯鍵通過水解和微生物酶促作用裂解，有機硫化合物（活性金屬固定劑）以可控的方式逐漸釋放，為有機硫化合物還原固定重金屬創造了最佳條件。同時，MRC在反應過程中還以類似的方式釋放出乳酸，為土壤及地下水中天然存在的微生物提供碳源，從而能夠達到加速生物原位降解氯代烴的速率。該藥劑通常通過注入井、注射點直接推入、與土壤直接混合等方式進行施藥。

應用案例

該廢棄電鍍廠場地位於義大利北部某工業區，早期為印刷和紡織工業生產用轉子進行電鍍。工業生產中使用的鉻酸鹽溶液在電鍍過程中深入廠區土壤及表層地下水層。經進一步土壤取樣檢測結果顯示，該廠區飽和帶中六價鉻含量最高達700 mg/kg，總鉻達770 mg/kg。為了高效、經濟地治理該場地土壤和地下水中的鉻汙染，當地組織決定採用MRC®對該場地進行修復。該場地土質為泥質礫石與粘土混合地質，總處理面積約1000平方米，深度為10米。

處理方案

Regenesis在修復區域內安裝了兩組注入井屏障，每一個屏障中分別安裝5個嵌套式注入井。嵌套式注入井以約4 m的間隔安裝，每口井由3個立管組成。這三個立管分別為淺管（8-13 m）、中管（14-19 m）和深管（20-25 m），用於應對不同地下水位情況。安裝完成後，Regenesis對注射井內的淤泥進行了清理。在隨後的藥劑注射過程中，由於注射時地下水位約在地表下15 m處，最終採取了中管和深管進行注射。

▲ 嵌套式注入井

處理效果

藥劑注入後約60天左右，監測結果顯示六價鉻濃度降至檢測濃度（ 5 μg/ L）以下，同時三價鉻濃度增加，說明六價鉻被有效還原。藥劑注入後約12個月左右，地下水中六價鉻濃度降低了59%至99%，而三價鉻濃度隨著沉澱作用愈加明顯由最初的增加趨勢逐漸轉為不斷減少。汙染物濃度監測結果如下：

▲ 監測點2 - 監測結果

▲監測點4 - 監測結果

PhytoLogix重金屬植物修復技術

Delta Remediation總部位於加拿大阿爾伯塔省埃德蒙頓市，是一家專門從事土壤和水中有毒有機汙染物、氯化物（鹽）和重金屬汙染修復的生物技術公司。DELTA研發團隊擁有超過25年的土壤修復經驗。該公司提供藥劑、設備和現場施工一站式服務，從而實現產品和服務一體化，並且能夠針對不同汙染場地，提供相應的完整可靠的解決方案。該公司產品已在北美廣泛應用，公司成立至今已完成80餘個項目。

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