重金属污染土壤淋洗修复技术和固化/稳定化修复技术研究

摘要

本文在采集分析浙江省某电镀园区退役场地土壤污染情况的基础上，针对其特征污染因子，研究了淋洗修复技术和固化/稳定化修复技术对该污染土壤的修复效果。其中，淋洗修复技术的内容主要为筛选淋洗剂及确定最佳淋洗条件，固化/稳定化修复技术的主要内容为确定固定剂及稳定剂的添加比例，同时还分析了两种技术修复前后土壤结构的变化，从而为两种技术的实际应用提供理论依据。主要结论如下:
　　(1)通过对采集样品的分析，该电镀园区的超标污染物主要为铜和镍，浓度分别为179.8mg/kg及99.6mg/kg。考虑到今后污染更为严重的土壤的修复，将该土样配制成超《展览会用地土壤环境质量评价标准》（暂行）（HJ350-2007）中B类标准限值(铜为600mg/kg、镍为2400mg/kg)的待试土壤。经测定，待试土壤中铜镍浓度分别为1070mg/kg和2708mg/kg，铜的五种形态分别占34.99％、13.46％、11.92％、6.71％及32.91％，镍的五种形态分别占57.40％、2.44％、0.86％、0.70％及38.59％。铜镍的有效态分别为67.09％和61.41％，存在较高的环境风险。
　　(2)通过比较去离子水、EDTA、乙酸、草酸、柠檬酸、腐殖酸6种淋洗剂对待试土壤的淋洗效果，筛选出EDTA和柠檬酸作为备用淋洗剂。EDTA的最佳淋洗条件为浓度0.05mol/L，淋洗10h，对铜镍的去除率分别为70.60％和69.17％;柠檬酸的最佳淋洗条件为浓度0.2mol/L，淋洗8h，对铜镍的去除率分别为61.74％和57.96％;而且，两种淋洗剂主要去除铜的可交换态、碳酸盐结合态及铁锰氧化物结合态，去除率均在60％以上，而对镍主要去除可交换态和碳酸盐结合态，去除率均在70％以上。另外通过淋洗次数和两种淋洗剂的组合实验可知，组合淋洗对铜镍的去除效果较两种淋洗剂各洗两次的效果好，考虑到EDTA的难降解性，建议先用EDTA再用柠檬酸的淋洗顺序，铜镍的去除率可达79.22％和73.07％。
　　(3)根据固定化实验结果，当水泥土壤的添加比例为5∶5时，铜镍的浸出浓度分别为0.09mg/L及0.03mg/L，均能满足要求，既不超过《浸出毒性鉴别标准》(GB5085.3-2007)中的浸出毒性鉴别标准值，也不超过《地下水环境质量标准》（GB/T14848-93）中的Ⅲ类标准限值;还可以看出，水泥对镍的固定化效果显著高于对铜的固定化效果。由石膏和竹炭稳定化处理的实验结果可知，当石膏的添加比例为30％，竹炭的添加比例为15％时，铜的浸出浓度分别为0.68mg/L及0.90mg/L，能满足要求，但镍的浸出浓度均不能满足要求，可见，石膏和竹炭能较好对铜进行稳定，但对镍的稳定效果较差。
　　(4)通过测定淋洗后上清液中的Fe、Ca、K等元素的含量可知，虽然EDTA和柠檬酸对铜镍的淋洗效果非常显著，但同时也去除了大量的土壤基质元素。淋洗一次的情况下，EDTA对三种元素的去除量分别为2459mg/kg、304mg/kg及246mg/kg，柠檬酸对三种元素的去除量分别为2041mg/kg、325mg/kg及312mg/kg。第二次淋洗时，EDTA对三种元素的去除量分别为653mg/kg、357mg/kg、115mg/kg，柠檬酸对三种元素的去除量分别为1393mg/kg、84mg/kg及130mg/kg。因此建议淋洗1次时采用柠檬酸，淋洗两次时采用先EDTA再柠檬酸的淋洗顺序，可以相对地降低对Fe、Ca、K的去除量。
　　(5)泥土比为5∶5处理的固化体的抗压强度为6.9MPa，满足《固化类路面基层和底基层技术规程》（CJJ/T80-98）中的固化类混合料的强度标准，既能用于基层的铺设，也能用于底基层的铺设，既能用于城市快速路和城市主干路的铺设，也能用于城市次干路和支路的铺设。经石膏和竹炭稳定化处理，铜镍五种形态的含量均发生了较大的改变，具体表现为可交换态铜镍的降低，碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态及有机结合态铜镍的增加，残渣态铜的增加及残渣态镍的降低。其中，铜的有效态由67.09％分别降低到了66.41％和55.88％，稳定化效果较好;而镍的有效态由61.41％分别增加到了63.39％和63.90％，稳定化效果较差。

目录

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 我国土壤污染现状

1．1．1 土壤污染日益严重

1．1．2 土壤重金属污染现状

1．2 重金属污染土壤修复技术

1．2．1 分离去除

1．2．2 固定稳定

1．2．3 隔离阻断

1．2．4 其他

1．3 本文的研究意义、研究内容与技术路线

1．3．1 研究意义

1．3．2 研究目标

1．3．3 研究内容

1．3．4 技术路线

2 供试土壤的准备

2．1 引言

2．2 材料与方法

2．2．1 材料来源

2．2．2 实验方法

2．2．3 数据处理与统计

2．3 实验结果与分析

2．4 本章小结

3 重金属污染土壤淋洗修复技术适用性研究

3．1 引言

3．2 材料与方法

3．2．1 实验设计

3．2．2 数据处理与统计

3．3 结果与分析

3．3．1 不同淋洗剂对淋洗效果的影响

3．3．2 淋洗浓度对淋洗效果的影响

3．3．3 淋洗时间对淋洗效果的影响

3．3．4 淋洗次数对淋洗效果的影响

3．3．5 不同淋洗组合对淋洗效果的影响

3．3．6 重金属去除形态的分析

3．4 本章小结

4 重金属污染土壤固化／稳定化修复技术适用性研究

4．1 引言

4．2 材料与方法

4．2．1 实验材料

4．2．2 实验设计

4．2．3 数据处理与统计

4．3 结果与分析

4．3．1 水泥对重金属污染土壤的固化效果

4．3．2 石膏、竹炭对重金属污染土壤的稳定效果

4．4 本章小结

5 修复前后土壤性质的变化

5．1 引言

5．2 材料与方法

5．2．1 实验设计

5．2．2 数据处理与统计

5．3 结果与分析

5．3．1 淋洗后土壤中Fe、Ca、K的变化

5．3．2 固定化处理后土壤强度的变化

5．3．3 稳定化处理后重金属形态的变化

5．4 本章小结

6 研究结论与展望

6．1 研究结论

6．2 展望

参考文献

作者简历