土壤修复流程及技术手段分析

一、土壤修复是系统性工程    土壤修复一般包括污染调查、技术选择、修复设计、修复施工、验收监理以及修复后评估六个步骤。其中，污染调查中包括采样、分析、风险评估和环评等工作，是土壤修复的第一步，非常关键。调查过程类似于中医把脉，如果在调查过程中，不能够准确的分析到土壤的污染物种类及含量，将直接影响后面的风险评估以及修复工作。     在调查研究过后，工程师根据调查结果进行修复技术的选择和设计。目前土壤修复技术很多，按“污染源-暴露途径-受体”对修复技术分类。对污染源进行处理的技术有生物修复、植物修复、生物通风、自然降解、生物堆、化学氧化、土壤淋洗、电动分离、气提技术、热处理、挖掘等；对暴露途径进行阻断的方法有稳定/固化、帽封、垂直/水平阻控系统等；降低受体风险的制度控制措施有增加室内通风强度、减少人体与粉尘的接触、减少污染食品的摄入、工作人员及其他受体转移等。     图表1：土壤修复流程图     二、修复技术种类多，要“因地制宜”     目前我国运用最多的处理技术有稳定/固化、化学淋洗、生物修复、气提技术、高级氧化等。几种处理方式的含义及优缺点如下：     稳定/固化指通过固态形式在物理上隔离污染物或者将污染物转化成化学性质不活泼的形态，降低污染物的危害，可分为原位和异位两种。稳定/固化法适用于重金属污染土壤的修复，一般不适用于有机污染物污染。典型的固化稳定化凝胶材料主要有水泥、石灰、沥青以及一些特制的螯合剂。     化学氧化也应该称之为一种稳定化技术，该方法是通过在污染区设臵不同深度的砖井，然后通过砖井中的泵将化学氧化剂注入土壤中，使氧化剂与污染物产生氧化反应，达到使污染物降解或转化为低毒、低迁移性产物的一项土壤原位修复技术。常用的氧化剂有H2O2、K2MnO4和气态O3，该类修复技术一般由注射井、抽提井和氧化剂等三部分组成。该技术主要用于修复在土壤中污染期长和难生物降解的污染物，如油类、有机溶剂、多环芳烃、PCP、农药以及非水溶态氯化物（如三氯乙烯、TCE）等污染的土壤。化学还原修复以及还原脱氯修复的原理和化学氧化修复一样，有代表性的还原剂主要有液态的SO2、气态的H2S和零价Fe胶体。该类修复技术已经有很多成功案例，该技术既省时又经济。     化学淋洗指借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移作用的溶剂，通过水力压头推动清洗液，将其注入被污染土层中，然后再将包含污染物的液体从土层中抽提出来，进行分离和污水处理的技术，可分为原位和异位化学淋洗技术。原位化学淋洗技术适用于水力传导系数大于10-3cm/s的多孔隙、易渗透的土壤，如沙土、砂砾土壤、冲积土和滨海土，不适用于红壤、黄壤等质地较细的土壤；异位化学淋洗技术适用于土壤粘粒含量低于25%、被重金属、放射性核素、石油烃类、挥发性有机物、多氯联苯和多环芳烃等污染的土壤。因此化学淋洗对土壤要求较高，不太适合我国土壤。     生物修复指利用微生物、植物和动物将土壤、地下水中的危险污染物降解、吸收或富集的生物工程技术系统。按处臵地点分为原位和异位生物修复。生物修复技术适用于烃类及衍生物，如汽油、燃油、乙醇、酮、乙醚等，不适合处理持久性有机污染物。     气提技术指利用物理方法通过降低土壤孔隙的蒸汽压，把土壤中的污染物转化为蒸汽形式而加以去除的技术，可分为原位土壤气提技术、异位土壤气提技术和多相浸提技术。气提技术适用于地下含水层以上的包气带以及地下含水层，去除挥发性有机化合物。     为众多土壤污染修复技术参数对比情况，从表中可以看出：稳定/固化的的去除率也非常高，达到90%以上，成本中等，缺点是该方法未从根本上去除污染物；化学氧化方法应用范围较广，成本适中，去除率相对较低；土壤淋洗的可去除所有类型的污染物，且污染物去除率也很高，异位处理去除率在90%以上，但不适用与粘土，成本也最高；生物修复成本最低，但去除效果也较差。气提技术成本较低，特别适用于污染程度较轻的、以挥发性有机物为主要污染物的土壤污染。     同时，很多时候会出现因土壤污染导致的地下水污染，应一同治理。目前来看，地下水的主要治理方法有抽提处理技术和原位添加药剂治理两种手段，其中抽提处理应用较多些。据统计，上海已经和正在实施的污染场地修复治理工程项目达30多项，包括世博、迪士尼场地、大型居住社区场地等以及在中心城区与浦东、嘉定、宝山等地针对工业企业搬迁场地。在已完成的众多项目中，应用稳定/固化技术占到52%；同时，部分土壤修复过程中，涉及到了地下水修复，所用技术以抽提处理为主，占到67%。     图表2：土壤修复技术评价参数表     注：（1）污染物类型：a-挥发性；b-半挥发性；c-重碳水化合物；d-杀虫剂；e-无机物；f-重金属。     (2）土壤类型：A-细粘土；B-中粒粘土；C-淤质粘土；D-粘质肥土；E-淤质肥土；F-淤泥；G-砂质粘土：H-砂质肥土；I-砂土。     （3）￥=低成本；￥+=低到中等成本；￥￥=中等成本；￥￥￥=高成本。     图表3：上海已完成土壤修复项目中各种技术的占比     图表4：上海已完成地下水修复项目中各种技术的占比