土壤污染修复技术及其在工业遗址治理中的应用

土壤污染修复技术及其在工业遗址治理中的应用

任世武

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摘要:随着工业化进程的快速发展,工业活动产生的大量污染物已严重破坏了土壤环境。修复受污染的工业遗址土壤已成为当务之急。本文首先介绍了几种主要的土壤污染修复技术,包括物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术,重点分析了各种技术的优缺点及适用范围。接着,探讨了这些修复技术在实际工业遗址治理中的应用,举例说明了不同污染类型和程度下的最佳修复方案。最后,指出未来土壤修复技术的发展方向,呼吁加强对工业遗址污染的重视与预防。

关键词:土壤修复、工业遗址、物理修复、化学修复、生物修复

引言:随着工业化水平的不断提高,工业活动排放的大量废气、废水和固体废物已对土壤环境造成了严重污染。由于长期大规模的工业生产,遗留下大片受重金属、持久性有机物和放射性核素等污染的遗弃工业场地,这不仅破坏了当地生态环境,而且对人类健康构成严重威胁。因此,对工业遗址中受污染土壤进行修复十分必要。

一、土壤污染修复技术概述

土壤污染修复技术主要包括物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术三大类。物理修复技术是指通过物理手段将污染物从土壤中隔离或转移的技术。常见的物理修复技术有土壤淋洗、热脱附、固化/稳定化等。

土壤淋洗是利用水或其他溶剂将可溶性污染物从土壤中溶解并抽提出来。它适用于处理重金属、放射性核素等无机污染物,但对有机污染物效果一般。热脱附则是利用热能使有机污染物从土壤中挥发出来,主要适用于治理挥发性有机化合物和半挥发性有机化合物污染。固化/稳定化是将污染物转化为较稳定或不溶性的形态,从而降低其迁移性和生物有效性,常用于重金属污染修复。

化学修复技术是利用化学试剂与污染物发生化学反应,将其转化成无害或低毒性的物质。主要包括氧化/还原、化学沉淀、离子交换等。化学氧化是使用强氧化剂将有机污染物氧化降解,适用于处理多种持久性有机污染物。化学还原则是利用还原剂将重金属离子还原为低毒性物种。化学沉淀是向土壤中加入沉淀剂使重金属离子形成难溶盐沉淀下来。离子交换则可以用阳离子或阴离子交换树脂吸附去除土壤中的金属离子。

生物修复技术是利用微生物的代谢作用将污染物降解或转化,主要包括生物固定化和生物降解。生物固定化是借助植物和微生物将污染物固定或富集于根系或菌丝体内。生物降解则是利用微生物的酶系统将有机污染物分解成无害小分子,广泛应用于处理石油烃类、多环芳烃等有机污染物。

不同修复技术具有不同的适用范围和效果,通常需要根据污染物种类、程度等具体情况选择合适的单一技术或技术组合,以达到最佳的修复效果。

二、工业遗址土壤修复技术应用

工业遗址土壤污染情况通常较为严重和复杂,需要根据不同污染物类型和程度选择和组合适当的修复技术。对于重金属污染较重的工业遗址,可采用物理固化/稳定化、化学沉淀等技术。固化/稳定化适合现场就地处理,能有效降低重金属的迁移性和生物有效性,但不能彻底除去污染物。化学沉淀可通过加入针对性沉淀剂使重金属离子形成难溶盐沉淀,达到去除重金属的目的,但会增加处理成本和二次污染风险。对于重金属污染程度较轻的情况,生物修复如植物固定化就是较为经济环保的选择。

持久性有机污染物如多环芳烃、多氯联苯等,可采用热脱附、化学氧化、生物降解等技术。热脱附能高效去除挥发性有机物,但能耗较高且不适用于半挥发性污染物。化学氧化使用强氧化剂如高锰酸钾、过氧化氢等,能将大多数有机污染物降解,但试剂价格昂贵且存在二次污染隐患。生物降解借助微生物的代谢作用,安全环保且成本较低,但降解周期相对较长。对于老龄严重污染区域,往往需要先采用热脱附或化学氧化技术,降低污染物浓度至可生物降解水平,再进行生物修复的"组合拳"。

对于放射性核素污染,主要采用土壤淋洗和固化/稳定化技术。淋洗法可高效去除可溶性放射性核素,但可能造成地下水污染。固化/稳定化技术通过添加化学固化剂将核素固定成稳定的矿物形态,能有效控制核素迁移,但不利于后续回收利用。此外,对于存在复合污染的工业遗址,需综合分析污染物种类和分布特征,制定针对性的修复方案。比如先进行物理分选将污染物富集,再采用针对性化学或生物技术进行深度修复等。根据污染情况的复杂程度,还需对不同技术加以组合,发挥协同增效作用。

科学评估污染现状是选择合理修复技术的前提。既要充分考虑修复效率、成本、二次污染等因素,又要因地制宜,对症下药,才能真正高效治理工业遗址土壤污染,修复受损生态环境。

三、土壤修复技术的发展趋势及建议

1.加强新型修复材料和试剂的开发研究

传统的修复材料和试剂往往价格昂贵、效率较低或存在二次污染问题。开发廉价高效的新型修复材料和试剂,将大幅提升修复技术的经济性和环保性。比如利用工业废渣或生物质制备的吸附材料、基于纳米技术的新型催化剂等,在提高修复效率的同时还可以实现资源的再利用。

2. 促进物理化学生物技术的有机整合

单一修复技术常常难以应对复杂的污染现状,物理、化学和生物技术各具优缺点。将它们优势互补、协同发挥,将极大提高整体修复效率。比如可先采用物理分选富集污染物,再结合化学氧化和生物降解技术进行深度修复。未来还可开发新型复合修复材料,使不同修复机理在材料内部协同作用。

3. 开发智能化自动化监测和优化修复系统

目前修复系统管理和运行往往依赖人力,效率低下且存在操作失误隐患。应大力推进修复系统智能化自动化,实现对关键参数的实时在线监测和最优化控制,提高修复质量和管理水平。利用人工智能等技术,还可根据修复过程模拟优化方案,实现精细化操作。

4. 加强修复对生态环境的长期监测和评估

目前的修复效果评价大多停留在达标排放的阶段,缺乏对生态环境长期影响的监测和评估。应建立完善的环境监测和生物评价体系,全面评估修复后区域的生态恢复情况,为下一步治理提供循证依据。

5. 重视源头控制和风险管理

修复技术的发展应与源头污染控制相结合,加强工业三废处理和排放管控,防患于未然。同时要建立健全的风险评估和应急响应机制,时刻把控修复过程可能产生的次生环境风险和健康隐患。

结语:经过多年的研究和实践,我们已经掌握了多种针对性的土壤修复技术,并在工业遗址治理中得到了广泛应用。然而,由于每个工业场地的污染情况都有所差异,因此在选择和组合修复技术时需要根据具体情况因地制宜。与此同时,我们也应该从源头加强管控,减少新的工业污染物排放,最大限度地保护我们脆弱的土壤资源。只有污染者和治理者通力合作,我们才能真正为子孙后代留下一个洁净健康的环境。

参考文献：

[1]王玉鹏,宋树祥,王薇,等.淋洗技术在污染土壤修复中的研究应用[J].广东化工,2024,51(10):99-100+80.

[2]陈敏,梁志权,陈莉.农田土壤污染修复技术刍议[J].云南化工,2024,51(05):107-109.