铬污染土壤修复技术研究

铬污染土壤修复技术研究

刘振玲

苏州新视野环境工程有限公司江苏无锡214028

摘要：土壤中铬的过量沉积，逐渐向土壤中沉淀。土壤的化学性质、土壤生物学特性和微生物群落结构都有明显的不良影响。对依靠它们生存的植物和动物会造成刺激和毒性。最终通过各种食物链对人类的健康造成危害。此外，受铬污染的土壤也会通过地下水对人类健康构成威胁。

关键词：铬污染；土壤；修复技术

1铬污染土壤修复技术

1.1稳定化法

稳定化法通常是在铬污染土壤中加入稳定化剂，使铬污染物与稳定化剂发生反应，进而降低铬污染物的迁移性和对环境的危害性。土壤中的六价铬多以可溶态形式存在，迁移和扩散性较强，危害性较大，相对于六价铬，三价铬易于形成沉淀和发生络合作用，迁移能力弱，危害性较小。因此，用稳定化剂将六价铬还原成三价铬以降低其在土壤中的毒性和迁移性。常用的稳定化剂有零价铁、可溶性的二价铁等铁系物；连二亚硫酸钠、硫化氢、硫化亚铁等硫化物；此外，有机酸、腐植酸、甘蔗渣等有机物也可以作为土壤铬污染物稳定化剂。铁系物和硫化物等无机稳定化剂，价格低廉、修复效果明显，但易造成二次污染。相对于无机稳定化剂，腐植酸通过范德华力、氢键、静电吸附等作用形成土壤有机-无机复合体，与六价铬发生络合反应，使土壤中六价铬含量降低。同时，腐植酸将毒性较高的六价铬还原为毒性较小的三价铬，降低铬污染物毒性。甘蔗渣中纤维素可在自然界中水解成葡萄糖和果糖，能够通过还原六价铬为三价铬，降低土壤中铬的毒性。

1.2电动修复法

电动修复法基本原理类似电池，通过在污染土壤两侧施加直流电压，形成电场梯度，根据电性异性相吸原理，将土壤中吸附态或水溶性污染物吸引到电性相反的电极，借此将污染物富集并回收，从而清洁土壤。不同价态污染土壤，其电动修复效率也不同，其中六价铬污染土壤的总铬去除效率最高，三价铬污染土壤的去除效率最低，六价铬和三价铬同时污染土壤的去除效率居中。电动修复适用于低渗透性土壤，除对铬污染土壤外，还适用于大多数无机污染物及放射性污染物，具有耗费人工少，经济效益高等优点，但也存在以下限制性因素：污染物的溶解性和污染物从土壤胶体表面的脱附性对该技术的成功有重要影响；需要电导性的孔隙流体来活化污染物，同时土壤中埋藏的碎石、金属氧化物等都会降低处理效率。

1.3化学淋洗法

化学淋洗法是一种能够从根本上去除土壤铬污染的土壤清洁技术。化学淋洗技术是指利用能促进土壤环境中污染物溶解或迁移作用的淋洗剂，利用水压将其注入到污染土层，淋洗后将洗出液从土层中抽提出来，进行重金属分离和洗出液回用的技术。在土壤化学淋洗技术应用的关键因素是淋洗剂的选择。可用于土壤淋洗技术的淋洗剂有无机酸、有机酸、人工螯合剂、表面活性剂等，化学淋洗土壤修复按场地可分为原位淋洗和异位清洗。原位土壤淋洗适用于特定的土壤条件：透水性较强的砂性土壤中，污染带应位于不透水土层之上，保证淋洗液可以被抽出并被处理。淋洗液由注射井或其他相关装置注入或通过喷洒装置喷洒渗入，然后将洗出液从收集井中用泵抽出，洗出液经收集后进行重金属的去除及淋洗液的回收利用。因此，在应用原位淋洗技术时，首先要详细了解当地区域的水文资料，以确定洗出液的流向。原位土壤淋洗技术能够加速污染土壤中铬的去除，不需要挖掘污染土壤，洗出液经处理后可以循环利用，但可能会导致淋洗剂残留在含水层中引起二次污染。为了解决原位淋洗技术可能会导致的淋洗剂二次污染问题，土壤异位淋洗技术应运而生。土壤异位淋洗技术首先将污染土壤挖出，进行筛分，去除其中过大的颗粒物（大于5cm），如碎石、植物根茎等，然后用淋洗剂对土壤进行淋洗，淋洗后的洗出液经处理后可重复利用。异位淋洗技术能有效限制污染物的扩散，但成本较高。

1.4生物修复

生物修复法主要有植物修复和微生物修复。植物修复是利用植物对土壤中的污染物进行固定、吸收，以清除土壤环境中的污染物或降低土壤中铬的危害性。铬污染土壤的微生物修复是在优化的操作条件下，通过生物还原反应，利用土壤中现有的微生物或向污染环境中补充新的微生物，将六价铬还原为三价铬，使铬的毒性降低，达到修复铬的目的。虽然铬不能被微生物降解，但微生物自身的代谢活动可以起到影响土壤物理化学过程的作用，减少铬污染的危害性。对六价铬有还原作用的菌种有硫酸盐还原菌、芽孢杆菌属、埃希氏菌属、阴沟杆菌、大肠杆菌、假单胞菌属等。

2秸秆-复合菌-污泥联合修复实验

2.1材料与仪器

试剂:重铬酸钾(分析纯)，硫酸(H2SO4，密度为1.84mg·L－1)，二苯碳酰二肼(分析纯)，丙酮(分析纯)。仪器:分光光度计(721型，上海精密科学仪器有限公司)，恒控磁力搅拌器，火焰原子吸收分光光度计，翻转式振荡器，粉碎机。

小麦秸秆:粉碎后粒径为5～10mm，含水率为小于1%。复合菌种:取自日本磐亚株式会社-酵素菌世界社，原菌按1∶100培育成扩大菌使用。

2.2实验方法

实验在26()×21(h)cm花盆中进行，每盆铬污染场地土壤约5kg，所有实验土壤铬(Ⅵ)理论值统一由含1800mg·kg－1左右的铬(Ⅵ)污染土壤进行配制。六价铬去除率按5d为测定周期，并统一按30d修复时间进行统一计算。为保证实验数据及质量有效性，每组试样设3个平行样，并委托有资质的第三方检测机构对实验样品进行检测、分析。

2.3测试方法

实验阶段对土壤中六价铬、总铬的检测分别按照《土壤质量总铬的测定火焰原子吸收分光光度法(HJ491-2009)和《固体废物六价铬的测定碱消解/火焰原子吸收分光光度法》(HJ687-2014)标准方法进行测定。

2.4选用污泥及特性分析

实验用污泥取自某污水处理厂，该厂收水为生物污水和工业污水，污水处理工艺采用SBQ和叠加式A/O工艺，排放满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级A标准。参照《城市污水处理厂污泥检验方法》(CJ/T221-2005)对污泥特性进行了全面分析，分析结果与《城镇污水处理厂污泥处置土地改良泥质》(CJ/T291-2008)控制指标进行比对。

3结果与讨论

为考察秸秆、复合菌和污泥对土壤中铬(Ⅵ)还原的影响，设置了秸秆、复合菌和污泥对铬(Ⅵ)还原的单因素实验。其中秸秆的配比为1%和3%，复合菌的配比为0.5%、1%和3%，污泥的配比为3%、10%、30%和50%。可以发现污泥含量超过30%以后，六价铬的去除率基本达到很高的水平在96%以上，并基本维持在一定的范围之内。复合菌含量超过1%以后，六价铬的去除率基本达到很高的水平在74%以上，随着污泥含量的增加呈现出很好的上升趋势，去除率最终维持在一定的范围之内，从结合减少物质添加量和修复效率综合考虑，确定最优物料组合为1%秸秆+1%复合菌+30%污泥。

4结语

土壤中铬污染已经引起各界重视，由于铬在土壤中存在形态不稳定，可相互转化，使得铬污染土壤修复技术变得复杂，针对不同的土壤特性、地质条件、铬污染程度和工期要求，应选择不同的修复方法。

参考文献：

［1］陈勇，王清森，张浩凡.铬污染土壤处理中的铬含量及形态变化［J］.化工环保，2017（3）：335-339.

［2］李世业，成杰民.化工厂遗留地铬污染土壤化学淋洗修复研究［J］.土壤学报，2015（4）：869-878.