- 文献综述(或调研报告):
土壤重金属污染处理方法多种多样,为结合药剂稳定化技术和热处理技术探究稻壳灰中温热处理修复重金属污染土壤的机理与成效,需了解有关土壤重金属热处理以及药剂稳固化土壤重金属的研究背景与研究进展。
物理修复是最先发展的修复技术之一,包括热解析、客土法和电动修复等,仅对污染重、面积小的土壤修复效果明显,适应性广,但容易破坏土壤结构,导致土壤肥力下降[11]。
化学修复是通过向土壤中加入固化剂、有机质、化学试剂等,利用试剂与重金属间的吸附、氧化还原、招抗、络合或沉淀等作用,降低重金属的生物有效性[12-13]。常用的化学修复方法有固化、稳定化和淋洗。固化是将一定比例重金属污染土壤与固化剂混合,熟化后,形成渗透性很低的固体混合物,污染物被固封在固化体中,与外界环境的联系被隔离,从而达到控制污染物迁移的目的。稳定化是通过向土壤中添加化学物质,改变重金属的形态或价态,将污染物转化为不易溶解、迁移能力小、毒性低的状态或形式。土壤淋洗是利用清水或化学溶剂或其他可能把污染物从土壤(轻质土或砂质土)中淋洗出来的流体,通过离子交换、沉淀、吸附和整合等作用,把土壤固相中的重金属转移到土壤溶液中,再把含重金属的淋洗液进一步处理,回收重金属,并循环淋洗液。
生物修复是利用微生物、植物的生命代谢活动,通过生物作用富集、提取土壤中的重金属,从而改变重金属在土壤中的化学形态,使重金属得到固定或被解毒,从而降低重金属在环境中的迁移性和生物可利用性[14]。现阶段常见的生物修复技术包括植物修复和微生物修复。
不同的处理方法各有优缺点,重金属污染土壤的修复问题仍旧困扰着大多数国家,开发出一种效果好、成本低、能快速投入工程应用且处理后的土壤能够继续用作农业用土的土壤重金属污染处理方法仍是当下的热门话题。
在飞灰重金属处理领域,Bosio等[15]使用廉价易制备的农业废料稻壳灰(RHA)制备的硅溶胶作为前人制作COSMOS 材料所用商业硅溶胶的替代品,省去了硅溶胶的提纯过程。研究结果表明采用稻壳灰制备未经提纯的硅溶胶与采用商业硅溶胶对重金属的包裹作用相近。利用稻壳灰制备硅溶胶最终制得 COSMOS材料的技术被称为 COSMOS-RICE材料技术。虽然从稻壳灰中提取硅溶胶随可省去复杂的提纯过程,但依旧会消耗酸碱试剂和热量(煮沸),因此Bosio等[16]随后提出将稻壳灰直接作为硅溶胶的替代硅源进行COSMOS材料的制备,并研究了不同反应温度和 COSMOS材料养护时间对飞灰浸出毒性的影响。研究结果显示,直接使用稻壳灰替代硅溶胶同样实现了对 Pb和 Zn的稳定。孙立等[10]人提出利用无定型硅基材料中温热处理修复飞灰,该方法养护时间短,处理温度低,处理后飞灰重金属Pb、Zn、Cu、Cd的浸出浓度远低于国标浓度限,研究发现重金属的稳固主要是由于生成的复杂硅酸盐和硅铝酸盐等将重金属固定在晶格中。
土壤与飞灰中重金属的处理都是亟待解决的问题,目前,中温热处理已用于有机污染土壤的修复(热脱附),将中温热处理与药剂稳定化的结合应用于土壤重金属污染治理还是一片空白,本课题将中温热处理与药剂稳定化的化学修复方法相结合,考察土壤重金属稳定化的效果并探究其稳定化机理。
参考文献
[1] 谢小进,康建成,闫国东,张建平,朱文武.黄浦江中上游地区农用土壤重金属含量特征分析[J].中国环境科学,2010,30(08):1110-1117.
[2] 环境保护部国土资源部. 全国土壤污染状况调查公报[N]. 中国国土资源报,2014~04~18.
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