原位生物稳定固化技术在铬污染场地治理中的应用研究

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1、原位生物稳定固化技术在铬污染场地治理中的应用研究张建荣1,李娟2,许伟1（1.苏州市环境科学研究所,苏州215004;2.北京师范大学水科学研究院,北京100875）摘要：原位生物稳定固化方法是控制铬污染场地地下水风险的有效方法，文章通过实地工程试验，初步验证了原位生物稳定固化法治理南方某铬污染场地的修复效果。实地工程试验的场地面积约600m2，位于整个污染场地的上游，受高浓度铬污染，总铬浓度高值为11850mg·kg-1，六价铬浓度高值为349mg·kg-1，污染最为严重的土层为-0.5～2m。通过对在试验场地范围内设置注射井注射还原剂和微生物调节剂等，并通过监测井监测分析不同

2、时间不同深度范围内在药剂注射的作用下地下水中六价铬和总铬的浓度变化。工程试验结果表明：原位生物稳定固化技术显著改变了土壤中铬的形态，进而降低了铬的迁移性，消减了地下水污染风险。注入的药剂对注入井（有效范围）内的地下水六铬污染治理效果很好，六价铬转成三价铬并固定稳定率达到94%～99.9%，总铬固定稳定率达到83.9%～99.8%。试验结果对于浅层地下水深度较浅、土壤以粉质黏土和砂质黏土为主的污染场地修复具有重要的参考价值。关键词：铬；污染场地；原位生物稳定固化；修复；黏土随着城市化进程的加快，许多化工、电镀、铬盐生产、制革、印染等行业企业搬离城区，但由于在生产过程中排放、泄漏、堆

3、积的铬污染物等导致此类企业遗留场地土壤和地下水污染严重。存在于场地土壤中的铬通常以三价铬和六价铬存在，六价铬是强氧化剂，且迁移性较强，对地下水的威胁较大。有研究表明，被水携带渗入土壤中的Cr(VI)和Cr(III)，在土壤中的吸附特性不同，迁移速度也不同。土壤粘土矿物吸附Cr(III)的能力约为吸附Cr(VI)能力的30-300倍，游离态的Cr(III)很少，其活性较低，对植物毒性相对较小。Cr(III)易被土壤截留，Cr(VI)在土壤中易于迁移，当含铬浓度较高的淋滤液坑贮或排放时，会在土壤上层很快达到饱和，随后吸附移入地下水，对地下水产生危害。如备受媒体和公众关注的云南曲靖铬渣

4、污染事件。根据当时的调查结果，在拥有14万t铬渣的云南省陆良化工实业有限责任公司厂区东南侧，地下水出水口六价铬的浓度超过标准242倍，该区域水稻田中存水的六价铬浓度高达限值的126倍，而工厂附近用于灌溉农田的南盘江水中的六价铬浓度超过国家5类水质标准的2倍。有研究表明当水中含铬在1μg·L-1时可刺激作物生长，1～10μg·L-1时会使作物生长减缓，到100μg·L-1时则几乎完全使作物停止生长，致使作物濒于死亡。地下水的污染直接威胁着生态环境和人类健康。铬污染治理途径主要有两种：一是将铬从被污染土壤中清除，如水洗、种植特种植物，在植物生长过程中将铬转移到植物中，收集植物进行清除

5、等；二是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，将六价铬还原为三价铬，降低其在环境中的迁移能力和生物可利用性，降低铬污染物的危害。常用铬渣污染场地修复技术包括固化/稳定化、电动修复、土壤淋洗、异位清洗和植物修复等技术[4-7]。固化/稳定化是处理危险废物的常用技术，其处置时间短且技术成熟，但有时会因混合不均匀无法根本去除污染物；电动修复受地层特性影响较大，适合浅层修复，具有无需开挖，处理成本低和二次污染小，但是如何控制场地的pH值是技术的关键难点；土壤淋洗技术目前还处于发展阶段，且发展潜力较大，与电动修复特点相似，但是7其处置时间长，不适用低渗透性场

6、地，且可能残留二次污染物；异位清洗也是一种发展潜力较大的新技术，它具有处置时间短，受地层影响小的特点，但是其土方量大、成本高且二次污染大的特点又制约了异位清洗技术在我国的实际工程应用；植物修复作为生物修复的一种，具有成本低、二次污染小的特点，适用于较大面积的土壤修复，但是其处置时间长，且对深度浅的污染范围和低污染浓度的情况有效，目前在我国还处于研究阶段[8-11]。由于固化修复方法在成本和时间上能更好的满足重金属污染场地修复的要求而得到了广泛的关注。中南大学[12]曾以湖南某铁合金厂铬渣堆场铬污染土壤为研究对象，研究了铬污染土壤中土著微生物对Cr(VI)的还原能力，确定土壤中Cr

7、(VI)还原的最佳条件。研究表明铬渣堆场铬污染土壤中土著微生物对Cr(VI)具有很强的还原能力，直接向土壤中添加营养物质就可刺激土著微生物活性，进行铬污染土壤的微生物修复，铬污染土壤得到修复后，Cr(VI)还原成Cr(III)，经过240d的跟踪检测，在土壤初始pH6～10的范围内，灭菌土壤和未灭菌土壤，无论是干土、干湿交替土壤、还是淹水土壤未检测出Cr(VI)，表明Cr(III)稳定性强。微生物稳定化技术是利用微生物原位稳定化技术治理铬污染场地，首先将毒性较高的Cr(VI)还原