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1、第1卷第4期环境污染治理技术与设备Vol.1,No.42000年8月TechniquesandEquipmentforEnvironmentalPollutionControlAug.,2000铬污染土壤修复技术研究进展周加祥刘铮(清华大学化工系,北京100084)摘要介绍了铬污染土壤修复技术的最新研究进展,讨论了化学修复、生物修复和电修复技术等方面的研究状况。特别指出的是,生物修复技术无二次污染,电修复技术能强化土壤中的传质过程,两者的耦合有可能在该领域取得突破。关键词:铬土壤污染修复生物修复电修复铬及其化合物是冶金、金属加工、电镀、制革、油漆、颜料等
2、行业常用的基本原料,在上述行业的生产过程中产生大量含铬废气、废水和废渣,导致严重的环境污染问题。在环境中常见的铬的形态有三价铬和六价铬。三价铬在土壤中常以难溶氢氧化物的3+形式存在,溶液中的Cr浓度很小,所以毒性很小;六价铬溶解度大,因而毒性很强。微量的铬是人体必需的。但过量的摄入铬将导致严重的后果。六价铬和三价铬都有致癌致畸作用。多年来,世界各国普遍将铬污染列为重点防治对象。[1]和其他重金属污染一样,铬污染的治理途径主要有两种:一是改变铬在土壤中的存在形态,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;二是将铬从被污染土壤中清除。根据
3、这两种思路发展出如下一系列治理方法。一、化学固定化/稳定化方法固定化和稳定化(Solidification/Stabilization,S/S)是将被铬污染的土壤与某种粘合剂混合(也可以辅以一定的还原剂,用于还原六价铬),通过粘合剂固定其中的铬,使铬不再向周围环境迁移。在众多的粘合剂中,水泥和硅土被认为是一种有效、易得和价廉的产[2]品。Meegoda等应用S/S技术,进行了治理铬污染土壤的小规模实验。将被污染土壤挖出后与一定的硅土混合,从而实现铬的固定化/稳定化。处理前土壤含铬量从0.2~2.6%不等,淋滤液六价铬浓度大于30ppm,处理后淋滤液六价铬
4、浓度可达5ppm以下。还探讨了利用处理后土壤做建材的可能。固定化/稳定化方法主要用于处理铬矿冶炼后留下的铬渣,处理后的铬渣可作为建筑材料使用。采用该方法修复铬污染土壤,需将土壤挖掘出来,成本较高,处理效果也有待进一步提高。二、化学还原法化学还原法(Reduction)是一种原位修复方法(insituremediation)。其原理是利用铁4期周加祥等:铬污染土壤修复技术研究进展53屑、硫酸亚铁或其他一些容易得到的化学还原剂(也可以辅以一定的粘合剂)将六价铬还原为三价铬,形成难溶的化合物,从而降低铬在环境中的迁移性和生物可利用性,从而减轻铬污染的危害。还原
5、剂可以直接加入到土壤中,或者采用/可渗透氧化还原反应墙[3](permeable-reactiveredoxwall)0的形式。目前开展的研究中一般使用填充还原剂的小柱来模拟可渗透氧化还原反应墙,然后将含有六价铬的溶液流经此柱,考察六价铬的还原情况及产物的形式。当六价铬主要集中在土壤颗粒表面时,直接向土壤中加入还原剂能迅速有效地起作[4]用。但当六价铬存在于土壤颗粒内部时,则难以与还原剂接触并发生还原反应。因此,当这部分六价铬从土壤中浸出时,就需要额外的超量还原剂来还原它。在这个过程中,还原剂有可能被冲走,也可能被其他物质氧化。另外,向土壤中投加的还原剂
6、有可能造成二次污染。因此,土壤颗粒内部的六价铬的去除是化学还原法的难点。总体而言,化学还原法属于原位修复方法,成本较低,有大规模应用的可能。三、化学清洗法化学清洗法(Soilwashing)是利用水力压头推动清洗液通过污染土壤而将铬从土壤中清洗出去,然后再对含有铬的清洗液进行处理。清洗液可能含有某种络合剂,或者就是清水。[5]Pichtel等比较了EDTA、NTA、SDS和HCl四种清洗剂从被污染碱性土壤中去除铬和铅的能力。结果表明:EDTA、NTA和SDS在较宽的pH范围内都有清洗能力,清洗效果取决于pH和络合平衡。EDTA清洗效果最好,用0.1M的E
7、DTA在pH<3实施清洗可去除100%的Pb;在pH12附近操作时,可去除54%的铬和96.2%的铅。使用2%~8%的HCl能去除所有的Pb和Cr,但约有一半的土壤基质也被溶解,使后续的废水处理变得很困难。化学清洗的总体效率既与清洗剂和污染物之间的作用有关,也与清洗剂本身的物理化学性质及土壤对污染物、化学清洗剂的吸附作用等有关。应选择生物降解性好、不易造成土壤二次污染的清洗剂。如果可能,最好直接使用清水。1988~1991年间,美国工程人员使用清水清洗俄勒冈州一个电镀厂造成的铬污染,4年内地下水六价铬平均浓度从[6]1923mg/L下降到65mg/L。化
8、学清洗法费用较低,操作人员不直接接触污染物。但仅适用于砂壤等渗透系数大[7]的土
