固定稳定化技术于某重金属污染场地的修复应用汤华英

上海国土资源ShanghaiLand&Resources482018·Vol.39·№.4固定稳定化技术于某重金属污染场地的修复应用汤华英（上海市岩土地质研究院有限公司，上海200072）摘　要：固定稳定化修复技术可用于重金属污染场地的修复处理，该技术是通过投加化学药剂等手段，使土壤在物理上隔离污染物或在化学上转化成不活泼的形态，从而降低污染物的危害。运用该技术于某污染场地的重金属锑修复，经验收监测，土壤样品中的所有目标污染物浓度均低于目标值，达到预期修复目标。关键词：重金属污染；土壤修复；固定稳定化技术中图分类号：X53文献标志码：A文章编号：2095-1329(2018)04-0048-03随着社会经济和工业的高速发展，重金属污染问题成为备受关注的社会问题和环境问题[1-8]。固定稳定化修复技术可用于重金属污染场地的修复处理，该技术是通过投加化学药剂或者使用其他手段，使土壤在物理上隔离污染物或者在化学上转化成不活泼的形态，降低污染物的危害，防止产生二次污染（比如污染水源、浓缩物等）。常用的固化稳定剂有飞灰、石灰、沥青和硅酸盐水泥等，其中水泥应用最为广泛。原位固定稳定化技术适用于重金属污染土壤的修复，一般不适用于有机污染物土壤的修复；异位固定稳定化技术通常适用于处理无机污染物质，不适用于半挥发性有机污染物和农药杀虫剂污染土壤的修复。该技术费用比较低廉，对一些非敏感区的污染土壤可大大降低污染治理成本。但其所需的设备较多，如螺旋转井、混合设备、集尘系统、大型储存池等。另外，污染物埋藏深度、土壤pH值和有机质含量等都会在一定程度上影响该技术的应用以及有效性。1项目概况本项目场地位于上海市，用地面积为48000m2，规划作为商办用地。根据前期场地环境调查结果可知，表层土壤样品中锑的检出浓度超过了《上海市场地土壤环境健康风险评估筛选值》敏感用地筛选标准。根据初调，锑的检出值（样点SW-02-0.2为51.6mg/kg、样点SW-02-1.0为20.3mg/kg）超出标准限值6.6mg/kg。在距该点的20m，详调结果没有超标准值。因此，本场地以样点SW-02为圆心，20m为半径的范围内土壤目标污染物为重金属锑。经健康风险评估可知，本场地污染区域基坑/侧壁、稳定后土壤浸出液的修复目标参考值分别9.6mg/kg和0.02mg/L。考虑场地实际情况及扰动影响等因素，本项目估算需要修复治理的区域为以SW-02点位为中心并向四周扩散，污染土壤面积约为1230m2，深度为表层至1.3m，平均深度为1.0m，具体修复范围如图1所示。图1表层土壤锑污染修复范围Fig.1Contaminationareaofantimonyinsurfacesoil2土壤修复2.1修复技术路线针对本场地污染特性，采用固化稳定化处置+客土回填完成本场地土壤重金属锑污染，具体修复流程为，首先清理场地，划定需修复场地位置，同时进行异位修复区域场地建设，铺设防渗膜，挖掘污染土壤，开展基坑及侧壁验收，挖掘出污染土壤短驳至异位修复区域，添加固化剂和稳定化药剂，搅拌，养护，经浸出试验检验合格后，外运作为道路施工的中层覆土，客土回填，平整恢复场地，完成场地修复。doi:10.3969/j.issn.2095-1329.2018.04.010收稿日期:2018-08-05修回日期:2018-11-16作者简介:汤华英(1966-),女,学士,工程师,主要从事水文地质环境地质研究.电子邮箱:[e-mail]联系电话:[phone]基金项目:上海市规划和国土资源管理局科研项目ShanghaiLand&Resources上海国土资源492018·Vol.39·№.42.2修复技术工艺参数及设计本项目修复工程处理介质主要为受重金属锑污染土壤，利用5%的氧化剂对污染土壤进行预氧化，铁盐为稳定化药剂，添加量为处理土方量的1.5%，黏土矿物为固化剂，添加量为处理土方量的15%。本项目需处理污染土壤土方量约为1230m3，根据小试结果，稳定化剂的添加量为土方量的1.5%（质量比），经计算需要稳定化剂用量约为35吨，固化药剂用量为土方量的15%（质量比），需要固化剂用量约为350吨，具体用量以实际修复工程用量为主。利用挖掘机铲斗将药剂较为均匀地添加至破碎后的土壤堆体中，并与污染土壤充分搅拌混合，确保药剂能够与污染物充分接触，获得最佳的治理效果。2.3修复施工（1）异位修复作业区建设污染土壤挖掘清理后应运输至修复作业区进行暂存和修复处理。根据修复方案及招标文件的要求，需在原场就近区域内构建约1300m2的防渗储存修复作业区，本工程在具体施工过程中，在污染区北侧构建了约1300m2的修复作业区（65m×20m）。先对修复作业区场地清理平整，并使用水准仪进行地面找平，按设计图纸将作业区边界撒上灰线，后期作为混凝土浇筑的边界；作业区底部从下至上依次铺上1.5mm厚HDPE防渗膜和20cm后的混凝土，其中，平整的土壤上层防渗膜起到保护缓冲作用，混凝土用于保护下层防渗膜在施工过程中不被破坏，对防渗膜形成双重保护，避免污染物下渗，同时达到方便现场施工的目的。（2）污染土壤的清挖与修复按照设计图纸，用挖机将修复范围内的污染土挖出，清挖土方量约1230m3。由于距离较近，直接使用挖机将从基坑中清挖出的污染土壤转移至污染区域北侧的污染土壤修复作业区。先利用专业筛分混合设备（Allu筛分破碎斗）进行初次的筛分和破碎，将较大的石块和杂物筛捡堆分，并对大块土壤进行破碎，减少土壤块状结构，一般情况下，较干燥的土壤经破碎处理后，其80%（体积百分比）以上的土壤粒径需小于5cm，并不能有大块团状土壤（粒径大于15cm）出现，如果出现较大土块，需要用人工或机械再次破碎处理。以保证后续固化/稳定化处理过程中药剂与污染土壤的均匀接触，达到理想的修复效果。污染土壤经初次筛分破碎处理后，开始进行稳定化药剂和固化药剂的添加，首先进行稳定化药剂的添加，为保证药剂与污染土壤的均匀接触，在药剂的投加过程中分二遍投加，并用allu筛分混合设备进行修复药剂与污染土壤的精细筛分与混合，同时在土壤筛下的过程中均匀撒上保证修复效果所需用到的水，并进行拌合。完成重金属稳定修复施工内容后，土壤堆体覆盖防雨布进入养护阶段，养护时间为一周。养护结束，为进一步保证重金属污染土壤的修复效果，需分批投加一定量的水泥对污染土壤进行固化处理。本工程清挖和修复土方量1230m3，锑污染土壤修复过程中先后使用稳定化药剂35吨，使用固化药剂为300吨。由于药剂添加和搅拌疏松等原因，修复后实际土壤方量要略高。（3）修复后土壤外运处置本项目锑污染土壤修复后体积约1230m3，经验收检测合格后，净土外运，土壤修复施工单位将修复完成后的土壤运送至指定的道路施工区域，在土壤运输过程中业主委派工作人员对修复土壤的运输进行监督，运送完毕后，道路施工单位开具土壤接收证明。（4）客土进场和回填基坑和修复后土壤经第三方验收合格后，联系干净的客土来源，并联系第三方检测公司准备对回填后的客土进行采样检测。现场根据基坑的具体情况，使用土方车运入所需的土方，进行客土回填工作。3修复效果评估3.1基坑底部根据相关要求及项目实际情况，基坑底部共布设6个采样单元，挖掘后基坑底部土壤检测值如表1所示。根据检测结果，基坑底部的验收监测样品中目标污染物锑在开挖基坑坑底中的检测值均未超过相应的修复目标值。表1基坑挖掘后坑底检测值Table1Detectionvalueofthebottomofthepitafterexcavation检测点位分析参数报告限(mg/kg)检测结果(mg/kg)修复目标(mg/kg)KD1锑0.10.29.6KD2锑0.1ND9.6KD3锑0.1ND9.6KD4锑0.10.19.6KD5锑0.1ND9.6KD6锑0.10.29.6备注：“ND”表示未检出。3.2基坑侧壁根据相关要求及项目实际情况，基坑侧壁共布设7个采样单元，挖掘后基坑侧壁土壤检测值如表2所示。根据检测结果，基坑侧壁的验收监测样品中目标污染物锑的检出浓度为0.2~2.2mg/kg，未超过相应的修复目标值。表2基坑挖掘后基坑侧壁检测值Table2Detectionvalueofthesidewallofthefoundationpitafterexcavation检测点位分析参数报告限(mg/kg)检测结果(mg/kg)修复目标(mg/kg)CB1-A锑0.12.29.6CB1-B锑0.10.39.6CB2锑0.10.29.6CB3锑0.10.29.6CB4锑0.10.59.6CB5锑0.10.49.6CB6锑0.10.39.63.3修复后土壤本项目的修复土方量为1230m3，根据相关要求及项目实际情况，设计在修复后土壤堆体中采集3个土壤样品，上海国土资源ShanghaiLand&Resources502018·Vol.39·№.4处理后土壤检测值如表3所示。根据检测结果，污染土壤经固化稳定化修复后，目标污染物锑的浸出浓度为0.018mg/L，未超过相应的修复目标值。表3处理后土壤检测值Table3Detectedsoilvalueaftertreatment检测点位分析参数报告限(mg/kg)检测结果(mg/kg)修复目标(mg/kg)土堆-1锑0.01ND0.02土堆-2锑0.010.0180.02土堆-3锑0.01ND0.02备注：“ND”表示未检出。3.4基坑回填后土壤通过对现场回填基坑的土壤进行采样检测，分别在回填后基坑不同区域内采集三个土壤样品，检测指标包括：pH、14类重金属、挥发性有机物、半挥发性有机物、总石油烃。根据检测结果显示，各项检测指标均低于《上海市场地土壤环境健康风险评估筛选值（试行）》中敏感用地要求。4结论本次污染场地采用固化稳定化处置+客土回填完成本场地土壤重金属锑污染修复，经验收监测，所有土壤样品中的所有目标污染物浓度均低于修复目标值，回填客土中各种污染因子均满足《上海市场地土壤环境健康风险评估筛选值（试行）》中的敏感用地要求，达到了预期的修复目标。因此，固化稳定化修复技术应用于重金属污染场地的修复治理是可行的。参考文献(References)[1]陈亚男,陈洁芸,李振华,等.城市污水处理厂污泥中重金属海水浸出影响因素的研究[J].上海海洋大学学报,2016,25(2):223-228.ChenYN,ChenJY,LiZH,etal.Understandingoftheinfluencesontheleachingabilityofheavymetalsfromsewagesludgeofmunicipalwastewatertreatmentplantinseawater[J].JournalofShanghaiOceanUniversity,2016,25(2):223-228.[2]何中发,方正,温晓华,等.长江口海域表层沉积物重金属元素赋存形态特征[J].上海国土资源,2012,33(2):69-73.HeZF,FangZ,WenXH,etal.ThegeochemicalformsofheavymetalsinsurfacesedimentsintheYangtzeriverestuary[J].ShanghaiLand&Resources,2012,33(2):69-73.[3]施沁璇,孙博怿,王俊,等.钱塘江流域鱼肉中重金属含量特征及食用安全性评价[J].上海海洋大学学报,2017,26(4):536-545.ShiQX,SunBY,WangJ,etal.StudyonheavymetalconcentrationandtheirfoodsafetyassessmentinthemuscleoffishesinQiantangriver[J].JournalofShanghaiOceanUniversity,2017,26(4):536-545.[4]温晓华,张琢,何中发.根系土中重金属元素分布特征及在农作物中的迁移[J].上海国土资源,201