『壹』 有哪些常見的農用化學品在土壤中殘留並對土壤生物產生負面影響
有哪些常見的農用化學品在土壤中殘留並對土壤生物產生負面影響
1、施用化學改良劑,採取生物改良措施,增加土壤環境容量,增強土壤凈化能力
向土壤中施用石灰、鹼性磷酸鹽、氧化鐵、碳酸鹽和硫化物等化學改良劑,加速有機物的分解,使重金屬固定在土壤中,降低重金屬在土壤及土壤植物體的遷移能力,使其轉化成為難溶的化合物,減少農作物的吸收,以減輕土壤中重金屬的毒害。針對有機物污染,用植物、細菌、真菌聯合加速有機物降解。針對無機物污染,利用植物修復可以把一部分重金屬從土壤中帶走。
增加土壤有機質含量、砂摻粘改良性土壤,增加和改善土壤膠體的種類和數量,增加土壤對有害物質的吸附能力和吸附量,從而減少污染物在土壤中的活性。發現、分離和培養新的微生物品種,以增強生物降解作用。
2、強化污染土壤環境管理與綜合防治,大力發展清潔生產
控制和消除土壤污染源,組織有關部門和科研單位,篩選污染土壤修復實用技術,加強污染土壤修復技術集成,選擇有代表性的污灌區農田和污染場地,開展污染土壤治理與修復。重點支持一批國家級重點治理與修復示範工程,為在更大范圍內修復土壤污染提供示範、積累經驗。合理利用污染土地,嚴重污染的土壤可改種非食用經濟作物或經濟林木以減少食品污染。科學地進行污水灌溉,加強土壤污灌區的監測和管理,了解水中污染物的成分、含量及其動態,避免帶有不易降解的高殘留污染物隨機進入土壤。
增施有機肥,提高土壤有機質含量,增強土壤膠體對重金屬和農葯的吸附能力。強化對農葯、化肥、除草劑等農用化學品管理。增施有機肥同時採取防治措施,不僅可以減少對土壤的污染,還能經濟有效地消滅病、蟲、草害,發揮農葯的積極效能。在生產中合理施用農葯、化肥,控制化學農葯的用量、使用范圍、噴施次數和噴施時間,提高噴灑技術,改進農葯劑型,嚴格限制劇毒、高殘留農葯的使用,大力發展高效、低毒、低殘留農葯。大力發展生物防治措施。
大力推廣閉路循環、無毒工藝,以減少或消除污染物的排放。對工業「三廢」進行回收凈化處理,化害為利,嚴格控制污染物的排放量和濃度。大力推廣和發展清潔生產。
針對土壤污染物的種類,種植有較強吸收能力的植物,降低有毒物質的含量,或通過生物降解凈化土壤,通過改變耕作制度、換土、深翻等手段,施加抑制劑改變污染物質在土壤中的遷移轉化方向,減少農作物的吸收,提高土壤pH值,促使鎘、汞、銅、鋅等形成氫氧化物沉澱。
根據土壤的特性、氣候狀況和農作物生長發育特點,既要防治病蟲害對農作物的威脅,又要把化肥、農葯對環境和人體健康的危害限制在最低程度。利用物理、物理化學原理治理污染土壤。大力開展植樹造林,提高森林覆蓋率,維護森林生態系統平衡。
3、調控土壤氧化還原條件
調節土壤氧化還原電位,使某些重金屬污染物轉化為難溶態沉澱物,控制其遷移和轉化,降低污染物的危害程度。調節土壤氧化還原電位主要是通過調節土壤水分管理和耕作措施實現。
4、改變耕作制度,實行翻土和換土
改變耕作制度會引起土壤環境條件的變化,消除某些污染物的危害。對於污染嚴重的土壤,採取鏟除表土和換客土的方法;對於輕度污染的土壤,採取深翻土或換無污染客土的方法。
5、採用農業生態工程措施
在污染土壤上繁殖非食用的種子、種經濟作物,從而減少污染物進入食物鏈的途徑;或利用某些特定的動植物和微生物較快地吸走或降解土壤中的污染物質,從而達到凈化土壤的目的。
6、工程治理
利用物理(機械)、物理化學原理治理污染土壤,是一種最為徹底、穩定、治本的措施,但投資大,適於小面積的重度污染區,主要有隔離法、清洗法、熱處理、電化法等。近年來,把其他工業領域,特別是污水、大氣污染治理技術引入土壤治理,為土壤污染治理研究開辟了新途徑。
『貳』 土壤污染有哪些修復方法
1物理修復方法
主要包括客土、換土和深耕翻土等措施。通過客土、換土和深耕翻土與污土混合,可以降低土壤中重金屬的含量,減少重金屬對土壤一植物系統產生的毒害,從而使農產品達到食品衛生標准。
2物理化學修復
主要包括以下三種方法。
①電動修復是通過電流的作用,在電場的作用下,使土壤中的重金屬離子(如Pb、Cd、Cr、Zn等)和無機離子以電透滲和電遷移的方式向電極運輸,然後進行集中收集處理。
②電熱修復是利用高頻電壓產生電磁波,產生熱能,對土壤進行加熱,使污染物從土壤顆粒內解吸出來,加快一些易揮發性重金屬從土壤中分離,從而達到修復的目的。
③土壤淋洗是利用淋洗液把土壤固相中的重金屬轉移到土壤液相中去,再把富含重金屬的廢水進一步回收處理的土壤修復方法。該方法的技術關鍵是尋找一種既能提取各種形態的重金屬,又不破壞土壤結構的淋洗液。
3化學修復
化學修復是利用經濟有效的石灰、沸石、碳酸鈣、磷酸鹽、硅酸鹽等不同改良劑,通過對重金屬的吸附、氧化還原、拮抗或沉澱作用,以降低重金屬的生物有效性。
4生物修復
生物修復是目前普遍認為的一種比較經濟的修復技術,也稱生物恢復、生物整治等,是利用生物技術和方法來治理污染土壤使其恢復其正常功能的途徑。
『叄』 土壤修復方法有哪些,哪種土壤修復方法最有效
(1)物理化學修復:
加熱方法;穩定固化法;淋洗;萃取;電動力學等
(2)生物修復:
微生物修復;生物通氣、泥漿反應器、預制床等
植物修復;濕地修復;菌根修復等;
植物-微生物聯合修復;菌根菌劑聯合修復等;
(3)物理化學-生物聯合修復:
淋洗-反應器聯合修復等。
『肆』 土壤調節劑有哪些
在土壤調節劑市場當中,土壤調劑的種類分了很多種,而按照材料性質土壤調節劑可分為:
(1)合成土壤調節劑:加入土壤中用於改善其物理性質的合成的產品;
(2)無機土壤調節劑:不含有機物 也不標明氮、磷、鉀或微量元素含量的調節劑;
(3)添加肥料的無機土壤調節劑:具有土壤調節劑效果的含肥料的無機土壤調節劑;
(4)有機土壤調節劑:來源於植物或動植物的產品 用於改善土壤的物理性質和生物活性。由於有機土壤調節劑所含的主要養分總量很低 通常不足最終產品的2% 故不能歸作肥料;
(5)有機-無機土壤調節劑:其可用物質和元素來源於有機和無機物質的產品 由有機土壤調節劑和含鈣、鎂和(或)硫的土壤調節劑混合和(或)化合製成。
根據不同功能,土壤調節劑又可以分為:團聚分散土粒、改善土壤結構的土壤膠結劑;固定表土、防止水土流失的土壤安定劑;調節土壤酸鹼度的土壤調酸劑;能增加土壤溫度的土壤增溫劑;能保持土壤水分的土壤保水劑等,保水型土壤調節劑又分為液體保水劑和固體保水劑,其中固體保水劑又包括澱粉系、共混物及復合系、蛋白質、合成樹脂系、纖維素系等。
『伍』 土壤污染修復技術方法有哪些
一、植物修復技術
從20 世紀80 年代問世以來,利用植物資源與凈化功能的植物修復技術迅速發展[4,5]。植物修復技術包括利用植物超積累或積累性功能的植物吸取修復[6,7,8] 、利用植物根系控制污染擴散和恢復生態功能的植物穩定修復[9] 、利用植物代謝功能的植物降解修復[10] 、利用植物轉化功能的植物揮發修復[4 ] 、利用植物根系吸附的植物過濾修復[4] 等技術;可被植物修復的污染物有重金屬、農葯、石油和持久性有機污染物、炸葯、放射性核素等。其中,重金屬污染土壤的植物吸取修復技術在國內外都得到了廣泛研究,已經應用於砷、鎘、銅、鋅、鎳、鉛等重金屬以及與多環芳烴復合污染土壤的修復[6,7,11,12],並發展出包括絡合誘導強化修復[13] 、不同植物套作聯合修復、修復後植物處理處置的成套集成技術[1]。這種技術的應用關鍵在於篩選具有高產和高去污能力的植物,摸清植物對土壤條件和生態環境的適應性。近年來,中國在重金屬污染農田土壤的植物吸取修復技術應用方面在一定程度上開始引領國際前沿研究方向。但是,雖然開展了利用苜蓿、黑麥草等植物修復多環芳烴、多氯聯苯和石油烴的研究工作[1],但是有機污染土壤的植物修復技術的田間研究還很少,對炸葯、放射性核素污染土壤的植物修復研究則更少。
植物修復技術不僅應用於農田土壤中污染物的去除,而且同時應用於人工濕地建設、填埋場表層覆蓋與生態恢復、生物棲身地重建等。近年來,植物穩定修復技術被認為是一種更易接受、大范圍應用、並利於礦區邊際土壤生態恢復的植物技術,也被視為一種植物固碳技術和生物質能源生產技術;為尋找多污染物復合或混合污染土壤的凈化方案,分子生物學和基因工程技術應用於發展植物雜交修復技術[14] ;利用植物的根圈阻隔作用和作物低積累作用[15],發展能降低農田土壤污染的食物鏈風險的植物修復技術正在研究。
二、微生物修復技術
微生物能以有機污染物為唯一碳源和能源或者與其他有機物質進行共代謝而降解有機污染物。利用微生物降解作用發展的微生物修復技術是農田土壤污染修復中常見的一種修復技術。這種生物修復技術已在農葯或石油污染土壤中得到應用。在中國,已構建了農葯高效降解菌篩選技術、微生物修復劑制備技術和農葯殘留微生物降解田間應用技術;也篩選了大量的石油烴降解菌,復配了多種微生物修復菌劑,研製了生物修復預制床和生物泥漿反應器,提出了生物修復模式[1]。近年來,開展了有機胂和持久性有機污染物如多氯聯苯和多環芳烴污染土壤的微生物修復技術工作。分離到能將PAHs 作為唯一碳源的微生物如假單胞菌屬、黃桿菌屬等,以及可以通過共代謝方式對4 環以上PAHs 加以降解的如白腐菌等[16]。建立了菌根真菌強化紫花苜蓿根際修復多環芳烴的技術和污染農田土壤的固氮植物2根瘤菌2菌根真菌聯合生物修復技術[17,18 ]。總體上,微生物修復研究工作主要體現在篩選和馴化特異性高效降解微生物菌株,提高功能微生物在土壤中的活性、壽命和安全性,修復過程參數的優化和養分、溫度、濕度等關鍵因子的調控等方面。微生物固定化技術因能保障功能微生物在農田土壤條件下種群與數量的穩定性和顯著提高修復效率而受到青睞。通過添加菌劑和優化作用條件發展起來的場地污染土壤原位、異位微生物修復技術有:生物堆漚技術、生物預制床技術、生物通風技術和生物耕作技術等。運用連續式或非連續式生物反應器、添加生物表面活性劑和優化環境條件等可提高微生物修復過程的可控性和高效性[19,20]。目前,正在發展微生物修復與其他現場修復工程的嫁接和移植技術,以及針對性強、高效快捷、成本低廉的微生物修復設備,以實現微生物修復技術的工程化應用。
污染土壤物理修復技術
物理修復是指通過各種物理過程將污染物(特別是有機污染物) 從土壤中去除或分離的技術。熱處理技術是應用於工業企業場地土壤有機污染的主要物理修復技術,包括熱脫附[21] 、微波加熱[22] 和蒸氣浸提[23] 等技術,已經應用於苯系物、多環芳烴、多氯聯苯和二英等污染土壤的修復。
一、熱脫附技術
熱脫附是用直接或間接的熱交換,加熱土壤中有機污染組分到足夠高的溫度,使其蒸發並與土壤介質相分離的過程。熱脫附技術具有污染物處理范圍寬、設備可移動、修復後土壤可再利用等優點,特別對PCBs這類含氯有機物,非氧化燃燒的處理方式可以顯著減少二惡英生成[21]。目前歐美國家已將土壤熱脫附技術工程化,廣泛應用於高污染的場地有機污染土壤的離位或原位修復,但是諸如相關設備價格昂貴、脫附時間過長、處理成本過高等問題尚未得到很好解決,限制了熱脫附技術在持久性有機污染土壤修復中的應用[24]。發展不同污染類型土壤的前處理和脫附廢氣處理等技術,優化工藝並研發相關的自動化成套設備正是共同努力的方向。
二、蒸氣浸提技術
土壤蒸氣浸提(簡稱SVE) 技術是去除土壤中揮發性有機污染物(VOCs) 的一種原位修復技術。它將新鮮空氣通過注射井注入污染區域,利用真空泵產生負壓,空氣流經污染區域時,解吸並夾帶土壤孔隙中的VOCs 經由抽取井流回地上;抽取出的氣體在地上經過活性炭吸附法以及生物處理法等凈化處理,可排放到大氣或重新注入地下循環使用。SVE具有成本低、可操作性強、可採用標准設備、處理有機物的范圍寬、不破壞土壤結構和不引起二次污染等優點。苯系物等輕組分石油烴類污染物的去除率可達90 %[25 ]。深入研究土壤多組分VOCs 的傳質機理,精確計算氣體流量和流速,解決氣提過程中的拖尾效應,降低尾氣凈化成本,提高污染物去除效率,是優化土壤蒸氣浸提技術的需要。
化學/物化修復技術
相對於物理修復,污染土壤的化學修復技術發展較早,主要有土壤固化-穩定化技術、淋洗技術、氧化2還原技術、光催化降解技術和電動力學修復等。
一、固化-穩定化技術
固化-穩定化技術是將污染物在污染介質中固定,使其處於長期穩定狀態,是較普遍應用於土壤重金屬污染的快速控制修復方法,對同時處理多種重金屬復合污染土壤具有明顯的優勢[26 ]。美國環保署將固化/穩定化技術稱為處理有害有毒廢物的最佳技術。[5] 中國一些冶煉企業場地重金屬污染土壤和鉻渣清理後的堆場污染土壤也採用了這種技術。國際上已有利用水泥固化-穩定化處理有機與無機污染土壤的報道[27 ]。
根據EPA的定義,固化和穩定化具有不同的含義。固定化技術是將污染物囊封入惰性基材中,或在污染物外面加上低滲透性材料,通過減少污染物暴露的淋濾面積達到限制污染物遷移的目的;穩定化是指從污染物的有效性出發,通過形態轉化,將污染物轉化為不易溶解、遷移能力或毒性更小的形式來實現無害化,以降低其對生態系統的危害風險。固化產物可以方便地進行運輸,而無需任何輔助容器;而穩定化不一定改變污染土壤的物理性狀。
固化技術具有工藝操作簡單、價格低廉、固化劑易得等優點,但常規固化技術也具有以下缺點,如固化反應後土壤體積都有不同程度的增加,固化體的長期穩定性較差等。而穩定化技術則可以克服這一問題,如近年來發展的化學葯劑穩定化技術,可以在實現廢物無害化的同時,達到廢物少增容或不增容,從而提高危險廢物處理處置系統的總體效率和經濟性;還可以通過改進螯合劑的結構和性能使其與廢物中的重金屬等成分之間的化學螯合作用得到強化,進而提高穩定化產物的長期穩定性,減少最終處置過程中穩定化產物對環境的影響。由此可見,穩定化技術有望成為土壤重金屬污染修復技術領域的主力。
『陸』 農田土壤污染治理修復技術有哪些
農田土壤污染修復主要基於原位修復技術,可分為生物修復、物理修復和化學修復三種類型。
生物修復技術主要利用土壤特定微生物、植物根系分泌物、菌根和超積累植物降解、吸收、轉化或固定土壤污染物。一般來說,可分為植物修復技術、自然衰減技術,有時也可分為動物修復技術。
物理修復技術主要有換土法、熱處理法。換土法是將污染土壤深深地倒在土壤的底部,或者在污染土壤上復蓋干凈的土壤(客土法),或者挖掘污染土壤(換土法),將污染土壤和生態系統隔離的熱處理是通過加熱將有機物和揮發性重金屬例如水銀、砷等從土壤中解吸
化學修復技術是在土壤中添加化學物質,通過吸附、氧化還原、拮抗、沉澱等作用與土壤中的污染物質反應,固定、解毒、分離提取污染物質的方法。
『柒』 土壤修復的化學方法有哪些
總體劃分可以分為物理,化學和生物方法。物理方法可以包括機械翻土,客土等稀釋方法。但是這種方法的缺點在於,可能會導致土壤的物理化學性質改變,因為深層土壤的氧化還原電位不一樣,所以翻土後可能會讓一些物質發生氧化還原反應,產生負效應。化學方法包括電化學、淋洗、氣提等等。但是化學方法的問題是,所用的葯劑可能會產生二次污染。生物方法一種環境友好型方法。比如植物修復,微生物修復,以及植物-微生物聯合修復。但是此方法的缺點是修復周期較長,往往需要幾年到幾十年的時間。綜上所述,每種方法有各自的優缺點,一般在實際修復工程中,需要聯合幾種不同的技術來達到最優的效果。
『捌』 植物對土壤污染的修復有什麼方式
受污染的土壤可以通過修復降低其風險或危害,恢復其功能,但一般需要大量的資金和較長的時間。土壤修復是指通過物理、化學和生物的方法轉移、吸收、降解和轉化土壤中的污染物,使其濃度降低到可接受水平,或將有毒有害的污染物轉化為無害的物質,一般包括生物修復、物理修復和化學修復3類方法。由於土壤污染的復雜性,有時需要採用多種技術。
生物修復技術是上世紀80年代發展起來的,其基本原理是利用生物特有的分解有毒有害物質的能力,達到去除土壤中污染物的目的,主要包括植物修復技術、微生物修復技術和生物聯合修復技術。優點是不破壞土壤有機質,不對土壤結構做大的擾動,成本低;缺點是修復周期長,通常不適宜對高濃度污染土壤的修復。
物理修復是指通過各種物理過程將污染物從土壤中去除或分離的技術。目前常用的技術包括客土法、熱脫附、土壤氣相抽提、機械通風等。優點是修復效率高、速度快;缺點是往往成本偏高等。
化學修復是指向土壤中加入化學物質,通過對重金屬和有機物的氧化還原、鰲合或沉澱等化學反應,去除土壤中的污染物或降低土壤中污染物的生物有效性或毒性的技術。主要包括土壤固化穩定化、淋洗、氧化還原等。優點是修復效率較高、速度相對較快;缺點是容易破壞土壤結構、因添加化學葯劑易產生二次污染等。
以上就是關於植物對土壤污染的幾種修復的方式 希望我的回答對你有幫助
『玖』 關於土壤修復的方法和措施
1物理修復方法
主要包括客土、換土和深耕翻土等措施。通過客土、換土和深耕翻土與污土混合,可以降低土壤中重金屬的含量,減少重金屬對土壤一植物系統產生的毒害,從而使農產品達到食品衛生標准。
2物理化學修復
主要包括以下三種方法。
①電動修復是通過電流的作用,在電場的作用下,使土壤中的重金屬離子(如Pb、Cd、Cr、Zn等)和無機離子以電透滲和電遷移的方式向電極運輸,然後進行集中收集處理。
②電熱修復是利用高頻電壓產生電磁波,產生熱能,對土壤進行加熱,使污染物從土壤顆粒內解吸出來,加快一些易揮發性重金屬從土壤中分離,從而達到修復的目的。
③土壤淋洗是利用淋洗液把土壤固相中的重金屬轉移到土壤液相中去,再把富含重金屬的廢水進一步回收處理的土壤修復方法。該方法的技術關鍵是尋找一種既能提取各種形態的重金屬,又不破壞土壤結構的淋洗液。
3化學修復
化學修復是利用經濟有效的石灰、沸石、碳酸鈣、磷酸鹽、硅酸鹽等不同改良劑,通過對重金屬的吸附、氧化還原、拮抗或沉澱作用,以降低重金屬的生物有效性。
4生物修復
生物修復是目前普遍認為的一種比較經濟的修復技術,也稱生物恢復、生物整治等,是利用生物技術和方法來治理污染土壤使其恢復其正常功能的途徑。
『拾』 土壤修復材料
在重金屬污染土壤修復過程中,穩定化材料的用量為表觀參數之一。在實驗室小試試驗和工程應用中,多以「投加比」的概念量化穩定化材料的用量。以固體穩定化材料為例,其投加比為穩定化材料與污染土的質量比,常見數值范圍為0.5%~10.0%,在個別極端的穩定化修復情景中,如使用固化劑成分或酸鹼調節劑成分時,總體投加比可能會超出10.0%。基於穩定化工藝的實際條件需求,從以下幾個方面簡略分析穩定化材料投加比的設計思路和實用方法。
一、基於理論反應的材料用量設計思路
材料用量的設計思路,與材料自身的設計密切相關。此部分內容可參考《重金屬污染土壤穩定化修復材料——基於理論原理和實踐條件的設計思路》。單獨針對穩定化材料投加比的設定,也需嚴謹遵循物質反應的客觀過程。基礎思路可分為兩類,即准確化學計量條件和可預期化學平衡條件。
1)准確化學計量條件下
在水溶液中,物質的物理化學反應過程,是可以通過檢測和監測手段完成精確計量的,但需要提前確認該過程所產生的產物化學組成。在原理相對清晰或反應較為簡單的情況下,可以基於產物組成,逆向計算轉化特定量污染物所需修復材料的用量(前提是,修復材料也具有精確的化學組成分析數據)。
2)可預期化學平衡條件下
在某些過程如溶解/沉澱過程、酸/鹼過程、吸附/解吸過程中,體系條件參數是隨著反應進行而變化的,僅僅基於化學計量比的簡單方式,所得結果誤差較大。利用化學平衡方法,引入條件參數的變化影響,可使預期修復材料的用量計算更為精準。
二、基於溶液體系的材料用量設計方法
土壤環境中,基於風險評估方法所設定污染物和穩定化材料的相互作用,本質上為基礎物理化學反應為形式的過程。與水相等均相體系的物理化學反應過程相似,土壤體系的穩定化過程更多是通過水溶液體系完成傳質以使物質固相表面直接接觸反應、或直接在水溶液體系中完成反應歷程。從這個角度來看,忽略掉部分環境因素條件,建立與土壤環境體系對應的水相修復體系,對於前者有很直接的數據參考價值。
1)材料遴選
在相似反應機理和條件下,不同反應物也對應不同的實際效果。如反應物向產物的物質轉化率、化學反應速率、產物穩定性等,均可能有很大差異。在這些性能中,選擇優勢性能作為評價標准,更有可能篩選出潛力組分,其所形成的產品也更高效性,在用量上同比具有更大優勢。
2)材料組合
當涉及多種組分材料組合或搭配時,其在水相中不同的作用過程可能會相互干擾,甚至,組分間發生反應形成新產物也是有可能的。這些過程均可能消耗原始組分或功能性組分,且消耗量有可能高於實際發揮效果的用量,從而造成實際使用量要遠遠大於理論設計量。
3)機理驗證
不同材料用量在水相中的作用機制類似,但亦有可能產生不同的反應結果。當用量梯度足夠大時,更有可能發生「拐點」現象,反而效果適得其反。針對此,驗證用量與性能的關聯規律,往往可得到最佳用量值。
4)性能評價
隨著材料用量變化,可能出現的性能曲線類型包括「突躍」、「拐點」、「平台」等等,可根據實際數據截取最富效果階段作為參考來完成材料用量的精細控制。
5)經驗校正
在很多情況下,如修復材料非高純度化學品、無法獲知具有修復能力的活性元素或活性組分的真實含量,或反應過程對體系條件參數敏感等,往往可基於上述思路進行參數盲設,在得到多批次批量試驗數據後,形成穩定的經驗性數據供參考。
三、基於土壤體系的材料用量設計策略
土壤系統,因組成涉及三相,更為復雜、多變。穩定化材料在水土氣三相中均可能存在或傳質。如,粒徑或密度較小的粉體材料易受物理擾動形成粉塵擴散、漂浮至空氣中,造成少量損失;易溶性材料在水分過量環境中,受空間過大影響,無法全部充分與污染物接觸,實則為無效用量。此種現象,在土壤顆粒為主的固相環境中,易有不同形式的體現。
1)土壤顆粒封閉性
在很多修復場景中,黏土質土壤經常存在,其遇水形成厘米級團塊或更大泥塊,具有一定的黏性和封閉性,無法快速風干、破碎或混拌,外加材料往往附於塊體表面,形成「元宵體」,且在大方量堆存時多滾落於底部位置。再者,除了黏性較高土壤外,具有一定硬度的土壤或固廢、危廢,也存在著表面可觸、內部封閉的問題,如埋深較大的膠質土,高硬度的渣類物質,均屬於「自閉型」修復對象。即便通過遴選或試驗,尋找到了合適的穩定化材料,但從物理工藝上,是無法支撐穩定化材料充分發揮效果的,甚至過量施用亦無濟於事,故,有計劃的安排時間、人力、設備,提前將污染土等做好晾乾、破碎等預處理,反而更有利於控制穩定化材料的用量和提升其修復效果。
2)其他污染物競爭消耗
一般來講,材料的設計是針對項目所設計的目標污染物的。但客觀來看,污染土壤中不只存有目標污染物,還有可能存在其他的無機重金屬物質或有機類物質,甚至大量的微生物群落。這些客觀存在的、計劃外的物質,是有可能與外源性穩定化材料進行一定接觸且消耗的。當此類物理、化學、生物過程佔比過大時,可以將外源性穩定化材料消耗殆盡,而於施用者而言,主觀上僅僅得到修復無效的表觀結論。如此,競爭消耗反而帶來了思路誤導,影響了材料的選用和用量的控制。此種前提,需在初始調查摸排階段盡量了解真實的復雜情況,以便做好非目標污染物干擾的排出,必要時,加大設定用量或引入其他特異性屏蔽物質。
3)非污染物類物質消耗(包括土壤顆粒本身)
除了所關注的目標污染物和其他存在潛在競爭消耗的非目標污染物,行業內亦常常忽視土壤本體作為一種固相介質所具有的消納能力。當土壤顆粒足夠細小時,其表現出來的活躍性亦符合常規材料類的尺寸效應規律。其固相界面可大量吸附結合甚至反應掉離子態、固態的外源性物質,當這種形式的作用足夠強烈時,外源性穩定化材料對於目標污染物已是減量的、低活性物質,效果自然不濟。一般來講,這種背景消耗是無法避免,也是需要設計材料用量時必須考慮到的一部分必要消耗。
圖1 幾種穩定化修復材料用量在污染土壤修復實踐中的相關性
四、基於土修工程的材料用量設計策略
鑒於上述提到的幾個角度,材料的用量設計和經驗校正,需要參考的前提條件是比較多的。而在規模化施工過程中,這些前提條件則會更加直白的展露於從業人員面前。
1)土壤粒徑更大
在實際工程項目中,由於場地特殊性質,土壤團塊的直觀尺寸往往令人傷神。筆者曾經歷過方級或半方級大小的土壤團塊。此種情景中,所謂穩定化效果的保障,更多還是依靠施工計劃的前瞻性准備和大量的工程操作。如此,才算是「有葯可用,且葯有可用」。
2)污染不均質
當場地污染面積或涉及方量較大時,如萬方級別,或十萬方級別,土壤中重金屬污染的空間差異性較為顯著,一般來講,若能實行精細化施工,則可形成細化方案,設置含不同用量在內的材料工法參數,而不能實行精細化施工時,則需從重修復,以避免局部出現缺量修復。
3)混拌限度
目前,行業常用的葯土混合設備多為一體式或單體式的攪拌裝置,其在1 ~ 2次重復操作後,基本上可完成工程要求,但其混拌精細程度多停留在公斤級,在當前技術和經濟雙重條件要求下,無法更進一步細混。
鑒於此,對於土壤穩定化材料用量的設計,一般需要從以下幾個點來出發:一是基於理論原理和基礎性試驗確定精準的理論用量,即「理論疇」;二是基於土壤特性和工程條件確定穩妥的保險用量,即「實踐疇」;三是結合材料設計經驗和臨場施工經驗,確認介於「理論疇」和「實踐疇」之間的中間值,在能「包」住風險、保障修復效果的同時,也能將盡量提升材料的經濟效率,即「容錯疇」。