‘壹’ 有哪些常见的农用化学品在土壤中残留并对土壤生物产生负面影响
有哪些常见的农用化学品在土壤中残留并对土壤生物产生负面影响
1、施用化学改良剂,采取生物改良措施,增加土壤环境容量,增强土壤净化能力
向土壤中施用石灰、碱性磷酸盐、氧化铁、碳酸盐和硫化物等化学改良剂,加速有机物的分解,使重金属固定在土壤中,降低重金属在土壤及土壤植物体的迁移能力,使其转化成为难溶的化合物,减少农作物的吸收,以减轻土壤中重金属的毒害。针对有机物污染,用植物、细菌、真菌联合加速有机物降解。针对无机物污染,利用植物修复可以把一部分重金属从土壤中带走。
增加土壤有机质含量、砂掺粘改良性土壤,增加和改善土壤胶体的种类和数量,增加土壤对有害物质的吸附能力和吸附量,从而减少污染物在土壤中的活性。发现、分离和培养新的微生物品种,以增强生物降解作用。
2、强化污染土壤环境管理与综合防治,大力发展清洁生产
控制和消除土壤污染源,组织有关部门和科研单位,筛选污染土壤修复实用技术,加强污染土壤修复技术集成,选择有代表性的污灌区农田和污染场地,开展污染土壤治理与修复。重点支持一批国家级重点治理与修复示范工程,为在更大范围内修复土壤污染提供示范、积累经验。合理利用污染土地,严重污染的土壤可改种非食用经济作物或经济林木以减少食品污染。科学地进行污水灌溉,加强土壤污灌区的监测和管理,了解水中污染物的成分、含量及其动态,避免带有不易降解的高残留污染物随机进入土壤。
增施有机肥,提高土壤有机质含量,增强土壤胶体对重金属和农药的吸附能力。强化对农药、化肥、除草剂等农用化学品管理。增施有机肥同时采取防治措施,不仅可以减少对土壤的污染,还能经济有效地消灭病、虫、草害,发挥农药的积极效能。在生产中合理施用农药、化肥,控制化学农药的用量、使用范围、喷施次数和喷施时间,提高喷洒技术,改进农药剂型,严格限制剧毒、高残留农药的使用,大力发展高效、低毒、低残留农药。大力发展生物防治措施。
大力推广闭路循环、无毒工艺,以减少或消除污染物的排放。对工业“三废”进行回收净化处理,化害为利,严格控制污染物的排放量和浓度。大力推广和发展清洁生产。
针对土壤污染物的种类,种植有较强吸收能力的植物,降低有毒物质的含量,或通过生物降解净化土壤,通过改变耕作制度、换土、深翻等手段,施加抑制剂改变污染物质在土壤中的迁移转化方向,减少农作物的吸收,提高土壤pH值,促使镉、汞、铜、锌等形成氢氧化物沉淀。
根据土壤的特性、气候状况和农作物生长发育特点,既要防治病虫害对农作物的威胁,又要把化肥、农药对环境和人体健康的危害限制在最低程度。利用物理、物理化学原理治理污染土壤。大力开展植树造林,提高森林覆盖率,维护森林生态系统平衡。
3、调控土壤氧化还原条件
调节土壤氧化还原电位,使某些重金属污染物转化为难溶态沉淀物,控制其迁移和转化,降低污染物的危害程度。调节土壤氧化还原电位主要是通过调节土壤水分管理和耕作措施实现。
4、改变耕作制度,实行翻土和换土
改变耕作制度会引起土壤环境条件的变化,消除某些污染物的危害。对于污染严重的土壤,采取铲除表土和换客土的方法;对于轻度污染的土壤,采取深翻土或换无污染客土的方法。
5、采用农业生态工程措施
在污染土壤上繁殖非食用的种子、种经济作物,从而减少污染物进入食物链的途径;或利用某些特定的动植物和微生物较快地吸走或降解土壤中的污染物质,从而达到净化土壤的目的。
6、工程治理
利用物理(机械)、物理化学原理治理污染土壤,是一种最为彻底、稳定、治本的措施,但投资大,适于小面积的重度污染区,主要有隔离法、清洗法、热处理、电化法等。近年来,把其他工业领域,特别是污水、大气污染治理技术引入土壤治理,为土壤污染治理研究开辟了新途径。
‘贰’ 土壤污染有哪些修复方法
1物理修复方法
主要包括客土、换土和深耕翻土等措施。通过客土、换土和深耕翻土与污土混合,可以降低土壤中重金属的含量,减少重金属对土壤一植物系统产生的毒害,从而使农产品达到食品卫生标准。
2物理化学修复
主要包括以下三种方法。
①电动修复是通过电流的作用,在电场的作用下,使土壤中的重金属离子(如Pb、Cd、Cr、Zn等)和无机离子以电透渗和电迁移的方式向电极运输,然后进行集中收集处理。
②电热修复是利用高频电压产生电磁波,产生热能,对土壤进行加热,使污染物从土壤颗粒内解吸出来,加快一些易挥发性重金属从土壤中分离,从而达到修复的目的。
③土壤淋洗是利用淋洗液把土壤固相中的重金属转移到土壤液相中去,再把富含重金属的废水进一步回收处理的土壤修复方法。该方法的技术关键是寻找一种既能提取各种形态的重金属,又不破坏土壤结构的淋洗液。
3化学修复
化学修复是利用经济有效的石灰、沸石、碳酸钙、磷酸盐、硅酸盐等不同改良剂,通过对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用,以降低重金属的生物有效性。
4生物修复
生物修复是目前普遍认为的一种比较经济的修复技术,也称生物恢复、生物整治等,是利用生物技术和方法来治理污染土壤使其恢复其正常功能的途径。
‘叁’ 土壤修复方法有哪些,哪种土壤修复方法最有效
(1)物理化学修复:
加热方法;稳定固化法;淋洗;萃取;电动力学等
(2)生物修复:
微生物修复;生物通气、泥浆反应器、预制床等
植物修复;湿地修复;菌根修复等;
植物-微生物联合修复;菌根菌剂联合修复等;
(3)物理化学-生物联合修复:
淋洗-反应器联合修复等。
‘肆’ 土壤调节剂有哪些
在土壤调节剂市场当中,土壤调剂的种类分了很多种,而按照材料性质土壤调节剂可分为:
(1)合成土壤调节剂:加入土壤中用于改善其物理性质的合成的产品;
(2)无机土壤调节剂:不含有机物 也不标明氮、磷、钾或微量元素含量的调节剂;
(3)添加肥料的无机土壤调节剂:具有土壤调节剂效果的含肥料的无机土壤调节剂;
(4)有机土壤调节剂:来源于植物或动植物的产品 用于改善土壤的物理性质和生物活性。由于有机土壤调节剂所含的主要养分总量很低 通常不足最终产品的2% 故不能归作肥料;
(5)有机-无机土壤调节剂:其可用物质和元素来源于有机和无机物质的产品 由有机土壤调节剂和含钙、镁和(或)硫的土壤调节剂混合和(或)化合制成。
根据不同功能,土壤调节剂又可以分为:团聚分散土粒、改善土壤结构的土壤胶结剂;固定表土、防止水土流失的土壤安定剂;调节土壤酸碱度的土壤调酸剂;能增加土壤温度的土壤增温剂;能保持土壤水分的土壤保水剂等,保水型土壤调节剂又分为液体保水剂和固体保水剂,其中固体保水剂又包括淀粉系、共混物及复合系、蛋白质、合成树脂系、纤维素系等。
‘伍’ 土壤污染修复技术方法有哪些
一、植物修复技术
从20 世纪80 年代问世以来,利用植物资源与净化功能的植物修复技术迅速发展[4,5]。植物修复技术包括利用植物超积累或积累性功能的植物吸取修复[6,7,8] 、利用植物根系控制污染扩散和恢复生态功能的植物稳定修复[9] 、利用植物代谢功能的植物降解修复[10] 、利用植物转化功能的植物挥发修复[4 ] 、利用植物根系吸附的植物过滤修复[4] 等技术;可被植物修复的污染物有重金属、农药、石油和持久性有机污染物、炸药、放射性核素等。其中,重金属污染土壤的植物吸取修复技术在国内外都得到了广泛研究,已经应用于砷、镉、铜、锌、镍、铅等重金属以及与多环芳烃复合污染土壤的修复[6,7,11,12],并发展出包括络合诱导强化修复[13] 、不同植物套作联合修复、修复后植物处理处置的成套集成技术[1]。这种技术的应用关键在于筛选具有高产和高去污能力的植物,摸清植物对土壤条件和生态环境的适应性。近年来,中国在重金属污染农田土壤的植物吸取修复技术应用方面在一定程度上开始引领国际前沿研究方向。但是,虽然开展了利用苜蓿、黑麦草等植物修复多环芳烃、多氯联苯和石油烃的研究工作[1],但是有机污染土壤的植物修复技术的田间研究还很少,对炸药、放射性核素污染土壤的植物修复研究则更少。
植物修复技术不仅应用于农田土壤中污染物的去除,而且同时应用于人工湿地建设、填埋场表层覆盖与生态恢复、生物栖身地重建等。近年来,植物稳定修复技术被认为是一种更易接受、大范围应用、并利于矿区边际土壤生态恢复的植物技术,也被视为一种植物固碳技术和生物质能源生产技术;为寻找多污染物复合或混合污染土壤的净化方案,分子生物学和基因工程技术应用于发展植物杂交修复技术[14] ;利用植物的根圈阻隔作用和作物低积累作用[15],发展能降低农田土壤污染的食物链风险的植物修复技术正在研究。
二、微生物修复技术
微生物能以有机污染物为唯一碳源和能源或者与其他有机物质进行共代谢而降解有机污染物。利用微生物降解作用发展的微生物修复技术是农田土壤污染修复中常见的一种修复技术。这种生物修复技术已在农药或石油污染土壤中得到应用。在中国,已构建了农药高效降解菌筛选技术、微生物修复剂制备技术和农药残留微生物降解田间应用技术;也筛选了大量的石油烃降解菌,复配了多种微生物修复菌剂,研制了生物修复预制床和生物泥浆反应器,提出了生物修复模式[1]。近年来,开展了有机胂和持久性有机污染物如多氯联苯和多环芳烃污染土壤的微生物修复技术工作。分离到能将PAHs 作为唯一碳源的微生物如假单胞菌属、黄杆菌属等,以及可以通过共代谢方式对4 环以上PAHs 加以降解的如白腐菌等[16]。建立了菌根真菌强化紫花苜蓿根际修复多环芳烃的技术和污染农田土壤的固氮植物2根瘤菌2菌根真菌联合生物修复技术[17,18 ]。总体上,微生物修复研究工作主要体现在筛选和驯化特异性高效降解微生物菌株,提高功能微生物在土壤中的活性、寿命和安全性,修复过程参数的优化和养分、温度、湿度等关键因子的调控等方面。微生物固定化技术因能保障功能微生物在农田土壤条件下种群与数量的稳定性和显着提高修复效率而受到青睐。通过添加菌剂和优化作用条件发展起来的场地污染土壤原位、异位微生物修复技术有:生物堆沤技术、生物预制床技术、生物通风技术和生物耕作技术等。运用连续式或非连续式生物反应器、添加生物表面活性剂和优化环境条件等可提高微生物修复过程的可控性和高效性[19,20]。目前,正在发展微生物修复与其他现场修复工程的嫁接和移植技术,以及针对性强、高效快捷、成本低廉的微生物修复设备,以实现微生物修复技术的工程化应用。
污染土壤物理修复技术
物理修复是指通过各种物理过程将污染物(特别是有机污染物) 从土壤中去除或分离的技术。热处理技术是应用于工业企业场地土壤有机污染的主要物理修复技术,包括热脱附[21] 、微波加热[22] 和蒸气浸提[23] 等技术,已经应用于苯系物、多环芳烃、多氯联苯和二英等污染土壤的修复。
一、热脱附技术
热脱附是用直接或间接的热交换,加热土壤中有机污染组分到足够高的温度,使其蒸发并与土壤介质相分离的过程。热脱附技术具有污染物处理范围宽、设备可移动、修复后土壤可再利用等优点,特别对PCBs这类含氯有机物,非氧化燃烧的处理方式可以显着减少二恶英生成[21]。目前欧美国家已将土壤热脱附技术工程化,广泛应用于高污染的场地有机污染土壤的离位或原位修复,但是诸如相关设备价格昂贵、脱附时间过长、处理成本过高等问题尚未得到很好解决,限制了热脱附技术在持久性有机污染土壤修复中的应用[24]。发展不同污染类型土壤的前处理和脱附废气处理等技术,优化工艺并研发相关的自动化成套设备正是共同努力的方向。
二、蒸气浸提技术
土壤蒸气浸提(简称SVE) 技术是去除土壤中挥发性有机污染物(VOCs) 的一种原位修复技术。它将新鲜空气通过注射井注入污染区域,利用真空泵产生负压,空气流经污染区域时,解吸并夹带土壤孔隙中的VOCs 经由抽取井流回地上;抽取出的气体在地上经过活性炭吸附法以及生物处理法等净化处理,可排放到大气或重新注入地下循环使用。SVE具有成本低、可操作性强、可采用标准设备、处理有机物的范围宽、不破坏土壤结构和不引起二次污染等优点。苯系物等轻组分石油烃类污染物的去除率可达90 %[25 ]。深入研究土壤多组分VOCs 的传质机理,精确计算气体流量和流速,解决气提过程中的拖尾效应,降低尾气净化成本,提高污染物去除效率,是优化土壤蒸气浸提技术的需要。
化学/物化修复技术
相对于物理修复,污染土壤的化学修复技术发展较早,主要有土壤固化-稳定化技术、淋洗技术、氧化2还原技术、光催化降解技术和电动力学修复等。
一、固化-稳定化技术
固化-稳定化技术是将污染物在污染介质中固定,使其处于长期稳定状态,是较普遍应用于土壤重金属污染的快速控制修复方法,对同时处理多种重金属复合污染土壤具有明显的优势[26 ]。美国环保署将固化/稳定化技术称为处理有害有毒废物的最佳技术。[5] 中国一些冶炼企业场地重金属污染土壤和铬渣清理后的堆场污染土壤也采用了这种技术。国际上已有利用水泥固化-稳定化处理有机与无机污染土壤的报道[27 ]。
根据EPA的定义,固化和稳定化具有不同的含义。固定化技术是将污染物囊封入惰性基材中,或在污染物外面加上低渗透性材料,通过减少污染物暴露的淋滤面积达到限制污染物迁移的目的;稳定化是指从污染物的有效性出发,通过形态转化,将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形式来实现无害化,以降低其对生态系统的危害风险。固化产物可以方便地进行运输,而无需任何辅助容器;而稳定化不一定改变污染土壤的物理性状。
固化技术具有工艺操作简单、价格低廉、固化剂易得等优点,但常规固化技术也具有以下缺点,如固化反应后土壤体积都有不同程度的增加,固化体的长期稳定性较差等。而稳定化技术则可以克服这一问题,如近年来发展的化学药剂稳定化技术,可以在实现废物无害化的同时,达到废物少增容或不增容,从而提高危险废物处理处置系统的总体效率和经济性;还可以通过改进螯合剂的结构和性能使其与废物中的重金属等成分之间的化学螯合作用得到强化,进而提高稳定化产物的长期稳定性,减少最终处置过程中稳定化产物对环境的影响。由此可见,稳定化技术有望成为土壤重金属污染修复技术领域的主力。
‘陆’ 农田土壤污染治理修复技术有哪些
农田土壤污染修复主要基于原位修复技术,可分为生物修复、物理修复和化学修复三种类型。
生物修复技术主要利用土壤特定微生物、植物根系分泌物、菌根和超积累植物降解、吸收、转化或固定土壤污染物。一般来说,可分为植物修复技术、自然衰减技术,有时也可分为动物修复技术。
物理修复技术主要有换土法、热处理法。换土法是将污染土壤深深地倒在土壤的底部,或者在污染土壤上复盖干净的土壤(客土法),或者挖掘污染土壤(换土法),将污染土壤和生态系统隔离的热处理是通过加热将有机物和挥发性重金属例如水银、砷等从土壤中解吸
化学修复技术是在土壤中添加化学物质,通过吸附、氧化还原、拮抗、沉淀等作用与土壤中的污染物质反应,固定、解毒、分离提取污染物质的方法。
‘柒’ 土壤修复的化学方法有哪些
总体划分可以分为物理,化学和生物方法。物理方法可以包括机械翻土,客土等稀释方法。但是这种方法的缺点在于,可能会导致土壤的物理化学性质改变,因为深层土壤的氧化还原电位不一样,所以翻土后可能会让一些物质发生氧化还原反应,产生负效应。化学方法包括电化学、淋洗、气提等等。但是化学方法的问题是,所用的药剂可能会产生二次污染。生物方法一种环境友好型方法。比如植物修复,微生物修复,以及植物-微生物联合修复。但是此方法的缺点是修复周期较长,往往需要几年到几十年的时间。综上所述,每种方法有各自的优缺点,一般在实际修复工程中,需要联合几种不同的技术来达到最优的效果。
‘捌’ 植物对土壤污染的修复有什么方式
受污染的土壤可以通过修复降低其风险或危害,恢复其功能,但一般需要大量的资金和较长的时间。土壤修复是指通过物理、化学和生物的方法转移、吸收、降解和转化土壤中的污染物,使其浓度降低到可接受水平,或将有毒有害的污染物转化为无害的物质,一般包括生物修复、物理修复和化学修复3类方法。由于土壤污染的复杂性,有时需要采用多种技术。
生物修复技术是上世纪80年代发展起来的,其基本原理是利用生物特有的分解有毒有害物质的能力,达到去除土壤中污染物的目的,主要包括植物修复技术、微生物修复技术和生物联合修复技术。优点是不破坏土壤有机质,不对土壤结构做大的扰动,成本低;缺点是修复周期长,通常不适宜对高浓度污染土壤的修复。
物理修复是指通过各种物理过程将污染物从土壤中去除或分离的技术。目前常用的技术包括客土法、热脱附、土壤气相抽提、机械通风等。优点是修复效率高、速度快;缺点是往往成本偏高等。
化学修复是指向土壤中加入化学物质,通过对重金属和有机物的氧化还原、鳌合或沉淀等化学反应,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术。主要包括土壤固化稳定化、淋洗、氧化还原等。优点是修复效率较高、速度相对较快;缺点是容易破坏土壤结构、因添加化学药剂易产生二次污染等。
以上就是关于植物对土壤污染的几种修复的方式 希望我的回答对你有帮助
‘玖’ 关于土壤修复的方法和措施
1物理修复方法
主要包括客土、换土和深耕翻土等措施。通过客土、换土和深耕翻土与污土混合,可以降低土壤中重金属的含量,减少重金属对土壤一植物系统产生的毒害,从而使农产品达到食品卫生标准。
2物理化学修复
主要包括以下三种方法。
①电动修复是通过电流的作用,在电场的作用下,使土壤中的重金属离子(如Pb、Cd、Cr、Zn等)和无机离子以电透渗和电迁移的方式向电极运输,然后进行集中收集处理。
②电热修复是利用高频电压产生电磁波,产生热能,对土壤进行加热,使污染物从土壤颗粒内解吸出来,加快一些易挥发性重金属从土壤中分离,从而达到修复的目的。
③土壤淋洗是利用淋洗液把土壤固相中的重金属转移到土壤液相中去,再把富含重金属的废水进一步回收处理的土壤修复方法。该方法的技术关键是寻找一种既能提取各种形态的重金属,又不破坏土壤结构的淋洗液。
3化学修复
化学修复是利用经济有效的石灰、沸石、碳酸钙、磷酸盐、硅酸盐等不同改良剂,通过对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用,以降低重金属的生物有效性。
4生物修复
生物修复是目前普遍认为的一种比较经济的修复技术,也称生物恢复、生物整治等,是利用生物技术和方法来治理污染土壤使其恢复其正常功能的途径。
‘拾’ 土壤修复材料
在重金属污染土壤修复过程中,稳定化材料的用量为表观参数之一。在实验室小试试验和工程应用中,多以“投加比”的概念量化稳定化材料的用量。以固体稳定化材料为例,其投加比为稳定化材料与污染土的质量比,常见数值范围为0.5%~10.0%,在个别极端的稳定化修复情景中,如使用固化剂成分或酸碱调节剂成分时,总体投加比可能会超出10.0%。基于稳定化工艺的实际条件需求,从以下几个方面简略分析稳定化材料投加比的设计思路和实用方法。
一、基于理论反应的材料用量设计思路
材料用量的设计思路,与材料自身的设计密切相关。此部分内容可参考《重金属污染土壤稳定化修复材料——基于理论原理和实践条件的设计思路》。单独针对稳定化材料投加比的设定,也需严谨遵循物质反应的客观过程。基础思路可分为两类,即准确化学计量条件和可预期化学平衡条件。
1)准确化学计量条件下
在水溶液中,物质的物理化学反应过程,是可以通过检测和监测手段完成精确计量的,但需要提前确认该过程所产生的产物化学组成。在原理相对清晰或反应较为简单的情况下,可以基于产物组成,逆向计算转化特定量污染物所需修复材料的用量(前提是,修复材料也具有精确的化学组成分析数据)。
2)可预期化学平衡条件下
在某些过程如溶解/沉淀过程、酸/碱过程、吸附/解吸过程中,体系条件参数是随着反应进行而变化的,仅仅基于化学计量比的简单方式,所得结果误差较大。利用化学平衡方法,引入条件参数的变化影响,可使预期修复材料的用量计算更为精准。
二、基于溶液体系的材料用量设计方法
土壤环境中,基于风险评估方法所设定污染物和稳定化材料的相互作用,本质上为基础物理化学反应为形式的过程。与水相等均相体系的物理化学反应过程相似,土壤体系的稳定化过程更多是通过水溶液体系完成传质以使物质固相表面直接接触反应、或直接在水溶液体系中完成反应历程。从这个角度来看,忽略掉部分环境因素条件,建立与土壤环境体系对应的水相修复体系,对于前者有很直接的数据参考价值。
1)材料遴选
在相似反应机理和条件下,不同反应物也对应不同的实际效果。如反应物向产物的物质转化率、化学反应速率、产物稳定性等,均可能有很大差异。在这些性能中,选择优势性能作为评价标准,更有可能筛选出潜力组分,其所形成的产品也更高效性,在用量上同比具有更大优势。
2)材料组合
当涉及多种组分材料组合或搭配时,其在水相中不同的作用过程可能会相互干扰,甚至,组分间发生反应形成新产物也是有可能的。这些过程均可能消耗原始组分或功能性组分,且消耗量有可能高于实际发挥效果的用量,从而造成实际使用量要远远大于理论设计量。
3)机理验证
不同材料用量在水相中的作用机制类似,但亦有可能产生不同的反应结果。当用量梯度足够大时,更有可能发生“拐点”现象,反而效果适得其反。针对此,验证用量与性能的关联规律,往往可得到最佳用量值。
4)性能评价
随着材料用量变化,可能出现的性能曲线类型包括“突跃”、“拐点”、“平台”等等,可根据实际数据截取最富效果阶段作为参考来完成材料用量的精细控制。
5)经验校正
在很多情况下,如修复材料非高纯度化学品、无法获知具有修复能力的活性元素或活性组分的真实含量,或反应过程对体系条件参数敏感等,往往可基于上述思路进行参数盲设,在得到多批次批量试验数据后,形成稳定的经验性数据供参考。
三、基于土壤体系的材料用量设计策略
土壤系统,因组成涉及三相,更为复杂、多变。稳定化材料在水土气三相中均可能存在或传质。如,粒径或密度较小的粉体材料易受物理扰动形成粉尘扩散、漂浮至空气中,造成少量损失;易溶性材料在水分过量环境中,受空间过大影响,无法全部充分与污染物接触,实则为无效用量。此种现象,在土壤颗粒为主的固相环境中,易有不同形式的体现。
1)土壤颗粒封闭性
在很多修复场景中,黏土质土壤经常存在,其遇水形成厘米级团块或更大泥块,具有一定的黏性和封闭性,无法快速风干、破碎或混拌,外加材料往往附于块体表面,形成“元宵体”,且在大方量堆存时多滚落于底部位置。再者,除了黏性较高土壤外,具有一定硬度的土壤或固废、危废,也存在着表面可触、内部封闭的问题,如埋深较大的胶质土,高硬度的渣类物质,均属于“自闭型”修复对象。即便通过遴选或试验,寻找到了合适的稳定化材料,但从物理工艺上,是无法支撑稳定化材料充分发挥效果的,甚至过量施用亦无济于事,故,有计划的安排时间、人力、设备,提前将污染土等做好晾干、破碎等预处理,反而更有利于控制稳定化材料的用量和提升其修复效果。
2)其他污染物竞争消耗
一般来讲,材料的设计是针对项目所设计的目标污染物的。但客观来看,污染土壤中不只存有目标污染物,还有可能存在其他的无机重金属物质或有机类物质,甚至大量的微生物群落。这些客观存在的、计划外的物质,是有可能与外源性稳定化材料进行一定接触且消耗的。当此类物理、化学、生物过程占比过大时,可以将外源性稳定化材料消耗殆尽,而于施用者而言,主观上仅仅得到修复无效的表观结论。如此,竞争消耗反而带来了思路误导,影响了材料的选用和用量的控制。此种前提,需在初始调查摸排阶段尽量了解真实的复杂情况,以便做好非目标污染物干扰的排出,必要时,加大设定用量或引入其他特异性屏蔽物质。
3)非污染物类物质消耗(包括土壤颗粒本身)
除了所关注的目标污染物和其他存在潜在竞争消耗的非目标污染物,行业内亦常常忽视土壤本体作为一种固相介质所具有的消纳能力。当土壤颗粒足够细小时,其表现出来的活跃性亦符合常规材料类的尺寸效应规律。其固相界面可大量吸附结合甚至反应掉离子态、固态的外源性物质,当这种形式的作用足够强烈时,外源性稳定化材料对于目标污染物已是减量的、低活性物质,效果自然不济。一般来讲,这种背景消耗是无法避免,也是需要设计材料用量时必须考虑到的一部分必要消耗。
图1 几种稳定化修复材料用量在污染土壤修复实践中的相关性
四、基于土修工程的材料用量设计策略
鉴于上述提到的几个角度,材料的用量设计和经验校正,需要参考的前提条件是比较多的。而在规模化施工过程中,这些前提条件则会更加直白的展露于从业人员面前。
1)土壤粒径更大
在实际工程项目中,由于场地特殊性质,土壤团块的直观尺寸往往令人伤神。笔者曾经历过方级或半方级大小的土壤团块。此种情景中,所谓稳定化效果的保障,更多还是依靠施工计划的前瞻性准备和大量的工程操作。如此,才算是“有药可用,且药有可用”。
2)污染不均质
当场地污染面积或涉及方量较大时,如万方级别,或十万方级别,土壤中重金属污染的空间差异性较为显着,一般来讲,若能实行精细化施工,则可形成细化方案,设置含不同用量在内的材料工法参数,而不能实行精细化施工时,则需从重修复,以避免局部出现缺量修复。
3)混拌限度
目前,行业常用的药土混合设备多为一体式或单体式的搅拌装置,其在1 ~ 2次重复操作后,基本上可完成工程要求,但其混拌精细程度多停留在公斤级,在当前技术和经济双重条件要求下,无法更进一步细混。
鉴于此,对于土壤稳定化材料用量的设计,一般需要从以下几个点来出发:一是基于理论原理和基础性试验确定精准的理论用量,即“理论畴”;二是基于土壤特性和工程条件确定稳妥的保险用量,即“实践畴”;三是结合材料设计经验和临场施工经验,确认介于“理论畴”和“实践畴”之间的中间值,在能“包”住风险、保障修复效果的同时,也能将尽量提升材料的经济效率,即“容错畴”。