我國重金屬污染土壤穩定化處理工程技術現狀
穩定化是目前我國重金屬污染場地土壤修復最主要的技術。據不完全統計，2005年至今，全國范圍內實施的污染場地土壤穩定化修復工程已超過100項。穩定化修復技術在國內起步較晚，與美國、歐洲和日本等國家相比還存在顯著差距。本文主要從工程應用角度，結合作者10多年來在土壤穩定化處理方面的工程實踐及研究經驗，介紹了我國重金屬污染土壤穩定化處理工程技術現狀，包括穩定化修復材料、工程設備和評估方法。本文部分引用了作者承擔的2011年環保公益項目“污染土壤穩定固化處理專項技術規范”研究成果。
技術涵義
污染土壤的固化穩定化(solidification/stabilization)處理技術源于20世紀50年代對放射性廢物的固化處置，它是利用物理或化學的方法，通過改變土壤污染物的形態，削弱其遷移擴散能力，從而達到切斷污染物暴露途徑，降低其危害風險的目的。“固化”和“穩定化”都能達到阻止土壤污染物遷移和控制風險的目的，因此常常聯用。然而，二者作用機理是有所不同的。固化主要是從物理角度阻斷土壤污染物的遷移，其顯著特點是處理后的土壤是固化成形的，而穩定化則是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。從根本上講，固化穩定化不是針對污染物的削減技術，而是一種風險控制技術。該技術具有處理時間短、成本低、操作性強、能同時處理多種污染物等優勢，主要用于處理土壤重金屬以及半揮發性有機物。
應用現狀
固化穩定化技術已在在英、美等國家得到了數十年的發展以及廣泛應用。該技術是美國超級基金場地修復的主要技術，僅次于氣相抽提，也是重金屬污染場地土壤修復最主要的技術(見圖1)
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圖1固化穩定化技術在美國超級基金場地修復中的應用比例
在國內，固化穩定化技術起步較晚，可喜的是通過近十年來持續不斷的努力，該技術不論在在技術還是管理層面都已基本獲得認可，并在土壤(尤其是場地土壤)修復工程中得到應用。現階段，國內對重金屬污染土壤處理以穩定化為主。據不完全統計，到目前為止，全國范圍內實施的污染土壤穩定化修復工程已達100多項。典型的污染土壤穩定化修復場地包括：上海世博會場地、蘇州東升F地塊、原長沙鉻鹽廠場地、福建某電化老廠區、原武漢染料廠等。
現階段，我國的固化穩定化修復工程特點表現為：(1)以現場異位穩定化處理工藝為主，原位穩定化處理以中試工程為主，實際工程案例甚少;(2)以工業場地污染土壤修復為主，而農田、礦山等土壤的穩定化修復案例相對較少;(3)受開發利用驅動，以污染場地開發利用過程中的修復為主;(4)主要用于土壤中重金屬及半揮發性有機物的修復。
目前，我國在固化穩定化修復工程方面面臨的挑戰：(1)修復材料以國外產品為主，具有自主知識產權的固化穩定化修復材料缺乏;(2)技術工藝以異位穩定化處理為主，原位技術工藝缺乏;(3)工程設備以國外產品為主，缺乏自主設計的集成裝備;(4)固化穩定化效果評估方法以硫酸硝酸法為主，缺乏適合我國實際的綜合評估方法體系。
穩定化處理材料
土壤重金屬穩定化處理的材料包括：堿性材料、含磷材料、含鐵化合物、硫化物、粘土等。不同的材料其適用的土壤重金屬的不同。由于土壤性質和場地環境條件不同，相同的穩定化處理材料對同樣的重金屬，其處理效果也會出現有利或不利的影響(見表1)。對于土壤重金屬的固化處理，主要的修復材料主要包括：水泥、專利材料、粉煤灰、石灰、瀝青等，其中水泥和專利材料使用比例最高。
表1土壤重金屬穩定化處理材料及其適用性
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穩定化修復材料的選擇，應首先要采集典型土樣并分析土壤的理化性質分析及污染物種類和污染程度，如土壤質地、土壤pH值、陽離子交換量、容積密度、有機質含量和塑性指數等理化指標和土壤污染物含量。根據污染物選擇穩定化材料，依據土壤干重按一定比例添加穩定化材料，按一定水土比加水混合，按設定的養護時間養護。養護結束后立即進行浸出測試。如果直接使用一種材料滿足浸出測試要求，且在允許的添加量范圍內，可以結束材料選擇。如果不能達到要求，可選擇兩種或兩種以上穩定化材料，重復進行材料選擇實驗。
穩定化處理工藝及設備
土壤穩定化修復總體上包括原位(Ex-situ)和異位(In-situ)兩種工藝。異位穩定化處理是首先對污染土壤進行挖掘，然后在現場(On-site)或場外(Off-site)進行破碎、篩分、加入處理藥劑并攪拌混合等處理，養護一定時間后取樣測試其處理效果。異位穩定化處理所使用的設備包括具有上述功能的可移動的一體化集成設備(見圖2a)，也包括以挖掘機平臺的攪拌斗式混合設備(見圖2b)。前者通常有自動計量功能，根據所設定的修復藥劑加入比例相對準確地加入到土壤中，并進行充分混合攪拌處理。后者則相對簡單，不具有計量功能，對砂性土壤處理效果較好。原位穩定化處理是不對土壤進行挖掘，而是直接將修復藥劑注入到污染土壤中，采用合適的原位攪拌混合設備(見圖2c)將污染土壤與修復藥劑進行混合，然后進行養護，一定時間后取樣測定土壤污染物的穩定化處理效果。目前，在我國國內，異位穩定化處理應用相對比較廣泛，這與我國國內現有的技術水平和開發驅動的修復工程項目特點密切相關。
穩定化處理工藝及設備
土壤穩定化修復總體上包括原位(Ex-situ)和異位(In-situ)兩種工藝。異位穩定化處理是首先對污染土壤進行挖掘，然后在現場(On-site)或場外(Off-site)進行破碎、篩分、加入處理藥劑并攪拌混合等處理，養護一定時間后取樣測試其處理效果。異位穩定化處理所使用的設備包括具有上述功能的可移動的一體化集成設備(見圖2a)，也包括以挖掘機平臺的攪拌斗式混合設備(見圖2b)。前者通常有自動計量功能，根據所設定的修復藥劑加入比例相對準確地加入到土壤中，并進行充分混合攪拌處理。后者則相對簡單，不具有計量功能，對砂性土壤處理效果較好。原位穩定化處理是不對土壤進行挖掘，而是直接將修復藥劑注入到污染土壤中，采用合適的原位攪拌混合設備(見圖2c)將污染土壤與修復藥劑進行混合，然后進行養護，一定時間后取樣測定土壤污染物的穩定化處理效果。目前，在我國國內，異位穩定化處理應用相對比較廣泛，這與我國國內現有的技術水平和開發驅動的修復工程項目特點密切相關。
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