题图:伦敦奥运会开幕式表演工业革命
专家:英国这样处置土壤重金属污染
来源: 财新网2014-11-24
土地污染几乎是社会文明带来的一种副作用。发达国家很少有哪个城市没有遭受过工业和人类活动所造成的污染。英国处置污染土壤的部分作法或许值得中国借鉴。
200年前开始的第一次工业革命促进了钢铁、煤炭、化工和其他行业的繁荣,推动了英国经济和社会的发展。然而与此同时,对于废料处理和运营管理的疏失,缺乏对于环保作业的认知,也导致了化学废料流入土壤或者直接排入地下。土地中污染物的来源不仅仅是工业废料,还包括农业、建筑及其他人类活动所造成的污染。
在过去近30年里,中国持续保持着经济的高速增长,这是中国历史上以及其他国家都从未有过的。例如,从1978年到2009年,世界经济平均增长率为2.7%,而中国则高达9.5%。
然而,中国也为此付出了代价——严重的土壤和地下水污染破坏了许多农村和城市人口的健康以及谋生手段。据官方估计,中国每年生产1200万吨重金属污染的粮食,而经济损失达200多亿元 (约合32亿美元)。
2014年1月重度雾霾笼罩下的北京
因此,中国和英国的相关机构之间应当有更多机会来分享项目经验,共同探讨土壤污染问题的解决之道。
土壤修复技术
土壤的恢复与补救未必需要投入大量资金,也不一定很复杂。英国和许多西欧国家都已采用多种方法来处理受污染的土壤。虽然方式各异,但主要都是依据以下基本原则:
▪ 清除污染源
▪ 移除受污土地
▪ 阻断污染扩散路径
对于重金属污染,通常采用降低金属离子活性的方法 (阻断污染扩散路径) 、土壤清洗法、填入垃圾填埋场,随后要对地下水施以监测式自然衰减法(Monitored Natural Attenuation,简称MNA)。
降低金属活性的方法包括:
▪ 固化或稳定化–一般用于重金属污染;
▪ 原位修复–用于固化核废料。
固化/稳定化 采用粘合剂和添加剂处理土壤,通过封固或沉淀低溶解度的化合物来锁定金属。常见粘合剂包括水泥与其他废弃物的混合物,如对金属有高吸附能力的粉煤灰。
部分添加剂包括经过加工消毒的粉状骨质磷酸盐。在粘合剂中加入磷酸盐,可以使其在土壤中与金属离子结合(如铅、锌、铜、镉等)形成金属磷酸盐,其溶解度极低,而且在各种土壤酸碱度 (pH) 和氧化还原条件下状态都相当稳定。污染土壤中的金属磷酸盐从而可以固化住金属,减少其渗入地下水的可能,避免危机依靠土壤生存的动植物。
采用固化/稳定化解决方案之前,应进行实验室试验评估未经处理土壤的潜在渗透能力,然后设计用来固化污染物并进行修复的粘合剂/添加剂配比。
图1显示采用不同配比对一块受铅污染土壤处理后的结果。研究分别对污染土壤中加入1%、5%、10%水泥粘合剂 (w/w) 进行渗出评估。
图1. 受污染土壤经过水泥固化修复7天后的铅渗出率
这个修复过程是让土壤与粘合剂紧密混合,可应用于原位修复(即不移动受污染土壤)或异位修复。如果土壤中含有重粘土,则有必要采用搅土机或铲斗搅拌机,如ALLU筛分破碎铲斗,以保证混合充分。
图2. 固化/稳定化修复过程
图3.受铅及其他重金属污染的土地可用Allu筛分破碎铲斗混合土壤与水泥粘合剂
表2. 英国中部地区重金属污染土壤处理现场修复成本对比
采用固化技术与监测自然衰减配合使用可以显著节省土壤治理成本。表2列出了常规土壤挖掘和采用原位与异位固化修复的修复成本对比。成本对应有害或无害废弃物分类。(正文完)
参考资料
1.http://www.eastasiaforum.org/2012/06/26/china-s-growth-and-future-challenges/
2.Afal A & Wiener SW 2014, Metal Toxicity, Medscape.org, 2014年4月21日。
注:作者Joanne Kwan,就职于英国建筑业研究与信息协会,负责土壤污染和环境管理项目方面的工作。
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