文／宋云 李培中 郝润琴
摘要 本文在总结我国污染土壤固化／稳定化应用、处置和再利用、效果评估等基础上，对比国外经验分析了我国固化／稳定化材料、技术装备和工艺的水平及存在的问题。研究了国外固化／稳定化效果评估的体系和方法并讨论了我国砷、六价铬等含氧阴离子浸出测试问题，以及浸出水平要求和浸出情景。根据固化／稳定化的特点，分析了分类管理、施工过程环境监管和长期环境检测的重要性，并提出了环境管理方案，最后针对性地输出了对策和建议。 关键词 土壤和底泥；固化／稳定化；技术水平；再利用；浸出评估；土壤修复
土壤固化／稳定化技术( solidification/stabilization，s/s)是一种快速的土壤修复技术，是重金属污染土壤和底泥修复的主导技术之一，也可以用于半挥发性有机物污染土壤的修复，是美国超级基金污染场地最主要的修复技术之一。近年来我国已展开了污染土壤和底泥固化／稳定化技术的研究和应用，随着污染土壤修复和河湖治理工作的推进，修复工程将不断增加，固化／稳定化技术势必会在今后的土壤修复工程中被广泛采用。固化／稳定化技术虽然是一种效法
自然的技术，但它并没有清除污染物，而是对污染物暴露和迁移的阻断，其长期的修复效果和环境安全性需要深入研究、评估和长期监测，这些都给环境管理工作带来了挑战。随着我国需要固化／稳定化修复的土方量和底泥量的增加，可以利用的填埋场地越来越少，修复后的土壤处置和再利用技术的需求也越来越迫切。因此，有必要对我国当前的污染场地土壤和底泥固化／稳定化技术应用状况和经验进行总结、分析并制定对策。固化／稳定化技术应用现状及问题分析
固化／稳定化技术整体发展情况
近年来，我国重金属污染土壤固化／稳定化工程越来越多，呈快速增长的势头，并已成为主导技术。工程量从几百立方米到几十万立方米土壤，固化／稳定化技术不仅在污染土壤修复中应用，而且已成为河道污染底泥处理的重要技术。我国固化／稳定化技术已应用在汞、铅、镉、砷等重金属污染土壤和底泥，并在多环芳烃和农药污染的底泥中应用；化学氧化和固化／稳定化联合修复有机污染河道底泥的技术也已开始应用。表1是我国典型污染土壤和底泥固化／稳定化项目举例。从表可知，固化／稳定化的土壤和底泥采用了填埋处置、原地阻隔和用作路基材料等资源化再利用。
目前，我国实施的污染场地土壤固化／稳定化工程大部分采用稳定化技术，采用固化技术的工程较少，这与美国超级基金污染场地采用固化技术为主形成鲜明对比。固化对污染能同时起到稳定和包封作用，基本无人体直接暴露的途径，且长期环境安全性比稳定化好。而稳定化对污染物只起到稳定化作用，稳定化效果受土壤性质、污染物种类和外界环境影响大，长期环境安全性的不确定性较大，还存在人体直接暴露的潜在风险。然而，由于稳定化修复主要包括稳定化材料的选择及药剂和土壤混合，具有工艺简单和养护时间短等技术特点，修复企业比较愿意采用。固化技术由于工艺复杂、工艺要求严格、养护时间长及受气温的影响大等因素，影响了修复企业使用的积极性。此外，虽然原位固化技术不需要土壤挖掘、运输和处置等过程，具有显著的经济优势，同时由于形成了整体固化块，受外界环境影响小，其环境风险更小；但现在我国污染场地固化修复仍以异位技术为主，原位固化／稳定化处置目前仅有个例，究其原因主要是原位固化会影响场地未来使用用途，不易与场地开发相结合。
固化／稳定化材料
同化／稳定化材料是影响固化／稳定化效果的主导因素，分为固化材料和稳定化材料。固化材料主要是水泥类和火山灰类（高炉矿渣和粉煤灰）凝胶材料。高炉矿渣和粉煤灰须由水
泥和石灰等引发剂引发产生水化反应凝结，引发剂和凝胶材料的组合主要有：水泥十粉煤灰，水泥十高炉矿渣，水泥十炉窑灰；石灰十粉煤灰，石灰+高炉矿渣，石灰+炉窑灰；水泥十石灰十粉煤灰，水泥十石灰十高炉矿渣，水泥十石灰十炉窑灰。铅、锌、镉、铜等单个阳离子重金属和复合阳离子重金属污染的土壤和底泥可直接采用凝胶材料进行固化，一般效果很好，也可以添加粘土或沸石强化。砷和汞污染的土壤和底泥固化一般需要进行强化。砷需添加氧化钙类物质提高Ca/As，促进砷酸钙沉淀；使用对砷有亲和吸附力的零价铁、铁盐和氧化铁可以增强固化效果；氧化剂把As(Ⅲ)转化成As (V)也可以增加固化效果。汞添加硫磺和硫化物等形成硫化汞沉淀或添加活性炭、改性活性炭、改性沸石等吸附材料稳定汞。
我国在污染土壤的固化材料使用上基本是以采用水泥及水泥和粉煤灰的组合为主。目前，基本上没有采用外加剂对固化块的性能进行调整，如：添加减水剂增强固化块的强度，添加填充剂封闭和缩减固化块的孔隙，降低渗透性。
稳定化材料包括：石灰和氧化镁等碱性材料、含铁材料、含磷材料、氧化铝和氧化锰、粘土和沸石、氧化剂和还原剂、硫化物、螯合物、生物炭及有机肥等。我国重金属污染土壤一般有单一砷、汞、六价铬和铅等重金属污染土壤，也存在铅、锌、镉等阳离子重金属复合污
染及砷与阳离子重金属形成的复合重金属污染土壤。可以根据土壤污染物种类选择稳定化材料，一般阳离子类重金属(Pb、Zn、Cd、Cu)常用的材料是碱性材料和含磷材料（磷矿石和磷酸盐），碱性材料要在碱性条件才能起到稳定作用，土壤的酸碱缓冲能力及降水对其长期稳定效果影响大，部分两性重金属在强碱环境浸出增加。含磷材料可在弱酸和碱性环境中应用，但土壤的质地和污染物之间的联合作用会影响稳定化效果。砷常用含铁材料及铝锰氧化物，稳定化效果受环境pH值、氧化还原电位和有机质等影响，土壤中的磷酸根和OH-均可能增加砷的溶出。六价铬常用还原剂还原，但受土壤的pH值影响和氧化锰含量的影响，还原成的三价铬存在返回六价铬的可能。汞污染土壤常用硫化物和螯合剂，与硫化物形成的难溶物质受土壤环境氧化还原电位和微生物影响。
我国重金属污染场地修复常使用的稳定化材料主要有右灰、轻烧氧化镁、轻烧白云石和粉煤灰等碱性材料，其中氧化镁应用广泛，效果也较好，适用的重金属较多。磷酸盐对铅、锌、镉等阳离子的稳定化效果好，也是我国常用的稳定化材料，与其他碱性材料、吸附材料（粘土）或土壤改良材料复配后进一步增强稳定化效果，稳定化后的土壤可作为绿化用土。我国六价铬污染的土壤使用较多的还原剂是硫酸亚铁和零价铁，硫酸亚铁反应快，会使土壤酸化，适合碱性条件的土壤。零价铁用量少，对土壤pH值影响小，但还原时间长。我国在砷
及砷与阳离子重金属复合污染还没有开发出长期有效的产品，虽然现在可以采用铁盐和铁氧化物稳定土壤中的砷，但其长期稳定化效果有待进一步考察。国内稳定化材料的生产厂商很少，产量低，没有形成该类材料的产业。大部分稳定化材料是修复公司和研究机构提供的专利产品和专门产品，使用时再配制。这些专利或专门产品出现了分子键合、晶化包封和分子螯合等先进技术。
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