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不同土壤质地对铬迁移转化及修复的研究

骆传婷  
【摘要】:目前,国内外铬渣堆场普遍存在污染物含量高、扩散快、污染面积广等现状,由此带来的地下水、地表水和土壤污染也逐渐成为亟待解决的环境问题。作为我国土壤污染重点治理对象,有关铬污染场地的治理与修复才刚刚起步,尚未建立健全的铬污染土壤修复体系。此外,土壤中铬的迁移转化是影响铬污染场地修复效果的关键,而其迁移转化又受多种因素的影响。本研究以青岛红星化工厂铬污染场地为对象,提出“解毒铬污染土壤+阻截铬污染地下水”的治理思路,综合考虑多因素,采用“污染土壤特性调节+化学淋洗+化学还原/稳定”的联合修复工艺,通过确定土壤修复条件研究、Cr(VI)静态吸附实验筛选修复铬污染地下水的填充介质、动态淋洗实验探究不同土壤质地对铬迁移转化及修复的影响、修复结束后污染土壤的风险评价,对铬污染土壤修复的同时,有效阻截铬污染地下水的迁移,揭示不同土壤质地对铬迁移转化的影响规律,分析修复工艺的可行性,为其它污染场地的治理和预防提供参考。主要得到以下结论: (1)对研究区调查发现,污染场地绝大部分处于重度污染,总铬的最高含量为27254.50mg/kg,平均值是全国和山东环境背景值的80~90倍,Cr(VI)的含量占总铬的31.9%,土壤中的铬具有极大迁移风险。 (2)选取铬污染场地中浓度最高点进行土壤修复条件的确定研究得出,改变土壤溶液的pH、调节土壤有机质,有利于Cr(VI)的迁移转化,可降低土壤中铬被生物直接或间接利用的风险。pH通过影响土壤中铬的溶解、螯合、氧化还原来影响Cr(VI)的迁移转化,有机质则会因投加量和表面基团的差异造成还原性不同,最终影响Cr(VI)的迁移转化。pH值越低,有机质还原性越强,越有利于Cr(VI)的迁移转化。一定浓度碳酸钠溶液有利于土壤中Cr(VI)的浸出,但浓度过高又会抑制Cr(VI)的浸出。 (3)Cr(VI)静态吸附实验表明,以“活性炭/酸化活性炭+硫酸亚铁”或“人工沸石/酸化的人工沸石+硫酸亚铁”组成的活性反应介质能有效去除Cr(VI),去除效率取决于吸附剂本身的吸附特性、酸化处理所用酸提供H+能力以及吸附剂同还原剂间的相互作用。活性炭/酸化活性炭做吸附剂的活性反应介质对Cr(VI)的去除率达到85%~99%,远高于人工沸石/酸化人工沸石,且酸化更利于活性炭和人工沸石对Cr(VI)的去除。以膨润土、高岭土和凹凸棒石负载壳聚糖组成的三种复合吸附剂,对Cr(VI)的吸附量与壳聚糖理论负载量成正比,粘土矿物的晶格结构不同,复合吸附剂对Cr(VI)的吸附能力不同。载体为膨润土的复合吸附剂对Cr(VI)的吸附量显著高于其它两种。 (4)动态淋洗实验得出,不同土壤质地对铬迁移转化的影响规律不同,修复结束后的风险程度也不同。不同层次结构改变了土壤体系对铬的截留能力,填充介质层数越多,去除铬的贡献率越大,截留能力也越强。大孔隙通过增加土壤渗流量、减少迁移阻力,缩短土壤与淋洗剂的接触时间、降低淋洗剂的淋洗效率,减小填充介质的固定容量和截留能力来影响铬的迁移转化。土壤质地的改变,短期内对土壤中不稳定态铬的影响高于相对稳定态,但总体上对各形态铬的影响小且未呈规律性。修复结束后,多层结构下的土壤中铬和Cr(VI)迁移风险和生物利用风险均降低,大孔隙结构下的土壤中铬和Cr(VI)迁移风险降低,但生物利用风险升高。 (5)采用“污染土壤特性调节+化学淋洗+化学还原/稳定”的联合修复工艺,修复结束后污染土壤中Cr(VI)含量下降了约92%,阻断了60%以上淋洗迁出的铬,有效延迟了出流液中Cr(VI)峰值浓度的出现,降低了峰值浓度大小,故可知该工艺具有可行性。


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