《国家 "863计划" 课题 "土壤重金属污染现场监测技术与设备" 通过验收》

  • 来源专题:长江流域资源与环境知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: changjiang
  • 发布时间:2018-07-04
  •  6 月 28 日,国家 “863 计划 ” 项目先进环境监测技术设备 专家组召开会议,对由中国科学院地理科学与资源研究所雷梅研究员主持,中国科学院合肥物质科学研究院、中国科学院过程工程研究所、长沙华时捷公司共同承担的 “ 863 计划”课题“土壤重金属 污染现场监测技术与设备 ” 进行验收。中国 21 世纪议程管理中心资源环境处处长王磊,中国工程院院士刘文清出席会议。专家组听取了课题总结报告,观看了一体化设备的演示,审查了财务报告,经质询和讨论后,一致同意该课题通过验收。

      作为国家 “863 计划 ” 最后一批重点项目中唯一 面向环境领域的土壤污染快速监测技术课题,其在硬件开发、结果校准、设备集成等方面提升了土壤重金属快速检测设备的实用性,重点攻克了便携式 X 射线荧光光谱测定校准方法、便携式激光诱导激光光谱硬件设计及定量方法和电化学伏安法测定的前处理流程及探头制造工艺等技术难题,研制了具有国内领先水平的便携式激光诱导击穿光谱仪和电化学伏安法土壤重金属分析仪,建立了一套高效、可行、准确的测定流程,基于多个示范区上千个实际测定结果的经验,编制了《土壤重金属污染现场监测技术规范(建议稿)》及《土壤重金属污染现场监测技术指南(建议稿)》,并将成果在其他多个项目中投入实际应用,取得较好的应用效果。课题累计发表了 17 篇学术论文,申请 16 项国内专利( 6 项授权),培养了 6 名博士和 2 名硕士研究生。专家组对课题成果的进一步转化及发展予以肯定和寄予厚望。

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    • 编译者:季雪婧
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    • 摘要:改革开放以来,我国经济快速发展,城市化进程不断推进,环境问题却接踵而至。大量污染物不经处理直接排放到土壤中,造成严重的土壤污染。污染土壤的修复问题非常迫切。根据土壤污染的特性,采取针对性的土壤的修复技术。 关键词:土壤污染;土壤修复;新技术;应用 1我国土壤污染的现状 据环境保护部2014年数据,全国污染超标率达16.1%。按照当前的土壤受污染情况,我国整体土壤环境较差。目前,耕地土壤污染在土地类型中是最严重的,受到重金属污染的比重极高。南方的污染情况相较于北方更为严重,其中西南和中南地区是污染物超标重灾区。南方地区的一些受污染土地持续恶化,难以栽培出优良的农作物。此前,国家推行的“退二进三”“退城进园”政策,使大批污染企业被迫搬迁、改造或关闭停产,导致城市及其周边地区出现了遗留、遗弃场地,长期闲置不仅危害周边居民,还造成土地资源的浪费。土壤中污染物蒸发后会污染空气,随着水流入河流,对居民赖以生存的大气、水资源产生较大污染。耕地污染不仅造成粮食减产,更会对庄稼产生污染,威胁人体健康。受污染的土地急需进行风险评估和治理修复。随着经济现代化的推进,越来越多的土壤受到污染,需要修复的土壤大幅度增加。另外,随着城市化过程的快速推进,施工场地日益增加,使得城市中污染场地修复需求非常迫切。土壤污染具有多样性、修复难度大、成本高的特点。不同的污染土壤往往有着不同的污染源,污染土壤所处的地质形态(如周遭的地表水和地下水分布)也可能影响土壤污染情况。因此,企业往往需要根据项目的实际污染情况制定有针对性的修复方案,这增加了土壤修复的难度。 2异位热脱附技术 2.1技术原理 该技术的应用可以有效清除污染场地中的各种挥发性及半挥发性物质,清除效果极佳,但如果土壤具有较高的粘性或者较差的透气性,则有可能存在处理过程中的土壤结块等问题,导致处理效果受到影响。该技术的应用原理在于,通过直接或间接热交换的方式,提高污染接枝及污染物的温度,使污染物挥发或分离。该技术的应用优势在于,工艺简单,技术成熟,不会产生较大物料增量体积,能够对土壤中的挥发性及半挥发性物质加以彻底清除。 2.2技术流程 该技术的应用流程要求:首先对土壤进行干化处理,包括沥干、风干等方式,降低土壤水分;其次对干化之后的土壤进行破碎筛分处理,降低土壤处理粒径,并增加比表面积;其三,采用运输机等设备与装置将经过预处理之后的土壤运输到进料斗,称重计量,进入热解析系统;其四,热解析系统中,通过直燃式与非直燃式等方式对土壤进行热解析处理;最后,采用旋风处理系统清理粉尘,采用冷凝技术回收多环芳烃,采用然脉冲式袋式除尘器清理其细小颗粒,清理烟气中的细小粉尘、多环芳烃等物质,采用脱硫系统清理烟气中的二氧化硫。 2.3技术应用 某石油化学开发公司的污染土壤,土壤中五氯酚浓度高达200mg/kg以上,使用蒸汽注入法,将土壤地下水的温度提高,使挥发性或是半挥发性有机污染物的挥发性大幅提高,从而较易被提除;土壤在高温下对有机污染物的吸附性会降低,易溶解於水中,更有利於地下水抽除处理;每个单元包括一组蒸汽注入井、地面抽气井、温度监测计、抽水井。 3气相抽提技术 3.1技术原理 该技术可以实现对于土壤中的部分有机污染物及燃料的清理,对于土壤有一定的要求,需要土壤质地均匀,有强渗透效果,有较大孔隙度及较小的湿度,地下水位较深。该技术的应用原理是,在不饱和土壤层布置提取井,采用真空泵,以负压的方式使空气经过污染介质的空隙中,对其中的有机污染物进行解吸,并使之流向抽取井,在地面对其污染尾气加以处理。 该技术的应用,具备较高的可操作性,可以实现较为广泛的污染物处理,可以通过标准化的设备设施进行有效操作,并且不会产生对于土壤结构的破坏。缺点是单独使用,不能是污染物降低到很低的标准,一般需要配合其他土壤修复技术。只能针对非饱和区域的土壤进行修复,且后续需要处理提取出的污染气体。 3.2技术流程 该技术的应用流程为:首先基于场地实际情况,结合试验参数设置抽气井及通风井的具体位置,明确密度与深度等技术参数;其次对污染介质,采用横置罐体的方式实现气液分立,气体进入罐体上层横向挡板处,并绕到挡板后部,经由罐体上部后进入后序管道。经过分离剩下的液体经过排液泵排除,对其进行有效收集与处理;其三,监测气体收集单元末端的温度、流量与压力,设置气体及液体采样口,检测掺气口的流量。对于废气进行取样;最后,抽离出废气之后,采用活性进行吸附处理,在一段时间后,活性炭饱和,对活性炭进行更换,并到相关单位送检与处理。 3.3技术应用 印第安纳波利斯某工业厂房,由于石油原油加工,对于土壤造成了严重污染,污染介质中的污染物包括LNAPL、苯系物、多环芳烃等物质,对其进行污染风险评估,并出具污染风险评估报告,采用真空抽取方式,修复土壤中的LNAPL污染物,并针对其他污染物采取了长期自然衰减监测的处理方式。除此之外,美国北卡罗来纳州维明顿由于气油与柴油泄露,导致土壤受到相分离烃的严重污染,也采取了气相抽提技术加以修复。 4原位化学氧化技术 4.1技术原理 该技术的应用可以实现对于挥发性及半挥发性有机物质的处理,包括主要的氯化溶剂、苯系物、多环芳烃、多氯联苯等物质,以及具有非饱和碳键的化合物等。该技术的应用可以通过强氧化剂对污染介质中的有机污染物进行破坏与降解,将这些污染物加以转化,使之成为稳定性更强、活性更低的无害或有效性较低的化合物。该技术的应用具备极高的可操作性,可以处理大部分土壤污染物,并有效处理地下水污染问题,具备高效的处理速度与处理效率。但同时,该技术会受到土壤理化特性与土壤类型的较大影响,可能会存在无法完全氧化的情况。如果土壤土质不均匀,或者处理效果受到影响,则可能存在二次污染的风险。 4.2技术流程 首先进行场地平整,对表面垃圾加以清除;其次根据场地的实际情况,进行土壤试验,明确相应参数,确定注射井的具体位置,及具体参数;结合现场实际情况,合理选应用化学氧化药剂,并加以配置及投放,通过自动化设备实现药剂投放的控制,调整药剂添加与投放方式,以保证土壤污染治理的效果,并结合检测数据的反馈,合理控制药剂的投放;最后,完成场地药剂注射之后,经过一定的反应时间,通过注射井实现其中的气液分立,将分离之后的气体及液体进行检测,如果检测合格即加以排放。 5结论 针对常见的土壤污染物,提出了包括物理修复及化学修复方式在内的重金属污染土壤离子矿化稳定化技术、异位热脱附技术、气相抽提技术及原位化学氧化技术等,除此之外,还可以采用生物修复技术,如生物通风技术等。土壤污染物的构成常常较为复杂,因此在实际的技术应用中,还需要根据实际情况采取综合性修复技术。
  • 《新材料快捷“移除”土壤重金属污染》

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    • 编译者:金慧敏
    • 发布时间:2015-02-03
    •   一项可移除土壤中重金属污染的“新型磁性固体螯合剂材料技术”,由中国地质大学(武汉)、中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所等共同研发成功,日前在北京通过了科技成果评价。   农业部环境保护科研监测所研究员徐应明说,该材料具有固相螯合捕集、磁选分离的双重功能,对土壤中多种形态的非磁性重金属元素有分离净化作用。材料结构具原创性,有自主知识产权;在同类研究中,技术达国际先进水平。   中国农科院农业环境所研究员宋吉青介绍说,该技术依托“十二五”国家863计划无机有机杂化复合保水剂吸附原理成果,新材料净化修复过程对土壤化学扰动较小,在农田土壤修复中具较大优势。   中国地质大学(武汉)教授范力仁说,磁性固体螯合剂颗粒材料可“靶向螯合钝化”土壤有害重金属,减少种植农作物对之吸收;又可在休耕农闲时,用磁选方法快速将负载了重金属的磁性材料与土壤分离,使土壤重金属“移除减量”净化,直接消除重金属被土壤生物或其它原因再度活化污染隐患。该材料可再生循环使用,吨土壤处理材料消耗费用可低至2—10元/每元素。   经国土资源部武汉矿产资源监督检验中心检测,送样土壤镉、铅去除率分别为77%、73.6%。湖南株洲铅锌冶炼厂区附近表层土壤净化试验显示,镉、铅去除率约75%,锌去除率约50%。铅、镉含量由重度污染级别降至40.15毫克/公斤、1.28毫克/公斤,接近土壤自然背景值和国家二级标准,去除效果显著;并被用户评价为“具有满意的土壤污染重金属移除修复效果”。 主要材料与技术: 磁性固体螯合剂是项目建议单位研究开发的系列新型磁性环境材料的总称。其中用于鉴定的品种为FS-hEDTA,具有以下功能: FS-hEDTA具有固相螯合捕集功能,又有选择性快捷磁选分离功能; 使水-难溶盐体系中多种非磁性重金属盐沉淀转化为可磁选分离的磁性固体螯合物; 能使土壤中水溶态、交换态、碳酸盐结合态、铁-锰氧化物结合态的重金属,如Cd、Pb等转化为可磁选分离的FS-hEDTA-M而被磁选移出净化。 材料与技术优点: FS-hEDTA具有固相螯合捕集和磁选分离功能,是土壤体系中非磁性重金属选择性快捷磁选移除净化的媒介或桥梁; 对土壤化学扰动小、螯合捕集速度快、磁分离操作简单、重金属容易洗脱、FS-hEDTA制备和再生方法简单; 能够实现自然条件下土壤中多形态重金属镉铅锌铜镍等的磁选分离净化。