铬污染土壤固化／稳定化技术工程应用研究
土壤修复技术介绍-固化稳定化技术
土壤修复技术介绍——固化稳定化技术固化/稳定化技术作为一项治理重金属的常用技术，自上世纪80 年代以来，已在美国、欧洲、澳大利亚等地区应用多年，现已广泛应用于处理含六价铬等重金属土壤、废渣和淤泥沉积物、铬渣、汞渣、砷渣等领域的环境治理中。
我国的污染土壤稳定化/固化研究起步于本世纪初。
2010年以来，该技术的工程应用快速增长，已成为六价铬等重金属污染废渣或污染土壤修复的主要技术方法之一。
据不完全统计，目前国内实施废渣或土壤稳定化/固化修复的工程案例已超过50 项。
1、技术原理：固化稳定化技术通过将重金属污染的土壤与特定的粘结药剂结合，使得土壤中的重金属被药剂固定，使其长期处于稳定状态，降低其迁移性。
这种方法较普遍的应用于土壤重金属污染的快速控制修复，对同时处理多种重金属复合污染土壤具有明显的优势。
美国环保署将固化/稳定化技术称为处理有害有毒废物的最佳技术。
2、技术特点：膨润土、海泡石、蒙脱石等天然矿物可以吸附土壤中的重金属，大大降低土壤中各种重金属的迁移性；氢氧化钙等碱性药剂可以与镉、铜、锌等重金属形成氢氧化物沉淀；硫化钠等可溶性硫化盐可以与土壤中重金属反应，使可溶性重金属转化为不溶性硫化物。
经过固化稳定化处理后的重金属仍然残留在土壤中，在一定条件下可能重新活化进入土壤中，造成污染，因此需要对修复地块的土壤和地下水进行长期的监测。
判断一种固化、稳定化方法对污染土壤是否有效，主要可以从处理后土壤的物理性质和对污染物质浸出的阻力两个方面加以评价。
（1）有效性：采用固化/稳定化药剂可以有效修复多种介质中的重金属污染，其适用的pH 值及其宽泛，在环境pH 值2~13 的范围都可以使用。
（2）长期性：修复产生可长期稳定存在的化合物，即使长时间在酸性环境下也不会释放出金属离子，保证污染治理效果长期可靠。
（3）高效性：操作工艺简单，与重金属瞬时反应，可短期内大面积修复污染，处理量可达数千吨每天。
稳定化技术可以在实现废物无害化的同时，达到废物少增容或不增容，从而提高危险废物处理处置系统的总体效率；还可以通过改进螯合剂的结构和性能使其与废物中的重金属等成分之间的化学螯合作用得到强化，进而提高稳定化产物的长期稳定性，减少处置过程中稳定化产物对环境的影响。
土壤污染及固化稳定化修复后评估方法研究
土壤污染及固化稳定化修复后评估方法研究土壤是地球上非常重要的自然资源之一，它对于维持生态平衡、保障农作物生长具有不可替代的作用。
随着工业化和城市化的加速发展，土壤污染问题日益突出。
土壤污染不仅会影响农作物的生长和品质，还会对人类健康和生态环境造成严重威胁。
如何有效地修复土壤污染成为当今重要的研究课题之一。
土壤污染通常是指土壤中含有各种有害物质，如重金属、有机化合物、放射性物质等，超出了环境容许的标准。
土壤污染的常见来源包括工业废物排放、生活垃圾填埋、农药和化肥使用以及交通尾气等。
一旦土壤被污染，不仅会直接危害生态环境和人类健康，还会对农作物的生长和产量产生负面影响。
在面对土壤污染问题时，固化稳定化修复技术成为一种重要的手段。
固化稳定化修复技术是通过添加物质改变土壤内部结构和化学性质，将有害物质转化为无害或减少毒性的方式，从而达到修复土壤的目的。
土壤完全修复后的评估方法研究至关重要，只有通过科学准确的评估方法，才能确保修复效果达到预期目标，避免二次污染和资源浪费。
目前，土壤污染及固化稳定化修复后评估方法的研究已经成为土壤科学和环境科学领域的热点之一。
本文将从土壤污染的影响、固化稳定化修复技术的原理及方法以及土壤修复后评估方法等方面进行探讨，以期为解决土壤污染问题提供一些参考和帮助。
一、土壤污染的影响（一）对农作物生长的影响土壤污染对农作物生长产生严重影响。
一方面，土壤中的有害物质会被作物吸收，导致农产品质量下降，甚至超标。
有害物质会影响土壤的肥力，减少农作物的产量，甚至导致土壤贫瘠化。
长期以来，土壤污染已成为农产品安全和粮食安全的重要隐患。
土壤污染还会对生态环境造成严重影响。
污染物通过土壤中的介质，进入地下水、河流和湖泊，引起水体污染。
土壤污染会使土壤微生物群落受到破坏，破坏土壤生态系统平衡，造成土壤生物多样性减少。
土壤污染还会对地表植被和野生动物造成危害。
二、固化稳定化修复技术的原理及方法（一）固化修复技术固化修复技术是将土壤中的有害物质与添加剂相互作用，形成稳定的复合物或结构，从而减少有害物质的释放和迁移，达到修复土壤的目的。
铬污染土壤中Cr(Ⅵ)的微生物还原及Cr(Ⅲ)的稳定性研究的开题报告
铬污染土壤中Cr(Ⅵ)的微生物还原及Cr(Ⅲ)的稳定性研究的开题报告一、研究背景和意义铬是一种重要的金属元素，在工业、农业和生活中广泛应用。
然而，铬的排放和释放往往导致环境污染，给人类和生态环境带来很大的危害。
其中，Cr(VI)是一种比较危险的铬形态，它极易渗透到土壤深层，使得土壤质量急剧下降，导致生物生长受阻，威胁了生态系统的健康和稳定。
为了防止和治理铬污染，目前已经发展了很多种治理方案，其中生物修复技术是最为有效和环保的一种技术。
生物修复可以通过利用土壤中的微生物来降解和还原污染物，将其转化为无害的物质，从而恢复土壤的生态系统功能。
然而，微生物还原Cr(VI)的过程不仅涉及到微生物的种类和数量，还涉及到土壤环境的化学性质、微生物活性和营养状况等多种因素。
因此，本研究旨在探究铬污染土壤中Cr(VI)的微生物还原过程及Cr(III)的稳定性，并对不同微生物还原剂的降解效果进行比较，从而为铬污染土壤的微生物修复提供科学依据。
二、研究内容和方法1. 研究内容（1）探究铬污染土壤中Cr(VI)的微生物还原机制。
（2）调查不同微生物还原剂的最适工作条件及降解效果。
（3）分别利用还原性微生物还原土壤中的Cr(VI)，观测还原Cr(III)的稳定性。
2. 研究方法（1）采集不同程度的铬污染土壤样品，测定Cr(VI)的含量和土壤化学性质，筛选出合适的微生物还原剂。
（2）采用环境污染物微生物学相关技术手段确定微生物还原剂的种类和数量。
（3）调控生物还原剂的温度、pH值、接种量等条件，研究微生物还原Cr(VI)的最适工作条件及降解效果。
（4）通过还原性微生物还原Cr(VI)并控制Cr(III)的稳定性，并运用适当的仪器分析Cr(III)的存在状态。
三、预期结果（1）确定铬污染土壤中适合微生物修复的微生物种类和数量。
（2）确认微生物还原剂的最适工作条件和降解效果，比较不同微生物还原剂的降解效果。
（3）分析Cr(III)的形态及稳定性，为铬污染土壤的微生物修复提供科学依据。
铬污染土壤修复技术研究
铬污染土壤修复技术研究摘要：土壤中铬的过量沉积，逐渐向土壤中沉淀。
土壤的化学性质、土壤生物学特性和微生物群落结构都有明显的不良影响。
对依靠它们生存的植物和动物会造成刺激和毒性。
最终通过各种食物链对人类的健康造成危害。
此外，受铬污染的土壤也会通过地下水对人类健康构成威胁。
关键词：铬污染；土壤；修复技术1铬污染土壤修复技术1.1稳定化法稳定化法通常是在铬污染土壤中加入稳定化剂，使铬污染物与稳定化剂发生反应，进而降低铬污染物的迁移性和对环境的危害性。
土壤中的六价铬多以可溶态形式存在，迁移和扩散性较强，危害性较大，相对于六价铬，三价铬易于形成沉淀和发生络合作用，迁移能力弱，危害性较小。
因此，用稳定化剂将六价铬还原成三价铬以降低其在土壤中的毒性和迁移性。
常用的稳定化剂有零价铁、可溶性的二价铁等铁系物；连二亚硫酸钠、硫化氢、硫化亚铁等硫化物；此外，有机酸、腐植酸、甘蔗渣等有机物也可以作为土壤铬污染物稳定化剂。
铁系物和硫化物等无机稳定化剂，价格低廉、修复效果明显，但易造成二次污染。
相对于无机稳定化剂，腐植酸通过范德华力、氢键、静电吸附等作用形成土壤有机-无机复合体，与六价铬发生络合反应，使土壤中六价铬含量降低。
同时，腐植酸将毒性较高的六价铬还原为毒性较小的三价铬，降低铬污染物毒性。
甘蔗渣中纤维素可在自然界中水解成葡萄糖和果糖，能够通过还原六价铬为三价铬，降低土壤中铬的毒性。
1.2电动修复法电动修复法基本原理类似电池，通过在污染土壤两侧施加直流电压，形成电场梯度，根据电性异性相吸原理，将土壤中吸附态或水溶性污染物吸引到电性相反的电极，借此将污染物富集并回收，从而清洁土壤。
不同价态污染土壤，其电动修复效率也不同，其中六价铬污染土壤的总铬去除效率最高，三价铬污染土壤的去除效率最低，六价铬和三价铬同时污染土壤的去除效率居中。
电动修复适用于低渗透性土壤，除对铬污染土壤外，还适用于大多数无机污染物及放射性污染物，具有耗费人工少，经济效益高等优点，但也存在以下限制性因素：污染物的溶解性和污染物从土壤胶体表面的脱附性对该技术的成功有重要影响；需要电导性的孔隙流体来活化污染物，同时土壤中埋藏的碎石、金属氧化物等都会降低处理效率。
固化、稳定化在重金属污染场地修复中的应用
固化，稳定化技术在重金属场地污染修复中的模拟应用固化、稳定化急速是指将有害废物固定或密封在惰性固体基质中，以降低污染物流动性的一种处理方法。
其中，固化是将废物中的有害成分用惰性材料加以束缚的过程，而稳定化使将废物的有害成分进行化学改性或将其导入某种稳定的晶格结构中的过程，即固化通过采用具有高度结构完整性的整块固体将污染物密封起来以降低其物理有效性，而稳定化则降低了污染物的化学有效性[1]。
代表性固化药剂包括水泥、粉煤灰、石灰、沥青等。
以水泥固化为例，其固化机理为：〔1〕利用水化作用形成的具有高比外表积的C-S-H凝胶吸附污染物；〔2〕将污染物包裹于水化产物晶格当中；〔3〕使污染土壤形成结构致密、孔隙率少的固化体，降低污染物迁移；〔4〕水化产物具有较高pH值，可以有效降低酸沉降对固化体的破坏。
代表性的稳定化药剂包括：Daramend-M、EnviroBlend、EHCM〔地下水〕、磷酸盐、硫化物药剂等。
其稳定化主要机理为：〔1〕通过氧化复原反应改变污染物形态，降低其毒性，如采用零价铁、亚硫酸钠、硫化亚铁等复原剂将Cr〔VI〕复原为Cr〔III〕，或〔2〕通过离子交换反应使污染物形成沉淀，降低迁移性，如使用磷酸盐、硫化物药剂处理铅污染土壤。
图1 施工组织设计图2.2 主要设备通过土壤混合装置，对要修复的土壤进行混合。
如下列图：图 2 土壤混合装置规划用地类型：居住用地占地面积：840亩主营业务：自行设计、制造、安装的全循环尿素生产样板厂；生产多孔粒状硝酸铵；总氨年生产能力可到达24万吨。
污染物：砷场地分布平面图如下〔图3〕：图3 场地分布平面图将场地分为A-G7个区间，如下表：区域编号区域范围污染程度A 西北角煤场中度污染区B 北部煤场中度污染区重度污染区C 净化车间、水煤气储罐、前段压缩工序D 水处理系统重度污染区E 造气车间中度污染区生活污染区F 汽油库、机加工、变电站、金属库、油漆库G 其它区域轻度污染区3.2 对场地进行调查以及评价对场地进行初步调查，调查点分布如下〔图4〕：图 4 调查点分布图采用高精度GPS确定原功能区边界，进行布点，全场完成采样点N个，确定场地主要污染物为As，并判断污染区域。
高碱性环境下铬污染土壤修复技术研究
试验方法如下 ：首先，在实验室进行小试试验，验证硫 酸亚铁、亚硫酸钠、多硫化钙这几种不同类型还原剂对高碱 性铬污染土壤的修复能力以及固化剂配合多硫化钙还原六 价铬的修复效果。其次，根据实验室的试验结果，选择较为 合理的药剂组合进行现场中试试验，验证药剂在现场的修复 效果。最后，对修复药剂的修复效果进行长时间跟踪检测， 验证其是否“返黄”以及持续修复效果。本次试验使用六价 铬检测方法：《土壤和沉积物 六价铬的测定 碱溶液提取 - 火 焰 原子吸收法》（HJ 1082—2019）。
18 原始样品
16.4
硫酸
16
亚铁
14.4 14
12
10
8
亚硫 酸钠 15.8
多硫 化钙 比例1 7.88
多硫 化钙 比例2
9.6
多硫 化钙 比例3
7.88
六价铬含量
六价铬含量（mg/kg）
封存于固化体中，比较典型的是使用硅酸
固化剂 固化剂
盐固化剂（例如硅酸盐水泥），通过水化 反应，固化包封污染土壤。多硫化钙为碱 性溶液，硅酸盐固化剂也是由碱性物质组 成的，因此，二者在高碱性土壤环境中均 能较好地发挥各自的作用。
除了将六价铬还原成三价铬，如何阻止或限制三价铬被 氧化成六价铬也是高碱性铬污染土壤修复需要解决的关键 问题。由于高碱性铬污染土壤 pH 高的特
2.2.1 实验室小试试验
小试阶段药剂添加比例及组合见表 2。 小试阶段试验结果如图 1 所示。 根据试验结果可知，与原始样品相比，添加硫酸亚铁、亚 硫酸钠后，高碱性铬污染土壤中六价铬含量几乎没有变化，说 明这 2 种药剂在碱性条件下无法对六价铬进行还原。而添加 不同比例的多硫化钙的样品，其六价铬含量明显下降，说明多
图 1 实验室小试试验结果
土壤污染及固化稳定化修复后评估方法研究
土壤污染及固化稳定化修复后评估方法研究土壤污染是一种全球性的环境问题，对人类健康和生态系统造成严重影响。
固化稳定化技术已成为一种广泛应用的修复方法，但是如何对修复效果进行评估仍是一个有挑战性的问题。
本文将探讨土壤污染及固化稳定化修复后评估方法的研究。
土壤污染是指土壤中存在有害物质，超出了自然含有的程度，对生态系统和人类健康造成威胁的现象。
土壤污染通常由化学工厂、农药使用、垃圾填埋、石油泄漏等人类活动引起。
固化稳定化是一种有效的土壤修复技术，它通过添加各种固化材料，将有害物质稳定化地固定在土壤中，减少其对环境和人的危害。
常用的固化材料包括水泥、石灰、煤渣等。
固化稳定化技术被广泛应用于重金属、有机物等各种土壤污染类型的修复中。
修复效果评估是衡量修复方案是否成功的重要指标。
土壤污染及固化稳定化修复后评估方法可以从化学、生物和物理三个方面进行评估。
1. 化学指标评估化学指标评估是通过测试土壤中有害物质的浓度变化来评估修复效果的方法。
常用的指标包括有害物质含量（如重金属、有机物）、pH值、电导率等。
化学指标评估方法简便易行，可以在实地条件下进行。
但是，仅仅依靠化学指标评估难以全面反映修复效果。
生物指标评估是通过监测土壤中微生物、动植物等生物群落的变化来评估修复效果的方法。
生物指标评估可以更全面、精准地反映土壤生态系统的修复情况。
常用的生物指标包括土壤微生物数量和种类、植物生长状况、土壤动物多样性等。
但是，生物指标评估需要长期的监测和数据积累，且存在一定的主观性。
三、结论土壤污染及固化稳定化修复效果评估是衡量修复方案成功与否的重要指标。
化学、生物和物理三个方面的指标均可以用于修复效果的评估，但需要结合实际情况选择最合适的评估指标。
将多种指标结合起来，可以更全面、准确地反映修复效果，以实现更有效的土壤修复。
Cr污染土壤原位固定化修复技术研究进展
Cr污染土壤原位固定化修复技术研究进展
Cr污染土壤原位固定化修复技术研究进展
摘要：土壤原位固定修复是通过添加不同外源物质固定土壤中重金属元素,达到降低重金属迁移能力和生物有效性的一种有效的土壤污染修复技术.由于该技术具有操作方便、效果快速,处理成本低廉等优点,使得其在土壤污染防治过程中具有不可替代的作用.本文较为系统的`综述了铬土壤的原位固定化修复的几种常见方法及其作用原理,分析了固定化修复技术的局限性,提出了该技术未来的发展方向.作者：可欣张毓李延吉王琦李润东作者单位：沈阳航空工业学院清洁能源与环境工程研究所,辽宁,沈阳,110136 期刊：沈阳航空工业学院学报 Journal：JOURNAL OF SHENYANG INSTITUTE OF AERONAUTICAL ENGINEERING 年，卷(期)：2010, 27(2) 分类号：X131 关键词：铬污染土壤原位固定修复。
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铬污染土壤固化/稳定化技术工程应用研究
[摘要]我国是世界铬盐生产大国，每年产生大量的铬渣，铬渣堆放对土壤环境造成严重污染。
国家”十二五”规划明确提出了重点地区铬污染土壤的治理目标，铬污染土壤的治理工作正迅速展开。
固化/稳定化技术工艺操作简单、处理时间短、固化剂易得，目前在我国70%以上铬污染土壤治理工程中得到应用。
本文通过铬污染土壤固化/稳定化技术工程应用环节的研究探讨，分析总结实施过程中的存在问题，并对该技术的工程应用提出展望。
[关键字]铬污染土壤固化稳定化技术工程应用问题与展望
1铬污染土壤固化/稳定化技术工程应用背景
我国是世界铬盐生产大国，年产量超过60万吨，在其生产过程中产生大量铬渣。
铬渣中含有0.3-1.5%可溶性Cr（VI），经降雨和地表水的冲刷，Cr（VI）进入周围土壤和地下水，对环境造成严重污染。
国家环境保护”十二五”规划中，将铬渣堆场列为我国土壤重金属污染重点治理对象。
铬在土壤中一般以两种价态存在，Cr（VI）和Cr（III）。
Cr（VI）以易溶于水的铬酸根（CrO42-）和重铬酸根（Cr2O72-）存在，在土壤和地下水系统中迁移性很强。
Cr（VI）对于细胞具有较强的穿透能力，还有较高的氧化能力，对生物体有较强的毒性和致癌作用。
Cr（III）是高等动物必须的微量元素之一，高浓度下也有一定的毒性，在一般地下水环境中不易移动。
铬污染土壤治理有堆肥技术、电动修复技术、生物修复技术、热解还原技术、淋洗技术、固化/稳定化技术[1]。
综合这些技术的可靠性、可操作性、治理时间和成本，目前工程中应用最多的是固化/稳定化技术。
美国环保署将固化/稳定化技术称为处理有毒有害废物的最佳技术，1982-2005年间，美国超级基金共对977个场地进行修复或拟修复，其中217个场地修复使用固化/稳定化技术[2]。
在我国，固化稳定化技术是工程中常用的修复技术，铬污染土壤治理中应用达70%以上。
2.铬污染土壤固化/稳定化系统设计
2.1铬污染土壤的固化/稳定化系统
铬污染土壤的固化/稳定化包括两个过程：稳定化和固化。
稳定化是将六价铬还原为三价铬，降低铬在环境中的迁移性和生物可利用性，从而降低铬污染的危害。
固化是将被铬污染的土壤与某种粘合剂混合通过粘合剂固定其中的铬，使铬不再向周围环境迁移。
在铬污染土壤固化/稳定化技术系统设计中，需要综合考虑氧化还原、胶凝固化、吸附三方面因素，铬污染土壤固化稳定化系统设计中常用的药剂有：
（1）还原剂（稳定剂）：硫酸亚铁、过硫化钙、硫代硫酸钠、亚硫酸氢纳、零价铁、煤炭、纸浆废液、锯木屑、谷壳、高炉渣。
（2）固化剂（碱性物质+固化基材）：氢氧化钠、氢氧化钙、硅酸盐水泥、石灰窑灰渣。
（3）吸附剂：活性炭、粘土、锯木、沙、粉煤灰、有机聚合物。
2.2以水泥为基料的固化系统
水泥是水硬性胶凝材料，加水后能发生水化反应，逐渐凝结和硬化。
水泥中的硅酸盐阴离子以孤立的四面体存在，水化时逐渐连接成二聚物以及多聚物---水化硅酸钙（CSH），同时产生氢氧化钙。
CSH是一种由不同聚合度的水化物所组成的固体凝胶，是水泥凝结作用的最主要物质，也可以对污染物进行物理包封、吸附或化学键合等作用，是污染物稳定化的根本保证。
另外，水化反应能显著提高系统的PH，有利于重金属转化为溶解度较低的氢氧化物或碳酸盐[3]。
2.3以石灰为基料的固化系统
石灰是一种非水硬性胶凝材料，其中的钙能够和土壤中的硅酸盐形成水化硅酸钙，起到固化作用。
该系统的固化产品具有多空性，有利于污染物质的浸出，且抗压强度和浸泡性能不佳，因而较少单独使用，通常与火山灰类物质共用。
火山灰类物质本身不能发生凝硬反应，但可被碱性物质激活生成CSH，CSH能够堵塞石灰固化遗留的空隙增加固化体的密度，还能对污染物起到稳定作用。
3固化/稳定化工艺
固化稳定化工艺有两种：异位和原位，异位固化稳定化技术是将污染土壤挖掘出来，运输至一个处理系统中实现与还原剂固化剂的混合和后续养护，异位处置的优点是能够很好地控制药剂的加入量，能够保证污染土壤与固化剂的充分混合。
异位处置的方式主要有3种：混合机、混合池和喷雾方式[4]。
混合机的方式是将污染土壤送至混合机中与固化剂混匀，这是目前工程应用上最常用的一种方式。
原位固化/稳定化技术不需要将污染土壤挖掘出来，利用各种挖掘、钻探和耕作设备，实现土壤和固化剂的混匀。
改良的中空螺旋钻可以实现深层土壤与固化剂的混合，处理深度可达20-30米；当挖掘铲能够到达污染深度时，可以利用挖掘铲翻转土壤实现土壤与固化剂的混合过程；当土壤污染深度较浅且面积较大时，可以利用改良的旋耕机实现土壤与固化剂的混合。
目前铬污染固化/稳定化技术治理工程应用中，由于场地地质资料不全、场地地下水水文情况不清、污染范围广、污染严重，限制了原位固化/稳定化技术的工程应用。
在这种情况下，人们较倾向采用异位固化/稳定化治理技术。
4固化稳定化影响因素
影响稳定化的因素有土壤颗粒大小、还原反应的液固比、PH值、反应时间[5]。
铬污染土壤在进行稳定化之前，需要进行土壤的预处理，将土壤经过破碎、筛分等程序使土壤颗粒达到稳定化工艺要求，根据预处理后土壤的粒度确定还原剂液与污染土壤的液固比，还原剂液与污染土壤混合反应后物料的PH值应小于5。
根据液固比、PH值确定单次反应的时间，应保证足够的反应时间。
水泥和石灰的水化作用是凝固和硬化的必要条件，影响水化反应的因素都会影响污染土壤固化的效果，主要分为两个方面：（1）污染土壤的理化性质，包括：土壤的pH值、土壤物质的组成（2）固化工艺，包括胶凝材料和添加剂品种与用量、水分含量、混合的均匀程度、养护条件[6]。