铬污染场地修复技术研究概况

王文茜

摘要：指出了随着我国工业化进程的不断加快，工业污染给环境造成极大破坏，尤其重金属污染不仅引起了我国环保部门的高度重视，而且已成为全球关注的热点。铬（Cr）因具有致癌、高毒性特点，给土壤造成的污染在重金属污染中尤为严重，加强对铬污染的治理是一件利国利民的大事，无论是环保部门还是相关生产企业都应将铬污染治理当做工作中的重点。考虑到我国铬污染场地比较多，而且治理形式严峻，因此，需要对铬污染场地修复技术进行一定的研究。鉴于此，分析Cr的存在形态及当前Cr污染现状，以此为基础提出了Cr污染场地修复技术，为有效降低Cr污染提供参考。

关键词：铬污染；修复技术；研究

中图分类号： X53

文献标识码： A 文章编号： 16749944（2015）06018502

1 引言

在重金属污染中Cr造成的污染尤为严重，其主要来源于企业制革、电镀等生产过程，尽管一些生产企业给我国经济发展做出了突出贡献，但不可不重视其生产过程中给生态环境及人们的身体健康带来的威胁。原因在于Cr通常会伴随着雨水渗入土壤之中，给土壤环境造成严重的污染，因此，加强Cr污染场地修复技术的研究对降低Cr污染，实现环境保护具有重要的意义。

2 Cr的存在形态

Cr有+3、+6、+2三种价态，其中自然界中的Cr常呈现+3、+6价态，而且在一定条件下两种价态可相互转化。铬盐工业中产生的铬渣共有4种形态，即结晶态、稳定态、酸溶性与水溶性，在自然条件下前两种形态比较稳定，酸溶性的Cr能够较为缓慢地浸出，水溶性的Cr浸出速度比较快，因此，酸溶性与水溶性的Cr是造成场地污染的重要原因，也是进行场地修复主要针对对象。

Cr以+6价态存在时多在碱性环境中，而当其处在酸性环境中时容易被还原而呈现为+3。另外，受土壤质地、有机质及一些化学物质影响，存留于土壤中的Cr价态比较复杂。

3 Cr污染现状及危害

Cr给土壤造成的污染常因长期堆放铬渣，而且未及时采取措施进行处理所致。研究发现，我国铬盐厂不仅规模小，而且较为分散，综合实力较弱，因此，在Cr污染处理方面投入的资金明显不足，给土壤污染埋下了祸根。据我国环保部门调查结果显示，我国铬渣堆放点较多，而且处在不断的增加之中，更为严重的是部分铬渣堆放点处在人口密集区，不仅给周围环境造成较大污染，而且给人们的身体健康构成严重威胁。因此，国家环保部门较为重视Cr污染的治理，尤其制定了相关法律法规，重点落实Cr污染治理工作。

国家之所以加大力度加强对Cr污染的治理，原因在于其给环境及人们的身体健康造成较大伤害，这些伤害表现为：酸溶性铬酸钙、剂铬酸钠等的氧化性非常强，会导致人们的肠道、皮肤等出现严重溃疡，甚至引发肝肾等疾病，严重威胁人们的身体健康，而且一些水溶性的铬盐具有较强的毒性。因此，无论从哪个方面分析，国家都重视对铬引起的污染进行治理。

4 铬污染场地修复技术

从大的方面讲铬污染场地修复技术，主要依据以下两种处理办法：其一，改变土壤中Cr的价态，避免其被生物利用或随环境迁移；其二，直接将存留在土壤中的Cr清除。以这两种办法为基本点，人们研究出了多种铬污染场地修复技术，接下来逐一对其进行探讨。

4.1 直接清除法

直接清除法包括工程技术、电动修复技术以及淋洗修复技术，其中工程技术修复铬污染场地时，对铬污染的深度进行测定，根据Cr污染深度利用工程机械将土壤表层或全部挖除，并采用未受污染的土壤进行填充处理，以实现修复污染场地的目标。目前工程技术应用的方法包括去表土、换土以及深层翻耕法等。

电动修复技术为物理修复，操作时将低压直流电场添加在受Cr污染土壤的两端，在电场电迁移与电渗作用下，铬离子会被迁移到对应的极室以铬盐溶液的形式富集，而后进行针对性处理，去除溶液中的铬，处理后将剩余的水重新回灌到原有土壤中。经过反复的操作最终达到修复铬污染场地的目的。

淋洗修复技术有原位与异位修复技术之分，其依据的原理为向铬污染场地中添加淋洗液，使其与铬污染物发生作用，通过淋洗或溶解铬污染物将其从土壤中去除。应用后的淋洗液经处理后还可重复使用。常见的淋洗液有水、表面活性剂、有机酸、无机酸等。

在实际操作过程中使用何种淋洗修复技术需要根据镉污染所处的地质状况而定，如铬污染场地土质的透气性良好，而且处在不透水层之上，此时适宜进行原位土壤冲洗法，即利用注射井或其他专门设备，将淋洗液注入到污染场地中，而后借助泵将淋洗液从收集井中抽出，将铬污染物去除后，回收淋洗液进行再次使用，其中喷淋式、喷灌式、注射式等是比较常用的方式。

采用异位清洗技术修复铬污染场地时，先挖出污染土壤，将植物根茎、碎石等筛分去除，将清洗液与土壤在清洗单元中充分混合，并进行持续的搅拌操作，将土壤颗粒与可溶性铬污染物加以分离。同时，为提高淋洗效果清洗期间可向其中添加表面活性剂等。清洗完成后进行离心，使土壤与清洗液进行分离，收集清洗液进行适当处理，以供再次利用。不过清洗效果与铬的吸附解吸能力有着直接关系，而这一能力由土壤pH值、土壤组分等因素决定，因此，利用异位清洗技术修复铬污染场地时，为达到预期效果，应结合实际适当改善土壤特性。

4.2 改变Cr价态法

改变Cr价态达到修复铬污染场地的技术比较多，如固化稳定法、生物修复技术以及化学还原技术等。

4.2.1 固化稳定技术

固化稳定技术包括固化与稳定两种操作，实质上为化学与物理两种修复方法的融合。其中进行固化操作时，使用特殊物质与铬污染土壤进行充分的混合，使铬污染被包裹起来，形成块状或颗粒状，由于其无法与场地进行直接接触，因此污染效果会大大降低。在稳定操作时将适量化学稳定剂添加到污染场地中，使污染场地的理化性质发生改变，促进污染场地中Cr的沉淀，使重金属生物有效性有效降低。添加的稳定剂与重金属之间发生化学反应，促使Cr的价态降低。一般情况下石灰、水泥等是使用率较高的固化剂，而木屑、秸秆与活性炭则是应用率较高的稳定剂。

4.2.2 生物修复技术

生物修复技术中主要利用植物与微生物实现铬污染场地的修复，其中利用微生物修复时向污染场地中添加驯化或土著微生物，在微生物作用下实现铬离子价态的降低。

经研究发现，埃希氏菌属、杆状菌以及肠细菌等均可用于铬污染场地的修复，依据作用机制，微生物修复有生物甲基化、生物吸附以及生物还原沉淀之分，其中生物还原沉淀在铬污染场地修复中的应用率较高，即在微生物相关酶的作用下，实现铬离子价态的降低，以达到土壤毒性降低的目标。

镉污染场地修复时植物修复技术是一种新兴的技术，依据发挥作用的机理可将植物修复技术分为植物萃取、根际过滤、植物固定等。经研究发现，部分植物具有很好的Cr积累能力，给植物修复Cr污染场地提供了有利的理论支撑。

另外，随着人们对铬污染场地修复要求的提高，采用单一的生物修复技术弊端越来越大，因此，人们开始将植物—生物联合修复技术应用于铬污染场地修复中，以充分发挥两种修复技术的优势。该种修复技术应用的原理为在铬污染场地中添加微生物，并在植物根系转化的共同作用下，诱发微生物分泌一些酶类，达到活化土壤中铬的目标，而后被植物吸收实现污染场地的修复。

4.2.3 化学还原技术

该种铬污染场地修复技术在还原剂的还原作用下，将铬离子的+6价态还原至+3低价态，+3价的Cr离比较稳定，在环境中不容易被生物利用或转移，以降低其给土壤环境造成的污染。实际操作时采用“可渗透氧化还原反应墙”，或将适量还原剂直接添加到Cr污染场地中。其中单质铁、硫化物或硫酸亚铁是应用率较高的还原剂。

5 结语

近年来，我国环境恶化、自然灾害频发，给人们的生产生活及社会发展造成较大经济损失，因此，人们的环境保护意识在自食环境破坏带来的恶果后得到了较大提高，尤其在工业化进程中国家更加重视对化工企业的治理，考虑到铬盐生产企业在处理污染方面投入不足，国家投入大量的人力、物力与财力，在治理环境污染上取得了阶段性胜利。铬盐生产企业生产经营活动中由于长期堆放铬渣，导致土壤的污染与破坏。因此，有必要加强对铬污染场地修复技术的研究，提高铬污染场地修复技术水平与质量，降低铬给土壤环境造成的污染。

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