土壤异位淋洗修复技术综述

朱剑峰

上海清宁环境规划设计有限公司，上海 200050

摘 要： 土壤污染严重危害生态环境与人体健康。异位淋洗作为一种直接去除污染源的修复技术，可直接、快速地去除土壤中的污染物，降低污染物浓度水平，最终达到修复目标。本文从技术原理、系统构成、药剂选择等方面对异位淋洗修复技术进行介绍，同时对实际应用中可能存在的问题进行总结。

关键词：异位土壤淋洗 污染场地 土壤修复

近年来，随着工业生产的不断发展，随之而来的环境问题也日益严重。工厂废水废弃物排放、过度使用农药等导致土壤受到不同程度的污染。按照技术原理划分，土壤修复方法主要包括物理法、化学法、生物法以及联合修复法，土壤异位淋洗技术作为物理化学法中的一种已被较多地应用于土壤修复工程中[1]。

土壤淋洗技术是采用物理分离或增效洗脱等手段，通过添加水或合适的淋洗剂，将污染物从土壤相转移到液相的技术。相较于风险管控技术而言，土壤淋洗技术可以去除污染物的总量，修复更直接，更快速。土壤淋洗技术可用于处理重金属、半挥发性有机物、难挥发性有机物，具有广泛的适用性[2]。

土壤异位淋洗系统构成

土壤异位淋洗系统主要包括预处理单元、物理分离单元、淋洗单元、废水处理单元等，如处理挥发性有机物还需配备挥发气体控制单元。

异位淋洗的一般施工工艺如下：

（1） 污染土壤挖掘后，首先进行预处理，通过调节含水率及筛分破碎工艺，剔除大块杂物；

（2）预处理后的土壤进入物理分离单元，通过湿法筛分或其他筛分工艺，分离出土壤中的粗颗粒和砂砾组分，经脱水后得到清洁物料；

（3）分离出的细粒经淋洗单元处理后进入污泥脱水系统，泥饼根据污染性质选择最终处置技术；

（4）淋洗废水经物理、化学或生物方法去除污染物后，回用或达标排放；

（5） 若土壤中含有挥发性污染物，应对淋洗设备设置气体收集与处理装置；

关键工艺参数

影响土壤淋洗修复效果的主要工艺参数包括土壤细粒含量、水土比、淋洗时间及淋洗次数等[3]。

土壤细粒含量：土壤中的细粒是指粒径小于63-75μm的粘粒或粉粒。一般来说，土壤组分中砂、砾含量越高，淋洗效果越好，反之粘粒与粉粒的含量越高，淋洗效果越差。

水土比：水土比为淋洗过程中水或淋洗剂与土壤的混合比例。水土比的选择可根据小试或中试的结果确定，一般为3:1至20:1之间。

淋洗时间：土壤淋洗时间的增长有利于提高淋洗效果，但同时也会增加成本。一般的淋洗时间为20分钟到2小时，可根据小试、中试以及现场运行的情况来选择合适的处理时间。

淋洗次数：增加淋洗次数可以有效地提高淋洗效果，当一次淋洗不能达到既定的土壤修复目标值时，可考虑增加淋洗次数。

土壤淋洗剂

土壤淋洗剂包括无机淋洗剂、螯合剂以及表面活性剂等。对于有机污染物，一般选用表面活性剂；对于重金属污染，一般选用无机淋洗剂以及螯合剂等。

（1）无机淋洗剂

无机淋洗剂包括无机酸以及无机盐等，主要用于重金属污染土壤的淋洗。无机酸通过离子交换作用，将结合态的重金属转化为可溶性的离子态，随淋洗液排出以达到清洗的目的。无机盐类可以通过络合作用提高重金属淋洗效果。

常用的无机酸淋洗剂为盐酸、硫酸及硝酸。Moutsatsou等比较了不同无机酸对几种常见重金属污染物砷（As）、铜（Cu）、铅（Pb）、锌（Zn）的淋洗效果[4]，结果表明盐酸的淋洗效果好于硫酸与硝酸。刘磊等选用2mol/L盐酸对含铬（Cr）、铅（Pb）、锌（Zn）、铜（Cu）、镉（Cd）的污染土壤淋洗两次，污染物的去除率分别达到了80.75%、88.69%、98.00%、79.33%和95.52%[5]。

无机淋洗剂可以有效地去除污染土壤中的重金属，但土壤的理化性质往往会被严重破坏，土壤微团聚体结构不复存在，使大量土壤养分流失。无机酸类淋洗剂淋洗后的大量废液会增加处理成本，且浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸均属于危险化学品，具有强腐蚀性，使用过程中如操作不当可能引发安全事故，因此无机淋洗剂在实际应用过程中存在诸多限制。

（2）螯合剂

螯合剂可以将附着于土壤颗粒及胶体表面的重金属离子解络下来，通过与土壤中的重金属离子形成稳定的螯合物，使污染物脱离土壤环境。螯合剂可分为人工螯合剂以及天然螯合剂[6]。

人工螯合剂包括乙二胺四乙酸（EDTA）、二乙基三胺五乙酸（DTPA）、羟乙基乙二胺三乙酸（HEDTA）、乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸（EGTA）、乙二胺二琥柏酸（EDDS）等。EDTA等人工螯合剂能在较宽的pH范围内与大部分重金属形成稳定的螯合体，对大部分重金属污染土壤均有较好的修复效果，因此被广泛研究。周井刚等采用振荡淋洗的方法研究了不同浓度、pH值、淋洗时间的EDTA溶液对污染土壤中锌（Zn）、铜（Cu）、铅（Pb）、镍（Ni）、铬（Cr）的去除效率[7]，结果表明在pH为7、水土比为10:1、淋洗时间为18h的情况下，EDTA浓度为0.05mol/L时淋洗效果达到最佳，污染物去除率分别为85.26%、21.65%、16.76%、7.83%、6.29%。人工螯合剂可以有效地去除土壤中的污染物，但其价格较高，生物降解性差，易残留在土壤中造成二次污染，并进一步污染地下水环境。

天然有机酸类螯合剂可以通过离子交换、络合等作用促进难溶态重金属的溶解，并与土壤中的重金属污染物结合形成可溶性的络合物。常见的有机酸类淋洗剂包括柠檬酸、草酸、酒石酸、琥珀酸、苹果酸等。相对来说，柠檬酸的价格较低且对多数重金属的淋洗效果较好。有机酸类淋洗剂易被降解，对环境无污染，因此被广泛应用于重金属污染场地的淋洗修复中。

（3）表面活性剂

表面活性剂是一种能使溶剂表面张力显著降低，使体系界面状态发生变化从而产生润滑、分散等作用的化学物质。表面活性剂可降低污染物在土壤颗粒上的附着力，促进污染物溶解，再通过洗涤作用将污染物洗脱出来，因此其对于重金属和有机污染物都有较理想的处理效果。表面活性剂可分为人工合成表面活性剂和生物表面活性剂。与人工螯合剂类似，人工合成表面活性剂也存在价格昂贵、生物降解性差等问题，因此鼠李糖脂等生物表面活性剂在实际选用中更具优势[8]。

结论与展望

相较于固化稳定化、高级化学氧化等常规修复技术，化学淋洗技术的处理成本相对较高。生态环境部发布并于2018年12月29日开始实施的《污染场地风险管控与土壤修复效果评估技术导则（试行）》（HJ25.5-2018）中明确，固化稳定化等作为风险管控技术须进行后期环境监管，势必会增加相应的处置及监管费用，其成本优势将不再明显。可以预见，土壤淋洗修复技术将会越来越多地应用于土壤修复工程中。

土壤异位淋洗技术在实际应用过程中还存在诸多问题。如何高效筛分处理大量污染土壤，如何处理大量淋洗废液并回收使用，如何更低成本地处置废水处理产生的残渣，这些都是在以后的应用实践过程中需要解决的问题。淋洗工艺涉及到大量淋洗剂的使用，施工过程中易产生“跑冒滴漏”的现象，因此需要重点做好二次污染防治措施，避免修复区域的土壤和地下水受到二次污染。

相信随着土壤修复行业的发展，更多的土壤淋洗研究成果及一体化、可移动的淋洗设备将陆续出现，土壤淋洗修复工艺也将越发完善。

参考文献：

[1]陈杰. 有机酸淋洗法和固化稳定化法修复重金属污染土壤研究[D].浙江大学,2015.

[2]宋赛赛. 皂角苷对重金属-PAHs复合污染土壤的强化修复作用及机理[D].浙江大学,2014.

[3]李爽,胡晓钧,李玉双,孙礼奇,郭倩.表面活性剂对多环芳烃的淋洗修复[J].环境工程学报,2017,11(03):1899-1905.

[4]杨灿.重金属污染土壤的修复技术[J].科学技术创新,2020(02):13-14. [5]陈春乐,王果,王珺玮.3种中性盐与HCl复合淋洗剂对Cd污染土壤淋洗效果研究[J].安全与环境学报,2014,14(05):205-210.DOI:10.13637/j.issn.1009-6094.2014.05.046.

[5]王玉鹏. 复配淋洗剂对土壤中重金属和多氯联苯的淋洗效能与机理研究[D].广东工业大学,2021.DOI:10.27029/d.cnki.ggdgu.2021.000297. [7]孙涛,陆扣萍,王海龙.不同淋洗剂和淋洗条件下重金属污染土壤淋洗修复研究进展[J].浙江农林大学学报,2015,32(01):140-149.

[6]甘文君,何跃,张孝飞,单艳红,郑丽萍,林玉锁.电镀厂污染土壤重金属形态及淋洗去除效果[J].生态与农村环境学报,2012,28(01):82-87.

[7]陈灿,陈寻峰,李小明,杨麒,钟振宇,谢伟强,邓琳静.砷污染土壤磷酸盐淋洗修复技术研究[J].环境科学学报,2015,35(08):2582-2588.DOI:10.13671/j.hjkxxb.2015.0121.

[8]雷国建,陈志良,刘千钧,彭晓春,黄宏驰,张越男,赵述华.生物表面活性剂及其在重金属污染土壤淋洗中的应用[J].土壤通报,2013,44(06):1508-1511.DOI:10.19336/j.cnki.trtb.2013.06.040.

作者简介：朱剑峰（1974-），男，汉族，大学本科，助理工程师，研究方向：环境工程。