一、引言
稀土被称为“工业维生素”,大量运用在军工、电子等行业,是重要的战略性矿产资源。由于稀土矿开采操作简单、成本低,造成开采稀土企业过多,滥采滥伐严重,加上生产工艺落后,环保治理设施不完善及缺乏环境保护和生态恢复设施,对水体及土壤造成了很大的环境污染。
二、稀土污染的分析
在稀土的提取过程中,一方面是形成了硫酸稀土和氢氧化铵在土壤里,再经过草酸或者碳铵的沉淀,变成了草酸稀土或碳铵稀土,这就基本上完成了从开矿到取矿的全过程,留在土壤里的是硫酸根和铵离子——化肥的主要成分,但若浓度太高,会把植物的根都要烧掉。另一方面,剩下来的尾矿还含有很多重金属,随着水土流失进入地表及地下水,严重影响了当地居民的饮用水源与农业灌溉水源。
据环保部门测算,每年稀土行业产生的尾矿量达数千万吨,其中污染物已超出国家排放标准十几倍。
根据污染区的地形地貌因子(地面坡度、覆土厚度、土层物质组成、灌溉条件)、土壤物理性质(容重、分散系数、初始入渗速度、孔隙度)、土壤化学性质(酸碱度、水溶性钙含量、氮磷钾含量)、生物因子(酶活性、微生物总量、呼吸强度)等指标,判定影响区域土壤修复与植被恢复的主要限制性因子。同时结合当地的气候条件及国内外相关污染土壤治理修复研究技术等相关资料确定工程内容及总体思路。
首先对选取地进行土壤污染现状调查监测,然后在调查监测成果的基础上进行土地平整,一方面选取不同重金属富集植物种类及方法开展土壤重金属污染修复治理工作,另一方面选取不同土壤修复剂治理修复受污染土壤。实施步骤分为:土壤现状调查、土壤取样分析、土壤环境评价、修复方案设计、修复方案执行。
三、稀土污染的治理
(一)、填埋法
填埋法是指把所有受污染土壤挖掘出来并运输到一个适用于危险废物填堆的地方进行处置。被搬移的受污染土壤将会重新替换成干净的土壤。假如有一个适合的地方能容纳这些污染土壤量,那么填埋法很可能是修复该场地的修复方式之一,但这一处理方式的成本颇高(成本包括距离最近的危险废物填埋场里受污染土壤的处理成本以及运输成本)。
(二)、覆盖法
覆盖法是把污染土壤封存在一个地方以去除对人类健康的危害。从环保角度看,这是最不理想的修复方法。典型的覆盖法包括采用警示屏障并且用0.6-1米的干净土壤覆盖它。在美国,这一屏障作为警示提供给任何打算挖掘受污染土壤覆盖层的人。如果需要超过警示屏障的挖掘,挖掘者或公司有责任负责清理现场并把收集起来的挖掘土壤处置好。
采用覆盖法处理受污染的土壤,暴露了一个日积月累的管理问题,对于个人和政府的责任归属问责不全,并且会涉及地表及地下水源污染,污染更将会持续多年。因此,需要对目前和以后的土地使用者进行经常的监督,使之对该土地的使用负起长期的责任。覆盖法是成本最低的修复选择。
(三)、淋洗技术
土壤淋洗修复技术是借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移的化学/生物化学溶剂,利用重力作用或通过水力压头推动淋洗液注入被污染的土层中,然后把含有污染物的液体从土层中抽提出来,进行分离和污水处理的技术。淋洗的废水经处理后达标排放,处理后的土壤可以再安全利用。由于该技术需要用水,所以修复场地要求靠近水源,同时因需要处理废水而增加成本。研发高效、专性的表面增溶剂,提高修复效率,降低设备与污水处理费用,防止二次污染等依然是重要的研究课题。
一、引言
稀土被称为“工业维生素”,大量运用在军工、电子等行业,是重要的战略性矿产资源。由于稀土矿开采操作简单、成本低,造成开采稀土企业过多,滥采滥伐严重,加上生产工艺落后,环保治理设施不完善及缺乏环境保护和生态恢复设施,对水体及土壤造成了很大的环境污染。
二、稀土污染的分析
在稀土的提取过程中,一方面是形成了硫酸稀土和氢氧化铵在土壤里,再经过草酸或者碳铵的沉淀,变成了草酸稀土或碳铵稀土,这就基本上完成了从开矿到取矿的全过程,留在土壤里的是硫酸根和铵离子——化肥的主要成分,但若浓度太高,会把植物的根都要烧掉。另一方面,剩下来的尾矿还含有很多重金属,随着水土流失进入地表及地下水,严重影响了当地居民的饮用水源与农业灌溉水源。
据环保部门测算,每年稀土行业产生的尾矿量达数千万吨,其中污染物已超出国家排放标准十几倍。
根据污染区的地形地貌因子(地面坡度、覆土厚度、土层物质组成、灌溉条件)、土壤物理性质(容重、分散系数、初始入渗速度、孔隙度)、土壤化学性质(酸碱度、水溶性钙含量、氮磷钾含量)、生物因子(酶活性、微生物总量、呼吸强度)等指标,判定影响区域土壤修复与植被恢复的主要限制性因子。同时结合当地的气候条件及国内外相关污染土壤治理修复研究技术等相关资料确定工程内容及总体思路。
首先对选取地进行土壤污染现状调查监测,然后在调查监测成果的基础上进行土地平整,一方面选取不同重金属富集植物种类及方法开展土壤重金属污染修复治理工作,另一方面选取不同土壤修复剂治理修复受污染土壤。实施步骤分为:土壤现状调查、土壤取样分析、土壤环境评价、修复方案设计、修复方案执行。
三、稀土污染的治理
(一)、填埋法
填埋法是指把所有受污染土壤挖掘出来并运输到一个适用于危险废物填堆的地方进行处置。被搬移的受污染土壤将会重新替换成干净的土壤。假如有一个适合的地方能容纳这些污染土壤量,那么填埋法很可能是修复该场地的修复方式之一,但这一处理方式的成本颇高(成本包括距离最近的危险废物填埋场里受污染土壤的处理成本以及运输成本)。
(二)、覆盖法
覆盖法是把污染土壤封存在一个地方以去除对人类健康的危害。从环保角度看,这是最不理想的修复方法。典型的覆盖法包括采用警示屏障并且用0.6-1米的干净土壤覆盖它。在美国,这一屏障作为警示提供给任何打算挖掘受污染土壤覆盖层的人。如果需要超过警示屏障的挖掘,挖掘者或公司有责任负责清理现场并把收集起来的挖掘土壤处置好。
采用覆盖法处理受污染的土壤,暴露了一个日积月累的管理问题,对于个人和政府的责任归属问责不全,并且会涉及地表及地下水源污染,污染更将会持续多年。因此,需要对目前和以后的土地使用者进行经常的监督,使之对该土地的使用负起长期的责任。覆盖法是成本最低的修复选择。
(三)、淋洗技术
土壤淋洗修复技术是借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移的化学/生物化学溶剂,利用重力作用或通过水力压头推动淋洗液注入被污染的土层中,然后把含有污染物的液体从土层中抽提出来,进行分离和污水处理的技术。淋洗的废水经处理后达标排放,处理后的土壤可以再安全利用。由于该技术需要用水,所以修复场地要求靠近水源,同时因需要处理废水而增加成本。研发高效、专性的表面增溶剂,提高修复效率,降低设备与污水处理费用,防止二次污染等依然是重要的研究课题。
(四)、固化法
固化法是把污染土壤与粘合剂和石灰使之凝固,因为它的高pH值会把重金属固定下来并预防它的迁移。固化过程需要大量测试以确定正确的混合添加剂以及固化的有效性。固化场地需要监控以确定是否有其他因素影响而导致降低土壤和粘合剂的混合度。因为固化的土壤在处理时是可塑的,所以比起其他的修复过程,固化法的修复过程灵活性更大。
固化法的过程不像堆浸法那样会产生一个“干净的场地”,但它修复后场地的好处是,万一情况恶化,能够以相对低的成本进行再修复。其施工流程一般如下:土地整理--撒固定剂--搅拌均匀--安全填埋。
(五)、植物法
植物修复法属生物修复法的一种。生物修复作为一种新兴的绿色生物技术,能在不破坏土壤生态环境,保持土壤结构和微生物活性的状况下,通过植物的根系直接将污染元素吸收、从土壤中带走,从而修复被污染的土壤,以达到清除土壤污染的目的。与传统的工程、物理和化学修复方法相比,该技术成本低、工程量小、没有二次污染,适于大规模推广,被称为廉价的“绿色修复技术”。具有良好的社会、生态综合效益,并且易被大众接受。因此,具有广阔的应用前景。
(六)、堆浸法
堆浸法被认为是介于覆盖法和淋洗法之间的选择。堆浸法本是应用于采矿行业从低级矿中回收重金属浓缩液。堆浸法的应用是先对现场存在的污染土壤进行挖掘,然后在挖掘区铺上防渗膜,膜上铺一层排水层(0.30米)及管道,用来收集浸出液,然后将受污染的土壤重新填回。在重新填回的受污染土壤上层覆盖一层多孔岩层(2cm),并且在这些岩层中建管道,用来喷射土壤修复剂,当土壤修复剂渗透到污染土壤时,这些弱酸性的水会慢慢地溶解掉污染土壤中的重金属污染物,然后土壤中的污染物会随着这些水流向下层排水管收集,进入污水净化厂处理。
(七)、气提技术
气提技术主要为利用物理方法通过降低土壤孔隙的蒸汽压,把土壤中的污染物转化为蒸汽形式而加以去除的技术,可分为原位土壤气提技术、异位土壤气提技术和多相浸提技术。
(八)、热处理
是把污染土壤内的有机污染物挥发,脱附的方法。热处理修复技术适用于处理土壤中挥发性有机物、半挥发性有机物、农药、高沸点氯代化合物,不适用于处理土壤中重金属、腐蚀性有机物、活性氧化剂和还原剂等。
四、结语
近年来,国内对稀土矿区土壤污染防治的关注不断升温,一些先行区域已做出实际的努力。国家主管部委也在积极填补政策空白,多项污染防治的技术、政策法规、有望在近期出台。可以说,稀土矿区土壤修复将面临较好的挑战和发展机遇。
(审核编辑: Doris)