固化/稳定化修复后土壤重金属稳定性及再活化研究进展

作者：常春英，曹浩轩，陶 亮，吕贻忠，董敏刚

单位：广东省环境科学研究院（广东省污染场地环境管理与修复重点实验室）；中国农业大学土地科学与技术学院；广东省科学院生态环境与土壤研究所（华南土壤污染控制与修复国家地方联合工程研究中心，广东省农业环境综合治理重点实验室）

卷期：《土壤》2021年第53卷第4期

固化/稳定化技术作为一种经济高效的主流修复技术，非常依赖于对土壤、地下水等的使用限制，在修复后不仅需要测试其浸出毒性是否符合相关标准，还需根据其资源再利用方式进行后期风险控制，以规避对植物、动物的影响，确保修复效果的长期有效性。随着《中华人民共和国土壤污染防治法》《土壤污染防治行动计划》等的深入推进，固化/稳定化技术作为污染土壤治理与修复的重要风险管控技术正发挥着极其重要的作用。我国污染场地再利用环境监管大多终止于通过“修复效果评估并验收”，针对后续实际建设与原修复假设条件的偏离以及风险是否有“反弹”等情况还需进一步关注。

固化/稳定化修复技术不能实质性销毁或去除污染物，而是阻断污染物的暴露和迁移，污染物仍存在于介质中，因此其修复后效果评估方法及标准一直是该技术关注的热点。论文整理了国内外常用的固化/稳定化修复效果评估方法及其适用情形（表1），根据产物最终处置或再利用情景差异而采用不同的评价方法。固化/稳定化修复效果多以重金属浸出浓度为衡量指标，针对产物用作路基等情形的，还需增加无侧限抗压强度、抗渗透性等物理性指标；浸出毒性主要依据《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》《污水综合排放标准》《生活垃圾填埋场污染控制标准》《地下水质量标准》和《地表水环境质量标准》等标准判定。

表1 国内外常用的固化/稳定化修复效果评价方法

固化/稳定化技术通过沉淀、吸附、络合等作用暂时降低重金属的暴露风险，或是通过氧化还原作用使变价金属转化为毒性和迁移性更小的价态，将土壤重金属由较为活跃的形态（如可交换态、碳酸盐结合态或弱酸提取态）转化为较为稳定的形态（如铁锰氧化态、有机结合态、残渣态）。当修复后土壤环境（土壤pH、氧化还原电位、水分等）发生改变，会打破原有固化/稳定化产物的平衡，各因素相互联系、相互影响，进而改变重金属的赋存状态（图1）。土壤pH通过改变土壤中重金属的吸附点位、配位性质等方面来影响重金属的物理化学行为，其升降强烈影响土壤胶体的表面电荷，以及有机质对重金属的吸附、络合和螯合。土壤氧化还原电位、高分子量有机物、可溶性有机物等均会不同程度的影响固化/稳定化产物的稳定性。此外，研究表明长期极端或自然环境胁迫条件下（如冻融、长期淹水、酸雨淋溶等），固化/稳定化修复后重金属有重新溶出再活化的现象。

图1 影响固化/稳定化产物的内部和外部因素示意图（引自Kosson D等和Nielsen K E等）

良好的固化/稳定化修复效果可持续上百年，但其间污染物也会缓慢释放，尤其是环境条件的改变会影响污染物的活化与释放。固化/稳定化修复后场地和土壤安全利用的相关问题不是“自然环境是否能导致污染物的释放”而是“以什么形式和什么速度发生”，因此，需对固化/稳定化修复后土壤重金属的环境归趋及其机理深入研究，探索建立固化/稳定化修复后土壤重金属再活化的定量化预测方法，有效管控地块环境风险。此外，随着国家针对污染场地固化/稳定化修复后监测有关要求的实施，针对珠三角等土地流转较快的城市将进一步催生污染土壤的异地处置，针对污染土壤场外的固化/稳定化及其后续监管必将是一个关乎技术、管理和各相关方密切衔接的系统课题。