汞污染場地修復技術綜述

王朋超，張黎明，門曉燁，劉棟良

（天津渤化環境修復股份有限公司，天津 300000）

汞污染場地修復技術綜述

王朋超，張黎明，門曉燁，劉棟良

（天津渤化環境修復股份有限公司，天津 300000）

重點關注氯堿行業產生的汞污染現狀，對適用于場地汞污染土壤的物理、化學及植物修復技術進行了綜述，分析了不同修復技術的優勢以及其局限性，并指出在工程應用中往往結合兩種或多種修復技術進行綜合治理。

汞；場地污染；修復技術；氯堿行業

汞（Hg）具有毒性高、持續性強、可遷移性及生物富集性的特點。進入到環境中的汞在一定條件下可轉化為劇毒的甲基汞，長期暴露在此環境對人體具有較高的環境健康風險[1]。電石法聚氯乙烯行業屬高能耗、高污染、高風險產業，其中乙炔法聚氯乙烯工業在中國占據主導地位，屬《水俁公約》重點治理的涉汞行業。因此，針對汞污染現狀，一方面要從源頭使用和回收控制出發，加快全行業低汞觸媒及無汞觸媒，推進汞污染防治規劃落實；另一方面應對現有汞污染場地進行全面調查，并結合場地的污染程度和污染范圍、環境現狀及技術水平，提出具有針對性的場地修復技術。本文旨在提出適用于氯堿行業中汞污染土壤的修復技術，為汞污染土壤后期修復治理提供科學合理的依據。

1 汞在土壤中的形態分布

汞在土壤中往往以多種形態存在，按化學形式可分為單質汞、無機汞及有機汞。一般而言，土壤中無機汞占總汞的比例最大，單質汞、有機汞質量分數不足3%。此外，按照活性大小可將汞形態分為易揮發性[HgO 和（CH3）2Hg]、易溶性[HgCl2、Hg（OH）Cl]和[Hg（OH）2]、低遷移率[CH3Hg+]和[CH3HgS-]及穩定態[HgS、Hg（CN）2]和 Hg2+絡合物 4 種[2]。

2 汞污染場地修復技術

目前常用的土壤修復技術依據反應原理的不同大體上可分為物理修復技術、化學修復技術及生物修復技術，其中物理修復技術主要包括換土/客土法、固化/穩定化、熱解吸、阻隔/風險防控等、化學修復技術主要包括淋洗法、電動修復技術、水泥窯協同處置措施等；生物修復技術主要包括植物修復技術、微生物修復技術等，見圖1。

2.1 物理修復技術

圖1 汞在土壤中的轉化模式[3]

物理修復技術主要應用稀釋、加熱等物理方法將污染物從污染介質中去除或降低環境風險的方法，此過程并未改變污染物的化學性質。

2.1.1 換土/客土法

換土/客土法主要是通過引入新鮮的未受污染的土壤，全部或部分替換原有的污染土壤從而稀釋污染物的濃度，從而降低污染土壤對周圍環境的風險。該方法原理簡單、操作性強且在短時間內可以將污染物濃度降低至控制水平以下，但此方法并未改變污染物在土壤中的遷移性和生物可利用性，因此工程施工中往往需要聯合其他修復技術、防控阻隔措施加以治理，此外，涉及轉移外運的污染土壤也需要制定合理的處置方案，防止對環境造成二次污染。

2.1.2 熱解析修復技術

熱解吸修復技術是指以直接或者間接加熱污染土壤的方式，當達到一定溫度時，污染物從污染介質中揮發和分離出來，工程應用中根據處理的方式可分為原位熱解吸修復技術和異位熱解吸修復兩種[4]。當溫度達到200℃時，土壤中的元素汞和甲基汞可以從土壤中脫離，繼續升高到一定溫度時，其他形態的汞分解后從土壤中分離，因此該修復技術可以通過加熱將污染介質中的汞變成氣態，分離出的氣體經過無害化處理，進而降低污染土壤中汞的環境風險。但該技術較為復雜，經濟成本高，需依據土壤質地、含水率、污染物濃度確定進料粒徑、加熱溫度等技術參數，另外在工程應用中采用此項技術還需加強治理過程尾氣治理，防止揮發的汞蒸氣對環境造成二次污染。

2.1.3 阻隔/隔離風險防控措施

阻隔/隔離風險防控措施是在污染區或污染土壤四周建設阻隔層，通過阻隔隔離層防止污染物遷移擴散，使之與四周環境隔離，避免污染與人體接觸，從而降低環境風險。阻隔隔離層材料往往具有防滲性能好、化學穩定性及抗腐蝕性高等特點，如HDPE膜、膨潤土等材料。阻隔/隔離風險防控措施在工程應用修復中操作簡單、經濟合理及適用性強的特點，得到廣泛應用，但是主要針對污染性較低、污染物揮發性不強、水溶性和滲透性弱的土壤，另外對于地質活動頻繁和地下水位淺且豐富的地區也不適用。

2.2 化學修復技術

化學法注重通過向污染介質（土壤、底泥或者沉積物）中添加一定的化學物質和含汞污染物發生沉淀、離子交換等反應，從而改變汞污染物的物理化學性質、生物可遷移性及穩定性，降低污染介質中汞的環境風險。

2.2.1 固化/穩定化修復技術

固化/穩定化修復技術[5]主要用于防止污染物從污染的介質（土壤、污泥或沉積物）中遷移和暴露，被廣泛應用于污染土壤治理的工程中。固化技術指加入不同的基體材料（如水泥基）通過攪拌與污染土壤物理性結合。穩定化技術指加入不同的穩定化藥劑，與污染土壤中的Hg發生化學反應，使其轉化成為毒性低、遷移性弱的物質。晁波陽等[6]在研究中發現，當水泥/土壤質量比為 2，pH=8，Na2S/總汞摩爾比≥12時，為最佳工程應用條件，此時浸出毒性實驗得到總汞濃度低于0.1 mg/L。

2.2.2 淋洗修復技術

土壤淋洗技術是指利用淋洗劑或清水與土壤中的重金屬離子作用，將土壤中的重金屬溶解到淋洗液中，再通過一定的物理化學方法處理淋濾液中的重金屬的修復方法，其中針對土壤中Hg具有較好效果的淋洗劑主要有EDTA、硫代硫酸鹽化合物、表面活性劑的清水等。根據處理方式的不同也可分為原位土壤淋洗和異位土壤淋洗，而在工程應用中因其會破壞土壤成分及其結構，改變土壤生態環境，所以針對非農業用地修復采用異位淋洗技術較為廣泛。

2.2.3 電動修復技術

電動化學修復技術是指在污染土壤中設置一定數量的電極，形成穩定的低壓直流電場，在電場作用下污染物的陰陽離子遷移到電極兩端累積，沉積的污染物通過電鍍、沉淀/共沉淀、離子交換等方法去除，從而達到去除污染物的目的。污染物質的溶解性和遷移性是影響電動力學修復效果的關鍵因素，汞在土壤中主要以溶解性較低的穩定態為主，導致傳統的電動力學修復技術存在一定困難。研究表明[7]，將I2和I-溶液加入到汞污染土壤溶液中，可與汞污染物發生作用轉化為HgI2-4，從而提高Hg的遷移性，去除土壤中的汞污染物。該項技術已有較多研究，但在工程應用中還處于探索階段。

2.3 植物修復技術

植物修復是指利用特定的植物將污染介質中的重金屬吸收、轉化、富集，改變重金屬的生物可利用性和毒性，從而實現污染土壤凈化，恢復土壤生態圈的環境功能，根據反應原理的差異可以分為植物穩定技術、植物揮發技術和植物提取技術，植物提取技術主要是利用植物對重金屬的富集能力，降低土壤中重金屬的含量，達到修復治理徹底的效果，而且并未改變土壤本身的性質，因此在工程應用及學者研究中涉及較多。張來[8]等研究了苔蘚植物對貴州萬山汞礦區汞的吸附和富集效果，東亞褶葉蘚對Hg的吸附量采用Langmuir曲線擬合時，最大吸附量為356.24 mg/g，且隨著濃度的增加而增加。但因植物修復周期較長，且不同植物對Hg的富集效果差異顯著，因此需要通過研究比選，篩選出富集能力強，生長周期短的“超積累植物”以降低修復時間及提高修復效果。

3 結語

目前，汞污染土壤的治理仍然是環境領域研究的重點和難點，而單一的修復治理技術往往達不到預期效果或經濟成本較高，實際工程中往往需要依據污染場地水文地質情況、污染物種類及濃度、環境條件、技術成熟性、修復標準等因素綜合分析各修復技術的適用性，聯合兩種或多種修復技術以達到預期的修復效果。

［1］郎需霞，梁錫偉，李軍強．氯堿行業汞污染防治策略探討．聚氯乙烯，2013（10）：28－33．

［2］Kabata －Pendias A，Trace Elements in Soils and Plants，4th Ed．London： CRC Press，2010．

［3］唐永鑒，劉育民．環境學導論．北京：高等教育出版社，1987．

［4］何依琳．汞污染土壤熱解吸修復與強化技術研究．遼寧工程技術大學，2013．

［5］盧光華，岳昌盛，彭 犇，等．汞污染土壤修復技術的研究進展．北京科技大學學報，2017，39（1）：1－12．

［6］晁波陽．汞污染土壤水泥固化／穩定化處理方法探究．蘭州大學，2014．

［7］Cox C D， Shoesmith M A， Ghosh M M．Electrokinetic remediation of mercury －contaminated soils using iodine／iodide lixiviant．Environmental Science ＆ Technology， 1996， 30（6）： 1 933－1 938．

［8］張 來，張顯強，孫 敏．貴州萬山汞礦區苔蘚植物對汞的吸附和富集特征．環境科學，2011，32（06）：1 734－1 739．

Study on remediation technology of mercury contaminated site

WANG Peng-chao，ZHANG Li-ming，MEN Xiao-Ye，LIU Dong-liang

（BCE R Environ mental remediation Co，Ltd.，Tianjin 300000，China）

This paper focuses on the status of mercury pollution in the chlor-alkali industry.It summarizes the physical，chemical and phytoremediation technologies applicable to mercury-contaminated soils in site，which were analyzed the advantages and limitations.Then it points out that two or more species of technologies are usually combined to remediate the contaminated soil in engineering applications.

mercury；contaminated site；remediation technology；chlor-alkali industry

X53

B

1009－1785(2017)11-0039-03

2017-10-23