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沸石在土壤中的应用大全

发布时间:2019-05-15     浏览次数:953

今天土壤环境污染是世界性的环境问题,西方发达国家比我们遇到得早,治理也比较早。从20世纪70年代开始,以美国“超级基金法”为代表,欧美工业化国家在土壤污染治理修复方面建立了相对完善的法律法规和治理技术体系。特别是随着基于风险的土壤环境管理理念,得到广泛接受,治理修复策略也从高能耗、高干扰的治理修复技术转向绿色可持续的修复策略。说到沸石在土壤中的应用,咱们先来了解下目前土壤污染的现状及常用的土壤修复技术:

土壤修复技术

一、土壤污染现状与分类

近年来,我国对土壤污染防治越来越重视,土壤污染治理修复的市场逐步打开,但仍存在对土壤污染认知的片面性、修复过程不科学、二次污染控制不足、重治理轻调查等问题。针对这些问题,我们应该充分借鉴国际经验,紧密结合实际,科学确定土壤污染治理修复的政策和技术路线,不走或者尽可能少走弯路。

我国的土壤污染类型大体可以分为四类:

第一类是农田耕地土壤污染。这类土壤污染通常来源于工业活动排放以及农业生产活动,如工矿企业生产活动会导致周边农田耕地土壤的污染。农田耕地的污染也可能来源于农业生产过程中使用的化肥、农药等。农田耕地污染的特点是污染面积通常很大,污染深度比较浅,污染相对均匀,污染物浓度不高。农田耕地污染防治的主要保护目标是农产品以及土壤生态系统。由于在农田耕地的污染防治过程中要尽量保持农田的耕作属性,同时考虑到农田耕地的投入产出比较低,因此对于农田耕地污染的防治策略主要是以安全利用为主。

第二类土壤污染是工业企业搬迁后遗留场址的土壤污染。这类污染的来源是场址上原有企业的生产运营,污染的面积特别集中,污染的浓度通常很高,土壤中有时能发现有机溶剂残留。污染的深度大,有时达地下20-30米,甚至更深。这类位于城市中心区的用地通常以再开发利用为主,一般开发为居住和商住,因此保护对象是人体健康。这些用地未来可能被反复开发利用,因此修复治理的策略是以去除土壤中污染物的物理化学修复为主。

第三类土壤污染是石油开采企业的场址。这类场地的污染来源于石油勘探、开采、输送和存储等环节,污染物为总石油烃类,这类场地的污染面积一般较大,污染物的浓度分布不均匀,由于石油烃不溶于水,污染物的污染深度通常不大,这类场地的保护目标为场地周边自然水体和生态环境。由于石油烃为易生物降解类物质,修复策略可以采用生物修复技术。

第四类土壤污染是矿山开采企业的场址。这类场地的污染来源于矿山开采的遗撒和“三废”外排等环节,污染物为重金属类,这类场地的污染面积通常较大,多为高背景值地区,污染深度也会很大。由于通常远离城市,因此保护目标一般也为场地周边自然水体和生态环境。这类场地的污染面积大、高背景值、大污染深度和远离城市等特征,决定了该类场地的防治策略多为切断矿山重金属对周边的暴露途径。

总体来说,第三、四类土壤污染类型属于在产企业土壤污染,主要目标是采取因地制宜的措施控制企业的污染不会对周边人体健康和生态环境造成威胁。

沸石在土壤中的应用

二、常用的土壤修复技术(点击土壤修复技术查看经验)

近年来,随着国家加大对土壤修复的力度下,我国开展了多个类型场地的修复技术设备研发。尽管可以罗列的土壤及地下水污染的修复技术很多,但实际上,经济实用的修复技术很少。

土壤修复技术归纳起来,常用的有以下几种:

1、热力学修复技术:利用热传导(热毯、热井或热墙等)或热辐射(无线电波加热等实现对污染土壤的修复

2、热解吸修复技术:以加热方式将受有机物污染的土壤加热至有机物沸点以上,使吸附土壤中的有机物挥发成气态后再分离处理。

3、焚烧法:将污染土壤在焚烧炉中焚烧,使高分子量的有害物质(挥发性和半挥发性)分解成低分子的烟气,经过除尘、冷却和净化处理,使烟气达到排放标准。

4、土地填埋法:将废物作为一种泥浆,将污泥施入土壤,通过施肥、灌溉、添加石灰等方式调节土壤的营养、湿度和pH值,保持污染物在土壤上层的好氧降解。

5、化学淋洗: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,在重力作用下或通过水头压力推动淋洗液注入到被污染的土层中,然后再把含有污染物的溶液从土壤中抽提出来,进行分离和污水处理的技术。

6、堆肥法:利用传统的堆肥方法,堆积污染土壤,将污染物与有机物(稻草、麦秸、碎木片和树皮等)、粪便等混合起来,依靠堆肥过程中的微生物作用来降解土壤中难降解的有机污染物。

7、植物修复:运用农业技术改善土壤对植物生长不利的化学和物理方面的限制条件,使之适于种植,并通过种植优选的植物及其根际微生物直接或间接吸收、挥发、分离、降解污染物,恢复重建自然生态环境和植被景观。

8、渗透反应墙:是一种原位处理技术,在浅层土壤与地下水,构筑一个具有渗透性、含有反应材料的墙体,污染水体经过墙体时其中的污染物与墙内反应材料发生物理、化学反应而被净化除去。

9、生物修复:利用生物,特别是微生物催化降解有机污染物,从而修复被污染环境或消除环境中污染物的一个受控或自发进行的过程。

其中微生物修复技术是利用微生物(土著菌、外来菌、基因工程菌)对污染物的代谢作用而转化、降解污染物,主要用于土壤中有机污染物的降解。通过改变各种环境条件如:营养、氧化还原电位、共代谢基质,强化微生物降解作用以达到治理目的。

沸石

三、沸石在土壤修复中的应用

沸石,是一类天然矿物的总称,最早由瑞典矿物学家克朗思提发现其灼烧时会产生沸腾现象,因此得名“沸石”。沸石在工业的应用广泛,常常被用来“净化”或“分离”混合成分的物质,如气体分离、石油净化、处理工业污染等。但沸石在国内农业中的用途并没有真正得到人们的重视,沸石能够提供的农业作用远远超过我们的想象,特别是在近几年土壤施肥过量的情况下,沸石的推广应用更值得技术人员思考,如沸石的改良土壤、保肥、肥料缓释、降低重金属危害等功能。

1.沸石具有卓越的保肥功能

沸石能够提高土壤保持氮、钾和钙等养分的能力,而且沸石在空气湿度很小的情况下,也能极其有效地从空气中吸取水分。在持续少雨期内,这种吸取外来水分的能力对作物生长十分有利。

卓越的保肥功能来源于沸石巨大的比表面积(比表面积是指单位质量物料所具有的总面积)。如图2所示,沸石不仅具有我们肉眼可见的外表面,还具有许多通道的内表面。每克沸石具有500-1000平方米的比表面积!且沸石内50%以上是孔穴和通道。这些物理性状,使沸石可以作为出色的吸附剂。以浙江缙云丝光沸石为例,吸附氧化钙为150.01mg/g,吸铵量177.47mmol/100g,SO2120mg/g,氮吸附量(STP)为12.93~17.11mg/g。在水处理方面,有沸石粉每亩每米水深使用25-50公斤,可起到除去水中95%氨氮。

2.沸石能够改良土壤

沸石施入土壤可以提高土壤的离子交换量,从而改良土壤。在沸石晶格中的空腔(孔穴)中K、Na、Ca等阳离子和水分子与格架结合得不紧,极易与其周围水溶液里的阳离子发生交换作用,交换后的沸石晶格结构也不被破坏,因此这个作用是长效的。据查证,国内斜发沸石岩对NH4+离子的总交换容量在50~220mmol/100g之间变化,对K+离子的总交换容量一般为9~26mg/g,极少数在9mg/g以下。而丝光沸石岩对NH4+离子的总交换容量一般为50~188.73mmol/100g,K+离子的总交换容量一般为1~9mg/g,极少数在9mg/g以上。

沸石的离子交换量也可以简单的理解成吸附和释放两个过程:吸附的概念---将暂时不被利用的肥料离子吸过来,不被水冲走;解析(释放)的概念---肥料离子被其他离子代替,肥料离子释放到土壤中的过程。国内外多年生产实践表明,施入土地的肥料,有相当部分甚至大部分(氮肥)因淋滤或地面排水损失。通常传统肥料损失的途径为:挥发、降解、沉淀、径流、渗流等。

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