污染场地固化稳定化修复评价方法与标准分析.doc

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1、污染场地固化/稳定化修复评价方法与标准分析固化/稳定化技术是一种广泛用于污染介质（如土壤、污泥和沉积物）处理的工程技术，能够有效防止或降低这些介质中污染物的迁移和暴露。固化是固化剂与污染介质黏合的过程，通过增加应力强度、降低渗透性以及包裹污染介质改变污染介质的物理特性；而稳定化则是通过化学反应减少污染物质的溶解度和可渗透性，降低污染物的可迁移性和危害风险。固化/稳定化技术由于具有处理时间短、成本低、操作性强、能同时处理多种污染物等优势，已在欧美等国家得到了数十年的发展以及广泛应用。根据场地修复技术年度报告第14版，19822011年，美国超级基金修复的1266个污染场地中，已有280个污染场地

2、中使用了固化/稳定化技术。我国的固化/稳定化技术研究及应用起步较晚，通过近十年来持续不断的努力，该技术不论在技术还是管理层面都已基本获得认可，并在污染场地修复工程中得到一定的应用。为了验证固化/稳定化技术修复污染场地的可行性，有必要对固化/稳定化的修复效果进行评估。固化/稳定化技术是将污染物固定或封存在固化/稳定化产物中，污染物并未从污染介质中去除，因此评价固化/稳定化技术的修复效果不能采用其他大多数修复技术所使用的去除率的标准，而国内对该项技术修复效果的评价方法及标准还不明确。该研究综述了国内外常用的固化/稳定化修复效果的评价方法及标准，并对未来的研究方向进行了展望，以期为固化/稳定化技术在

3、我国污染场地的修复应用提供一些参考。1、固化/稳定化修复效果的评价方法固化/稳定化修复效果的评价方法主要包括浸出试验和物理评价方法。浸出试验用于评价固化/稳定化产物的浸出行为；物理评价方法用于预测固化/稳定化药剂与土壤的混合情况、药剂需求量和固化/稳定化产物的增容比，以及比较固化/稳定化处理前后的强度和耐久性等。11 浸出试验浸出试验是为了评估污染物由固相转移到液相的程度。由于早期污染土壤固化/稳定化后一般进行填埋处置，污染土壤固化/稳定化后的浸出方法多采用固体废物的毒性浸出方法。随着污染场地修复工程的增多及修复后的土方量不断增加，填埋已不能满足固化/稳定化处置的需求，资源化再利用成为欧美国家

4、处置污染土壤固化/稳定化产物的发展方向欧美国家正着力于建立并完善以修复后最终处置或再利用方式为基础的情景模拟浸出方法体系。根据浸提剂在浸出试验过程中是否更换，浸出试验主要分为两大类：振荡浸出试验和动态浸出试验。111 振荡浸出试验振荡浸出试验用于评估稳态下固化/稳定化产物的浸出情况，通常将固化/稳定化产物破碎到一定尺寸以下，通过振荡加速固相和浸提剂之间的接触程度，从而使固化/稳定化产物中的污染物在短时间内与浸提剂中污染物达到平衡。振荡浸出试验通常有相当好的重现性，适用于污染物的浸出毒性鉴别。根据试验结果，可评估固化/稳定化技术的适用性及固化/稳定化产物的最终处置方式。常用的振荡浸出试验包括：1

5、111 毒性特征浸出试验方法最常用的浸出测试方法是TCLP（thetoxi citycharacteristic leaching procedure）方法（USEPA1311方法），是USEPA（美国国家环境保护局）指定的污染物释放效应的评价方法，用来检测在振荡浸出试验中液相、固相和多相废弃物中污染物的迁移性和溶出性。TCLP模拟了固体废弃物与城市垃圾共同填埋处置条件下向地下水中渗滤污染物的过程，主要目标是保护地下水。对于一般工业固体废物，该方法采用pH为493005的醋酸缓冲溶液，对于偏碱性的工业固体废物，采用pH为288005的醋酸缓冲溶液，土水比为120，浸提时间为18h。TCLP是美

6、国资源回收与保护法（RCRA）中规定的浸出程序，如果浸出液中含有的任何一种毒性物质成分的含量等于或大于US40CFR26124中规定的浓度限值，则该废物需要修复以避免污染地下水。我国的HJ/T3002007固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法与该方法相当，该方法模拟工业废物在进入卫生填埋场后，其中的有害组分在填埋场渗滤液的影响下，从废物中浸出的过程。不同之处在于对于碱性废物，考虑到酸中和容量的因素，采用pH为264005的醋酸溶液为浸提剂。1112 合成沉淀浸出试验方法由于TCLP方法主要用于评估废弃物填埋处置时的浸出行为，USEPA又推出了SPLP（the synthetic precip

7、itation leaching procedure）方法（USEPA1312方法），用以模拟废弃物在酸雨条件下（由于重工业和燃煤造成的大气污染）的暴露和迁移特征，主要目的是保护地表水和地下水。用于评估密西西比河东岸土壤和废物的浸出能力时，采用pH为420005的硫酸/硝酸溶液作为浸提剂；用于评估密西西比河西岸土壤和废物的浸出能力时，采用pH为500005的硫酸/硝酸溶液作为浸提剂，提取时间为18h。我国的GB508532007危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别中采用的浸出方法是与USSPLP方法类似的HJ/T2992007固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法。用于测定样品中重金属和半挥发性有机物的浸

8、出毒性时，采用pH为320005的硫酸硝酸溶液作为浸提剂；用于测定氰化物和挥发性有机物的浸出毒性时，采用试剂水作为浸提剂。1113 欧盟的振荡浸出试验方法欧盟制定了用于评估固化/稳定化产物受到非酸性地表水或地下水浸沥时，其中无机污染物浸出特征的试验方法BSEN12457。该方法未考虑非极性有机物和生物可降解有机物的浸出特征，主要目的是保护地表水和地下水。该方法包括4个部分（Part1to4），均采用去离子水作为浸提剂，形成无缓冲能力的浸出体系，土水比分别为12、110、1（28）和110，浸出时间为24h，其中第三部分分为两个阶段，为了加速浸出前期的浸出速度，在第一阶段设置了较高的土水比。我国

9、的HJ5572010固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法和GB508611997固体废物浸出毒性浸出方法翻转法均采用了去离子水作为浸提剂，模拟了固体废物在特定场合中受到地表水或地下水的浸沥，其中的有害组分浸出而进入环境的过程。表1欧盟BSEN12457试验方法的操作参数1114 日本的振荡浸出试验方法日本振荡浸出试验方法采用的浸提剂分别为pH5863和pH7883的去离子水，前者模拟陆地水体对固化/稳定化产物的浸出情况，后者模拟海水对固化/稳定化产物的浸出情况。试验时将样品破碎至粒径05mm，取50g样品按液固比101与浸提剂混合，室温下振荡6h后，测试浸提剂中污染物的浓度。112 动态浸出试验

10、动态浸出试验是通过连续或间歇性的更换浸提剂，考察污染物的浸出浓度随时间的变化规律。与振荡浸出试验相比，动态浸出试验操作较为繁琐，所需时间较长，试验结果的重现性不高，因此，其使用频率相对较低。常用的动态浸出试验包括：1121 连续浸出试验方法连续浸出试验方法（serialbatchtests）和振荡浸出试验方法相似，同样将固化/稳定化产物破碎到一定尺寸以下，通过振荡加速固相和浸提剂之间的接触程度，不同的是需要每隔一定时间更换一次浸提剂直到试验所需的条件。最常用的连续浸出试验方法是USEPA提出的MEP方法（multipleextractionprocedure，USEPA1320方法），该方法模

11、拟设计不合理的卫生填埋场经多次酸雨冲蚀后污染物的浸出状况，是TCLP和SPLP方法的组合，保护目标为地下水。首先采用TCLP方法对破碎后的样品浸提，然后继续用SPLP方法对样品浸提9次。如果第10次浸提剂中污染物的浓度低于第8次和第9次浸提剂中污染物的浓度，则需要继续重复浸提直到浸提剂中污染物的浓度不再下降为止。该浸出过程可测试固化/稳定化产物中污染物向环境中可释放的最高浓度，可用于评估固化/稳定化产物的长期浸出毒性。1122 绕流浸出试验方法绕流浸出试验方法（flowaroundtests）考察块状体通过表面释放至浸出液中的速率和累计量。采用整块固化/稳定化产物作为试验对象，将固化/稳定化产

12、物浸入到浸提剂中，保持一定的水土比，当固化/稳定化产物中的污染物与浸提剂的自然扩散达到平衡时，置换成新的浸出液，重复浸出过程。该方法以保持固化/稳定化产物本身的形状为前提进行动态释放通量测试，因此模拟更接近实际环境状况，能够预测长期风险累积效应。主要适用于污染土壤固化处理后的潜在风险预测，但操作相对复杂，所需要时间较长。常用的绕流浸出试验方法有美国核能协会提出的ANS161方法和USEPA的1315方法。1123 穿透浸出试验方法穿透浸出试验方法（flowthroughtests）考察液固比对污染物浸出的影响。以多孔性的固化/稳定化产物或破碎后的样品作为试验对象，将样品装入到圆柱体中，浸提剂以

13、向上渗透的方式连续或间歇性的穿透土柱，检测浸提剂中污染物的浓度。该方法同样以保持固化/稳定化产物本身的形状为前提进行动态释放通量测试，因此模拟更接近实际环境状况，能够预测长期风险累积效应。主要适用于污染土壤稳定化处理后的潜在风险预测，但操作相对复杂，所需要时间较长。常用的试验方法有美国材料与测试协会的ASTMD4874方法、EUCEN/TS14405方法27和USEPA的1314方法。12 物理评价方法目前有一系列物理指标用于评价固化/稳定化技术处理的污染土性状，包括无侧限抗压强度试验、耐久性试验（如冻融试验，干湿循环试验）、凝固时间试验、膨胀/收缩试验、渗透试验和碳化试验等。大部分试验方法采

14、用混凝土的力学性能测试方法。最常见的试验方法是无侧限抗压强度试验和渗透性试验。121 无侧限抗压强度试验（UCS）无侧限抗压强度用来表征固化/稳定化产物承受机械压力的能力，其大小与固化/稳定化产物的水化反应程度及耐久性有关，是评价固化/稳定化效果的重要参考指标之一。目前各国制定了测定无侧限抗压强度的标准方法，这些方法均在不加任何侧向压力的情况下对固化/稳定化产物施加轴向压力，直至固化/稳定化产物被剪切破坏为止；主要不同点在于固化/稳定化产物的形状和大小不同。因此，为了便于测试结果之间的比较，需要清晰记录固化/稳定化产物的形状和大小。122 耐久性试验冻融试验和干湿循环试验常用来检验固化/稳定化

15、产物耐受温度和湿度变化的能力。常用的试验标准为USASTMD559方法、ASTMD560方法和GB/T500822009普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准中的抗冻试验方法和抗硫酸盐侵蚀试验方法。测量固化/稳定化产物经过一定次数的冻融或干湿循环后重量的损失程度，经过冻融或干湿循环后固化/稳定化产物的机械和化学变化不需要进行检测。123 渗透试验渗透试验用来评价固化/稳定化产物的抗水渗透性能。常用的试验方法为USASTMD508400方法和GB/T500822009普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准中的抗水渗透试验方法。由于固化/稳定化产物的渗透系数很小，为了准确且快速测定其渗透系数，

16、一般采用变水头试验法。将固化/稳定化产物密封后压入到抗渗仪的试模中，每隔一定时间增加一定的水压，测定固化/稳定化产物表面的渗水体积。124 回弹模量回弹模量是指固化/稳定化产物在荷载作用下产生的应力与其相应的回弹应变的比值。土基回弹模量表示土基在弹性变形阶段内，在垂直荷载作用下，抵抗竖向变形的能力，如果垂直荷载为定值，土基回弹模量值愈大则产生的垂直位移就愈小；如果竖向位移是定值，回弹模量值愈大，则土基承受外荷载作用的能力就愈大。目前有两种测试方法：静力受压弹性模量和动弹性模量静力受压弹性模量的常用测试方法为USASTMC46902方法、UK的BS1881：Part121方法和GB/T500812002普通混凝土力学性能试验方法标