穩(wěn)定化是目前我國重金屬污染場地土壤修復(fù)最主要的技術(shù)。據(jù)不完全統(tǒng)計，2005年至今，全國范圍內(nèi)實施的污染場地土壤穩(wěn)定化修復(fù)工程已超過100項。穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)在國內(nèi)起步較晚，與美國、歐洲和日本等國家相比還存在顯著差距。本文主要從工程應(yīng)用角度，結(jié)合作者10多年來在土壤穩(wěn)定化處理方面的工程實踐及研究經(jīng)驗，介紹了我國重金屬污染土壤穩(wěn)定化處理工程技術(shù)現(xiàn)狀，包括穩(wěn)定化修復(fù)材料、工程設(shè)備和評估方法。本文部分引用了作者承擔(dān)的2011年環(huán)保公益項目“污染土壤穩(wěn)定固化處理專項技術(shù)規(guī)范”研究成果。

技術(shù)涵義

污染土壤的固化穩(wěn)定化(solidification/stabilization)處理技術(shù)源于20世紀(jì)50年代對放射性廢物的固化處置，它是利用物理或化學(xué)的方法，通過改變土壤污染物的形態(tài)，削弱其遷移擴(kuò)散能力，從而達(dá)到切斷污染物暴露途徑，降低其危害風(fēng)險的目的。“固化”和“穩(wěn)定化”都能達(dá)到阻止土壤污染物遷移和控制風(fēng)險的目的，因此常常聯(lián)用。然而，二者作用機(jī)理是有所不同的。固化主要是從物理角度阻斷土壤污染物的遷移，其顯著特點是處理后的土壤是固化成形的，而穩(wěn)定化則是從污染物的有效性出發(fā)，通過形態(tài)轉(zhuǎn)化，將污染物轉(zhuǎn)化為不易溶解、遷移能力或毒性更小的形式。從根本上講，固化穩(wěn)定化不是針對污染物的削減技術(shù)，而是一種風(fēng)險控制技術(shù)。該技術(shù)具有處理時間短、成本低、操作性強(qiáng)、能同時處理多種污染物等優(yōu)勢，主要用于處理土壤重金屬以及半揮發(fā)性有機(jī)物。

應(yīng)用現(xiàn)狀

固化穩(wěn)定化技術(shù)已在在英、美等國家得到了數(shù)十年的發(fā)展以及廣泛應(yīng)用。該技術(shù)是美國超級基金場地修復(fù)的主要技術(shù)，僅次于氣相抽提，也是重金屬污染場地土壤修復(fù)最主要的技術(shù)(見圖1)

圖1 固化穩(wěn)定化技術(shù)在美國超級基金場地修復(fù)中的應(yīng)用比例

在國內(nèi)，固化穩(wěn)定化技術(shù)起步較晚，可喜的是通過近十年來持續(xù)不斷的努力，該技術(shù)不論在在技術(shù)還是管理層面都已基本獲得認(rèn)可，并在土壤(尤其是場地土壤)修復(fù)工程中得到應(yīng)用?，F(xiàn)階段，國內(nèi)對重金屬污染土壤處理以穩(wěn)定化為主。據(jù)不完全統(tǒng)計，到目前為止，全國范圍內(nèi)實施的污染土壤穩(wěn)定化修復(fù)工程已達(dá)100多項。典型的污染土壤穩(wěn)定化修復(fù)場地包括：上海世博會場地、蘇州東升F地塊、原長沙鉻鹽廠場地、福建某電化老廠區(qū)、原武漢染料廠等。

現(xiàn)階段，我國的固化穩(wěn)定化修復(fù)工程特點表現(xiàn)為：(1)以現(xiàn)場異位穩(wěn)定化處理工藝為主，原位穩(wěn)定化處理以中試工程為主，實際工程案例甚少;(2)以工業(yè)場地污染土壤修復(fù)為主，而農(nóng)田、礦山等土壤的穩(wěn)定化修復(fù)案例相對較少;(3)受開發(fā)利用驅(qū)動，以污染場地開發(fā)利用過程中的修復(fù)為主;(4)主要用于土壤中重金屬及半揮發(fā)性有機(jī)物的修復(fù)。

目前，我國在固化穩(wěn)定化修復(fù)工程方面面臨的挑戰(zhàn)：(1)修復(fù)材料以國外產(chǎn)品為主，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的固化穩(wěn)定化修復(fù)材料缺乏;(2)技術(shù)工藝以異位穩(wěn)定化處理為主，原位技術(shù)工藝缺乏;(3)工程設(shè)備以國外產(chǎn)品為主，缺乏自主設(shè)計的集成裝備;(4)固化穩(wěn)定化效果評估方法以硫酸硝酸法為主，缺乏適合我國實際的綜合評估方法體系。

穩(wěn)定化處理材料

土壤重金屬穩(wěn)定化處理的材料包括：堿性材料、含磷材料、含鐵化合物、硫化物、粘土等。不同的材料其適用的土壤重金屬的不同。由于土壤性質(zhì)和場地環(huán)境條件不同，相同的穩(wěn)定化處理材料對同樣的重金屬，其處理效果也會出現(xiàn)有利或不利的影響(見表1)。對于土壤重金屬的固化處理，主要的修復(fù)材料主要包括：水泥、專利材料、粉煤灰、石灰、瀝青等，其中水泥和專利材料使用比例最高。

表1 土壤重金屬穩(wěn)定化處理材料及其適用性

穩(wěn)定化修復(fù)材料的選擇，應(yīng)首先要采集典型土樣并分析土壤的理化性質(zhì)分析及污染物種類和污染程度，如土壤質(zhì)地、土壤pH值、陽離子交換量、容積密度、有機(jī)質(zhì)含量和塑性指數(shù)等理化指標(biāo)和土壤污染物含量。根據(jù)污染物選擇穩(wěn)定化材料，依據(jù)土壤干重按一定比例添加穩(wěn)定化材料，按一定水土比加水混合，按設(shè)定的養(yǎng)護(hù)時間養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)結(jié)束后立即進(jìn)行浸出測試。如果直接使用一種材料滿足浸出測試要求，且在允許的添加量范圍內(nèi)，可以結(jié)束材料選擇。如果不能達(dá)到要求，可選擇兩種或兩種以上穩(wěn)定化材料，重復(fù)進(jìn)行材料選擇實驗。

穩(wěn)定化處理工藝及設(shè)備

土壤穩(wěn)定化修復(fù)總體上包括原位(Ex-situ)和異位(In-situ)兩種工藝。異位穩(wěn)定化處理是首先對污染土壤進(jìn)行挖掘，然后在現(xiàn)場(On-site)或場外(Off-site)進(jìn)行破碎、篩分、加入處理藥劑并攪拌混合等處理，養(yǎng)護(hù)一定時間后取樣測試其處理效果。異位穩(wěn)定化處理所使用的設(shè)備包括具有上述功能的可移動的一體化集成設(shè)備(見圖2a)，也包括以挖掘機(jī)平臺的攪拌斗式混合設(shè)備(見圖2b)。前者通常有自動計量功能，根據(jù)所設(shè)定的修復(fù)藥劑加入比例相對準(zhǔn)確地加入到土壤中，并進(jìn)行充分混合攪拌處理。后者則相對簡單，不具有計量功能，對砂性土壤處理效果較好。原位穩(wěn)定化處理是不對土壤進(jìn)行挖掘，而是直接將修復(fù)藥劑注入到污染土壤中，采用合適的原位攪拌混合設(shè)備(見圖2c)將污染土壤與修復(fù)藥劑進(jìn)行混合，然后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，一定時間后取樣測定土壤污染物的穩(wěn)定化處理效果。目前，在我國國內(nèi)，異位穩(wěn)定化處理應(yīng)用相對比較廣泛，這與我國國內(nèi)現(xiàn)有的技術(shù)水平和開發(fā)驅(qū)動的修復(fù)工程項目特點密切相關(guān)。

穩(wěn)定化處理工藝及設(shè)備

土壤穩(wěn)定化修復(fù)總體上包括原位(Ex-situ)和異位(In-situ)兩種工藝。異位穩(wěn)定化處理是首先對污染土壤進(jìn)行挖掘，然后在現(xiàn)場(On-site)或場外(Off-site)進(jìn)行破碎、篩分、加入處理藥劑并攪拌混合等處理，養(yǎng)護(hù)一定時間后取樣測試其處理效果。異位穩(wěn)定化處理所使用的設(shè)備包括具有上述功能的可移動的一體化集成設(shè)備(見圖2a)，也包括以挖掘機(jī)平臺的攪拌斗式混合設(shè)備(見圖2b)。前者通常有自動計量功能，根據(jù)所設(shè)定的修復(fù)藥劑加入比例相對準(zhǔn)確地加入到土壤中，并進(jìn)行充分混合攪拌處理。后者則相對簡單，不具有計量功能，對砂性土壤處理效果較好。原位穩(wěn)定化處理是不對土壤進(jìn)行挖掘，而是直接將修復(fù)藥劑注入到污染土壤中，采用合適的原位攪拌混合設(shè)備(見圖2c)將污染土壤與修復(fù)藥劑進(jìn)行混合，然后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，一定時間后取樣測定土壤污染物的穩(wěn)定化處理效果。目前，在我國國內(nèi)，異位穩(wěn)定化處理應(yīng)用相對比較廣泛，這與我國國內(nèi)現(xiàn)有的技術(shù)水平和開發(fā)驅(qū)動的修復(fù)工程項目特點密切相關(guān)。