固化稳定化材料对重金属污染土壤效果评估方法与标准

固化稳定化材料可分为固化材料和稳定化材料，材料的差异是影响固化或稳定化效果的主导因素。

固化材料主要是水泥类和火山灰类（高炉矿渣和粉煤灰）组成的凝胶材料。高炉矿渣和粉煤灰须由水泥、石灰等引发剂引发水化反应凝结，常见的引发剂和凝胶材料的组合主要如下：水泥+粉煤灰、水泥+高炉矿渣、水泥+炉窑灰;石灰+粉煤灰、石灰+高炉矿渣、石灰+炉窑灰;水泥+石灰+粉煤灰、水泥+石灰+高炉矿渣、水泥+石灰+炉窑灰等。铅、锌、镉、铜等单一和复合阳离子重金属污染的土壤均可直接采用凝胶材料进行固化，一般效果很好，也可以添加适量黏土或沸石等强化固化效果。砷和汞污染的土壤和底泥固化一般需要另外进行强化，防止污染物的挥发或浸出。砷污染土壤中需添加氧化钙类物质提高钙／砷，促进砷酸钙沉淀;使用零价铁、铁盐和氧化铁可提高砷的吸附，增强固化效果;使用氧化剂将砷（Ⅲ）转化成砷（Ⅴ）也可以增加固化效果;汞易挥发，汞污染土壤中添加硫磺和硫化物等可形成硫化汞沉淀，或添加活性炭、改性活性炭、改性沸石等材料提高汞在土壤中的吸附量，从而减少汞污染。在污染土壤的固化材料使用上，我国基本是以水泥、水泥和粉煤灰组合为主，没有采用外加剂对固化块的性能进行调整，如添加减水剂（增强固化块的强度）、填充剂（封闭和缩减固化块的孔隙、降低渗透性）等。

对于稳定化处理技术而言，可以选择的材料包括石灰和氧化镁等碱性材料、含铁材料、含磷材料、氧化铝和氧化锰、黏土和沸石、氧化剂和还原剂、硫化物、螯合物、生物炭及有机肥等。我国既存在单一砷、汞、六价铬和铅等重金属污染土壤，又存在铅、锌、镉等阳离子重金属复合污染及砷与阳离子重金属形成的复合重金属污染土壤，稳定化材料一般根据土壤污染物种类选择。阳离子类重金属（铅、锌、镉、铜）常用的材料是碱性和含磷材料（磷矿石和磷酸盐），可以将重金属以沉淀的形式稳定保存在土壤中，但这两种稳定化材料均会受到环境影响：碱性材料要在pH值碱性条件下才能起到稳定重金属的作用，土壤的酸碱缓冲能力及降水对材料长期稳定效果影响大，同时部分两性重金属在强碱环境可能浸出（如砷），增加生态风险;含磷材料虽然pH值适应性较广，可在弱酸和碱性环境中应用，但土壤的质地、污染物之间的联合作用会影响稳定化效果。治理砷污染土壤常用含铁材料及铝锰氧化物，稳定化效果受环境pH值、氧化还原电位和有机质等因素影响，土壤中的磷酸根和OH-升高均可增加砷的溶出。六价铬具有急毒性，是铬污染的主要形式，一般使用还原剂将六价铬还原成三价铬，但受土壤的pH值、氧化锰含量等环境因子的影响，三价铬可能会被重新氧化为六价铬而增大环境毒性。汞污染土壤常用硫化物和螯合剂，汞可以与硫化物形成难溶物质而稳定存在于土壤中，汞的稳定化效果受土壤环境氧化还原电位、微生物群落组成与活性的影响。(www.xing528.com)

我国常用的稳定化材料包括氧化镁、磷酸盐等，其应用广泛，对多种重金属均有较好的稳定化效果，磷酸盐与其他碱性材料、吸附材料（黏土）或土壤改良材料复配后，可进一步增强稳定化效果，稳定化后的土壤可作为绿化用土。修复六价铬污染土壤使用较多的还原剂是硫酸亚铁和零价铁，硫酸亚铁反应快，会使土壤酸化，适合碱性土壤;零价铁用量少，对土壤pH值影响小，可适用于不同pH值的土壤，但还原速率慢、修复时间较长。目前，我国在砷污染土壤的修复中还没有开发出长期有效的产品，虽然通常采用铁盐和铁氧化物稳定土壤中的砷，但其长期稳定化效果和环境风险有待进一步考察。国内稳定化材料的生产厂商很少，大部分使用的稳定化材料是修复公司和研究机构提供的专利或专门产品，使用前临时配制，产量低。在现有的专利或产品中出现了分子键合、晶化包封和分子螯合等先进技术，这部分稳定化材料在实际应用中的效果仍需进一步验证，其生产过程仍有待进一步优化从而提高经济效益。