建设用地重金属污染土壤固化稳定化效果评估方法与标准

（一）经典浸出评估方法

美国1976年颁布了《资源保护和回收法》（RCRA），EPA于1980年推出了固体废弃物毒性试验浸出程序（extraction procedure toxicity test），通常称为EP浸出法。该方法主要通过用醋酸溶液浸出固废中的污染物，然后与相应的标准（通常为饮用水标准的100倍）进行比较，如果浸出液中浓度超过标准浓度，则认为是危险废物。该方法模拟的是固体废物不当处置导致的有害成分下渗、迁移至地下水的过程。

1986年后，EPA改进了浸出毒性评价方法和指标，用TCLP毒性浸出实验方法替代EP作为浸出毒性的评价方法和评价指标，并于1990年开始实施。TCLP模拟的是无防渗层填埋场在降水时废物的浸出，其基本假设是有95%的市政垃圾和5%的工业废物合并处理。EPA主要将此方法用于取代EP浸出作为鉴别危废的标准和作为危险废物处置效果判断规范，该方法最常用于评估金属离子的迁移性，详见表6-1和图6-1。

1988年，EPA开发了另一种典型评价方法——合成沉降浸出法，即SPLP，该方法是模拟浸出毒性的另一种污染场景，评价指标与TCLP的规定一致。SPLP用模拟酸雨的HNO3／H2 SO4水溶液作为浸提剂来代替醋酸缓冲溶液浸提剂，可用于模拟污染土壤受酸雨作用下，对废物的浸出效果。其应用环境包括无机废物在简单填埋场的处置、废物堆积、再循环废物（如灰渣、堆肥）的土地利用。该方法主要是考虑重工业和燃煤造成的大气污染和酸沉降对单独的工业固体废物填埋处置的影响，保护目标为地下水和地表水。SPLP中要求根据土壤样品的采样点所在地区来选择浸提剂：对于密西西比河以东地区的土壤及废物或废水样品，浸提剂是pH值为4.20±0.05的HNO3／H2 SO4水溶液;对于密西西比河以西地区的土壤，以pH值为5.00±0.05的HNO3／H2 SO4水溶液作为浸提剂（表6-1和图6-1）。

图6-1 典型浸出评估方法

多相浸提程序（multiple extraction procedure，MEP）是EPA根据废物的实际处置状况和污染途径推荐的浸出方法，是用人工合成酸雨作提取剂进行连续提取，模拟酸雨和MSW渗滤液共同作用对废物的长期浸出效果（共处置环境的长期浸提效果，几十年甚至几百年），保护目标为地下水。该浸出程序可测试废物中危险组分向环境中可释放的最高污染浓度，其浸提过程长达数天。MEP的浸出方法简称为1320法，MEP适用于测试液态、固态和多相态废物试样，如图6-1所示。

（二）新型浸出评估方法

2008年，美国国家环境保护局（USEPA）和固体废物管理部门为便于对固体废物进行统一管理，进一步完善了固体废物浸出方法，形成了能适用于大范围废物类型和释放情景的统一方法体系。在此基础上，美国范德堡大学联合荷兰能源研究中心等单位提出了新的浸出评估方法体系（leaching environmental assessment framework，LEAF），并在2013年得到US EPA的认可。LEAF是由四个浸出测试方法组成的方法体系：①多级pH值提取浸出方法（liquid-solid partitioning as a function of extract pH using a parallel batch extraction procedure，Method 1313）;②柱淋溶方法（liquid-solid partitioning as a function of liquidsolid ratio for constituents in solid materials using an up-flow percolation column procedure，Method 1314）;③块状水槽扩散实验（mass transfer rates of constituents in monolithic or compacted granular materials using a semi-dynamic tank leaching procedure，Method 1315）;④不同液固比平行浸出方法（liquid-solid partitioning as a function of liquidto-solid ratio in solid materials using a parallel batch procedure，Method 1316）。该方法体系最初主要是用于燃煤残渣浸出特性评估，现在也被扩展到固体废物处置、再利用以及处理效果评估等领域，尤其是对污染土壤固化稳定化处理效果评价。通常四种测试可以单独或联合使用，判断燃烧残渣、土壤、沉积物、工业固废等物质的广泛的浸出特性，四种浸出方法的示意图如图6-2所示。

1.多级pH值提取试验(Method 1313)

属于液-固分配测试的一种，主要考虑短期内不同pH值（分别为2、4、5.5、7、8、9、10.5、12、13）对浸出效果的影响。该方法可为各种无机污染物（重金属等）、SVOCs和非挥发性有机物建立pH值与浸出液中污染物浓度的相关性，可表征污染物在液固两相中的浓度曲线（liquid-solid partitioning curve，LSP）。污染物在液固两相的分布曲线是根据污染物在液固两相中达到化学平衡条件下进行评估并建立的，在最终提取pH值下，以液固比为10 mL∶1 g进行提取。该方法提供了实际情景中不同pH值对浸出浓度的影响。考虑了两种浸出机制，一种是LSP主要由组分在水相中的饱和浓度控制，一种是LSP主要由组分在固相中的可溶解相控制，当受后者控制时，组分从固相中的释放总量（the mass released）可指示场地条件。

2.柱淋溶测试(Method 1314)(www.xing528.com)

采用上流式填充柱浸出方法，分析在高水力传导条件下，不同液固比对最终固液分配的影响。低液固比下，浸出液的浓度基本上可以反映物质中空隙水浓度。上流式渗滤柱浸出适用于渗透性较强的固体废物浸出评估，在低渗透性固体废物（如黏土等）的浸出测试方面存在局限性。该方法主要用于固体物质的动态浸出性能测试，通常更接近于实际情景的长期浸出性能模拟。

图6-2 LEAF浸出方法示意图（Ⅰ：1313;Ⅱ：1314;Ⅲ：1315;Ⅳ：1316）

3.块状水槽扩散实验(Method 1315)

将测试样品通过浇筑或挤压形成标准尺寸的圆柱块状体，在无明显损毁的条件下，在半动态流通槽中，测试块状体内污染物的传质速率。浸出数据可以反映块状体通过表面释放至浸出液中的速率和累计量。此方法最初是为无机物测试开发，随着低吸附性材料研发和挥发性的控制等技术的发展，该方法已可用于土壤和水泥块中PAHs的浸出测试。

4.不同液固比平行浸出方法(Method 1316)

属于液-固分配测试的一种，主要采用较小粒径的固体与不同比例的（10、5、2、1、0.5 mL／g）水进行短期混合翻转振荡测试，通过最终浸出液的pH值、电导率和污染物浓度等指标，判断液固比对动态测试平衡和浸出率的影响。

LEAF方法体系与传统的浸出方法相比，其优点在于不限于特定的处置情景，可以覆盖大范围的处置和污染释放情景，尽可能考虑实际管理过程中遇到的各种环境条件。缺点是一方面对填埋等释放情景较少的处置情况进行评估时，采用LEAF方法体系会显得比较烦琐;另一方面LEAF方法体系虽然考虑了大范围的污染释放情景，但并没有考虑到实际过程中可能存在的碳化、冻融等长期环境因素对浸出的影响。

表6-2 基于再利用情景的LEAF浸出方法