據(jù)初步統(tǒng)計，2015上半年全國土壤修復(fù)行業(yè)重金屬項目占到2/3。在重金屬污染土壤的各類修復(fù)技術(shù)中，由于具備修復(fù)效果明顯、反應(yīng)速度快、施工工藝相對簡單易行、施工工期短、修復(fù)費用合理、后期處置相對容易、對土壤類型的適應(yīng)性較為廣泛，既可以原位也可以異位實施等諸多特點，穩(wěn)定化技術(shù)成為國內(nèi)外使用最普遍的重金屬污染土壤和地下水的主流修復(fù)技術(shù)。在國內(nèi)已完成的重金屬污染場地修復(fù)項目中，已有大量案例。與此同時，國內(nèi)重金屬穩(wěn)定化技術(shù)工藝的設(shè)計、實施尚處于初步發(fā)展階段，技術(shù)的可靠性和藥劑產(chǎn)品良莠不齊。通過各方面的協(xié)同努力，推動技術(shù)和產(chǎn)品的可持續(xù)發(fā)展，是當(dāng)務(wù)之急。
一、穩(wěn)定化技術(shù)方案需要考慮的因素(1)自然條件下穩(wěn)定化效果的持久性。穩(wěn)定化后的土壤最理想的是可以保留在原位(比如原位回填)，即使是異位處置，最好也希望保留其土壤功能，可供用于公園、綠地、路基、填埋場覆蓋土或其它開挖場地的回填土等。穩(wěn)定化效果應(yīng)該在填埋于地下(相對大量)及暴露于地表(相對少量)的情形下、在自然界的常見PH、ORP(氧化還原電位)條件下仍能保持中長期穩(wěn)定。
(2)工藝及藥劑的適應(yīng)性和有效性。不同污染程度的場地對穩(wěn)定化藥劑的考驗明顯不同，混合污染的場地尤其具有挑戰(zhàn)。一種藥劑需要同時能穩(wěn)定化多種重金屬，尤其是不同種類的重金屬，比如二價陽離子型(Pb2+)及含氧陰離子(AsO3-)。磷酸鹽對鉛具有不錯的穩(wěn)定化效果，但對砷卻有活躍、釋放作用。
(3)工藝及藥劑的環(huán)境友好性。土壤也是一種資源，需要保護，會導(dǎo)致場地及土壤鹽堿化、貧瘠化的工藝或技術(shù)方案都應(yīng)該被淘汰。
(4)避免藥劑的高投加比和土體體積膨脹。藥劑的濫用和高投加比(比如10-20%)勢必對土體產(chǎn)生負面影響，帶來的體積膨脹也勢必增加處置成本。
(5)穩(wěn)定化藥劑的性價比。這個道理讀者并不難理解，藥劑效果千差萬別，對比不同藥劑的性價比(即穩(wěn)定化每立方(或噸)污染土壤達標(biāo)的藥劑成本)當(dāng)然比單純對比藥劑的單價合理得多。
二、兩種典型穩(wěn)定化機理的對比分析已在國內(nèi)應(yīng)用過的穩(wěn)定化藥劑產(chǎn)品不乏國外引進的配方型產(chǎn)品、國內(nèi)自主研發(fā)的復(fù)合型產(chǎn)品和一些基本的化學(xué)穩(wěn)定化產(chǎn)品。不同的穩(wěn)定化藥劑的穩(wěn)定化機理通常存在一定差異。國內(nèi)常見的基本的化學(xué)穩(wěn)定化產(chǎn)品如下表1所示：
目前普通穩(wěn)定化產(chǎn)品的主要機理是通過堿性pH調(diào)節(jié)，生成重金屬的氫氧化物沉淀。這樣的機理雖然可以提供暫時、短期的穩(wěn)定化效果，但隨環(huán)境條件變化重金屬容易重新析出，形成反彈。堿性pH調(diào)節(jié)的中長期穩(wěn)定化效果帶有極大風(fēng)險，甚至可以說從機理上講就難以站住腳。它通常需要將污染土壤的pH調(diào)節(jié)到強堿性(通常9-11)。這個技術(shù)首先對基本以含氧陰離子形態(tài)存在的重金屬(即鉻和砷)以及汞這三種重金屬無效，因為氫氧化汞的水溶性很好(3.23g/100ml);其次，其它重金屬的氫氧化物的穩(wěn)定性都有一個極窄的最佳堿性pH值范圍，pH不論往酸性還是堿性變動都會導(dǎo)致溶解性的大幅增加，pH隨自然界的水循環(huán)、生態(tài)循環(huán)而逐漸回落至中性后，其穩(wěn)定化效果也隨之徹底喪失。此類強堿性物質(zhì)及簡單化學(xué)還原藥劑在場地土壤修復(fù)上的濫用可導(dǎo)致土壤貧瘠、寸草不生，土壤資源遭到不可逆的破壞。
下圖是幾種可以通過堿性pH穩(wěn)定化的重金屬的氫氧化物沉淀與硫化物沉淀的溶解度隨pH值變化趨勢的對比，請注意縱坐標(biāo)是對數(shù)坐標(biāo)，即每一小格就是一個數(shù)量級。
由圖1可知，采用堿性pH調(diào)節(jié)實現(xiàn)穩(wěn)定化的重金屬都有一個狹小的最宜pH區(qū)間(即V型的尖部)，通常落在9-11之間，穩(wěn)定性對pH變化相當(dāng)敏感，通常一個pH值單位的變化(不論往酸性還是堿性變動)就會導(dǎo)致≥1個數(shù)量級的溶解度增加，pH回落到8-9之后就已經(jīng)有很高的超標(biāo)風(fēng)險，更不用說在中性或偏酸性pH條件下了。相同pH值條件下重金屬硫化物沉淀的溶解度均低于氫氧化物沉淀幾個數(shù)量級，即使在中性、偏酸性pH區(qū)間(比如pH=6)仍維持穩(wěn)定、難溶，只有在接近強酸性條件下才會有超標(biāo)的風(fēng)險。
因此，基于硫化物的穩(wěn)定化技術(shù)更有利于重金屬的長期穩(wěn)定和環(huán)境友好。以生成硫化物或含硫礦物質(zhì)為主要穩(wěn)定化機理或含有此機理的穩(wěn)定化技術(shù)通常更適于在厭氧條件下維持中長期的穩(wěn)定性。處置后的土壤如必須表層回填，即充分空氣暴露的情形，還是建議謹慎評估，或更注意監(jiān)測其長期效果。三、推動我國重金屬穩(wěn)定化可持續(xù)應(yīng)用發(fā)展的幾點建議在充分認識土壤重金屬穩(wěn)定化技術(shù)特性的基礎(chǔ)上，做好修復(fù)過程的精細化監(jiān)管十分重要。結(jié)合國際經(jīng)驗，現(xiàn)提出下述環(huán)境監(jiān)管對策建議，與業(yè)內(nèi)同仁商榷。
環(huán)境友好方面的建議
(1)穩(wěn)定化修復(fù)后土壤及地下水的pH值宜保持在接近中性的溫和范圍內(nèi)(比如6-8)
(2)避免藥劑的大劑量投加，尤其是非環(huán)境友好型的產(chǎn)品
(3)穩(wěn)定化處理過程不應(yīng)破壞土質(zhì)，避免對植物生長產(chǎn)生負面影響
長期擔(dān)責(zé)方面的建議
(4)非飽和層土壤修復(fù)：完工驗收達標(biāo)后，需至少有一定時間的保質(zhì)期(比如1年)，利于保證土壤修復(fù)的中長期安全性，避免采用臨時、短效、劣質(zhì)的穩(wěn)定化修復(fù)方式
(5)飽和層地下水修復(fù)：完工驗收達標(biāo)后，還需再繼續(xù)監(jiān)測2個季度，每季度監(jiān)測一次，須保證連續(xù)兩個季度仍然達標(biāo)，避免修復(fù)不徹底、反彈的現(xiàn)象
