前沿动态原位化学还原法污染场地修复技术

查看全部 · 发表于 2021-4-6 13:53:42

原位化学还原法（In Situ Chemical Reduction）使用“还原剂”化学品来帮助转变污染物，以减少其毒性或移动性。原位方法是指在不需掘挖污染土壤，或抽提地下水的前提下，在原位对土壤地下水进行还原法的修复。还原法既可以清除溶解在地下水中的多种污染物，也能用于清除“重质非水相液体”（DNAPLs）污染物，后者不易溶于地下水，有可能长时间成为污染源，长期缓慢的地释放水溶相污染物。在美国，原位化学还原法最常用于修复金属铬以及属于重质非水相液体的工业溶剂三氯乙烯（TCE）。

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作用原理

还原剂添加进入污染土壤和地下水中，产生化学反应，从而改变污染物的形态。例如“六价铬”是金属铬一种毒性极大的形态，而如果在六价铬污染的地下水中注入还原剂，铬就能转变为毒性更小的三价铬。三价铬的移动性也更低，不易溶于水。常见的还原剂包括零价金属，在单纯形态下属于金属。原位化学还原法中最常用的金属是零价铁（ZVI），一般ZVI可为细粒状，有些情况下可使用微粒或纳米尺度的颗粒。粒度越小，能够与污染物发生反应的铁金属量就越多。其它常见的还原剂还包括聚硫化物、二硫亚磺酸钠、两价铁和双金属材料（由两种不同的金属构成）。原位化学还原法中最常用的双金属材料是镀上薄薄一层钯金或银的铁金属。原位修复中，让还原剂与被污染的土壤和地下水接触的方式有两种：直接注入，或者建造可渗透反应墙（PRB）。

药剂注入法，是把还原剂与水（有时候是植物油）兑成稀浆，然后用加压注射泵通过钻入被污染的土壤和地下水区域的注射井将药浆压入。这种办法往往用于处理污染严重的源区，包括清理重质非水相液体（DNAPL）。如果注入地下的还原剂是铁金属，那么通常使用纳米粒度尺度的零价铁，但也可以使用微细粒尺度的零价铁。

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图：原位注入零价铁药剂

可渗透反应墙是在地下含水层中建造的屏障，通常是挖一条沟堑，然后用还原剂将它填平。铁屑（也就是粒度较大的零价铁）是这种情况下的常用还原剂。由于这道墙是可渗透的，地下水就流入其中，水里所含的污染物与还原剂发生反应，然后从另一侧流出来的水就是经过处理的清洁水了。可渗透反应墙用于处理溶于地下水中的污染物，但只能处理流经它的水。

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图：可渗透反应墙(PRB)，采用零价铁处理六价铬污染的地下水

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图：在挖掘好的沟渠中填入ZVI填料

其它还原药剂的应用修复方法还包括了土壤搅拌，土壤淋洗等。

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图：土壤淋洗现场

图：原位土壤搅拌

修复时间要多长？

原位化学还原法如果进行原位药剂的注射进行热源区域的处理，可能需要几个月的时间，如果是使用可渗透反应墙，修复时间可能长达几年。实际的清理时间取决于多种因素，而这些因素又会因场地而异。例如在以下情况下，原位化学还原法的清理时间就更长：

源区面积较大，或者污染物被截留在难以接触的区域内（比如裂隙微孔或粘土中
土壤或岩石的质地使得还原剂无法快速而均匀地扩散，或是让还原剂不易接触到污染物
地下水流速较慢