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污染疏浚物处置方法国际研究与应用进展

宋爽 王召伟 韩建波 陈虹 杨文超

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污染疏浚物处置方法国际研究与应用进展

    作者简介: 宋 爽(1994-),女,内蒙古通辽人,硕士,主要从事疏浚物重金属污染物的处置,E-mail:1164693996@qq.com;
    通讯作者: 杨文超(1988-),女,内蒙古包头人,博士,副研究员,主要从事海洋资源利用与环境保护研究,E-mail:wcyang@nmemc.org.cn
  • 基金项目: 国家自然科学基金青年项目(41806128)
  • 中图分类号: X736.1

Progress in international research and application of disposal methods for contaminated dredged materials

  • 摘要: 随着沿海经济建设的飞速发展,我国近岸海洋环境受到广泛的人类活动影响,部分港口疏浚物中积累了大量污染物,对人类健康及生态环境造成潜在威胁。疏浚物的传统处置方法包括海上倾倒、吹填工程和陆地填埋。疏浚物海洋倾倒量多年来居高不下,而我国目前对污染疏浚物的处置因技术方法尚不成熟,还未形成相关标准规范,这给疏浚物的科学化、精细化管理工作带来较大挑战。本文整理了近年来国内外关于疏浚物处置方法的研究成果和经验,介绍了疏浚物特别是污染疏浚物的特殊处置方式,可为我国疏浚物的处置技术和管理方案研究提供新的思路。
  • 表 1  疏浚物海上处置法研究分析

    Table 1.  Studies in recent years on marine disposal of dredged materials

    编号处置方法修复对象处置条件应用案例文献
    来源
    1 盖帽法 多氯代二苯并二英/呋喃(PCDD/F) 使用2.5 cm厚煤炭粉末活性炭(PAC)与5 cm厚的石灰石/粘土作为盖帽材料进行为期5年的盖帽实验 Grenlandfjords, Norway [30]
    2 盖帽法 Hg 将硬木生物炭作为盖帽材料在实验室条件下研究其对Hg的处置效果 The South River, Shenandoah Valley, Virginia [17]
    3 盖帽法 PCB 使用活性炭(AC)和粘土的混合物作为盖帽材料进行为期14个月的盖帽实验 Lake Kernaalanjärvi,Finland [31]
    4 微生物法 重金属 利用本地沉积物和外源土壤的硫氧菌群的生物浸出法去除疏浚物中的重金属污染物 Kaohsiung Harbor [28]
    5 微生物法 PCB 使用脱盐螺杆菌(Dehalobium chlorocoercia DF1)的生物强化法降解疏浚物中的PCB Northwest Branch of Baltimore Harbor [32]
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    表 2  疏浚物陆上处置法研究分析

    Table 2.  Studies in recent years on land disposal of dredged materials

    编号处置方法修复对象处置条件应用案例文献
    来源
    1 物理分离法 PAH和PCB 以水力旋流器作为预处理,将化学混凝和膜过滤作为后处理分离疏浚物中的有机污染物 Shingal Lake, Yongin, Korea [33]
    2 电化学法 As、Cd、Cr、Cu、
    Ni、Pb和Zn
    使用乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二胺二琥珀酸(NDDS)、氨三乙酸(NTA)和柠檬酸(CA)的电化学法处置疏浚物中多种重金属 Tancarville, Haute-Normandie, France [45]
    3 化学淋洗(酸洗法) Cu、Zn、Ni、Cd、
    Cr和Pb
    使用不同浓度的HCl、HNO3和柠檬酸酸洗疏浚物 Kaohsiung Harbor area, Chienchen River [42]
    4 淋洗—热处理
    联合处置法
    Cr、Cu、Pb和Zn 使用磷酸淋洗污染疏浚物并将酸洗后的产物热解进行资源化利用 Farciennes site, Belgium [35]
    5 电化学法 Cd、Cr、Cu、Pb、
    Zn和PAH/PCB
    使用柠檬酸和生物表面活性剂(鼠李糖脂和皂素)的电化学法同时处置疏浚物中的多种污染物 Tancarville, in the Seine River estuary, Normandy, France [51]
    6 固化/稳定化法 Cr、Ni、Cu、Cd、
    Zn、As和Pb
    选用高岭土、生石灰和硅酸盐水泥进行7年的固化/稳定化实验 Great Bačka Canal, Vrbas, [52]
    7 固化/稳定化法 As、Cd、Cu、Mo、
    Ni和Zn
    使用赤铁矿、沸石和零价铁对疏浚物进行固化处置 French navy harbour, Toulon, South- East of France [53]
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    表 3  污染疏浚物处置方法的比较分析

    Table 3.  Comparison of disposal methods of contaminated dredged material

    编号处置方法适用范围关键影响因素修复机制
    海上处置 盖帽法 各类无机、有机污染物及氮和磷等营养物质 适用于水动力条件相对弱的环境;盖帽材料及盖帽厚度的选择 机械屏障;盖帽层对疏浚物中流动性高污染物迁移的阻滞作用
    微生物修复 有机污染物和重金属 特定微生物(菌株)的选择 特定微生物对污染物的富集或降解
    陆上处置 物理分离法 具有特殊物理性质的颗粒污染物 根据污染物物理性质选择合适的分离方法 根据污染物颗粒物理性质的差异将污染物与疏浚物进行分离
    热处置法 具有挥发性的重金属(如Hg、As和Cd等)以及有机污染物 温度;停留时间 高温作用下疏浚物中的无机污染物通过熔融法被固定,有机污染物被完全破坏
    固化/稳定化法 流动性高,结合能力弱的污染物 根据特定污染物选择合适的固化剂;受疏浚物和水环境的化学特性影响(如pH、盐度和氧化还原条件等);不同污染物的共存可能对处置结果造成影响 固化剂对污染物的吸附、共沉淀和络合作用等
    化学淋洗法 结合能力较弱的重金属 淋洗剂的选择和用量及淋洗环境的化学特性(如pH、盐度和氧化还原条件等) 通过改变疏浚物的酸碱度、氧化还原电位及络合作用去除重金属污染物
    电化学法 重金属及有机污染物 电极电位值的选择;电解液的选择;污染物的种类、pH和有机质含量等 将电极嵌入疏浚物并施加电压以去除/回收污染物
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-05-27
  • 录用日期:  2020-10-14
  • 刊出日期:  2021-10-20

污染疏浚物处置方法国际研究与应用进展

    作者简介:宋 爽(1994-),女,内蒙古通辽人,硕士,主要从事疏浚物重金属污染物的处置,E-mail:1164693996@qq.com
    通讯作者: 杨文超(1988-),女,内蒙古包头人,博士,副研究员,主要从事海洋资源利用与环境保护研究,E-mail:wcyang@nmemc.org.cn
  • 1. 国家海洋环境监测中心 国家环境保护近岸海域生态环境重点实验室,辽宁 大连 116023
  • 2. 大连海事大学,辽宁 大连 116026
基金项目: 国家自然科学基金青年项目(41806128)

摘要: 随着沿海经济建设的飞速发展,我国近岸海洋环境受到广泛的人类活动影响,部分港口疏浚物中积累了大量污染物,对人类健康及生态环境造成潜在威胁。疏浚物的传统处置方法包括海上倾倒、吹填工程和陆地填埋。疏浚物海洋倾倒量多年来居高不下,而我国目前对污染疏浚物的处置因技术方法尚不成熟,还未形成相关标准规范,这给疏浚物的科学化、精细化管理工作带来较大挑战。本文整理了近年来国内外关于疏浚物处置方法的研究成果和经验,介绍了疏浚物特别是污染疏浚物的特殊处置方式,可为我国疏浚物的处置技术和管理方案研究提供新的思路。

English Abstract

  • 疏浚物(dredged materials)指为保障港口、码头、航道、锚地使用顺畅,满足港口设施及其他涉海工程建设的需要,从水下挖掘出的沉积物。根据疏浚物中主要化学组分浓度值与疏浚物类别化学筛分值可将疏浚物分为三类:清洁疏浚物、沾污疏浚物和污染疏浚物[1]。疏浚物最常见的处置方式是海上倾倒,但污染疏浚物的直接倾倒可能对海洋环境造成潜在危害[2]。疏浚物的处置在国际上是关乎环境健康的重要问题。我国疏浚物海洋倾倒量位居世界前列,但疏浚物的处置与管理环节尚不完善,其中,污染疏浚物的管理是极具挑战的任务之一[3-5]

    疏浚物是宝贵的泥土资源,有诸多有益用途,经过处理的疏浚物可以重新引入水环境或作为建筑材料等进行资源化利用。许多疏浚物因含有过多污染物质无法被直接使用。疏浚物中的污染物主要包括有机污染物(如PAHs和PCBs等)和无机污染物(如重金属)。这些污染物在海洋环境中易受自然因素(潮汐运动或风暴)或人为因素(疏浚工程和捕鱼)的影响重新释放进入水体,进而对环境造成危害[6-10]

    降低疏浚物中污染物的浓度是处置污染疏浚物的关键,通常的做法是采用物理和化学的方法提取和稳定(固化)其中的污染物,控制其向水体的迁移[11],可参考海洋沉积物处置方法的相关研究。为使大量疏浚物得到妥善处置,大规模、环境友好且成本低廉可行的技术是未来的发展方向。本文将污染疏浚物的处置方法分为海上处置与陆上处置,重点阐述近年来污染疏浚物处置技术的国际进展,介绍疏浚物的主流及新兴处置方式,结合疏浚物的污染特征,分析不同污染类型的疏浚物处置技术应用在我国疏浚物处置管理中的可行性。

    • 原位覆盖是指将干净的泥沙和砂砾等沙质、粘土类的惰性材料或具有吸附性能的活性材料覆盖在污染疏浚物表面,阻隔污染物由疏浚物向上覆水体释放,也可简称盖帽法。盖帽法适用于处置水动力条件相对较弱的环境中污染情况复杂的疏浚物的处置。不再有新的污染物输入疏浚物且不存在外界强干扰影响的处置场地可考虑盖帽法[12]。美国、挪威、瑞典和韩国等国家已先后开展了盖帽法处置污染疏浚物的相关工作,我国在利用盖帽法处理湖泊沉积物中的N和P方面进行了较多研究[13-15]。Gu等[16]在实验室条件下进行了活性炭和无纺布垫的薄层盖帽法对湖泊沉积物中N和P释放的阻滞实验,结果表明,无纺布垫和活性炭(2 cm)的组合盖帽层实验效果最好,对NH4-N、总N和PO4-P的封盖效率分别为66.0%、54.2%和73.1%。所有盖帽材料对总P的封盖效率都接近100%。盖帽法的要点在于盖帽材料及盖帽厚度的选择。盖帽法只是降低污染物的溶解性、流动性和迁移率,对污染物的去除和固化作用较小,因此,可以在盖帽材料中加入一些改性剂(如磷灰石、石灰石或沸石等),这些改性剂可将疏浚物中的污染物质还原封存,进而提高盖帽法的修复效率。在实际应用中,原位覆盖技术易受到较多限制,如依旧存在的污染物二次释放可能对底栖生物与生态环境造成不良影响,使得处置效果在长期稳定性方面存在不确定性;维持盖帽层的均质性不受环境条件的影响有一定难度,特别是在复杂的水生态体系中难度更大[8]

      使用低成本、清洁及环境友好的盖帽材料对污染疏浚物进行海上处置是盖帽法的特色之处。传统的盖帽材料(惰性材料)需要较大厚度才能起到抑制疏浚泥中污染物释放的作用,且易出现盖帽材料悬浮、漂移等情况,影响处置效率。将碳质材料作为盖帽材料处置污染疏浚物在近几年被证实是一种高效且有前景的处置方式[17-19]。碳质材料由于具有较大的比表面积及多孔结构,表面含有丰富的含氧官能团,原材料丰富且易获取,在各类污染物的处置研究中都有所涉及且处置效果良好[20-21]。Silvani等[22-23]使用生物炭作为盖帽材料(3 cm厚,约150 g),对比活性炭和有机粘土,研究了海洋沉积物孔隙水中PAHs的降解情况。一个月的盖帽实验后,以活性炭、有机粘土和生物炭作为盖帽材料的实验组沉积物孔隙水中PAHs浓度分别降低了69%、56%和99%。此外,使用工业副产物作为盖帽材料处理疏浚物中的无机污染物也有较好效果。Taneez等[24]使用钢渣、铝矾土及其混合物作为盖帽材料进行了实验室尺度下的盖帽实验,处置海洋沉积物中的重金属,结果表明,钢渣及两种材料的混合材料对沉积物中Cd、Zn、As和Cr的释放有明显的阻隔作用,是一种可用作处置污染沉积物的潜在盖帽材料。

    • 微生物修复技术指利用特定微生物的代谢系统,在一定条件下对污染物进行富集或降解[25],该技术常用于土壤和水域中有机污染物的去除。研究表明,该法是一种处置PCBs污染疏浚物的经济有效且环境友好的方法[26-27]。生物浸出法在去除沉积物、土壤和污泥中的重金属方面应用更加广泛。重金属的去除主要是利用生物浸出过程中硫氧化菌的氧化和酸化作用,由于该法会产生富含各种金属硫酸盐的复杂酸性渗滤液,因此必须对浸出液进行额外处置,这也导致生物浸出法在处理污染疏浚物方面很少有商业应用。硫酸盐还原菌的生物沉淀过程可有效降低浸出液中的污染物含量[28-29]。Chang等[28]以高雄港污染沉积物作为研究对象,讨论了接种本地沉积物与外源土壤硫氧微生物菌群处置沉积物中重金属的生物浸出工艺,研究表明,在生物浸出实验中,浸出菌的氧化作用或细菌代谢产物的酸化作用可有效去除港口沉积物中的重金属污染物,其中,Cu、Cr、Pb和Ni的去除效率皆可达到50%~90%。微生物修复的要点在于根据污染物的种类选择合适的菌株[8],具有能耗少、成本低等优点,是一种有发展前景的处置方法,可将该法应用于现场试验,优化该法在疏浚物处置中的应用条件。

      表1列举了近几年疏浚物海上处置法的相关研究及在实际工程中的应用。海上处置法在处理污染程度复杂且数量较大的港口和海岸的疏浚物方面有较好应用,具有成本低、适用性强等优点,但可能对生态环境造成潜在的影响,需定期监测处置海域的污染情况,此外,处置效果的长期稳定性及实际工程的可行性也需进一步优化。

      编号处置方法修复对象处置条件应用案例文献
      来源
      1 盖帽法 多氯代二苯并二英/呋喃(PCDD/F) 使用2.5 cm厚煤炭粉末活性炭(PAC)与5 cm厚的石灰石/粘土作为盖帽材料进行为期5年的盖帽实验 Grenlandfjords, Norway [30]
      2 盖帽法 Hg 将硬木生物炭作为盖帽材料在实验室条件下研究其对Hg的处置效果 The South River, Shenandoah Valley, Virginia [17]
      3 盖帽法 PCB 使用活性炭(AC)和粘土的混合物作为盖帽材料进行为期14个月的盖帽实验 Lake Kernaalanjärvi,Finland [31]
      4 微生物法 重金属 利用本地沉积物和外源土壤的硫氧菌群的生物浸出法去除疏浚物中的重金属污染物 Kaohsiung Harbor [28]
      5 微生物法 PCB 使用脱盐螺杆菌(Dehalobium chlorocoercia DF1)的生物强化法降解疏浚物中的PCB Northwest Branch of Baltimore Harbor [32]

      表 1  疏浚物海上处置法研究分析

      Table 1.  Studies in recent years on marine disposal of dredged materials

    • 物理分离法指利用污染物物理性质的差异,如大小、密度、比重、表面特性和磁性能等,将含有污染物的颗粒浓缩成小体积的块状沉积物,从而减小主要组分的污染物负荷。物理分离技术包括筛分、水动力分离、重力分离、泡沫浮选、磁选和磨砂洗涤等。该法长期以来主要应用于采矿工业的矿物选矿,现已逐渐应用于污染土壤和疏浚物的大规模处理[33]。Veetil等[34]在实验室条件下对Cu和PAHs污染的Sandy Beach沉积物(Gasp'e,Canada)进行了物理分离过程的研究,该研究将泡沫浮选法、威尔弗莱型摇床(wilfley table, WT)和物理分离柱(physical separation column, PSC)作为关键操作单元,结果表明,采用合适的分离技术对不同的沉积物进行处理都能得到较为清洁的组分。泡沫浮选法可有效分离富含Cu和PAHs的组分(0~250 μm),而WT(250~2000 μm)和PSC(> 2 mm)则可有效去除富含PAHs的组分。物理分离法可归结为简单的重量预处理,这一过程通常仅适用于处置重金属及以颗粒形式存在的组分。由于污染物通常以结合态的形式吸附于疏浚物表面,使得物理分离技术的应用受到限制[5],因此还需进行热处理及化学处理等后续处置。

    • 热处理法(经预处理脱水后)一般指在高温作用下将疏浚物中的污染物进行氧化的处理方法。高温条件下(>500 ℃)疏浚物中的无机污染物可以通过熔融法(玻璃化)固定,有机污染物则可被完全破坏。处置后的疏浚物可进行资源化利用,如用作建筑材料等。然而,热处理过程往往会产生有毒有害的二次污染物(如二英等)。为了防止这些有毒有害物质的生成,需对不稳定的挥发性污染物预先进行特殊处理,如氯化烃需在特殊设备和条件下进行处理,并对残留的疏浚物进行再处理[6-9]。Kribi等[35]使用磷酸处置疏浚物中的重金属污染物,并将酸处理后的残渣进行热处理以提高疏浚物的稳定性,结果表明,磷酸能有效降低疏浚物中重金属的迁移率,经高温处理的疏浚物可被回收用作建筑材料。热处理法仅适用于处置具有挥发性的金属(如Hg、As和Cd等)以及有机污染物,且需对处置过程中产生的有害物质进行进一步处理,成本较高,温度和停留时间是决定处置效果的关键因素[9, 26]

    • 使用固化剂按一定比例与疏浚物混合,对于稳定疏浚物中的污染物有较好的处理效果,通常将这种方法称为固化/稳定化法。固化剂通常具有较高的阳离子交换能力,如含铁化合物可降低疏浚物中的重金属污染物,硅灰和水泥等是修复污染疏浚物的理想固化剂。固化/稳定化法的要点在于提高污染物的稳定性,增强污染物在疏浚物上的吸附、沉淀和络合能力,降低有毒有害物质在环境中的(潜在)迁移率及生物利用度[36-38]。Taneez等[39]将石膏与铝土矿渣(氧化铝)的混合物作为固化剂,研究其对疏浚物中Cu、Cd、Zn、As和Mo的稳定效果,结果表明,实验制得的固化剂显著降低了疏浚物中重金属离子的浸出率与生物利用率。Wen等[40]使用壳聚糖包覆的沸石研究了其对洞庭湖沉积物中Cd的稳定效果,结果表明,使用壳聚糖包覆的沸石可有效降低沉积物中不稳定的可交换态Cd。这种修复方法不仅解决了沉积物处置过程中重金属的浸出问题,而且能够回收利用污染的沉积物,达到资源化利用的效果。将疏浚物的处置与疏浚物的资源化利用相结合,如用作建筑材料、人工潮滩的构建和滩涂整治等,是一种更加生态友好的处置方式。但随着固化/稳定化法在国内的研究越来越深入,一些新的问题暴露出来亟待解决。Shen等[41]根据固化/稳定化技术发展存在的问题提出了以下建议:应开发高性能的固化材料代替常规固化剂的过量使用,并在适当的指导方针下使用;结合AI技术确定关键的环境条件及其可能造成的影响(如不同温度、降雨频率、降水水平和冻结期因素的干湿和冻融试验),开发适用于不同环境压力的新方法;定期监测固化/稳定化法的处置效果以确保长期稳定。

    • 化学淋洗法是一种简单、实用的陆上处置技术,通过在疏浚物中加入淋洗剂将污染物从疏浚物中转移到溶液中,常用于去除疏浚物中的重金属。常见的淋洗剂包括无机酸(如硝酸、硫酸和盐酸)、有机酸(如醋酸和柠檬酸)、螯合剂(如EDTA)和表面活性剂(如鼠李糖脂)。为了提高对疏浚物的洗涤性能,可以使用多种淋洗剂共同去除污染物[42-43]。Abumaizar和Smith[44]利用乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA)、焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液以及含有两种试剂的混合溶液作为淋洗剂处置土壤中的Cd、Cr、Pb和Zn。Na2EDTA溶液对土壤样品中重金属的去除效果优于Na2S2O5,Na2EDTA溶液在Pb、Zn和Cd中优先提取Pb,对Cr的去除影响不大。在0.01 M Na2EDTA溶液中加入0.1 M Na2S2O5制成的混合液可显著提高Cd和Zn的去除效果。化学淋洗法适用于处置结合能力较弱的重金属,通过改变疏浚物的酸碱度、溶液离子强度、氧化还原电位以及络合作用去除重金属[26]。淋洗剂的类型、用量、接触时间、搅拌条件、温度及淋洗环境的化学特性是获得最佳处置效果的关键因素[9]

    • 在潮湿条件下将阴极和阳极嵌入疏浚物中,随后施加低强度电流使得阴离子向正电极移动,阳离子向负电极移动以回收疏浚物中的污染物的方法称为电化学法。修复过程结束后,积累在电极上的污染物可通过电镀、沉淀/共沉淀作用、离子交换作用或其他方法络合提取[3-5]。通常使用螯合剂作为电解质溶液,以增加重金属的流动性,常见的螯合剂分为氨基多羧酸(APCAs)和低分子量有机酸(LMWOA)[45]。Kim等[46]开展了利用HCl、HNO3、EDTA和柠檬酸等不同电解液从疏浚物中提取重金属的适宜性研究,结果表明,以柠檬酸和HCl作为电解液的电化学法均适用于提取疏浚物中的重金属。万辉等[47]利用生物电化学技术研究了不同电压对沉积物中微生物厌氧还原 PCBs的影响与规律,结果表明,在考察的电极电位范围内,电极电位值越小,沉积物中PCBs的还原脱氯速率越高。Colacicco等[48]的研究表明,即使使用表面活性剂增强污染物的流动性,电化学法对PAHs的去除能力仍较差。此外,使用该法需考虑电化学处置过程中的副效应,如阳极沉淀和有毒气体的产生等,并应评估对环境造成的潜在生态毒性。电化学法的成功取决于pH、电解液的选择、疏浚物类型、污染物的种类和数量及有机质含量[9]。电化学法目前尚处于发展阶段,多数研究集中于实验室尺度,鲜有该法大面积应用的报道[49]。因此,电化学法对疏浚物的适用性仍需进一步研究。

    • 联合修复法是指将以上提到的几种物理、化学和生物方法联合,多级使用以达到最佳处置效果的方法。多种方法的联合使用有助于最大限度地发挥各自的优势,提高修复效率,但往往成本较高[50]

      表2列举了近几年疏浚物陆上处置法的相关研究及在实际工程中的应用。陆上处置法对疏浚物中的有机和无机污染物都有较好的处置效果,且处置周期短,效率较高,处置后的疏浚物可进行资源化利用。陆上处置易受交通运输和场地等因素的限制,且成本较高,不利于处置数量巨大的污染疏浚物。表3将文中介绍的几种处置方法进行了比较分析,总结了不同处置方法的适用范围、关键影响因素及修复机制。根据疏浚物中污染物类型及处置条件选择合适的处置方法对污染疏浚物的处置至关重要。

      编号处置方法修复对象处置条件应用案例文献
      来源
      1 物理分离法 PAH和PCB 以水力旋流器作为预处理,将化学混凝和膜过滤作为后处理分离疏浚物中的有机污染物 Shingal Lake, Yongin, Korea [33]
      2 电化学法 As、Cd、Cr、Cu、
      Ni、Pb和Zn
      使用乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二胺二琥珀酸(NDDS)、氨三乙酸(NTA)和柠檬酸(CA)的电化学法处置疏浚物中多种重金属 Tancarville, Haute-Normandie, France [45]
      3 化学淋洗(酸洗法) Cu、Zn、Ni、Cd、
      Cr和Pb
      使用不同浓度的HCl、HNO3和柠檬酸酸洗疏浚物 Kaohsiung Harbor area, Chienchen River [42]
      4 淋洗—热处理
      联合处置法
      Cr、Cu、Pb和Zn 使用磷酸淋洗污染疏浚物并将酸洗后的产物热解进行资源化利用 Farciennes site, Belgium [35]
      5 电化学法 Cd、Cr、Cu、Pb、
      Zn和PAH/PCB
      使用柠檬酸和生物表面活性剂(鼠李糖脂和皂素)的电化学法同时处置疏浚物中的多种污染物 Tancarville, in the Seine River estuary, Normandy, France [51]
      6 固化/稳定化法 Cr、Ni、Cu、Cd、
      Zn、As和Pb
      选用高岭土、生石灰和硅酸盐水泥进行7年的固化/稳定化实验 Great Bačka Canal, Vrbas, [52]
      7 固化/稳定化法 As、Cd、Cu、Mo、
      Ni和Zn
      使用赤铁矿、沸石和零价铁对疏浚物进行固化处置 French navy harbour, Toulon, South- East of France [53]

      表 2  疏浚物陆上处置法研究分析

      Table 2.  Studies in recent years on land disposal of dredged materials

      编号处置方法适用范围关键影响因素修复机制
      海上处置 盖帽法 各类无机、有机污染物及氮和磷等营养物质 适用于水动力条件相对弱的环境;盖帽材料及盖帽厚度的选择 机械屏障;盖帽层对疏浚物中流动性高污染物迁移的阻滞作用
      微生物修复 有机污染物和重金属 特定微生物(菌株)的选择 特定微生物对污染物的富集或降解
      陆上处置 物理分离法 具有特殊物理性质的颗粒污染物 根据污染物物理性质选择合适的分离方法 根据污染物颗粒物理性质的差异将污染物与疏浚物进行分离
      热处置法 具有挥发性的重金属(如Hg、As和Cd等)以及有机污染物 温度;停留时间 高温作用下疏浚物中的无机污染物通过熔融法被固定,有机污染物被完全破坏
      固化/稳定化法 流动性高,结合能力弱的污染物 根据特定污染物选择合适的固化剂;受疏浚物和水环境的化学特性影响(如pH、盐度和氧化还原条件等);不同污染物的共存可能对处置结果造成影响 固化剂对污染物的吸附、共沉淀和络合作用等
      化学淋洗法 结合能力较弱的重金属 淋洗剂的选择和用量及淋洗环境的化学特性(如pH、盐度和氧化还原条件等) 通过改变疏浚物的酸碱度、氧化还原电位及络合作用去除重金属污染物
      电化学法 重金属及有机污染物 电极电位值的选择;电解液的选择;污染物的种类、pH和有机质含量等 将电极嵌入疏浚物并施加电压以去除/回收污染物

      表 3  污染疏浚物处置方法的比较分析

      Table 3.  Comparison of disposal methods of contaminated dredged material

    • 疏浚物海上处置的优点在于可实施性高且节约成本,不会对海岸、港口生态环境造成过于剧烈的影响,但存在易对底栖生物造成不利影响以及污染物的二次释放等生态环境问题。因此,除实验室尺度下的模拟实验外,现场试验和后续的持续监测工作必不可少。相较于海上处置,陆上处置对疏浚物中污染物的去除有更高的效率,若方法得当,陆上处置几乎可以去除疏浚物中所有的污染物质,但存在成本高、工艺复杂等问题。对于污染程度较轻的疏浚物,通常采用海上处置,对于污染严重的疏浚物,陆上处置则作为首选。因此,在实际的处置过程中,对疏浚物处置方法的选择应结合处置区域特点、疏浚物特性和处置需求等因素统筹考虑。在今后的污染疏浚物处置研究中,在考虑提高处置效率的同时,需要着重关注使用的修复材料与处置方法对生态环境造成的毒性影响,充分考虑复杂环境体系下的处置稳定性和可操作性等关键问题。我国疏浚物的处置需求日益增长,疏浚物的处置可与污染疏浚物的资源化利用相结合,分析两者间的适配条件与指标,根据疏浚物来源、污染情况和污染程度联合制定合乎疏浚物处置和资源化利用的方法标准。目前,国内尚未出台统一的污染疏浚物处置标准,建议相关领域的专家深入分析环境条件与污染疏浚物处置方法的适配情况,在实验室研究的基础上将各类处置方法应用于实际工程,为编制合乎我国倾废发展国情的管理和技术指南提供理论指导和实践依据。

参考文献 (53)

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