土壤穩定化修復後長期有效性定量評估研究新進展
穩定化技術是公認的針對重金屬污染土壤最有效、最可行的修復方法之一。與其他修復技術相比，穩定化技術整體具有性價比高、施工快速靈活、全生命周期環境足跡低、二次污染少等優點。一直以來，土壤穩定化修復的最大難點，是修復後的長期有效性問題。不同於土壤淋洗等「清除」技術，穩定化修復後的土壤，重金屬仍然存留其中。雖然穩定化修復顯著降低土壤重金屬的可遷移性和生物有效性，從而減少人體健康和生態風險，但在長期自然條件作用下（酸雨侵蝕、冷熱乾濕凍融循環等），重金屬的穩定性存在反彈風險，需要嚴格監測。目前國際上通用的方法是在污染地塊穩定化修復後進行長期的採樣監測。但長期監測成本巨大，且只有監測而沒有預警功能。因此，如果能在實驗室定量預測土壤穩定化修復後的長期有效性，不僅能節省監測成本，還能預測預警污染物反彈風險。我國即將開展大規模的污染地塊修復行動，急需攻克污染土穩定化修復後長期有效性定量評價這一難題。
針對上述問題，清華大學環境學院與加拿大阿爾伯塔大學合作展開研究，取得最新進展。研究針對鉛鎘複合污染土壤，使用氧化鎂和磷灰石進行穩定化修復，成功使土壤毒性浸出風險降低到標準值以下。然後使用開發的人工加速老化方法定量模擬野外雨水侵蝕，在實驗室預測了該污染土修復後104年內的長期穩定性。研究發現，該污染土在修復後26年內毒性浸出風險達標；在第52年輕微超標；從52到104年重金屬穩定性進一步降低，至104年已嚴重超標。研究還對相關機理進行了深入的分析。該論文「Assessing long-term stability of cadmium and lead in a soil washing residue amended with MgO-based binders using quantitative accelerated ageing」發表在最新一期Science of the Total Environment上。論文通訊作者為清華大學侯德義副教授，第一作者為加拿大阿爾伯塔大學博士後，清華大學訪問學者沈征濤博士。
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期刊發表截圖
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2論文圖表摘要圖
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3鉛鎘的毒性浸出濃度在模擬的0-104年的變化：從第52年開始逐漸升高
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4修復后土壤中的重金屬總含量在0-104年的變化：在雨水侵蝕的作用下從第52年
開始逐漸淋出
論文摘要
A soil washing residue (SWR) (containing 90% clay, cadmium (Cd2+) of 132 mg/kg, lead (Pb2+) of 3410 mg/kg) was stabilized with MgO (M) and MgO + bioapatite (MB) respectively at a dosage of 5% in w/w. The stability of the metals in original and amended SWRs was assessed after immediate treatment and using a laboratory accelerated ageing method simulating 26, 52, 78 and 104 years in field conditions. The dissolved Cd2+and Pb2+from the SWR in Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP) leachates significantly reduced (by 96.84-99.06%) by both amendments after immediate treatment. The stabilization remained effective within simulated 26 years as the TCLP leached Cd2+and Pb2+kept below regulatory levels. This immobilization was mainly due to the increased non-bioavailable Cd2+and Pb2+from sequential extraction tests in SWR by the amendments. At simulated 52 years, the TCLP leached Cd2+from M and MB exceeded regulatory level by 106% and 1% respectively. Large amounts of Cd2+and Pb2+were leached out by 36.74-48.18% regardless of the treatments at simulated 104 years. Although bioapatite can significantly aid the stabilization of metals by MgO, the stabilization effectiveness for both treatments diminished at simulated 52 years and from 52 to 104 years.
論文全文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.06.321
作者簡介
通訊作者：侯德義（1980-），清華大學環境學院院長助理、副教授、特聘研究員、博士生導師，中組部「千人計劃」青年專家。劍橋大學博士、斯坦福大學副博士和碩士、清華大學學士。主要從事污染土壤和地下水的調查及修復技術開發，綠色可持續污染場地修復研究。在NatureClimateChange、ES&T等期刊上發表了SCI論文近5篇。申請國家發明專利12項。(個人主頁：
http://www.tsinghua.edu.cn/publish/env/6422/2015/20151209120220162837108/20151209120220162837108_.html)
第一作者：沈征濤（1988-），加拿大阿爾伯塔大學博士後、Killam學者。劍橋大學博士，南京大學碩士、學士。主要從事土壤穩定化修復和生物炭環境應用相關研究。在JHM、EP、BT、STOTEN等期刊發表SCI論文18篇，申請國家發明專利4項。(個人主頁：
http://alessilaboratory.com/who/)
