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固化稳定化修复技术精选(九篇)

固化稳定化修复技术

第1篇:固化稳定化修复技术范文

关键词:土壤;重金属;污染;修复技术

中图分类号:X53 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20161033020

1 土壤重金属污染分析

造成土壤重金属污染严重化的主要原因就是人类活动的影响。土壤重金属污染主要来源是工业、农业以及城市生活垃圾等。特别是工业污染影响最为严重,产生的三废是主要的污染源。都会间接或者直接的排放到土壤中,对土壤成分的影响最为直接。城市汽车尾气等也会通过其他途径在土壤中得到释放,融合到土壤中改变其成分。一些农业生产活动将使用污水,或者是含农药成分较高的水源。长期使用以及堆砌垃圾也会提升土壤重金属含量。一些重金属含量较高的生活用品,例如温度计、电池等随意丢弃,能够加重对土壤的重金属污染。对环境资源的破坏也会使土壤成分发生改变。土壤重金属污染问题已经成为影响国民经济水平发展和人们生活质量提升的最为重要的因素。

2 土壤修复技术

2.1 玻璃化技术

将含有重金属的土壤放置在高温高压的环境中,通过长时间的放置,在经过冷却之后土壤中会形成较为坚硬的玻璃化物质。这是土壤中的重金属固化之后的表现。玻璃化技术能够避免土壤中的重金属物质发生转移,达到固定重金属的目的。但是玻璃化技术需要大量的电能,在修复成本上相对较高,没有得到广泛的应用。一般情况下只是针对较小面积的土壤开展的修复。玻璃化技术形成的物质不能够被充分的进行降解,只能够实现对土壤中的重金属进行固化。熔化重金属物质需要全面的计算成本。并且针对的重金属物质的不同特性,在价格的体现上也具有差异性。成本核算结果相对较大,因此为了能够控制资源、成本的投入使用。在技术开展的过程中需要控制含水量,适当添加粘土等,这样能够获取到特殊处理效果。并且玻璃化之后形成的物质能够进行循环使用,作为填充剂等材料。

2.2 固化稳定

在受到重金属污染的土壤中添加固化稳定剂,在通过物理或者化学处理过程对土壤中的重金属物质进行降解的技术。固化主要是将土壤中的重金属物质进行包裹,这样重金属物质就会形成相对稳定的状态。避免重金属物质进一步的释放。在土壤中添加适当的稳定剂,能够对重金属物质进行沉淀,使重金属吸附在相对固定的物质上。降低重金属物质的移动。固化稳定方式是使重金属物质发生钝化,这样就能够使重金属物质减少向地下移动,控制重金属的沉积。也能够在一定程度上限制重金属通过食物链方式转移到人体中,使人们能够避免受到威胁。选择合适的固化稳定剂是进行重金属治理的关键。固化稳定剂自身不能够含有重金属,不要产生二次污染。固化稳定剂的成本要得到控制,能够持续的对重金属发挥固化稳定作用。赤泥、石灰、蒙脱石等都能够起到很好地固化稳定作用。土壤重金属污染程度是固化稳定剂应用量的主要因素。通过详细计算分析重金属污染程度,制定充分的用量。固化稳定技术需要对污染土壤开展长期监控, 避免土壤中的重金属在特定条件下得到激活,再次污染土壤。

2.3 生物修复技术

主要是利用植物、微生物等的生命代谢对污染的土壤进行的治理。通过微生物作用改变土壤中化学形态,起到固定重金属或者降解的作用。提升土壤生命物体的移动效果。植物对土壤中的重金属进行提取、分解,吸收其中存在的有毒物质,对土壤进行固化,转变成分。通过植物将重金属进行汇总集中处理。植物的根系能够更好地进行重金属过滤。植物修复技术是利用自然植物的综合效应开展的修复,受到植物种类、土壤成分等多种因素的影响。能够同时对污染的水资源进行修复。具有环境美化的功能,促进土壤中有机物质含量的提升。增强土壤肥力,构建有助于植物生长的环境。但是植物对于重金属修复的耐性受到限制,只能够对中等以下土壤重金属污染开展修复。特别是一种植物一般情况只能够针对一种重金属修复,并且在修复的过程中很有可能激活其他重金属。但是基因工程的发展正在逐渐的解决这种问题。针对植物修复技术的弱点进行了转基因植物的研究,更好地发挥植物修复技术的功能。生物吸收使重金属含量降低。生物修复技术效果明显,并且成本投入较少,方便开展管理。不会产生二次污染。生物修复技术受到人们的特别关注。

3 结语

土壤重金属污染严重的威胁到人们的生命安全。使农作物生产受到影响。土壤与大气、水资源等环境有着密切的联系。开展土壤重金属修复技术的研究将会保证农产品质量,对提升人们的生命安全保障具有重要现实意义。通过多样化形式进行土壤重金属污染的修复。由于土壤重金属污染具有复杂性特点,因此要构建高效率、低成本、实用性的土壤修复技术体系,在实践中不断地进行检验推广。在不影响农产品产量的同时,充分的调动农民积极性参与到土壤治理过程中。

第2篇:固化稳定化修复技术范文

Abstract: Soil pollution is one of the important environmental problems. This paper outlines the current physical remediation, chemical remediation and bioremediation Technique as well as their research in soil pollution treatment at home and abroad. Because each one has its good points and limitations, therefore, in order to overcome the disadvantages of a single method, play the strengths of different remediation technology, this paper puts forward several suggestions to comprehensive remediation technology of strengthening the research and development of contaminated soil.

关键词: 土壤污染;重金属;石油烃;持久性有机物(POPs);土壤修复技术

Key words: soil pollution;heavy metal;petroleum hydrocarbon;persistent organic pollutants (POPs);soil remediation technology

中图分类号:X53 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)14-0313-02

0 引言

土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一,也是人类生态环境的重要组成部分。土壤是由矿物质、动植物残体腐解产生的有机物质、土壤生物、水分和空气等固、液、气三相组成的。土壤介质是非均质的集合体,结构复杂,大量有机、无机胶体和氧化物相互交错、混杂,介质表面上的存在电场和剩余力场,具有巨大的表面能,能与土壤液、气相中的离子、质子、分子相互作用。与此同时,土壤中的生物体系非常丰富,包括微生物区系、微动物区系和动物区系,其中尤以微生物最为活跃。土壤生物使土壤具有生物活性,是土壤形成、养分转化、物质迁移、污染物迁移转化的重要参与者。此外,土壤中的有机和无机的氧化性和还原性物质构成了一个复杂的氧化还原混合体系,土壤在这些物质的共同作用下表现出一定的氧化-还原特性。土壤的这些性质,使土壤具备了一定的自净能力。

虽然土壤自身的净化作用可以减少土壤中污染物的污染程度,但是如果进入土壤中的污染物含量在数量和速度上超过土壤的自净能力,即超过土壤的环境容量,终将会导致土壤的污染。土壤污染在中国已成为一个日益严重的问题。这些污染场地的存在带来了双重问题:一方面是环境和健康风险;另一方面是阻碍了城市建设和地方经济的发展。解决此问题最直接方法是场地修复[1]。

1 土壤修复技术

1.1 几种典型的土壤污染问题

1.1.1 重金属污染 采矿、冶金和化工等工业排放的三废、汽车尾气以及农药和化肥的使用都是土壤重金属的重要来源。按生物化学性质土壤中的重金属可以分为两类:第一类,对作物以及人体有害的元素,如汞、镉、铅及类金属砷等,因此,必须减少这些元素的含量使其不超过环境的容量;第二类,常量下对作物和人体有益而过量时出现危险的元素,如铜、锌、铬、锰及类金属硒等,应控制其含量,使其有益作物生长和人体健康。

1.1.2 石油污染 石油污染是指在石油的开采、炼制、贮运、使用过程中原油和各种石油制品进入环境而造成的污染,土壤中的石油污染物多集中在20cm左右的表层。石油开采过程中产生的落地油和油田的接转站、联合站的油罐、沉降罐、污水罐、隔油池的底泥,炼油厂含油污水处理设施产生的油泥,也是我国油田土壤石油污染的主要来源。污染土壤中石油主要成分为C15-C36的烷烃、多环芳香烃、烯烃、苯系物、酚类等,其中环境优先控制污染物多达30种。

1.1.3 化肥污染 化学肥料在现代化的农业生产中不仅是粮食增产的物质基础,更是农业生产资料的主体。在粮食增产中花费的贡献率在40%-60%,稳定在50%左右,但是化肥中的有毒重金属、有机物以及无机酸类等是造成土壤污染的主要来源。

1.1.4 农药污染 据初步统计,我国至少有l300-1600万hm2耕地受到农药污染。造成土壤农药污染的主要是有机磷和有机氯农药。据2000年国家质检总局数据,全国47.5%的蔬菜农药残留超标,因农残超标被退回的出口农产品金额达74亿美元。

1.2 污染土壤的修复技术 现有污染土壤的修复途径包括:第一,降低污染物在土壤中的浓度;第二,通过固化或钝化作用改变污染物的形态从而降低在环境中的迁移性;第三;从土壤中去除[2]。下面介绍几种土壤的修复技术:

1.2.1 物理修复 治理污染土壤的方法在20世纪80年代以前仅仅限于物理法和化学法。如早期的焚烧法、换土法以及隔离法等都要求高温、人力以及机械设备等,不仅成本很高,最主要的是没有从根本上解决污染问题,这些处理方法仅仅是使污染物发生了转移,对这些污染物还需要进一步的处理,目前这些方法仅仅应用于处理一些突发的紧急事件。而现在出现的一些经济可行的新技术、新工艺等逐渐成为了研究的热点,如:电修复法、土壤气相抽提法及CSP法、热解析法等。

电修复法:将电极插入到受污染的地下水或土壤区域,在直流电的作用下形成直流电场,则土壤中的离子和颗粒物质会沿着电场方向发生定向的电渗析、电泳运动以及电迁移,使土壤空隙中的荷电离子或粒子发生迁移运动;热解析法主要用于修复有机物,它是通过加热升温土壤,收集挥发性污染物进行集中处理;土壤气相抽提法是一种原位修复技术,主要是去除石油污染土壤中挥发性或半挥发性的石油组分;CSP法是用煤和焦炭等含碳的物料当作吸附物,在90℃和强烈搅拌下通过煤表面强力吸附烃基污染物,然后用重选或浮选法将干净的土壤和吸附有烃基化合物的煤分开。

电修复法与传统的土壤修复技术相比具有经济效益高、不破坏现场生态环境以及接触毒物少的优点,更加适用于治理渗透系数低的密质土壤。而热解析法需要消耗大量的能力并且容易破坏土壤中的有机质和结构水,同时还会向空气会发有害蒸汽而造成二次污染。土壤土壤气相抽提法具有可操作性强、处理污染物的范围宽、可由标准设备操作、不破坏土壤结构及可回收利用废物等优点。

1.2.2 生物修复 在减少土壤中有毒有害物质浓度的时候利用生命的代谢活动使污染的土壤恢复到健康状态,这种修复土壤的方式为生物修复。目前有以下三类:

①微生物修复。土壤中的某些微生物对一种或多种污染物具有沉淀、吸收、氧化和还原的作用,微生物修复就是利用这种作用来降低土壤重金属的吸收、修复被污染的土壤和降解复杂的有机物。

影响微生物修复土壤的因素有很多,如温度、水分、pH以及氧气等。每种微生物对生物因子都会有一定的耐受范围,在同一个环境中,多种微生物就比一种微生物的耐受范围宽。如果环境的条件超过了所有定居微生物的耐受范围则微生物的修复作用就会停止。

②植物修复。利用能够富集重金属的植物清除土壤重金属污染的设想是美国科学家Chaney在1983年首次提出的,这就是植物修复技术。污染土的植物修复技术根据植物修复的机理和作用过程可以分为4种基本类型:植物提取、植物挥发、植物稳定和植物降解。

植物提取主要是靠植物吸收土壤中的污染物,这些污染物运输并储存在植物体的地上部分,通过种植和收割植物而达到去除土壤中污染物的目的;植物挥发净化土壤可以分为两种方式:一是土壤中的污染物在植物根系分泌的特殊物质的作用下转化为挥发态,其二是植物将土壤中的污染物吸收到体内在转换为气态物质释放到大气中;植物稳定是指植物通过某种生化过程使污染基质中污染物的流动性降低,生物可利用性下降;植物降解是通过植物根系分泌物与根际微生物联合作用而达到降解污染物的生物化学过程,这种主要是处理复杂的有机物。

以上几种方式中植物提取修复是目前应用最多、最有发展前景的技术;而植物挥发修复技术仅仅限于挥发性物质,将这些污染物转移到大气中有没有环境风险还不确定,因此应当谨慎采用;植物稳定修复仅仅是暂时固定污染物,当土壤环境发生变化时污染物可能将重新被激活而恢复毒性;因此,没有彻底解决土壤污染问题。

③动物修复。动物修复技术主要是通过土壤动物群来修复受污染的土壤,分为直接作用:吸收、转化和分解;间接作用:改善土壤理化性质,提高土壤肥力,促进植物和微生物的生长。动物修复技术包括两方面内容:第一,生长在污染土壤上的植物体和粮食等饲喂动物,通过研究动物的生化变异来研究土壤的污染状况;第二,直接将蚯蚓、线虫类等饲养在污染土壤中进行研究。目前这项技术较多的应用在石油类污染中。

1.2.3 化学修复 化学修复是通过土壤中的吸附、溶解、氧化还原、拮抗、络合螯合或沉淀作用,以降低土壤中污染物的迁移性或生物有效性。常用的有以下几种:

第一,固化:为了控制污染物在土壤中的迁移,一般是将含有重金属的污染土壤与固化剂按照一定的比例进行混合,熟化后形成渗透性较低的固体混合物,从而隔离了污染土壤与外界环境的影响将污染物固封在固化物中;第二,稳定化:将污染物转化为不易溶解、迁移能力小以及毒性小的形式或状态,主要是通过在土壤中加入化学物质改变重金属的形态或价态实现的;第三,萃取法:使用有机溶剂对石油污染的土壤中的原油进行萃取主要是根据相似相溶原理进行的,萃取后对有机相进行分离,回收油用于回炼,而分离的溶剂循环使用。第四,淋洗法:受到污染的土壤经过清水淋洗液或含有化学助剂的水溶液淋洗出污染物。

以上几种方式各有自己的优势和适用范围,因此在处理污染土壤时应当根据实际情况选择适宜的处理方式以达到预期的处理效果。如:固化适用于面积小但是污染严重的土壤;萃取法仅仅适用于受油污浓度较高的土壤;而化学氧化法虽然操作比较复杂但是可以灵活的应用于不同类型污染物的处理中[3]。

2 结语

土壤修复技术是一项涵盖地质学、化学、物理学、材料学、生物学和环境学的多学科综合技术。近年来,对石油污染土壤治理的研究很多,世界各国纷纷制定石油污染土壤的修复与治理计划,并取得很大进展目前土壤重金属污染物修复技术在探索中发展。物理修复、化学修复、生物修复技术本身都有明显的局限性。物理修复技术能量消耗高、需要专门设备、处理成本高、工作量大,只能处理小面积的污染土壤;化学法处理易破坏土壤团粒结构、处理成本高、存在二次污染的风险;生物修复存在过程缓慢、污染物降解的有些中间产物毒性甚至超过其自身,场地条件和环境因素对修复效率的影响大,修复效果不稳定。为克服单一方法的缺点,发挥不同修复技术的长处,研究开发土壤污染综合修复技术尤显重要。重点在不同生物技术的综合利用和开发物理、化学和生物联合修复工艺。

土壤修复技术是一项多学科的综合技术,涵盖了化学、材料学、地质学、物理学、环境学以及生物学等。通过本文我们知道物理修复技术能力消耗高、处理成本大而且需要专门的设备,它只能处理小面积的土壤污染;化学法处理成本高而且存在二次污染的风险;生物修复过程缓慢,场地条件和环境因素对修复效率影响较大,因此修复效果不稳定。为了发挥不同修复技术的长处而克服单一方法的缺点,必须研究和开发综合修复污染土壤技术,其重点是在不同生物技术的综合利用和开发物理、化学和生物联合修复工艺。

参考文献:

[1]谢剑,李发生.中国污染场地的修复与再开发的现状分析.世界银行,美国,2010,9.

第3篇:固化稳定化修复技术范文

关键词:黏土矿物;土壤;重金属;钝化;进展

中图分类号:S156.99文献标识号:A文章编号:1001-4942(2017)02-0156-08

农田土壤重金属污染主要来自于铅矿、铅锌矿等开采的废水和废渣排放,矿山开采废气中重金属的U散、沉降,含重金属的工业废水排放与农田污水灌溉,含重金属农药、化肥与有机肥的大量施用,城市污水处理厂污泥排放和农用污染,以及含重金属的城市垃圾倾倒淋滤造成的农田土壤污染等。在过去几十年中,由于国家和地方政府对农田土壤重金属潜在污染的重视不够,导致目前我国农田土壤重金属污染呈现由点向面、由大中城市周边向远郊农村扩散的趋势,许多地区农田土壤重金属污染呈现出区域性和流域性污染发展态势,导致农田土壤环境质量恶化与农产品质量安全受重金属污染威胁十分严重,特别是在一些经济发达地区[1]。在南方酸性水稻区,如湖南、江西、湖北、四川、广西、云南、广东等地区,农田土壤重金属镉污染超标现象较为普遍,稻米镉超标明显。据有关文献不完全统计,我国耕地受到镉、铅、砷、铬、汞等重金属污染近2 000万公顷,约占总耕地面积的1/6,其中重金属镉污染耕地面积占近40%,主要涉及11个省25个地区[2]。2014年4月17日环境保护部和国土资源部全国土壤污染状况调查公报指出,全国土壤总的点位超标率为 16.1%,其中镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物点位超标率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%[3]。面对农田重金属污染面广、量大,尚未成熟的大面积修复治理技术的现状,本文重点就黏土矿物材料在农田土壤重金属特别是镉污染钝化修复中的研究进展进行了较为详细的综述,以期为我国农田土壤重金属污染钝化修复技术的进一步发展提供新的思路。

1农田土壤重金属污染修复技术

农田土壤重金属污染修复对技术要求很高,在目前国内外研究中,大量土壤重金属污染修复成熟技术主要来自场地,如固化/稳定化技术、淋洗技术、电动修复技术、热解吸法等,这些修复技术成本均较高,同时在场地土壤重金属污染修复中,基本不考虑修复后土壤环境质量。而农田土壤重金属污染修复在保证修复效果的同时,必须保障修复前后土壤环境质量不会产生明显变化,不会影响农业正常生产。因此,场地重金属污染修复中大量成熟技术难以复制到农田土壤重金属污染修复中应用。目前,适用于农田土壤重金属污染修复的技术主要包括以下4种:(1)农艺调控技术,主要包括通过良好农田水分管理措施、良好肥料运筹、良好耕作及轮作措施,以及酸性土壤pH值调节措施等,降低土壤中重金属有效性,阻控重金属向农作物可食部位的迁移累积;(2)高效钝化修复技术,主要是通过向农田耕作表层土壤中添加环境友好型钝化材料,借助土壤重金属在钝化材料表面及内孔的吸附、络合、沉淀、置换等作用,降低土壤中重金属离子的活性,实现重金属离子在土壤中的钝化/固定化,阻控重金属离子在土壤中向农作物根系的运移,降低农作物可食部位对土壤重金属的吸收累积,实现农产品安全生产;(3)植物修复技术,主要是利用筛选出的富集及超富集植物对农田土壤中重金属的吸收提取,降低土壤中重金属含量的一种修复技术;此外,植物修复技术中还包括:植物稳定化技术,即利用植物根系分泌出的化学物质与土壤重金属发生反应,实现对土壤有害重金属的钝化/稳定化等;(4)植物叶面阻隔技术,主要是通过在农作物叶面喷施微量元素(简称叶面微肥或叶面调理剂),抑制或拮抗农作物对土壤重金属元素的吸收累积。

在上述4种农田土壤重金属污染修复技术中,农艺调控措施和植物叶面阻隔技术一般修复效率较低,特别是叶面阻隔技术,修复效果还存在不稳定、异地复制效果较差的缺点,目前有关植物叶面阻隔机理尚不完全清楚。农艺调控措施中,水分管理技术特别对南方酸性镉污染水稻田具有较好的调控效果,但长期淹水需要大量清洁水源,在干旱季节将会导致水源困难,对该技术的应用将产生不利影响;良好肥料运筹将受到农作物对肥料需求的限制,对能够造成土壤重金属活化的肥料控制又会受到农作物正常生长的肥料需求影响,所以如何在通过良好施肥措施控制土壤有害重金属活性的同时实现农作物的健康生长仍然需要开展大量研究工作;酸性土壤pH值调节目前主要使用石灰,石灰的大量长期使用会产生一系列负面影响,而且效果也普遍较低,操作极不便利。植物修复技术一般适应于重度重金属污染农田,且修复时间长,修复过程中影响农作物正常活动,大量修复补偿经费政府将难以承受,该项技术大面积推广应用存在困难。钝化修复技术具有修复速率快、效果好、稳定性强、价格适中、操作简单等优点,特别适用于大面积重金属污染农田土壤的修复治理,是目前国内研究最为活跃的农田土壤重金属污染修复技术。

2钝化修复技术的发展历史

农田土壤重金属污染钝化修复与场地重金属污染固化修复技术不同,根据美国国家环保署(EPA)的定义,固化技术主要指将污染物囊封入惰性基材中,或在污染物外面封装上低渗透性材料,通过减少污染物暴露的淋滤面积以达到控制污染物迁移的目的,也称为稳定化技术。两者最大的差别包括所使用的修复剂不同,修复目标物土壤的用处差异。其中农田土壤重金属污染所使用的钝化剂主要是一些环境友好型材料,包括:黏土矿物、生物炭、含磷材料、有机物料、硅钙类材料等,而场地污染修复所采用的固化材料主要包括:无机粘结物质,如水泥等;有机粘结剂,如沥青等热塑性材料;热硬化有机聚合物,如尿素、酚醛塑料和环氧化物等,玻璃化物质等。所以,场地重金属污染土壤固化修复后基本失去了农用价值。

农田土壤重金属钝化修复研究主要开始于20世纪50年代,其研究思路来源于科研人员采用吸附剂吸附去除水体中有害重金属离子。通过科研人员大量研究发现,土壤重金属污染的危害主要源于存在于土壤中具有活性的那部分重金属离子,而重金属离子一旦被钝化或固定,使其活性下降,亦即降低其在土壤中的迁移性,其对植物的毒性将极大地下降,随后研究人员逐渐将这些重金属离子吸附剂应用到土壤重金属污染的吸附固定中。80年代以后,大量钝化材料,如黏土矿物材料、沸石分子筛材料、磷酸盐、石灰、有机物料、人工合成的沸石、污泥、含铁氧化物材料等被大量应用于土壤重金属Pb、Cd、As等污染的钝化修复研究中[4-15]。

由于不同重金属元素化学性质差异较大,在同一钝化材料表面的吸附、离子交换、络合等作用存在着明显的差别,而在重金属土壤毒性评价中常常用重金属离子的迁移性能来评估重金属元素在土壤环境中的归趋和生物学毒性。不同重金属离子间存在着独特的移动性能,所以在实际农田土壤重金属污染钝化修复中,一般难以找到单一的钝化修复剂用来降低大部分有害重金倮胱拥挠行性,而对土壤中微量元素和大量元素不产生吸附固定作用。在已有研究的大量钝化剂中部分适合于几种重金属离子,但对各种有害重金属离子的钝化效果还要取决于所加入钝化剂的量。

对于重金属污染程度较轻的农田土壤,可以根据重金属在土壤中的存在特性,向土壤中施加各种钝化修复剂,如黏土矿物、生物质、有机堆肥、人工合成沸石、橄榄皮等[16-20],用以修复被重金属污染的土壤。当外源钝化剂添加到土壤中后,与重金属离子产生离子交换、吸附、表面络合和沉淀等一系列反应。各种钝化剂的钝化修复效果除了与添加的剂量有关外,还与所使用钝化剂的种类和添加的形式、钝化剂自身与重金属离子的物理化学性质等密切相关。例如,在实际研究过程中,由于低成本和高溶解性,常用Ca(H2PO4)2代替CaHPO4,以Ca(H2PO4)2和CaCO3进行混合,能明显降低重金属元素的可提取态浓度,有效地实现对重金属离子进行钝化。由于易溶解和反应,CaO是一种非常有效的钝化剂,尤其是在钝化固定重金属镉、铅和锌元素方面,它的添加会导致土壤pH值迅速升高,促使土壤中重金属镉、铅和锌等形成氢氧化物沉淀;同时,由于石灰具有较高的水溶性,它能更有效地渗入土壤孔隙中,比其它钝化剂具有更好的修复效果。如在土壤中添加石灰、红泥和高炉渣钝化修复镉、铅和锌污染,试验结果表明,3种钝化剂均可明显降低土壤中镉、铅和锌的有效态含量,红泥在降低生菜地上部重金属含量方面效果最好,与对照相比,生菜中镉、铅和锌含量降低分别达86%、58%和73%;红泥和石灰修复下,土壤呼吸强度、脲酶和脱氢酶活性明显增加[21]。

在土壤化学修复中,石灰是使用时间最久的钝化剂,但石灰在实际应用中由飘,农民撒施极不方便,而且在实际应用中发现施石灰对酸性水稻田Cd污染稻米降Cd效果并不十分理想,其中一个原因可能是由于Ca2+与Cd2+有相近的离子半径,所以导致已吸附在土壤颗粒上的Cd2+可被Ca2+重新置换到土壤溶液中而再次有可能被植物所吸收,导致施石灰降低作物吸收Cd的效果并不明显。同时发现施石灰降低土壤pH值维持时间较短,一般仅有2~3个月时间,土壤pH值又会迅速上升,这样需要反复增施石灰以便保持效果,而长期大量施用石灰又会导致土壤钙化、板结,影响农作物正常生长。此外,硫磺及某些还原性有机化合物可以使重金属可溶性转变成为高度难溶性的硫化物沉淀,磷酸盐类物质如磷灰岩、羟基磷灰石等可与重金属铅等反应形成难溶磷酸铅,可促进铅等重金属的沉淀,减少土壤中的铅离子等的可溶态和可提取态含量,但这些研究大部分仍然以实验室模拟试验为主。如国外相关科研人员在实验室利用Pb(NO3)2与天然磷矿石混合开展土柱试验,发现天然磷矿石可固定39%~100%的铅(British Standards Institution,1988);Haidouti[22]采用盆栽试验,对含汞920 μg/kg的污染土壤添加天然沸石进行处理并种植黑麦草和紫花苜蓿,研究发现土壤添加不同含量的天然沸石后,黑麦草和紫花苜蓿地上部和根部中汞的含量明显降低,分别减少50%和80%以上。因此,科研人员认为,在重金属污染土壤中添加少量沉淀剂如磷酸盐等,可以降低植物对重金属的吸收作用。但应该注意到的是向土壤中添加熟石灰、碳酸钙、硅酸钙和硅酸镁钙等化学物质,均会给土壤理化性质和微生物生长环境带来不同程度地不利影响,导致土壤环境质量下降,对作物生长产生不利影响。因此,需要进一步筛选和研究对土壤环境友好的重金属污染钝化修复剂。

3黏土矿物材料对农田重金属污染钝化修复

3.1黏土矿物材料的特性

利用天然矿物治理土壤重金属污染的方法是建立在充分利用自然规律的基础之上的,体现了天然自净化作用的特色,不会给农田土壤带来二次污染,具有环境友好型特点。黏土矿物(clay minerals)是黏土岩和土壤的主要矿物组成,是一些含铝、镁等为主的含水硅酸盐矿物[23]。除坡缕石、海泡石具链层状结构外,其余均具层状结构,颗粒极细,一般小于0.01 mm,加水后具有不同程度的可塑性。自然界中一般还包括高岭土、蒙脱土、伊利石等。

海泡石是具有链式层状结构的纤维状富镁硅酸盐黏土矿物,由二层硅氧四面体片之间夹一层金属阳离子八面体组成,为2∶1型,其化学式为Mg8(H2O)4[Si6O15](OH)4・8H2O,其中SiO2含量一般在54%~60%之间,MgO含量大部分在21%~25%之间,并常伴有少数置换的阳离子。我国是世界上少数几个富产黏土矿物材料海泡石的国家之一,但开发利用却十分滞后,目前仍以出口原料为主。由于海泡石比表面面积较大,理论计算其内表面可达500 m2/g,仅次于活性炭,但其价格仅为活性炭的十几分之一,价格极其低廉,而且易于开采。因此,加强对海泡石的开发利用研究有着极其重要的意义。Onodera研究表明,用海泡石吸附水体中Cd2+、Pb2+、Zn2+、Cu2+,在5 min内即可达到平衡,说明海泡石对重金属不仅具有较强的吸附能力,而且吸附速率快。在水溶液pH值为5时,浓度分别为100 mg/L的Cd2+、Pb2+、Hg2+溶液,经改性海泡石吸附处理后,重金属去除率均达到98%以上。pH值是影响海泡石吸附重金属能力的重要因素,pH值

3.2黏土矿物材料对农田土壤重金属钝化修复作用

黏土矿物钝化修复土壤重金属污染具有不同于其他修复技术的优点,如原位、廉价、易操作、见效快、不易改变土壤结构、不破坏土壤生态环境等,并且能增强土壤的自净能力[24]。国内外对黏土矿物钝化修复农田重金属污染开展了大量研究工作。研究表明,盆栽土壤经海泡石钝化修复后,pH值明显提高,有效态Cd含量则明显降低,与对照相比,在土壤重金属镉含量分别为1.25、2.50 mg/kg和5.00 mg/kg时,添加海泡石可使土壤Cd有效态含量分别降低11.0%~44.4%、7.3%~23.0%和4.1%~17.0%,海泡石钝化修复可以明显提高菠菜产量,在上述3种Cd浓度污染土壤下,海泡石钝化修复可使菠菜产量分别比对照增加2.76~5.11、0.68~1.40、1.48~7.12倍,在海泡石添加量为1%~10%时,菠菜地上部Cd含量分别比对照降低78.6%~300.4%、44.6%~169.0% 和18.1%~89.3%[25]。采用蛭石χ亟鹗粑廴就寥佬薷幢砻鳎添加蛭石的土壤pH值由初始的4.17增加到5.99,土壤中Cu、Ni、Pb、Zn交换态和碳酸盐结合态含量明显降低,试验蔬菜莴苣和菠菜可食部位重金属含量降幅达60%以上[26]。王林等[27]通过盆栽试验研究表明,菜地土壤中添加海泡石、酸改性海泡石以及二者与磷酸盐复配使用均能显著降低土壤提取态Cd、Pb的含量,最大降低率可分别达23.3%和47.2%,其中钝化材料复配处理效果要优于钝化材料单一处理。菜地土壤添加海泡石和磷酸盐,可在一定程度上提高土壤pH值,增加土壤对重金属离子的物理化学吸附作用,以及生成矿物沉淀等,促进污染菜地土壤中的Cd、Pb由活性高的交换态向活性低的残渣态转化,显著降低Cd、Pb的生物有效性和迁移能力。

当前,我国南方酸性水稻田重金属Cd污染形势突出,土壤Cd污染约占重金属污染的40%,稻米Cd超标比较普遍,稻米安全生产面临较大挑战,迫切需要高效、稳定、价低、友好的钝化修复材料及其修复技术。国内外尽管在长达几十年的时间中开展了大量钝化修复技术研究,但由于欧美发达国家农田污染面积一般较小,大量土壤重金属污染修复技术研究主要以场地污染研究为主,国内有关农田重金属污染钝化修复技术虽然研究较多,但主要以实验室研究为主,田间小面积试验为辅,技术大面积复制的高效性、稳定性、长期钝化修复的环境友好性等尚不明确,现有技术的大面积推广应用仍然存在许多不确定性。因此,加强南方酸性水稻田重金属污染,特别是Cd污染的修复技术研究急迫而艰巨。在已经开展的钝化修复研究中,以黏土矿物材料研究较多。在大田试验研究中,海泡石分别与磷肥和生物炭复配用于农田重金属Cd污染钝化修复,当666.7m2海泡石添加量为1 000 kg 时,可使糙米中Cd含量降低46.5%,当1 000 kg海泡石与333.5 kg 磷肥联合使用时,糙米镉含量降幅高达72.9%。当1 000 kg 海泡石与333 kg 生物炭联合使用时,糙米中Cd的降幅可达63.6%,联合钝化效果几乎是海泡石与生物炭单一修复之和,表明海泡石和生物炭之间具有很好的兼容性[28]。黏土矿物材料对重金属离子的吸附作用是其重要特性之一,其吸附机理包括物理吸附、化学吸附和离子交换3种。重金属铅在农田土壤污染中,大部分被表层土壤所吸附固定,这是因为土壤中含有的伊利石、蒙脱土和高岭土对Pb2+的吸附作用要比对Ca2+的吸附作用力大2~3倍,因而导致铅在耕作层土壤中的迁移力较弱,土壤中的蒙脱土和高岭土对铬的吸附作用同样较强[29]。土壤对砷的吸附则以黏土矿物中铁铝的氢氧化物为主[30]。Kumpiene等[31]研究了采用斑脱土修复As污染土壤,添加10%的斑脱土即可使土壤中As的淋溶量减少50%。郝秀珍等[32]通过盆栽试验研究了添加天然蒙脱土和沸石对铜矿尾矿砂上黑麦草生长的影响,结果发现,尾矿砂中加入蒙脱土可以显著降低有效态锌含量,但对有效态铜的含量无明显影响。屠乃美等[33]通过田间试验研究了不同改良剂对铅镉污染稻田的改良效应,结果显示,对Pb、Cd污染的水稻田土壤,施加适量的海泡石和高岭土具有一定的改良效果,水稻的生长发育得到明显改善,产量获得了一定的提高,土壤和糙米中2种重金属的含量明显降低。在施用钙镁磷肥、石灰、海泡石和腐植酸的试验研究中,除腐植酸外,另外3种修复剂均可有效地降低土壤重金属Cd的有效态含量,降幅达26%~97%,稻米Cd降低率可达6%~49%,其中,海泡石效果最为显著,而腐植酸效果一般[34]。说明黏土矿物材料对农田土壤重金属污染具有较好的钝化修复效果。

3.3农艺措施对钝化修复效应及稳定性影响

在农田重金属污染钝化修复中,农艺措施、耕作制度及环境条件的变化等都有可能对土壤重金属钝化修复效应及稳定性产生一定的影响。王永昕等[35]在重金属Cd污染土壤黏土矿物材料海泡石钝化修复下,研究施用鸡粪对钝化修复效应的影响,结果表明,与对照相比,增施鸡粪可以显著降低小白菜地上部和根部Cd含量,降低幅度分别达26.9%~32.1%和7.7%~24.8%;在大田试验中,钝化修复下增施鸡粪小白菜地上部和根部Cd含量可分别降低7.5%和16.4%。不同钝化修复下菜地土壤有效态Cd含量均较对照呈现不同程度的降低。其中,海泡石钝化修复下,增施鸡粪效果最为明显,盆栽试验和大田试验下,土壤有效态Cd最大降幅分别为17.7%和10.3%。王朋超等[36]通过盆栽试验研究表明,在菜地重金属Cd污染钝化修复中,施加过磷酸钙和钙镁磷肥后,油菜地上部Cd含量与对照相比分别降低54.3%~86.7%和74.4%~79.6%,其中当过磷酸钙和钙镁磷肥施加量为中高剂量时,油菜地上部Cd含量降低至 0.18 mg/kg和0.10 mg/kg。说明施加磷肥有利于菜地Cd污染钝化修复作用。淹水处理可使重金属Cd污染酸性稻田土壤处于还原状态,土壤pH值升高,OH-含量增加;此外,土壤中SO2-4被还原成S2-,均对Cd的沉淀有促进作用,有利于Cd污染酸性水稻田钝化修复的稳定性,而干湿灌溉和旱作均对镉钝化稳定性存在一定的不利影响[37]。总体来看,农艺措施对农田土壤重金属Cd污染钝化修复效应与稳定性具有一定的影响,而翻耕、轮作等钝化修复效应及稳定性影响目前研究较少。因此,在农田土壤重金属Cd污染钝化修复中如何发挥好农艺与耕作措施的协同强化作用,避免不利因素对钝化修复效应及稳定性的影响仍然需要通过开展大量研究工作,以便确定钝化修复中良好的农艺与耕作措施。

3.4黏土V物钝化修复对农田土壤环境质量的影响

农田土壤重金属污染钝化修复效应评价的一个重要方面就是环境友好性,即长期高效的钝化修复不应导致农田土壤板结、盐碱化和环境质量下降,影响农业稳产高产。目前,有关钝化修复对农田土壤环境质量影响研究较少,特别是长期跟踪监测研究更少,大量钝化修复研究主要集成在修复效应研究方面。连续2年酸性水稻田Cd污染土钝化修复试验表明,添加海泡石对土壤脲酶、磷酸酶活性和微生物量碳等均无明显影响,钝化修复提高了土壤过氧化氢酶活性,土壤微生物量N和真菌出现一定程度的降低[38]。在湖南省某地酸性Cd污染水稻田钝化修复试验中,稻田施用海泡石和坡缕石进行钝化稳定化,在水稻收获时,测定的土壤中脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性均有不同程度的提高,钝化修复明显有利于土壤中相关代谢反应的恢复,两种黏土矿物对土壤中水解氮含量无明显影响,但对土壤有效磷含量有一定的降低作用[39]。采集长期污灌菜地土壤进行盆栽试验表明,在黏土矿物材料海泡石钝化修复下,补充添加适量的鸡粪可明显提高土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性,与对照相比,3种酶的含量分别增加14.0%~47.6%、2.0%~22.4%和6.4%~38.6%;大田试验条件下,3种酶的含量分别增加22.2%、5.5%和36.5%。说明在菜地土壤Cd污染黏土矿物材料钝化修复下,补充施加适量的鸡粪不仅可以起到强化Cd 钝化修复效应,而且可以进一步提高土壤酶活性,改善Cd 污染污灌菜地土壤环境质量[32]。孙约兵等[40]采用盆栽试验研究表明,海泡石钝化修复下,土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性分别增加14.2%~28.8%、23.5%~34.0%和5.1%~15.4%,真菌和细菌数量分别增加45.6%~96.5%和15.5%~91.7%。而Cd污染酸性水稻田土壤鸡粪和生物炭复配持续两年钝化修复后,各修复的土壤有效磷和碱解氮含量间并无显著性变化[33]。

总体来看,黏土矿物材料钝化修复重金属污染农田土壤,在不影响农作物产量及品质的情况下,对土壤环境质量不会产生有害影响,而且具有一定的改善土壤环境质量的作用,有利于农作物的生长和产量及品质的提高。

4展望

当前我国农田土壤重金属污染形势严峻,迫切需要研发高效钝化阻控修复材料和产品及易操作、可推广的钝化修复技术体系。黏土矿物作为一种环境友好型材料,在我国储量丰富,易于开采,价格适中,且其自身与土壤环境融合性好,对土壤环境具有改善作用,但在今后仍需加强对黏土矿物材料长期钝化修复稳定性、黏土矿物材料不同添加剂量及不同老化时间对土壤重金属钝化修复效应、农艺与耕作制度及环境条件变化对黏土矿物材料重金属钝化修复效应与稳定性影响、黏土矿物材料长期钝化修复对土壤环境质量影响、黏土矿物材料对农田重金属污染钝化修复机理、中重度重金属污染农田黏土矿物材料与其他技术联合集成技术以及钝化修复技术异地复制稳定性的研究等。针对农田土壤重金属不同污染程度、不同土壤特性,采取相应的施加剂量和修复技术方法,以实现对轻中重度重金属污染农田的高效钝化修复,实现农产品安全生产,保障人体健康。

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收稿日期:2016-11-18

基金项目:国家现代农业产业技术体系之棉花产业技术体系项目(CARS-18-10);转基因新品种培育重大专项(2016ZX08005-003、2014ZX0800501B);泰山学者建设工程专项(NO.ts201511070)

第4篇:固化稳定化修复技术范文

河道生态护岸技术的发展。

关键词: 河道; 生态护岸; 形式;应用;

中图分类号:TV861 文献标识号:A 文章编号:2306-1499(2013)07-(页码)-页数

目前,随着经济的快速发展,一方面河道在保障经济生活与建设良好生态环境中的作用越来越大;另一方面由于人类活动的影响,与我们生活生产息息相关的河道功能退化、水质恶化。水多为患,水少为愁,水脏为忧,此类突出问题集中反映在河道。生态护岸是指恢复后的自然河岸或具有自然河岸“可渗透性”的人工护岸,将护岸由过去的混凝土结构改造成为能使水体和土体、水和生物相互涵养,适合生命栖息和繁殖的仿自然状态的护岸。它拥有渗透性的自然河床与河岸基底,丰富的河流地貌,可以充分保证河岸与河流水体之间的水分交换和调节功能,同时具有一定的抗洪强度。

1.河道护岸工程的发展历史

长期以来,传统的河道护岸工程往往局限于防洪、排涝、引水和航运等基本功能。在护岸工程设计中,特别是城市河道,为了控制河势和确保河道的防洪安全,着力于运用块石、混凝土等硬质材料的结构设计,使得许多河道被人为渠化。这样一来,对河道和人类造成了诸多方面的负面影响:

1.1河岸衬砌硬化

土体与水体的关系相割裂,隔断了河道水域中的生物、微生物与陆域的接触,并引起其自然生存环境恶化,河流的天然自净能力下降;

1.2河道两岸修筑防洪堤岸

实施硬化护坡之后,河流从前的滨水环境发生了改变,人与河流原本的和谐关系被破坏,人们失去了往昔那种自然野趣的亲水、休闲和娱乐场所;

1.3按传统方法整治后的河道

河槽渠化,河岸硬化,边界整齐,走向笔直,与现代人追求回归自然、与自然和谐相处的景观需求和心理期待完全相背。到20世纪中叶,随着回归自然、景观文化、亲水等新理念的不断涌现,生物护岸技术开始得到了重视,其应用也逐渐广泛起来。现代生物护岸技术是结合工程、生物与生态的理论,有意识地尽量利用天然材料作为河岸保护的素材,进行生物护岸建设,不再仅仅强调护岸的抗冲刷力、行洪能力等,而是强调安全性、稳定性、景观性、生态性、自然性和亲水性的完美结合。

2.生态护岸的防护原理

在水域相对开阔,水流较缓,河道水位变化不大的河段可以采用植物的根、茎(枝)或整体作为生态护岸结构的主体元素对河岸进行防护。这种防护方式将植物的根、茎(枝)或整体按一定方式和方向排列插扦、种植或掩埋在边坡的不同位置,在植物群落生长和建群过程中,植物的根系在土中错综盘结,使边坡土体在其延伸范围内成为土与根系的复合材料,加固和稳定边坡。然而,在水流较急、岸坡坡度较陡的河段,植物根系无法控制土体深层滑动,若植物根系延伸范围内无稳定的岩土层,则其防护作用便不明显,需结合圬工进行河岸防护。采取圬工防护措施对减轻护岸修建初期的不稳定性效果很好,其深层锚固措施对边坡的加固作用非常有效。随着时间的推移,混凝土的老化,钢筋的腐蚀,材料强度会降低,圬工防护与加固效果也越来越差。而随着植物的生长和繁殖,生物量的增加,植物措施在减轻坡面不稳定性和防治侵蚀方面的作用会越来越大。因此,植物措施与圬工措施相结合,发挥二者各自的优点,在保证边坡稳定的同时,起到生态修复作用,达到人类活动与自然环境相和谐的目的。

3.生态护岸的主要技术措施

目前,随着科学技术的快速发展,许多新技术、新材料被用于国内外河道生态护岸中。主要有以下措施:

3.1固土植物护坡

即利用根系发达的植物进行固土护坡,既可起到防止水土流失作用,又可以满足生态环境修复需要,同时还可以人造景观。

3.2网石笼结构生态护岸

网石笼结构生态护岸,可以构造铁丝网与碎石复合种植基。即由镀锌或喷塑铁丝网笼装碎石、肥料及种植士组成。在河道护坡中,一般选用耐锈蚀的喷塑铁丝网笼。

3.3土工材料复合种植技术

该项技术又分:土工网复合植被,土工网垫固土种植基,土工格栅固土种植基,土工单元固土种植基等技术。其中,土工网复合植被技术,又称草皮加筋技术。土工网垫固土种植基,主要由网垫和种植土、草籽等组成。网垫质地疏松、柔韧,有合适的空间,可充填土壤和沙粒。植物的根系可以穿过网孔生长,长成后的草皮可使网垫、草皮、泥土表层牢固地结合在一起。土工格栅固土种植基,是利用土工格栅进行土体加固,并在边坡上植草固土。土工单元固土种植基,是利用聚丙烯等片状材料经热熔粘接成蜂窝状的网片整体,在蜂窝状单元中填土植草,起固土护坡作用。

3.4植被型生态混凝土护坡

植被型生态混凝土亦称绿化混凝土,由多孔混凝土、保水材料、缓释肥料和表层土组成。在城市河道护坡结构中,可利用生态混凝土预制块进行铺设,或直接作为护坡结构,既实现了混凝土护坡,又能在坡上种植花草,美化环境,使江河防洪与城市绿化完美结合。

3.5水泥生态种植基

水泥生态种植基,是由固体、液体和气体三相组成的具有一定强度的多孔性材料。固体物质包括适合于植被生长的土壤、肥料、有机质及由低碱性的水泥、河砂组成的胶结材料等。在种植基固体物质间,由稻草、秸秆等成孔材料形成孔隙,以便为植物提供充足的水分和空气。在种植基内还可填充保水剂,保持植物在日照下能很好生长。

3.6多孔质结构护岸

所谓多孔质护岸,是指用自然石、混凝土预制件等材料,构成的带有孔状的适合动植物生存的护岸结构形式。其施工简单,不仅能抗冲刷,还为动植物生长提供有利条件,此外还可净化水质。这种形式的护岸,可同时兼顾生态型护岸和景观型护岸的要求。

3.7自然形护岸

自然形护岸,即以天然的植被、原石、木材等材料来替代混凝土护岸,尽量创造接近自然型的河道。自然形护岸工程的形式,可分为自然原型形、自然形和多自然形3种:自然原型形护岸,只种植被保护河岸,以保持河流的原生态特性,但这种形式的护岸,抵抗洪水的能力较差。自然形护岸,除种植植被外,还采用石材、木材等天然材料,以增强护岸工程的抗洪能力。多自然形护岸,即在自然形护岸的基础上,再巧妙地使用混凝土、钢筋混凝土等硬质材料,既不改河岸的自然特性,又确保了护岸工程的稳定性。

4.结语

第5篇:固化稳定化修复技术范文

全口无牙颌是口腔治疗中最常遇到的情形之一,它由许多因素引起,最常见的病因有龋病、牙周病、老年退行性改变导致的牙龈萎缩以及因外伤、后天畸形和肿瘤等引起的牙槽骨缺失〔1〕。在世界许多国家,已经将无牙颌列为全身慢性系统性疾病的表征之一〔2〕。在我国,伴随着人均寿命的延长,老年人数量的增长,全口牙列缺失的患病率也有上升趋势,所以无论是国外还是国内如何有效解决老年人全口无牙颌功能重建的问题就摆在我们面前。那么修复此类病例的方法除传统全口义齿外,种植修复治疗的出现可以说是当前治疗手段更先进,远期效果更乐观的方法。故本文对近年来全口无牙颌种植修复治疗的情况作一综述。

1牙列缺失后口腔软硬组织的变化

正常人咬合力通过健全的牙周组织传到牙槽骨上,产生调节牙槽骨吸收与再生平衡动力的生理性刺激。牙列缺失后,此刺激消失,再加之某些全身因素,如老年人钙、磷、维生素D的缺乏以及某些激素如甲状旁腺素、降钙素、前列腺素等异常,均促使牙槽骨吸收萎缩。在上颌,牙槽突向上、向内吸收,结果是上颌牙槽弓逐渐缩小。在下颌,牙槽突向下、向外吸收,结果是下颌牙槽弓逐渐变大。由于上下颌牙槽突吸收方向相反最终形成下大上小的形态且每年以0.5 mm的速度持续吸收,这就给传统全口义齿固位的稳定性带来困难〔3〕。此外,失牙后,口腔黏膜的硬组织支持力下降,进而使软组织失去正常弹性和张力,出现黏膜组织萎缩,变干变薄,失去光泽,且敏感度增加,易压痛的情况,这又给全口义齿的 治疗带来不利〔4〕。

2种植修复治疗在全口无牙颌修复中的发展

口腔种植技术是近几十年发展起来的一门修复口腔缺失牙的新兴技术,它为口腔修复缺失牙开辟了一条新途径。在短短的几十年中,种植技术不仅解决了传统义齿固位和稳定较差,咀嚼效率、美观、发音功能不理想等问题,而且在自身不断完善和更新过程中也表现出日新月异,方兴未艾的特征。现将几个特征阐述如下:

2.1种植系统更新和处理速度极快,各种产品应用层出不穷从最早出现的Branemark螺旋柱状种植体系统,到后来出现的BLB实心圆柱状种植体系统,ITI种植体系统,Ankylos种植体系统以及当前深受临床医生欢迎的Bicon超短型种植体系统时间经历短短不到几十年。伴随着基础研究和临床试验的深入,又不仅研制出了直径在4 mm以上的大直径种植体和直径在3.5mm以下的微型种植体,而且演变出将其表面喷砂、酸蚀、氧化以及渐进性螺纹设计的处理形式。与此同时种植体上部修复结构也是形式多样,有螺栓固定的金属支架式、Spiekermanm杆卡式、Nobelpharam杆卡式、切削杆式、套筒冠式和球-帽式以及磁性吸附式等等。

2.2种植体应用方法的演变,变更方式趋于合理化种植体早期应用大多为固定式种植义齿,其应用条件对骨量要求较高,种植体数目较多以及费用较昂贵,导致种植修复治疗只能少数人接受〔5〕。然而种植覆盖义齿的出现,降低了对骨质、骨量的要求,减少了种植体的数量以及费用,同时使上、下颌骨受力更均匀、合理,提高了患者的满意度,是种植技术走向合理化的表现。

2.3种植体应用形式的灵活,组合方式趋于多样化由于种植体种类繁多,其组合方式也趋于多样化、个性化。于书娟等〔6~8〕将前端种植固定桥和后端附着体义齿联合应用于上颌无牙颌的修复,特别是联合弹性附着体的应用收到了很好的效果。目前还有许多学者认为全口无牙颌的种植修复应趋于简单化和普及化。Nabeel等〔9〕认为将上颌用全口义齿修复,下颌可将种植体数量由4个减少到2个,并且通过5年的随访调查获得理想的修复成功率,预测这将是未来全口无牙颌修复的普遍形式。Gunnar 等〔10〕通过各种修复组合方式的比较性研究,也证明了这种只用2个种植体修复全口无牙颌病例在咀嚼、发音和功能重建方面较其他单纯的全口义齿和种植义齿所显示出的有效性。除此,种植体应用不同的组合形式可作为支抗来牵张成骨,或是作为全颌覆盖种植义齿的牙周夹板〔11〕。

2.4种植体应用范围的拓展,病例治疗趋于扩大化从单个牙缺失的种植修复到多个牙缺失以及全口牙列缺失的种植修复,无论在基础研究,还是在临床应用方面都不断深入和拓展,例如种植体在颌骨中受力的三维有限元分析,探讨种植体植入的方向、角度、深度以及各种植体之间的跨度和数量,还有各种类型种植体在临床应用中的比较性分析等,这所有的研究和临床应用无不渗透着其他学科的知识和技术,所以现代种植修复理论的研究和进展是以多学科为基础,应用大量现代新型技术和手段对口腔颌面部进行最优化设计和最适合修复的一门交叉学科。正因为此特点,种植修复技术的应用范围不断扩大,最近这几年除应用修复全口无牙颌外,有学者还将种植体应用于颌骨缺失的无牙颌病例〔12〕。由此可以想象,种植体修复的适应证在扩大,并且今后还会出现其他新的修复形式和方法。从上面几个特征可见,种植修复技术的发展速度之快,内容之新,范围之广。在过去的几十年中,种植修复的临床效果也值得肯定,其临床成功率或存留率都很高。有学者报告在长期的随访调查中可达到95%~99%〔13〕。同时,种植义齿因良好的固位性能和负重能力,基托面积缩小、易清洗,患者戴用舒适、逼真自然等优点而越发被广大患者认可,并逐渐成为修复全口牙列缺失的主流技术和方法。

3种植修复治疗在全口无牙颌修复中的现状与展望

种植修复治疗技术在修复全口无牙颌的快速发展过程中并不是一帆风顺的,期间也遇到了许多问题。他们有的得到了很好的解决,有的有了突破性的进展,而有的还有待于进一步的研究与探讨。

3.1全口无牙颌种植修复治疗中骨量不足的问题 种植修复治疗的常见问题就是骨量不足。现代口腔种植技术可有多种方法来解决这个问题。例如应用引导骨再生的生物膜技术,外置植骨技术,夹层植骨技术,上颌窦底提升植骨技术,骨挤压技术和牙槽骨垂直牵引技术以及各种骨粉如Bio-oss骨粉的应用〔14〕。今后,对于骨量不足的问题,可能将继续从引导自身骨生成和生物材料的研究方向发展。

3.2全口无牙颌种植修复治疗的时间问题随着种植外科技术的规范化和种植体表面处理技术的进展,早期和即刻负载的应用越来越广泛,一些研究理论结果证实,将种植体-骨界面微动控制在50~150 μm〔15〕,早期和即刻负载的种植体也能达到良好的骨结合,从而使以前3~6个月的骨愈合期大大地缩短〔16〕。所以,种植修复治疗的时间与临床效果问题仍将是研究的焦点。

3.3全口无牙颌种植修复治疗中种植体位置与数量的问题目前,对于种植体的位置和数量研究尚未有达成共识。实际应用当中由于上颌窦的存在,可能发生上颌骨骨量不足,骨质不佳或是窦底穿通的情况致使上颌骨种植体成功率较下颌骨低。故此传统观点认为上颌骨种植有利区不超过上颌窦。在下颌,有学者指出颏孔之间植入4枚种植体,义齿杆卡长度一般不能

3.4全口无牙颌种植修复治疗病例选择的局限性我国已进入老龄化社会,众多无牙颌老年人的治疗是一个巨大的缺口,这为种植修复治疗开辟了广阔的应用空间。但是,随之而来的是老年人增龄性变化所引发的一系列问题,如骨质疏松,尤其是女性患者,骨质疏松会影响种植修复治疗远期的成功率;全身复杂的系统性疾病,包括糖尿病、心脑血管病、未得到控制的高血压、结核病、血液病以及中晚期肿瘤等,这些情况又使种植修复治疗在病例选择方面得以局限。如何恰当掌握老年人种植修复治疗的适应证与禁忌证仍是当前需解决的问题。

3.5全口无牙颌种植修复治疗的接受和推广程度随着生物医学模式的变化,即生物-心理-社会医学模式的形成,种植修复治疗在考虑满足患者生理需要的同时,心理需要也不能忽视。尤其是老年患者,对种植修复治疗存在心理抵触情绪,故在治疗前后介绍种植义齿的使用、维护知识,保持其心理状态的稳定性是一个关键性问题。由于种植修复治疗在我国起步较晚,大多数患者对此不太了解,加之种植材料、器械大部分从国外进口,所以治疗费用比较昂贵,经济承受能力的局限阻碍了种植修复治疗的推广。为此,我国加快具有自主知识产权种植系统的研发和生产,使种植材料和器械、种植系统真正国产化,提高种植修复的性价比,是使种植修复治疗在我国快速发展所迈出的重要一步。综上所述,全口无牙颌的修复治疗在传统全口义齿修复中是一个难点,由于牙齿缺失后牙槽骨吸收,导致颌弓缩小,支持组织减少,固位、稳定、支持作用差往往难以达到满意的修复效果。而种植修复技术在全口无牙颌修复的临床应用中,提供了良好的固位、稳定和支

持作用,增强了义齿的咀嚼效率,提高了无牙颌患者使用义齿的满意度。从这个角度来看,种植义齿确实可以看做是人类的第三副牙齿。

参考文献

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8于书娟,李笑梅,汪大林,等.种植体和附着体联合修复上颌无牙颌三维有限元建模〔J〕.临床口腔医学杂志,2008;24(2):91-3.

9Nabeel A,Alan GT,Rohana K,et al.Mandibular single-implant overdentures:areview with surgical and prosthodontic perspectives of a novel approach 〔J〕.Clin Oral Impl Res,2009;20(10):356-65.

10Gunnar E,Carlsson,Ridwaan Omar.Trends in prosthodontics 〔J〕.Med Princ Pract,2006;15(10):167-79.

11叶展超,徐淑兰.下颌套筒冠固位全颌覆盖种植义齿即刻负重的临床研究〔J〕.上海口腔医学,2007;16(6):578-81.

12 周立群,周尚敏,吴大怡.CDIC种植技术结合磁性附着体修复单侧上颌骨缺失的无牙颌 〔J〕.中国口腔种植学杂志,2004;9(3):116-9.

13Annika R,Goran G.Implant treatment without bone grafting in edentulous severelyresorbed maxillas:a long-term follow-up study〔J〕.Rosen Gynther,2006;5(1):1000-16.

14林野.当代口腔种植学的进展及其临床意义〔J〕.口腔颌面外科杂志,2006;16(4):285-90.

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16庄龙飞,赖红昌,张志勇.牙种植体负载时机的研究进展 〔J〕.口腔材料器械杂志,2008;17(1):20-3.

第6篇:固化稳定化修复技术范文

关 键 词:冲击压实机工作原理 使用功能

中图分类号:TV53+7 文献标识码:A 文章编号:

修复水泥混凝土路面最常见的修复方式包括直接加铺法、破碎灌浆法、破碎换板法等几种方式。冲击压实机是一种新型的具有高冲击能量的压实机械。它一改传统的拖式光轮压路机的圆形钢轮为多边形,当机器行走时,在轮面与地面阻力的作用下,轮轴反复抬升和落下进而使钢轮冲击夯压地面。将冲击压实技术引入到旧水泥混凝土路面修复工程中,主要是利用其高冲击能量和作用深度大的特点,在把旧水泥混凝土板快速打裂的同时,将破裂板块稳固到旧基层或土基上,为加铺层提供均匀稳定的支承体系。冲击压实机施工过程中,其强大的冲击能量必然会影响到路面周围构造物,影响范围多大,有无破坏作用等,目前还没有这方面的研究。

一、南非蓝派15t5-15kJ的工作原理

南非蓝派15t5-15kJ五边形压实机是现在国内常用的冲击压实设备,该机标定势能15kJ,进行冲压破碎时,产生的冲击力为300t。机重23t每轮重6t,功率250千瓦,冲压时速9km~12km,轮宽90㎝,轮隙118㎝。这种冲压筑路机械,主要是用于公路、机场、水利土石坝等大型基础设施建设中的岩土压实作业。用于冲击破碎压实混凝土路面的修复,可以说是突破性的技术创新。冲击压实机的压实功能来自于两个方面,一是冲压轮的自重,这与一般压路机的压实原理一致;二是冲压轮滚动时所产生的冲击动能。

该设备用于冲压混凝土面板时,可以9km/h~12km/h的行驶速度作业,这种方式产生了连续周期性的高振幅撞击力,其巨大的冲击动能,以1.5次/s~2.2次/s的低频率冲击破碎混凝土板面,并且其冲击路面产生的强烈冲击波可向板下基层和土基传播,压实影响深度科随冲压遍数递增。从而使冲击破碎后的板块得以压实稳固,不仅保持了混凝土块原来所具有的强度,还能使其形成块状料嵌锁型基层结构,并紧密嵌压于原路面基层中,形成一层嵌锁稳固且强度高的路面底基层。从而达到大大减少和缓解原路面板反射裂缝,减小面层水平和垂直应力之目的。

二、冲击压实技术在修复混凝土路面中的应用

采用冲击压实技术修复混凝土路面的质量目标是:破碎并稳固混凝土面板,并使其碎板块紧密嵌锁,与压实后的原路面基层,形成稳固厚实的底基层,有效减少和缓解反射裂缝。采用什么样的质量控制方法才能达到这一目标,参照蓝派公司多年来的试验和应用经验,并结合国内几条路的应用实践证明采用路面沉降量、冲击遍数和板块破碎状况,作为冲击压实的质量控制指标是合理的。南非蓝派15t5-15kJ五边形冲击压实机能实现任何人或其它机械破碎所不能达到的破碎稳固效果。破碎状况,是直接反映面板是否被“破碎”并“稳固”。关于混凝土板的破碎程度,在《水泥混凝土路面修补技术》中说明为:“水泥混凝土路面的破碎结果应为边长46㎝~60㎝大小的块,偶尔有一些75㎝左右的块也可。同时,大于60㎝的块不超过70%”。在实际施工过程中,可予参照,但又不能过于局限于上述量化值,关键是看破碎是否“稳固”。在国内的应用实践中可看出,冲压1遍后即出现数条裂缝,随着遍数的增加,纵向裂缝增大增加,横向裂缝开始出现并趋于明显,5遍以后面板已破碎,裂纹成网状,并分布于整幅路面。部分板块被完全破碎,碎板块尺寸在30㎝~40㎝之间,最大板块60㎝左右;冲压至15遍或20遍,网状裂缝更为明显,碎块尺寸更为减小,一般在20㎝~30㎝左右,且碎块处于极佳的嵌锁稳固状态,经试验,用人工或简单机具难以将碎块撬起。

进行冲击破碎施工前,首先要调查清楚施工路段上的涵洞、通道、桥台的位置,用石灰标明压实范围和控制点,检测人员做好一切准备工作。压实机行驶时速度一般为9km/h~12km/h,转弯半径为8m,冲压遍数根据沉降量和混凝土块的破碎状况来确定。即行车道和超车道一般最少冲压为20遍左右,然后根据具体实际情况再酌情增减。由于混凝土面板在水平方向所受的约束力越小,冲击破碎的效果越好。因此,施工作业时,冲击顺序应从路面的边板开始,即从路肩—行车道—超车道依次进行。冲压完成后应检测沉降量的变化,以及旧路面的回弹弯沉和原基层的压实度,以保证达到路面设计规范的相应要求。

冲压施工中应注意如下事项:桥涵构造物的避让:冲压边界距桥头和通道边不少于5m;冲压边界距管涵中线或板涵边线不少于2m,管涵上方土层厚度不小于2m,板涵上方土层厚度不小于3m;视房屋的不同结构确定安全距离,避免造成损失。避让方法。首先要准确调查所有桥涵构造物,明显标出安全距离线,施工中,冲压至安全线时,可将冲压轮升起,低速空驶过安全范围内,再行冲压施工。由于冲压破碎后,路面产生大量的裂缝,丧失抵抗雨水渗透侵蚀的能力,回造成板下基层和土基含水量增大,且不易散发,影响冲压效果。所以,路面破碎后要及时进行防水处理,最好及时采取下封等措施。

根据公路的交通量和使用任务、性质,结合当地的气候、水文、材料及施工条件等,按设计规范,在已经冲击压实,破碎稳固的旧路面上,设计加铺路面。

三、成本效益分析

采用冲击压实技术,既高效地破碎和稳固混凝土面板,又压实了基层和路基,并可利用破碎稳固后的混凝土面板和压实的基层作为一层嵌锁牢固、紧密厚实的底基层,还能大大减少和缓解反身裂缝,这是其它任何技术所不能作到的。

蓝派冲击压实机自行速度每小时9km~12km,冲压宽度2m。按施工作业时平均速度10km/h,冲压20遍计,冲压1km12m宽的混凝土路面,仅需12h,施工速度明显快于人工和小型破碎机作业。

按冲击压实20遍,一遍0.5元/㎡计,1㎡仅需10元。按公路养护工程预算定额,人工破碎定额为 21.12元/㎡,破碎机定额为13.18元/㎡,且仅为破碎混凝土板的一道工序,如包括破碎半的压实和利用作为底基层结构,两种技术的效价比更为 明显。

老路面施工,免不了影响交通。由于冲压施工速度快,时间短,并且冲压后的路面十分平整,完工后即可开放交通,对交通的影响大为减少。比较其它破碎施工方法,其优点是显而易见的。

第7篇:固化稳定化修复技术范文

关键词:重金属;污染;土壤;修复技术

近几年,土壤污染问题得到社会的关注,社会提高了对重金属污染土壤的重视度,全面调金属在土壤中的污染问题,以免影响人类的健康。重金属对土壤的污染,采取修复技术进行处理,控制重金属对土壤的污染,保障土壤的清洁性。土壤重金属污染中,落实监测修复技术,全方位优化土壤环境。

一、重金属污染土壤的修复技术

重金属土壤污染中,修复技术主要分为3类,分别是化学修复、物理修复和生物修复,对其做如下分析。

1、化学修复

化学淋洗,通过清水、化学试剂的方法,将重金属污染物在土壤中淋洗出来,或者采用气体淋洗。化学淋洗方法中,利用沉淀、吸附的方法,把土壤中的重金属,转换成液相状态,进一步处理重金属,淋洗液是可以重复使用的,所以重点向土壤重金属污染的区域注入化学剂,提高重金属在土壤中的溶解度[1]。化学淋洗方法中,常用的淋洗剂有表面活性剂、螯合剂以及无机淋洗剂,无机酸类型的物质,对土壤中的重金属污染有很明显的作用,例如:土壤中的重金属污染砒,其可采用磷酸清洗,大约清洗6个小时,就可以达到99.9%的去除率。

化学固定,在重金属土壤污染中,加入化学试剂、化学材料,促使重金属之间对土壤的有效性降低,避免重金属迁移到土壤介质内,修复被污染的土壤。化学固定的核心是固定重金属在土壤中的状态,改良土壤状态,研究化学固定在土壤重金属污染中的作用,逐步修复土壤,采取研究试验的方法,在土壤修复中落实化学固定方法。化学固定方法常用在低重金属污染的土壤修复中,重金属很容易根据外界的环境变化而发生变动,所以要灵活的选择修复剂,在改变土壤结构的同时,修复土壤中的重金属污染。

电动修复,此类化学修复方法,是一类新型的手段,其在重金属污染土壤的两侧,增加电压,形成具有电场梯度的电场,重金属污染物会在电迁移、电渗流的作用下,分散到两极处理室内,进而修复土壤结构。电动修复常用于低渗透的土壤内,成本相对比较低,不会对土壤造成任何破坏,体现了电动修复在土壤中的作用[2]。电动修复技术在重金属土壤污染中,最大程度的保护土壤环境,在处理效率方面稍微偏低。

玻璃化技术,利用1400~2000℃的高温环境,熔化土壤中的重金属污染元素,熔化的过程中,重金属有机物会逐渐分解,经热解后,尾气处理系统会收集热解的产物。玻璃熔化物在冷却的过程中,能够包裹重金属污染物,限制重金属迁移,玻璃体的强度比混凝土高10倍,异位玻璃化处理时,配置多种热能,选择直接加热、燃料燃烧的方法,同时配合电浆、电弧的方式,完成导热的过程,原位处理后,将电击棒插入到重金属污染区域,解决重金属污染的问题。玻璃化技术在处理土壤重金属方面的效果非常快,需要大量的能量,增加了重金属污染处理的成本。

2、物理修复

换土法,是物理修复的典型代表,利用清洁土壤,替换有重金属污染的土壤,以便稀释重金属污染的浓度,适当的增加土壤的环境容量,进而达到土壤修复的标准[3]。换土法又可以划分为:换土、客土、翻土等,分析如:(1)换土需要更换有重金属污染的土壤,置换成新土,此类方法可以置换小面积的土壤污染,保护好被替换的土壤,避免出现二次污染;(2)客土,此类方法需要向重金属污染土壤中增加清洁的土壤,覆盖或者混入到污染土壤内,提高土壤自我修复的能力。(3)翻土是针对深层次的土壤进行替换,促使重金属污染物可以分散到深层次,稀释重金属在土壤中的浓度,体现出自然修复的作用。换土法需要将有重金属污染的土壤,与生态系统隔离,避免造成更大的土壤污染。

热脱附法,利用了重金属的物理挥发特性,通过微波、红外线辐射、蒸汽的介质,加热重金属的污染土壤,促使土壤的污染物能够挥发,配置真空负压的方式,收集土壤中挥发出的重金属物质,完成土壤修复。土壤热脱附的过程中,运用不同的温度,如:90~320℃、320~560℃,落实热处理技术,采取预处理、旋转炉热处理、出口气体的三个阶段,实现土壤的修复。

3、生物修复

植物修复,借助植物的吸收、固定、清除等功能,修复土壤,去除土壤中的重金属污染。植物能够降低土壤中重金属的含量,降低重金属在土壤中的毒性。植物修复方面,分为植物稳定、植物提取、植物挥发的方式。例如:植物稳定修复,植物的根部可以吸收、还原土壤中的重金属污染物,植物根部能够减缓重金属的移动能力,提高植物根部的利用效率,避免重金属参与到生态食物链内。植物修复不仅能处理土壤中的重金属,还能保障土壤的稳定与稳固。

微生物修复,其在重金属土壤污染中,虽然不会降解、破坏重金属元素,但是可以改变重金属的性质,避免其在土壤中发生转化、迁移。微生物修复的核心是,利用微生物沉淀、氧化等反应,清除土壤内的重金属污染物。例如:微生物菌根,连接着土壤和重金属,其可改变植物对重金属的吸收,促使植物可以快速将土壤中的重金属转移。

动物修复,土壤中的一些动物,如:蚯蚓,可以吸收重金属污染物。重金属土壤污染区域,可以采取人工干预的方式,向污染区域中投放高富集的动物,促进重金属的吸收,降低重金属在土壤中的毒性[4]。动物修复的研究历史很长,为重金属污染提供了较好的处理条件,根据重金属在土壤中的污染浓度,规划动物修复。动物修复已经可以应用到工业污染土壤处理上,专门处理工业造成的重金属土壤污染,提高土壤的质量水平。

二、重金属污染土壤修复技术建议

针对重金属污染土壤修复技术的应用,提出几点建议,用于提高土壤的修复能力。首先重金属污染土壤修复方面,根据污染的状态,筛选并培育出油量的植物,如:超富集植物,促使植物能够满足重金属污染土壤修复的需求,在重金属污染土壤修复方面,研究超富集植物,要更为高效的采取筛选并培育修复生物,提高土壤修复的经济效益;然后是微生物对土壤修复的建议,菌类对重金属处理的能力很强,培育出富集重金属能力强的菌株,处理好土壤中的重金属元素;第三是研究重金属土壤污染的技术性修复方法,如纳米材料中的纳米磷石灰、零价铁,以此来提高土壤的pH值,改变土壤内重金属的价态表现,逐步降低重金属在土壤中的活性,抑制土壤修复重金属,最大程度的保护土壤环境。土壤重金属污染方面,还要注重修复技术的研究,优化土壤的环境。

结束语:

重金属在土壤环境中,属于比较明显的一类污染源,根据重金属污染土壤的状态,落实土壤修复技术,保护好土壤环境,消除土壤中的重金属污染源。土壤环境中,要按照重金属污染的分析,采用修复技术,不能破坏土壤的结构,还要发挥修复技术的作用,恢复土壤的能力。

参考文献:

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第8篇:固化稳定化修复技术范文

关键词:公路工程;施工;监理;新技术;新工艺;控制措施。

Abstract: With the development of society, people on the traffic situation is also more and more high, the highway construction will have a rapid development. Some of the new technology, new technology has been popularized and applied. Years of work experience the author in the article, some new technology, new technology of highway engineering are briefly introduced, and the control measures and key points of supervision engineers in these aspects are analyzed.

Keywords: Highway project; construction; supervision; new technology; new technology; control measures

中图分类号:U415.1文献标识码:A 文章编号:

前言:公路事业的飞速发展,逐步出现了新的施工技术以及新工艺。监理过程中应该通过认真、科学的监理,对所使用的新技术、新工艺进行检验和审核。

一些公路施工中的新技术、新工艺。

1.1 改性沥青碎石封层

沥青路面经常出现开裂现象,这是由于沥青路面面层的基层裂缝、低温裂缝以及疲劳裂缝引起的。为了治理沥青路面裂缝的现象,可以通过使用改性沥青碎石封层加以改善。此项技术具有施工方法简单、施工快、工作效率高,并且可以减少对原材料的使用量,降低机械成本,有效的降低工程造价。除此之外,改性沥青碎石封层的施工设备具有高精度性,对于公路面层的处理可以使用SBS改性沥青防水层,它可以有效的提高公路的抗裂性以及防水性。

1.2 共振碎石化

共振碎石化技术在对水泥混凝土路面进行修复过程中,可以提高路面的整体性,使得公路基础的受力均匀。作为公路工程施工过程中的新型施工技术,共振碎石化技术具有施工周期短、施工效率高、节约原材料等一系列的优点。共振碎石化技术从根本上改善了公路的反射裂纹现象,并且不需要反复修复,大幅度的降低了工程成本,并且对路面的损伤很小。共振碎石化技术还具有良好的排水性,经过此技术处理的水泥板块表层粒径较小,渗透性好。

泡沫沥青冷再生技术

泡沫沥青冷再生技术是对回收沥青路面材料和水泥稳定基层材料进行再生利用。不仅能够充分发挥旧沥青混合料的“剩余价值”,促进旧路面材料的循环利用,保护生态环境,减少资源浪费,同时,也将半刚性路面结构转为半柔性结构,延长了道路沥青的使用寿命。

泡沫沥青又叫膨胀沥青,是将一定的常温水注入热沥青,使其发生膨胀,形成大量的沥青泡沫,经过很短的时间,沥青泡沫破裂。当泡沫沥青与集料接触时,沥青泡沫间化为数以万计的“小颗粒”,散布于细集料的表面,形成粘有大量沥青的细料填缝料,经过拌和压实,这些细料能填充于粗料之间的空隙,并形成类似砂浆的作用,使混合料达到稳定。

泡沫沥青冷再生混合料可作为沥青下面层和基层使用,并表现出良好的性能。其优点主要表现在可以对沥青面层和基层材料进行全厚度再生,同时将半刚性基层转换为半柔性基层,符合国际柔性路面基层的潮流;泡沫沥青再生技术仅需加热沥青,不需要加热和烘干集料。从而节省能源;与半刚性基层相比,其养护时间短,施工期短,对交通影响小。

1.4喷锚技术

喷锚技术是为了防止公路施工中爆破技术对路堑边坡造成的影响。喷锚网支护可以增强边坡的稳定性,并且可以提高高坡的岩土结构强度以及抗变形刚度。喷锚网在支护过程中,首先应该搭设脚手,之后修整边坡,钻孔,再进行锚杆灌浆,张拉,再灌浆,之后挂网,喷射混凝土,进行养护,拆除脚手架。

1.5路面修复自粘性施工。

自粘性施工主要用于对公路局部损害基层进行处理,对填缝处补强、路基表面找平,坑槽处理后其表面铺设加固等对原有路面的修复工作。

施工过程中应该首先在已处理基层的道路表面喷洒粘油层,接着按铺设面积铺设格栅,要保证格栅与格栅之间横向接缝沿摊铺方向搭接75~150mm,纵向接缝搭接25~50mm, 之后用胶轮压路机对铺置后的格栅压1~2遍,然后摊铺沥青混凝土,并立即碾压。

1.6路面修复固定性施工。

当需对公路的原有路面进行全路段或者大面积的修复工作时,使用固定性施工的方法效果很显著。

1.6.1固定法铺设玻璃纤维土工格栅时,先在洒布粘层沥青的下层结构上固定铁皮和钉子,之后再将格栅纵向拉紧并分段固定。

1.6.2格栅搭接距离为:搭接距离有严格的规定,横向搭接距离10~15cm,纵向接头搭接距离10~20cm。在进行纵向搭接时应将沥青摊铺的方向应该将后面的一幅放在前面一幅的下面。

1.6.3固定时不能将钉子钉于玻璃纤维上,也不能用锤子直接敲击玻璃纤维,固定之后一旦发现钉子出现断裂或者是铁皮松动,都应该进行重新固定。

1.6.4玻璃纤维土工格栅铺设固定完毕后,须用胶轮压路机适度碾压稳定,使玻璃纤维土工格栅与原路面粘结牢固。

1.6.5铺放玻璃纤维土工格栅当天,必须在铺放的所有玻璃纤维土工格栅上铺上沥青混凝土并碾压成型。

2.监理工程师对新技术、新工艺的控制措施和要点。

由于新技术和新工艺使用的次数还少,因此,必须要在大面积应用于本项目前进行试验段的施工,以确定新技术和新工艺的适用性、和稳定性。监理工程师在监理控制方面应在事前注重评审,事中重视过程的控制,事后认真检验和总结。。

2.1监理工程师对新技术和新工艺的事前控制。

2.1.1 对新技术和新工艺的施工方案进行认真审核,必要时可以去有此先例的项目考察、观摩。该环节的目的是认真审核此新技术和新工艺在本项目上的可行性。

2.1.2 原材料的准备和检验。对所用的原材料进行认真的检查和检验,确保合格。

2.1.3 机械设备的准备和完善。

2.1.4 要有多种不利情况下的应急方案,并做好应急准备。

2.2监理工程师对新技术和新工艺的事中控制。

2.2.1 严格监督施工单位按照制定好的施工方案进行施工。

2.2.2 施工过程中加强观测,及时纠偏。

2.2.3 做好施工过程的全过程记录。

2.3监理工程师对新技术和新工艺的事后控制。

2.3.1 认真分析试验段的检查验收的各项数据和指标是否符合要求,否则,此试验段不成功,要么重新做,要么改用传统技术和工艺。

2.3.2 整理试验段成果,提出相关建议。

2.3.3 确定最佳施工方案,建议大面积采用该新技术和新工艺。

2.3.4 形成正式报告报上级主管部门批准。

结束语:随着科学技术的快速发展,公路工程建设有了快速的发展,出现了许多新兴的施工技术与施工工艺,为了确保新技术、新工艺的可行性,就必须要加强对施工各阶段的质量控制以及管理工作。为了有效控制公路工程的施工质量,施工进度以及施工成本,监理单位应严格按照相关规范要求对公路施工进行事前控制、事中控制以及事后控制。

参考文献:

【1】曹平.浅谈建筑安全监督机构安全管理制度建设[J].建筑安全.2011

第9篇:固化稳定化修复技术范文

(1)道路边坡固坡工程处理技术:道路挖方边坡是土石相间的山体边坡。坡面极易受暴雨冲刷,产生强烈的水土流失。特别是复杂地形、地质结构区,具有裂隙和节理发育,坡体岩土层不完整,存在潜在滑坡、崩塌等地质灾害风险,必须进行工程加固或支挡,确保沿线坡体稳定和行车安全。研究表明[10],框架锚杆或混凝土骨架梁支护技术适用于结构面发育、岩体风化破碎、坡体中元不良结构面和土质的路堑高边坡;预应力锚索梁加固防护技术适用于裂隙和断层发育的岩石路堑高陡边坡及易滑坡地段、软硬质岩互层路堑高边坡;易坍塌滑坡的土质、软岩或顺层高边坡,宜将抗滑桩与框架锚索防滑加固工程结合使用;风化较严重边坡和坡面稳定的较高土质边坡、路堤边坡,宜采用格子梁护坡。此外,铺挂镀锌铁丝网和锚杆技术,抗拉力强度大,能有效地防止坍塌和碎石掉落,确保道路安全。在满足边坡稳定性和安全性下,宜将边坡工程防护与土壤生态植被防护相结合,尽量避免混凝土封盖、浆砌石护面,以影响生态景观。(2)道路边坡土壤生态修复技术模式:山体边坡具有土壤剖面的完整性。在土壤修复过程中,应根据岩土层次和边坡高度,选择不同的土壤生态修复施工技术。表1说明,低矮土质边坡或填方边坡,可直接喷播灌草种;高陡土质边坡挂EM3(三层三维土工网垫)网喷混植生;强风化层挂三维网客土喷混植生;弱风化层或局部岩石层,采取锚杆挂铁丝网、客土喷混植生技术。坡面喷射植生基材前,采取挂三维网、EM(三维土工网垫)网、铁丝网(镀锌或过塑)、土工格栅和土工格室,以及铺CF(椰丝纤维)网或植被草毯等,并用锚杆固定。(3)植物选择与种群配置技术:植物种群结构是道路边坡土壤修复重要环节[11,13-14]。经研究,植物种类选择及种群配置的成熟技术主要有:①按气候地带性规律选择植物品种,北方以落叶树种为主,如胡枝子(Lespedezabicolor)、紫穗槐(Amorphafruticos)等;南方以常绿树为主,如银合欢(Acaciaglauca)、美国刺(Leucaenaleucocephala)、台湾相思(Acaciaconfusa)等(表2),以充分利用南方水光热条件。②南方土壤生态重建应坚持生物多样性,种群结构以灌木为主,乔灌草藤结合。③针对路域土壤实际,应以豆科植物为主,多科属配置,以维护低肥力下种群植物养分的常态循环。④以地方植物品种为主,以适应当地生物气候环境,提高成活率。⑤植物应立体配置,形态共生互补,并与周边生态景观相协调。2002年云南元(江)磨(黑)高速公路,我们以坡柳(Dodonaea)、银合欢等为主,灌草结合,第一次做出了乔、灌、草混植示范样板,现与周边热带雨林融为一体,为扭转全国高速公路单一草被生态作出了贡献。(4)可规模化、机械化施工的喷混植生创新技术:路域工程土壤生态修复规模大,工程量多,时限紧。我们自主研发的喷混植生技术,从质量、速率和效益上,适应了国家重大工程项目的需求,已在全国推广。其主体技术优势:①灌草种多品种混合喷播;②添加有机基材、营养物质、粘结剂、保水剂,有利于维护种苗安全生长环境;③增厚客土层,对缺少表土的风化层或母质层更适用。喷混物料厚度10~15cm,每天喷混500~800m28h-1。(5)道路边坡土壤植被后养护技术:“两高”道路建设是国家重点工程,要求土壤生态修复养护期长,一般达2~3年,待植被层稳定后方能工程验收。多年工程实践表明,节水浇灌是后养护主要技术。因此,①在500m内找好固定水源,否则宜打井,寻找地下水源;②配装高压抽水和灌溉机械,抽水系统是固定的,排灌可移动;③前期勤浇,后期间歇。出苗期一天两次,齐苗后一天一次,嗣后逐步减少;④南方湿暖气候下,前期灌溉量3kgm-2左右,后期灌溉量2kgm-2左右,养护2年约需水量800kgm-2,若1×104m2工作面,即需水8000t。一般养护1~2年即可依靠自然雨水维护水分和养分循环。(6)道路边坡土壤生态修复效果的后观察:近两年,对15年来已完成的2000×104m2南方道路边坡土壤生态修复多项工程的实际效果,进行了定点抽样观测(表3),表明:①生物群落的演替总趋势。植物群落是由草本植物群落—灌草混生群落—乔灌草立体群落演变。植物群落立体配置技术,是保持边坡人工植被群落可持续演替和生物多样性的关键。②草被生态的演替过程。20世纪末,多种草种单纯喷播工程,有海南西线、昆玉、玉元、漳龙早期参与的高速公路,人工草被寿命短,3~5年后逐渐被芒箕(Dicranopterispedata)侵化,夹有少量山苍子(Litseacubeba)、黄栀(GardeniajasminoidesEllis)、野茉莉(Styraxjaponicus)丛。可见,道路边坡不宜单纯植草,草本植物水光热利用率极低,植被易退化,延长向自然立体生态演替过程。③乔、灌、草立体生态模式的稳定性。后期考察的相关工程有广惠、开阳、揭普、元磨、昆石、福宁、成南、粤赣粤北段、宁杭、清平等高速主干道,采用乔、灌、草混喷,乔灌木生长茂盛,林下草退化无几,外来侵入种极少。特别提及的种群组合中的金合欢(Acaciafarnesiana)、银合欢、山毛豆(Tephrosiacandida)等强结实植物,种子成熟后散落地面,产生了多代演替,已成永久性植被。

2城镇化建设中山体土壤生态修复问题

2.1采石过程破坏城市生态景观

2012年末,中国城镇化率达到52.57%,相比于西方发达国家均在95%以上,美国是97%,中国城镇化水平仍然较低,但当前正处于高速增长时期。大规模的城市建设产生了对石料、石材、石灰岩、石英砂等资源的大量需求,在城市周边山体,形成了大量废弃采石场和巍耸的高陡岩石边坡。以深圳为例,城市化初期1953km2的国土面积一度拥有669家采石场,其中3000m2以上456座,边坡总面积超过1000hm2。无序开采曾对城市生态景观造成了严重破坏,给城市和人居环境带来了安全隐患。海南省三亚市是旅游岛建设的重点城市,目前周边有49个废弃的采石场,总面积达250×104m2,其中荔枝沟Ⅱ号采石场面积6.3×104m2,正处于城市发展中央区,边坡高陡,岩石,曾给当地城市景观和生态文明带来严重破坏。这些采石场亟需政府整治和覆绿,但城市岩石边坡,土壤破坏彻底,缺乏水肥土等植物生存的基本条件,土壤生态修复难度极大[12,16],已成为我国城镇化生态文明建设的研究热点和工程难点[15-20]。

2.2城市山体岩石边坡特征

(1)城市岩体边坡成型特征:从城市岩体边坡成型特征看,①城市房建工程需用大量石料耗材,考虑运输成本,以就地取材为主的采石场,大多以城市中央为轴心,散乱分布在城市近郊或城乡结合部,地势较陡峭、岩体外露的高丘或山地。②采石场石壁、山体宕口多为爆炸成型,采用垂直开采方式,自上而下挖掘,机械与人工结合环形开挖,石壁坡面凹凸不平。边坡坡度在80~90°之间,形成巨大的高低不平的断崖层面,甚至倒坡,岩体相对高度多在80~130m。③为方便石材、石料运输,废弃采石场多呈半环形边坡。坡面受炸药震力作用,局部多有裂痕或节理,但整体岩层结构并未破坏,石壁稳固和安全。(2)岩体边坡立地环境:从边坡环境特征看,采石场立地条件恶劣,高陡石壁坡面缺少平台或平台窄小,残存土壤极少,原生植被破坏,缺乏植被赖以生存的土壤。因此,必须从工程措施上,多途径解决回填种植土问题。同时,采石场环形开采的微地形环境,造成石宕内小气候差异性,形成阴阳坡,坡面温度、蒸发量、辐射热等差异显著,石壁阳坡夏季温度可达50℃以上,阴坡低5~10℃。在南方亚热带气候生物循环旺盛条件下,应利用采石场生物小气候特点,在土壤生态修复和种植养护技术上,加以优势利用。(3)水土流失趋向:从水土保持学特征看,采石场选址确定后,首先采用大型推土机和挖掘机,将土层推平运出,直见结实的岩石层。因此,岩体边坡早期存在水土流失,并出现高峰,但土层清场后,随着采石深度的下移,水土流失趋势减弱。而废弃采石场即使暴雨也只有水的流失,几乎没有土的流失。而且环形盆底容量很大,遇渍水也可通过周边渗漏,对下游区域不构成水土冲刷威胁,保障了下游农田和人居安全。(4)岩体边坡剖面形态:从土壤发生学特征看,采石场边坡不具有完整的剖面特征,腐殖质层(O层)、表土层(A层)及淋溶淀积层(B层)基本被机械铲除,只剩残余的弱风化层(BC)和母岩层(C层)。我们从深圳和三亚观察到由花岗岩母质发育的城市岩体边坡,其周边残留体剖面乔灌植被覆盖良好,表土层(A层)深1~1.5m,风化层(B层)厚度3~4m,母岩层(C层)埋藏在5~6m以下。现状岩体边坡,90%为C层,BC层很薄。因此土壤生态修复过程中,必须靠外来土源输入,既要修接纳槽体,又要全面挂网锚固,工序复杂,工程成本较高,现市场价格达350~400元m-2。但在城市生态文明建设的推动下,技术市场需求仍然广阔。(5)岩体边坡力学性质:从岩体结构力学特征分析,采石场岩体多为近直立的花岗岩高边坡,岩体强度较高。受爆炸及开挖等外力卸荷作用影响,岩体内产生大量节理、裂隙,原生或构造节理张开。在各种节理裂隙作用下,岩体被切割成大块状,坡面岩体结构较破碎,具有危岩落石发生的可能。岩体破坏模式主要为倾倒、坠落及局部崩(滑)塌破坏,造成边坡局部失稳,形成大面积碎石流,采用工程防护措施时应注意这一特点。这增加了城市环境安全治理和生态施工的技术难度。因此,相对于其他山体边坡,特别是道路创伤边坡,采石场岩石边坡生态修复的难度更大。

2.3城市高陡岩石边坡土壤生态修复技术体系

(1)城市岩体边坡土壤生态修复技术:实践表明,岩体边坡视角景观特别是俯视景观太差,生态修复技术难度太大。主要采取:①应以生物遮挡为主,辅以全面覆盖;②以种植苗木为主,结合灌草种子坡面混播;③充分利用边坡及坡底平台,种植高大乔木,以促早成林,发挥绿色遮挡效果;④坡面纵向间隔2m沿等高线设置植生槽,回填营养土;⑤充分利用槽内土壤资源栽植大苗木,建好植生带。(2)V型槽+挂网喷混技术模式:针对80~90°坡度和土肥水皆无的城市高陡岩体边坡的特殊性,单用挂网喷草或喷混植生技术效果很差。采用V型槽技术加挂网喷混植生技术模式,将工程措施与生物技术紧密结合,在垂直坡面上创造植物生长的微环境或植生带。V型槽的作用:①V型槽由钢筋混凝土现浇,深度约80cm,面宽约70cm,并与坡面成45°,2m间距等高线布设,主要功能是接纳回填土和营养土;②分层切割坡面铁丝网和喷植层重力下垂拉力,减少灾害性拉力崩塌;③充分利用V型槽有限土壤资源,种植大苗,建立多层次植物生长带。(3)V型槽技术模式的工艺流程[12]:包括:坡面乱石清理挂铁丝网锚杆固网构筑钢筋混凝土V型槽(搭设脚手架钻孔锚杆制作绑扎钢筋安装模板浇筑混凝土)槽内回填种植土喷混植生(种植基材配置喷基底土层喷播种子无纺布覆盖)V型槽栽种大苗植物带建滴灌系统养护。(4)垂直岩体坡面喷混植生关键技术:南方80~90°岩石坡面推广喷混植生,宜采取:①挂双层铁丝网,并用长、短锚杆固网;②在有机基材混合料中添加粘结剂,为降低成本,粘结剂可用国产胶粉,甚至可用硅酸盐产品替代;③在网下垫草把或喷PE(聚乙烯)丝,可增加喷植层孔隙度和粘结力;④保障喷混层厚度10~15cm,可分2~3次喷基底,待物料凝结后再喷,以避免泻底;⑤在喷播灌草种过程中,宜加入少量藤本种子,以加快覆绿,并攀缘局部倒岩。(5)V型槽种植带建植技术:根据深圳、广州南沙、海南三亚8个岩体边坡治理工程实践认为:①在回填土中加入营养基质,由腐殖质土、禽畜有机肥、复合肥、蘑菇肥及保水剂等组成,创造良好的根际土壤肥力环境;②针对南亚热带和热带气候特点,种植带建植坚持生物多样性,强调以豆科、灌木、常绿及乡土植物为主的原则(表2),增强植物的适应性和抗逆性;③加大藤本植物配置比例,组成乔、灌、藤、草人工生物群落;④提倡高密度种植,大苗、袋苗移栽。槽内分两排进行种植,内侧种植爬藤类,间距20cm;外侧间隔50cm栽植灌木袋苗,每米段栽植苗木株数5~7株,主栽苗木为台湾相思、小叶榕(Ficusmicrocarpa)、勒杜鹃(Bougainvilleaglabra)等,藤本植物包括爬山虎(Parthenocissusplanch)和葛藤(Puerariaphaseoloides)。(6)节水滴灌养护技术:水肥管理是V型槽及边坡植物生长的安全保障。V型槽种植和喷混施工完成后,原工作台、架拆除,养护工作困难,且不安全。因此,采用节水滴灌技术势在必行。节水滴灌系统由高压抽水泵站,蓄水池,PC(聚碳酸酯)主管、分管及滴水支管组成。蓄水池多设在山顶,以增加下泄压力,或自流灌溉,直接将水滴送入植物根际。必要时可添加水溶性复合肥,水利用率高、工作方便,非常适合采石场边坡水肥调节。同时做好缺苗修补、雨后追肥、防治病虫鼠害等。养护2~3年,即可依靠自然雨水维护植被生长。

3结论