水泥窑处置废弃物中重金属的迁移行为研究进展

郑州大学管宗甫等人分析了固体废弃物的重金属危害情况、混凝土对重金属离子的固化机理及有害金属离子的溶出方法，考察了水泥混凝土对废弃物中的重金属和有害金属离子的固化状况。提出混凝土劣化后（如碳化或受酸性介质、酸雨等侵蚀后），有害组分的溶出量会增大，但其随pH变化的具体关系需要进一步研究。
此外，清华大学的张俊丽以及中国中材国际工程股份有限公司的辛美静等从不同的角度对相关水泥产品用于饮用水系统进行了评价。张的研究结果指出：添加0.65%的工业污泥生产的水泥，其重金属的溶出造成的危害中，最大非致癌物风险为4.82×10-9a-1，低于国际辐射防护委员会（ICRP）推荐的最大可接受风险水平5.0×10-5a-1；辛的研究计算出了Zn、Cu、Mn、Pb等重金属从混凝土块中扩散到水中，所需的滞留时间[10]，以相应金属的最快渗透速度计算，金属Mn在100mm的混凝土输送水管内的停留时间至少要77d。其它重金属需时更长，如铅（Pb）需要306d，锌（Zn）需要153d，铜（Cu）需要557d。而实际过程，饮用水在管道内的停留时间，往往只有几天的时间。因此，在常规的自然环境下，即使将处理废弃物的水泥用于常规的饮水工程中也是安全可靠的。
综合上述研究成果可知：在通常状况下，水泥产品在使用过程中，大部分重金属的浸出迁移性均很小，浸出浓度接近或低于现有分析仪器的检测下限，不会对周边环境造成危险；Cr元素是水溶性元素，浸出性与其在水泥产品中的含量有关，因此，应尽量减少入水泥窑的废弃物中Cr的含量。
目前我国尚没有针对水泥材料中重金属浸出行为的试验方法及评价标准；国内学者的前期工作主要借鉴国外现有的试验方法，研究了在不同pH值、浸出方式、浸出时间等试验条件下重金属的浸出行为。我国在2007年推出了HJ/T299-2007和HJ/T300-2007标准，前者是模拟重金属在酸性降雨的影响下，从样品中浸出而进入环境的过程，后者是模拟样品进入卫生填埋场后，其中的重金属在填埋场渗滤液的影响下的浸出迁移过程；这两个方法的试验条件都是根据我国实际情况而制定，对于水泥制品具有适用性。此外，前期研究大多数集中于水泥样品养护28d后，重金属的浸出行为；而在水化早期，人们对于重金属的浸出性并不了解。目前的试验方法，多采用振荡方式加速重金属的溶出，对于重金属的长期浸出行为，国内外均缺乏深入的研究。
4小结
欧美发达国家，已经建立起从重金属产生源头到水泥产品中重金属含量的控制体系，相关标准、法规也比较完备，比如，对利用水泥窑协同处理的各种废弃物分门别类，并限定了其中的重金属含量，同时制定了焚烧废弃物的水泥窑大气排放标准，而瑞士对熟料和水泥中的重金属含量也做了规定。国外的经验表明：利用水泥窑处置废弃物过程，无论在煅烧过程还是水泥产品的使用过程中，只要控制得当，重金属的迁移、浸出行为均不会对周边环境造成危险。我国对于水泥中的重金属问题的研究还处于初步阶段，本课题将针对人们关心的重金属迁移行为问题开展系列研究，为制定水泥窑处置废弃物的相关法规、标准提供依据。
参考文献：略