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有(yǒu)機物污染土壤可(kě)選修複技(jì)術(shù)

作(zuò)者:博易恒信 來(lái)源:北極星環保網 日期:2021/11/1 13:25:43

在工業化進程推進、城市用地調整過程中,大(dà)量冶金、石化、化工、農藥等工業工程遷出城市,城市中形成了較大(dà)規模的有(yǒu)機污染遺留場(chǎng)地。我國對這一污染狀況的關注較晚,直至2004年原國家(jiā)環保總局才要求對工業搬遷遺留的城市污染場(chǎng)地進行(xíng)監測和(hé)修複。目前,這類污染場(chǎng)地形成了城市地區(qū)對土壤修複的主要需求。同時(shí),在“綠水(shuǐ)青山(shān)就是金山(shān)銀山(shān)”的大(dà)背景下,針對土壤修複行(xíng)業,我國也陸續發布了一系列關于加強污染場(chǎng)地管理(lǐ)和(hé)治理(lǐ)的通(tōng)知要求、指導意見和(hé)法律法規。土壤污染的修複成為(wèi)當前社會(huì)關注的焦點問題。

目前國內(nèi)在有(yǒu)機污染土壤修複過程中較常使用的物理(lǐ)、化學、生(shēng)物修複技(jì)術(shù)及其适用條件。

一、物理(lǐ)修複技(jì)術(shù)

1熱解吸技(jì)術(shù)

指利用熱交換系統,直接或間(jiān)接對土壤污染物或其他含污染物的介質進行(xíng)加熱(加熱溫度通(tōng)常在150-540℃之間(jiān)),使污染物從土壤或其他介質中揮發出,從而分離污染物的過程。土壤熱解吸處理(lǐ)過程的影(yǐng)響因素,主要包括溫度、處理(lǐ)時(shí)間(jiān)、污染物特性、土壤理(lǐ)化性質(如含水(shuǐ)率、土壤粒徑、滲透系數(shù)等)的影(yǐng)響。由于土壤加熱過程會(huì)消耗大(dà)量能量,如何在降低(dī)能耗的同時(shí)并保證處理(lǐ)效果是熱解吸技(jì)術(shù)成功運用的關鍵。通(tōng)常在工程應用中,會(huì)根據土壤含水(shuǐ)率及污染物特性,選擇不同的加熱方式。若土壤含水(shuǐ)率較高(gāo)或污染物沸點在200℃以下,應優先選擇電(diàn)阻加熱;若污染物沸點在200℃以上(shàng),宜采用熱傳導加熱。目前,熱解吸法主要應用在多(duō)環芳烴、苯系物或石油烴等揮發/半揮發性有(yǒu)機污染物的處理(lǐ)中。

2氣相抽提技(jì)術(shù)

自20世紀80年代起,在歐美國家(jiā)應用廣泛流行(xíng)的土壤有(yǒu)機物污染修複技(jì)術(shù),該方法最早由美國Terra Vac公司開(kāi)發。該技(jì)術(shù)是将新鮮空(kōng)氣通(tōng)過注射井注入污染區(qū)域,利用真空(kōng)泵産生(shēng)負壓,注入的空(kōng)氣流經污染區(qū)域時(shí),解吸并夾帶土壤孔隙中的揮發性有(yǒu)機物經由抽取井流回地上(shàng)。氣相抽提技(jì)術(shù)是一種原位修複技(jì)術(shù),對土壤中揮發性有(yǒu)機污染物具有(yǒu)較高(gāo)的去除效率,因而适用于化工廠、石化場(chǎng)地等。相關學者研究發現,氣相抽提技(jì)術(shù)應用于輕組分石油烴類污染物地時(shí),對該類污染物的去除率可(kě)達90%以上(shàng)。

二、化學修複技(jì)術(shù)

1氧化還(hái)原法

指通(tōng)過向污染土壤中添加化學氧化劑(Fenton試劑、臭氧、雙氧水(shuǐ)、高(gāo)錳酸鉀等)或還(hái)原劑(二氧化硫、氧化亞鐵(tiě)、氣态硫化氫等),使其與重金屬、有(yǒu)機物等污染物發生(shēng)化學反應,生(shēng)成毒性更低(dī)或易降解小(xiǎo)分子物質,從而實現土壤淨化的過程。有(yǒu)研究人(rén)員通(tōng)過實地采樣,對金屬鐵(tiě)屑修複氯代有(yǒu)機物污染土壤進行(xíng)了針對性研究,經實驗證明(míng),金屬鐵(tiě)屑可(kě)以有(yǒu)效還(hái)原氯代有(yǒu)機化合物,整體(tǐ)反應條件比較溫和(hé),且實際投入成本較少(shǎo)。金屬鐵(tiě)屑對有(yǒu)機氯化合物還(hái)原脫氯的原理(lǐ)主要包括吸附、氫解、還(hái)原消除等,且氯代烯烴反應性會(huì)随鹵化度的增加而呈現明(míng)顯下降的趨勢。

2土壤淋洗技(jì)術(shù)

指将淋洗劑滲透到被污染土壤中,充分與土壤顆粒作(zuò)用,使污染物溶解進入液相,或促進其遷移轉化,污染物脫離土壤顆粒,從固相進入液相,降低(dī)土壤中污染物含量。淋洗作(zuò)用原理(lǐ)包括:1.利用淋洗液溶解氣液相污染物,及吸附相污染物;2.利用液體(tǐ)沖洗力帶走土壤顆粒孔隙問和(hé)吸附在土壤表面的污染物。常見的淋洗劑包括酸/堿溶液、絡合劑、表面活性劑等。研究人(rén)員對非離子型表面活性劑的淋洗效果進行(xíng)研究發現,該類型表面活性劑對有(yǒu)機氯農藥污染場(chǎng)地的修複效果明(míng)顯。土壤淋洗技(jì)術(shù)具有(yǒu)快速、高(gāo)效、可(kě)操作(zuò)性強的特點,有(yǒu)利于大(dà)面積重度污染土壤的修複,但(dàn)其對土壤質地具有(yǒu)較高(gāo)要求,輕質、砂質土修複效果較好,滲透性較差的粘質土壤修複效果較差,同時(shí)若淋洗劑使用不當易造成土壤養分大(dà)量流失、二次污染及地下水(shuǐ)污染,因此篩選環境友(yǒu)好、易降解的淋洗劑成為(wèi)淋洗法修複污染土壤的關鍵。另外,土壤粒徑、污染物性質和(hé)濃度、水(shuǐ)土比、淋洗時(shí)間(jiān)等因素也會(huì)對淋洗效果産生(shēng)影(yǐng)響。

3電(diàn)化學修複技(jì)術(shù)

指在直流電(diàn)壓形成的電(diàn)場(chǎng)作(zuò)用下,通(tōng)過電(diàn)化學和(hé)電(diàn)動力學的複合作(zuò)用(以電(diàn)滲透、電(diàn)遷移、電(diàn)泳和(hé)擴散為(wèi)主)驅動污染物沿電(diàn)場(chǎng)方向富集到電(diàn)極區(qū),再将電(diàn)極區(qū)集聚的污染物進行(xíng)集中處理(lǐ)或者分離;或者通(tōng)過電(diàn)動效應增加土壤中的有(yǒu)機污染物、營養物和(hé)降解菌之間(jiān)的傳質作(zuò)用,提高(gāo)土著或外源微生(shēng)物的降解效率,該技(jì)術(shù)是一種新興的原位修複技(jì)術(shù)。相關研究表示,在處理(lǐ)有(yǒu)機污染土壤的過程中,電(diàn)化學修複技(jì)術(shù)受到電(diàn)極反應、土壤酸堿度、表面化學能及污染物的電(diàn)化學特征影(yǐng)響,并且主要依靠在外加電(diàn)場(chǎng)作(zuò)用下發生(shēng)在土壤中電(diàn)遷移和(hé)電(diàn)滲析作(zuò)用以及發生(shēng)于電(diàn)極表面的氧化作(zuò)用。該技(jì)術(shù)适用于處理(lǐ)密質和(hé)低(dī)水(shuǐ)力滲透率土壤中的有(yǒu)機污染物,然而對于緩沖容量較高(gāo)的天然土壤,在實際修複過程中單靠電(diàn)化學反應産生(shēng)的酸很(hěn)難使土壤的 pH 值降低(dī)到較低(dī)的水(shuǐ)平,因此很(hěn)難達到預期的修複效果,制(zhì)約了電(diàn)化學修複的實際應用。

三、生(shēng)物修複技(jì)術(shù)

污染土壤生(shēng)物修複技(jì)術(shù)是指利用土壤中的植物、動物和(hé)微生(shēng)物等生(shēng)物吸收、降解和(hé)轉化土壤中的污染物質,使得(de)其含量降低(dī)到一定水(shuǐ)平或者轉化為(wèi)無害物質的方法。根據污染土壤生(shēng)物修複主體(tǐ)的不同,可(kě)以分為(wèi)植物修複技(jì)術(shù)、動物修複技(jì)術(shù)、微生(shēng)物修複技(jì)術(shù)。

1植物修複技(jì)術(shù)

指利用植物及其根際圈微生(shēng)物體(tǐ)系的吸收、揮發和(hé)轉化、降解等作(zuò)用機制(zhì)來(lái)清除土壤中的污染物。植物修複過程可(kě)分為(wèi):植物提取、植物揮發、植物固定、植物轉化等。植物對有(yǒu)機污染土壤的修複作(zuò)用主要表現在利用植物對有(yǒu)機污染物的吸收,植物體(tǐ)內(nèi)釋放的各種分泌酶或酶類物質促進了污染物的降解及在植物根際微域的礦化,使污染的土壤生(shēng)态功能得(de)到恢複。植物降解有(yǒu)機污染物的成功與否,取決于有(yǒu)機污染物的生(shēng)物有(yǒu)效性,即植物微生(shēng)物的吸收與代謝能力。該技(jì)術(shù)适用于多(duō)環芳烴、氯代有(yǒu)機物為(wèi)主的污染土壤的修複。相關研究表明(míng),植物通(tōng)過将污染物吸收至木質素中,進行(xíng)及時(shí)有(yǒu)效的濃縮固化、降解,可(kě)有(yǒu)效去除氯代有(yǒu)機污染物。

2微生(shēng)物修複技(jì)術(shù)

指基于微生(shēng)物自身的新陳代謝功能将土壤中污染物濃度降低(dī)一定水(shuǐ)平,從而達到去除污染物質的修複方法。微生(shēng)物具有(yǒu)分布廣、種類多(duō)、繁殖快、适應強和(hé)易變異等特點,具有(yǒu)較強的分解代謝能力和(hé)較高(gāo)的代謝速率,降解潛力大(dà),并且經濟、簡便、二次污染少(shǎo),因此微生(shēng)物修複在污染土壤修複的研究和(hé)應用中備受關注。相關實驗證明(míng),細菌、真菌等微生(shēng)物可(kě)以有(yǒu)效消除土壤中的農藥殘留。微生(shēng)物降解農藥的主要方式是酶促反應,即化合物通(tōng)過一定方式進入微生(shēng)物體(tǐ)內(nèi),在各種酶的催化作(zuò)用下,最終将農藥完全降解或分解成毒性較小(xiǎo)或無毒性的小(xiǎo)分子化合物。

近年來(lái),微生(shēng)物修複污染土壤的研究報道(dào)較多(duō),但(dàn)投入實際應用的較少(shǎo),主要的局限性體(tǐ)現在:

1.環境因素或污染物存在狀态的改變都會(huì)使微生(shēng)物的降解難以進行(xíng);

2.當污染物濃度太低(dī)不足以維持一定數(shù)量的降解菌時(shí),殘餘的污染物就會(huì)留在土壤中,使污染物不能達到100%降解;

3.特定的微生(shēng)物隻能夠降解特定的化合物類型,化合物形态一旦變化就難以被原有(yǒu)微生(shēng)物酶系降解;

4.其他物質對微生(shēng)物修複的抑制(zhì)及促進效應及修複過程中的基因調控機理(lǐ)還(hái)有(yǒu)待研究。

國內(nèi)的土壤環境污染問題日益嚴重,并且呈現多(duō)樣化、毒性大(dà)、濃度高(gāo)的特點。但(dàn)我國在土壤修複技(jì)術(shù)、工程化實踐運用、修複和(hé)監測設備上(shàng)起步較晚,加之國內(nèi)的法律、監管體(tǐ)系還(hái)不完善。因此,需要加快技(jì)術(shù)研發進程,結合實際污染情況,靈活選用一種或多(duō)種土壤修複治理(lǐ)技(jì)術(shù),提升污染土壤修複技(jì)術(shù)水(shuǐ)平與效率;進一步制(zhì)定相關法律規程、技(jì)術(shù)标準,規範土壤修複技(jì)術(shù)運用市場(chǎng)。