三氯乙烯污染地下水的原位修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展*

丁琳潔 黃冬俠 宋紀(jì)斌 雷建森 黎 想

(1.河南師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453007； 2.黃淮水環(huán)境與污染防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 新鄉(xiāng) 453007)

三氯乙烯(TCE)是一種優(yōu)良的有機(jī)溶劑，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、難燃，常在工業(yè)中用作石蠟等物質(zhì)的萃取劑、金屬表面處理劑，還可用作農(nóng)藥和醫(yī)藥生產(chǎn)的中間體[1]。TCE生物毒性強(qiáng)，短時(shí)間內(nèi)接觸過(guò)量可引起急性中毒，吸入濃度過(guò)高可使人迅速昏迷，還會(huì)出現(xiàn)以三叉神經(jīng)損害為主的顱神經(jīng)損害，心律失常以及肝腎損害等，因此被美國(guó)環(huán)境保護(hù)署列為“優(yōu)先控制污染物”[2]。

TCE化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在環(huán)境中自然衰減能力弱，同時(shí)，TCE在地下環(huán)境中遷移能力強(qiáng)，能穿過(guò)包氣帶沿著土壤孔隙向地層下移動(dòng)，到達(dá)含水層之后可穩(wěn)定存在并不斷向地下水中溶解釋放，造成地下水持久性污染[3]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，地下水在世界各國(guó)供水中占比普遍較大，如我國(guó)華北、西北城市利用地下水的比例約為70%，丹麥、利比亞、沙特阿拉伯與馬耳他等國(guó)均為100%，圭亞那、比利時(shí)和塞浦路斯等國(guó)為80%～90%，德國(guó)、荷蘭與以色列為67%～75%，原蘇聯(lián)為24%，美國(guó)為20%[4]。因此地下水中的TCE污染會(huì)對(duì)環(huán)境安全和人類(lèi)健康造成嚴(yán)重危害，對(duì)TCE污染地下水進(jìn)行修復(fù)勢(shì)在必行。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于TCE污染地下水的修復(fù)方法有很多，主要分為原位修復(fù)技術(shù)和異位修復(fù)技術(shù)。其中異位修復(fù)技術(shù)需將污染地下水抽出，將其轉(zhuǎn)移至地上再進(jìn)行后續(xù)處理，修復(fù)成本高且對(duì)環(huán)境擾動(dòng)大；而原位修復(fù)技術(shù)可直接在污染場(chǎng)地就地修復(fù)，具有成本低、對(duì)污染場(chǎng)地環(huán)境干擾小等優(yōu)點(diǎn)，因此被學(xué)者列為地下水修復(fù)的研究重點(diǎn)和主要方向。本研究重點(diǎn)介紹TCE污染地下水的原位修復(fù)技術(shù)，以期對(duì)污染場(chǎng)地修復(fù)工程實(shí)踐提供理論指導(dǎo)。

1 地下水中TCE原位修復(fù)技術(shù)

1.1 空氣吹脫(AS)技術(shù)

AS技術(shù)是指在一定壓力下，將壓縮空氣鼓入受污染的含水層，注入的空氣會(huì)在地下環(huán)境的孔隙中發(fā)生遷移，從而形成一個(gè)地下吹脫系統(tǒng)，將溶解在地下水中的、吸附在含水層介質(zhì)表面的以及滯留在土壤孔隙中的揮發(fā)性有機(jī)物轉(zhuǎn)移到氣相中。同時(shí)在包氣帶上設(shè)置氣體抽取(SVE)系統(tǒng)，將包含污染物的載氣收集到地表，達(dá)標(biāo)處理后排放[5]，技術(shù)原理示意圖見(jiàn)圖1。隨著AS技術(shù)研究的不斷深入，產(chǎn)生出一些AS衍生技術(shù)，例如生物曝氣(BS)技術(shù)。BS技術(shù)是向含水層中注入空氣(或氧氣)和外源有機(jī)質(zhì)，增加含水層中的氧含量，提高土著微生物的生物活性，強(qiáng)化含水層中有機(jī)污染物的好氧生物降解[6]。BS與AS系統(tǒng)的組成完全相同，但BS系統(tǒng)強(qiáng)化了有機(jī)污染物的生物降解。

圖1 AS技術(shù)原理Fig.1 AS schematic diagram

向華等[7]研究表明，TCE在吹脫條件下有較高的去除率，可達(dá)80%。并且在固定的曝氣流量下，曝氣時(shí)間越長(zhǎng)，去除效果越好；隨著氣水比的增加，TCE去除效果明顯變好，但隨著氣水比的繼續(xù)增加，TCE去除率也逐漸趨緩。雖然AS技術(shù)對(duì)TCE污染的處理快速高效，但其本質(zhì)上僅是將TCE從液相轉(zhuǎn)移到氣相，并不能將污染物轉(zhuǎn)化為對(duì)環(huán)境無(wú)害的物質(zhì)，操作不當(dāng)還可能會(huì)造成二次污染問(wèn)題，因此在實(shí)際場(chǎng)地中需要與其他處理措施結(jié)合使用。該技術(shù)還受污染場(chǎng)地地質(zhì)條件的限制，例如不適合在低滲透率地區(qū)應(yīng)用[8]。

1.2 滲透性反應(yīng)墻(PRB)技術(shù)

PRB是近年來(lái)興起的可代替?zhèn)鹘y(tǒng)抽出-處理系統(tǒng)的一種有效方法，該技術(shù)通過(guò)在污染區(qū)域下游安置活性材料墻體，攔截和處理污染羽中的污染物[9]。PRB通常用高滲透性材料回填，包括零價(jià)鐵(ZVI)、微生物(生物屏障)、活性炭、改性膨潤(rùn)土、碳酸鈣或其他物質(zhì)[10]，這些物質(zhì)通過(guò)吸附、沉淀、化學(xué)反應(yīng)和生物降解等形式可直接去除地下水中的污染物，或者將其轉(zhuǎn)化為環(huán)境可接受的形式，從而使地下水中污染物濃度達(dá)到環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)[11-12]。PRB技術(shù)原理圖見(jiàn)圖2。

圖2 PRB技術(shù)原理Fig.2 PRB schematic diagram

這項(xiàng)技術(shù)出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代中期，當(dāng)時(shí)使用顆粒狀ZVI作為反應(yīng)介質(zhì)處理被TCE和四氯乙烯(PCE)等有機(jī)氯代物污染的地下水。美國(guó)某飛機(jī)場(chǎng)機(jī)庫(kù)前身為鍍鉻廠，該場(chǎng)地Cr(Ⅵ)和TCE污染嚴(yán)重，土層的Cr(Ⅵ)達(dá)到14 500 mg/kg。設(shè)計(jì)者們利用連續(xù)型PRB有效修復(fù)了被污染的地下水[13]。根據(jù)PRB建成投產(chǎn)后3年的數(shù)據(jù)可知，初始地下水中Cr(Ⅵ)和TCE分別為2 mg/L和114.0 μg/L，而經(jīng)過(guò)PRB處理后，Cr(Ⅵ)低于檢出限，TCE最高檢測(cè)質(zhì)量濃度僅為2.9 μg/L[14]。

1.3 原位反應(yīng)帶(IRZ)技術(shù)

IRZ是基于PRB理論提出來(lái)的地下水修復(fù)技術(shù)[15]，該技術(shù)利用注入井將修復(fù)劑注入到污染區(qū)域，修復(fù)劑在注入壓力和地下水流的共同作用下在含水層中形成一個(gè)或者多個(gè)IRZ，地下水中的污染物在反應(yīng)帶中可被攔截、固定或直接降解[16]，IRZ技術(shù)原理圖見(jiàn)圖3。IRZ技術(shù)無(wú)需大范圍開(kāi)挖，對(duì)周?chē)h(huán)境破壞程度小，可根據(jù)污染物種類(lèi)靈活選擇修復(fù)劑，適用于多種污染物。

圖3 IRZ技術(shù)原理Fig.3 IRZ schematic diagram

IRZ技術(shù)添加的試劑需要具良好的遷移性，保證在含水層中達(dá)到一定的遷移范圍，同時(shí)要有一定的黏度使得試劑注入后可滯留在反應(yīng)帶內(nèi)持續(xù)發(fā)揮作用。常用的試劑包括化學(xué)氧化劑、還原劑和生物制劑。目前國(guó)外許多學(xué)者都使用納米零價(jià)鐵(NZVI)處理被有機(jī)氯代物和重金屬污染的地下水，并取得了良好的修復(fù)效果[17]。

1.4 原位化學(xué)修復(fù)技術(shù)

1.4.1 原位化學(xué)氧化(ISCO)技術(shù)

ISCO是修復(fù)表層土壤和地下污染源區(qū)的有效技術(shù)之一，主要是向地下環(huán)境注入化學(xué)氧化劑，通過(guò)氧化還原反應(yīng)分解或轉(zhuǎn)化地下水中的有機(jī)污染物，從而使其無(wú)害化的修復(fù)技術(shù)。針對(duì)TCE污染地下水使用較多的氧化劑有高錳酸鹽、Fenton試劑和過(guò)硫酸鹽(PS)等[18]。

KMnO4是ISCO系統(tǒng)中常見(jiàn)的強(qiáng)氧化劑之一。田璐等[19]發(fā)現(xiàn)TCE的去除速率隨KMnO4濃度的增大而增大，隨反應(yīng)溫度的升高而增大，幾乎不會(huì)受pH和離子強(qiáng)度的影響，適宜條件下去除率可達(dá)到100%。當(dāng)TCE的濃度一定時(shí)其氧化去除率隨著KMnO4與TCE摩爾比的增加而增加；當(dāng)KMnO4與TCE的摩爾比一定時(shí)，隨著TCE濃度的升高其去除率增大[20]。雖然KMnO4氧化TCE的能力較強(qiáng)，但在KMnO4氧化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不溶于水的MnO2副產(chǎn)物，易造成地下環(huán)境介質(zhì)孔隙的堵塞，減緩氧化反應(yīng)效果。

與KMnO4相比，F(xiàn)enton試劑可以更高效地降解TCE。Fenton反應(yīng)是基于金屬陽(yáng)離子和H2O2之間的電子轉(zhuǎn)移催化過(guò)程(見(jiàn)式(1)、式(2))，反應(yīng)過(guò)程中形成的羥基自由基(·OH)可氧化包括TCE、PCE和多氯聯(lián)苯(PCBs)在內(nèi)的大部分有機(jī)氯代物[21]。自然環(huán)境中的天然含鐵礦物(如針鐵礦、磁鐵礦和黃鐵礦)也可直接催化H2O2降解有機(jī)氯代物。同時(shí)礦物催化的H2O2分解也可以提供足夠的分子氧來(lái)促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)，從而促進(jìn)TCE的原位好氧生物降解[22]。

H2O2+Fe2+→·OH+OH-+Fe3+

(1)

(2)

當(dāng)H2O2和催化劑的用量在適宜范圍時(shí)，TCE去除率隨著H2O2和催化劑用量的升高而上升；當(dāng)H2O2濃度增加到一定程度，生成的·OH不能及時(shí)與TCE反應(yīng)，過(guò)量的催化劑還會(huì)消耗·OH，從而導(dǎo)致TCE去除率降低[23]。Fenton試劑和H2O2氧化TCE的過(guò)程有一定缺點(diǎn)：Fenton反應(yīng)迅速，H2O2分解過(guò)快，放出巨大的熱量和氣體，這會(huì)威脅地下水土層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和土著生物的安全。

ISCO技術(shù)雖然具有反應(yīng)速度快、修復(fù)周期短、效果好的優(yōu)點(diǎn)，但在修復(fù)過(guò)程中仍存在一些有待解決的問(wèn)題：(1)化學(xué)氧化劑和氧化產(chǎn)物可能會(huì)阻塞介質(zhì)孔隙，導(dǎo)致污染場(chǎng)地滲透性降低；(2)含水層中原有的天然有機(jī)物和其他還原性物質(zhì)會(huì)消耗大量氧化劑，影響修復(fù)效果；(3)對(duì)存在非水相流體(NAPL)相的污染區(qū)域適用性較差等。

1.4.2 原位化學(xué)還原(ISCR)技術(shù)

ISCR是向地下水中加入強(qiáng)還原劑，通過(guò)氧化還原反應(yīng)將地下水中的氧化性污染物還原成對(duì)環(huán)境無(wú)害或低毒物質(zhì)的修復(fù)技術(shù)。向地下水中加入還原劑的方式包括通過(guò)注入井注入、地下高壓直接注入或者結(jié)合抽提回收系統(tǒng)將注入的還原劑回收并循環(huán)使用。常用的還原劑有ZVI、NZVI以及基于它們的各種改性材料。該技術(shù)適用的污染物包括氧化性有機(jī)污染物如有機(jī)氯代物類(lèi)、高價(jià)態(tài)重金屬如Cr(Ⅵ)等[26]。

ZVI是一種快速有效的還原劑，作用機(jī)理是利用電子在ZVI和污染物之間的定向轉(zhuǎn)移，將污染物轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)毒或毒性較小的物質(zhì)。與有機(jī)氯代物進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，金屬Fe可以直接把有機(jī)氯代物吸附在其表面直接產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移，也能夠先與水分子反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，然后再利用催化劑使氫氣對(duì)有機(jī)氯代物脫氯(見(jiàn)式(3)、式(4))。ZVI在降解TCE時(shí)，短時(shí)間內(nèi)易在金屬表面形成氧化膜從而降低反應(yīng)活性，影響反應(yīng)進(jìn)程，而且用量大、工程造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用較高，這些因素限制了其在工程應(yīng)用中的發(fā)展。

C2HCl3+Fe0+H2O→C2H6+Fe2++Cl-+OH-

(3)

C2HCl3+H2→C2H6+H++Cl-

(4)

在ZVI基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和發(fā)展后，制備出了具有比ZVI更大比表面積和表面能的NZVI，NZVI因具有更強(qiáng)的吸附性能和還原活性而得到廣泛研究。由于NZVI特殊的理化性質(zhì)，其反應(yīng)性和老化時(shí)間[27]對(duì)于處理效果有較大影響，而且在實(shí)際運(yùn)用中存在遷移差、易團(tuán)聚和二次污染等問(wèn)題，越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始嘗試對(duì)NZVI進(jìn)行改性。目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究表明采用NZVI與第二種金屬納米粒子(如Ni、Pd、Pt)結(jié)合可明顯提高反應(yīng)速率和有機(jī)氯代物的脫氯效率[28-30]。雙金屬還原有機(jī)氯代物是以Fe為電子源，金屬添加劑為催化劑的加氫脫氯過(guò)程，F(xiàn)e和金屬添加劑之間產(chǎn)生電偶的能力以及金屬添加劑吸附活性原子氫的能力決定了脫氯的程度[31-32]。

HE等[33]比較了雙金屬Fe/Me(Me包括Pd、Ni、Cu、Ag)、S-NZVI和NZVI的TCE脫氯途徑，發(fā)現(xiàn)Fe/Me的TCE脫氯主要通過(guò)氫解進(jìn)行，而S-NZVI和NZVI的TCE脫氯主要通過(guò)β消除進(jìn)行。雙金屬改性增強(qiáng)了電子向金屬表面的轉(zhuǎn)移，特別是向Me表面的轉(zhuǎn)移。硫化改性也增強(qiáng)了電子轉(zhuǎn)移，可以在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持活性，并具有較好的脫氯能力。

WANG等[34]基于毛細(xì)作用和毛細(xì)凝聚理論合成了新的Fe/C/Pd復(fù)合材料，該材料由內(nèi)表面具有NZVI的碳納米管(CNT)和負(fù)載在CNT外表面的Pd納米粒子組成，該結(jié)構(gòu)成功地解決了雙金屬納米顆粒在TCE脫氯應(yīng)用中Fe腐蝕速率快和氫利用率較低的問(wèn)題。SAHU等[35]制備出的還原氧化石墨烯(rGO)負(fù)載的Fe/Ni雙金屬納米顆粒(rGO/Fe/Ni)具有較高的脫氯效率而且其脫氯率是游離Fe/Ni納米顆粒的2.4倍。rGO/Fe/Ni可循環(huán)使用8次以上，從而達(dá)到高效脫氯的目的。

為更高效地降解有機(jī)氯代物，國(guó)內(nèi)外學(xué)者們將雙金屬納米顆粒加入到多孔膜中，設(shè)計(jì)了各種鐵基雙金屬納米顆粒復(fù)合膜來(lái)降解有機(jī)氯代物[36]。多孔膜作為金屬核動(dòng)力源的載體，具有核動(dòng)力源負(fù)載量高、活性部位易接近等優(yōu)點(diǎn)，另外多孔膜也大大提高了核動(dòng)力源的穩(wěn)定性和可用性，具有脫氯速度快、操作方便、產(chǎn)物與反應(yīng)物可及時(shí)分離等特點(diǎn)。許多多孔膜負(fù)載的納米材料都被成功地用于TCE的降解，例如顆?；钚蕴颗c零價(jià)鐵(GAC-ZVI 700P)復(fù)合材料[37]、聚偏氟乙烯(PVDF)膜與Fe等反應(yīng)性粒子復(fù)合的納米材料[38-39]等。

相較于化學(xué)氧化，ISCR法在修復(fù)TCE過(guò)程中可能存在氧化、聚集和腐蝕消耗大量還原劑，對(duì)存在NAPL相的區(qū)域適用性較差，許多污染物質(zhì)較難被還原等問(wèn)題。

1.4.3 電化學(xué)法

由于地下水具有電化學(xué)導(dǎo)電性，并且含有低濃度的氯化物，因此，TCE的原位電化學(xué)修復(fù)得到了越來(lái)越多的關(guān)注。電催化加氫脫氯是降解TCE非常有效的綠色修復(fù)新技術(shù)，具有環(huán)境相容性、高選擇性、便于自動(dòng)化控制、運(yùn)行費(fèi)用低、不會(huì)產(chǎn)生二次污染等特點(diǎn)。電化學(xué)法通過(guò)在陰極和陽(yáng)極之間施加電壓，使污染物在電解質(zhì)中降解。

LU等[40]通過(guò)原子層沉積(ALD)將Pd納米顆粒沉積到TiO2納米管上，由此制成的新陰極對(duì)TCE表現(xiàn)出非常高的電催化活性，在pH=5，電流為60 mA時(shí)，40 mg/L的TCE的降解率可達(dá)95%。XIE等[41]合成了一種新型陰極(負(fù)載Pd的Ti/TiO2納米管)，在電子轉(zhuǎn)移和催化加氫脫氯的共同作用下還原地下水中的TCE，使其高效、定量地轉(zhuǎn)化為乙烷。

FALLAHPOUR等[42]對(duì)電解水產(chǎn)生的陰極氫氣催化TCE脫氯反應(yīng)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，含鐵陽(yáng)極的雙電極系統(tǒng)在流量為1 L/min時(shí)能有效去除地下水中的TCE，F(xiàn)e作為陽(yáng)極、金屬氧化物(MMO)作為陰極并結(jié)合Pd的催化作用可獲得高達(dá)96%的去除率。之后RAJIC等[43]通過(guò)減少電極極性反轉(zhuǎn)的持續(xù)時(shí)間(增加頻率)，發(fā)現(xiàn)只要每個(gè)循環(huán)中電極上反應(yīng)產(chǎn)生足夠的電荷就可以提高TCE的去除效率。

1.5 原位生物修復(fù)技術(shù)

原位生物修復(fù)操作簡(jiǎn)單，利用植物和土著微生物進(jìn)行降解，不會(huì)破壞植物生長(zhǎng)所需要的土壤和水環(huán)境，環(huán)境影響小，無(wú)二次污染，更為環(huán)保，是一種經(jīng)濟(jì)高效的綠色修復(fù)技術(shù)。

1.5.1 植物修復(fù)法

植物修復(fù)是在太陽(yáng)光照射下，綠色植物通過(guò)蒸騰作用將淺層地下水中的TCE轉(zhuǎn)移到植物體內(nèi)，控制其向深層地下水轉(zhuǎn)移的同時(shí)降解污染物的修復(fù)方式。綠色植物根系可以吸收和代謝地下水中的TCE，植物的存在可能導(dǎo)致地下水修復(fù)作用增強(qiáng)[44-46]，因此可利用植物的自然吸收降解能力以及其發(fā)達(dá)的根系來(lái)降解污染物。

在對(duì)污染場(chǎng)地進(jìn)行自然衰減和植物修復(fù)評(píng)估期間，在地下水淺層污染區(qū)域的成熟樹(shù)木中發(fā)現(xiàn)了TCE，其濃度與附近TCE的地下水濃度大致成比例，而且還發(fā)現(xiàn)在受污染的地下水中生長(zhǎng)的果樹(shù)可以吸收TCE。這種方法雖然可以吸收一部分的TCE，但可能導(dǎo)致樹(shù)木和果實(shí)中均存在TCE或其代謝產(chǎn)物，對(duì)動(dòng)植物及人類(lèi)產(chǎn)生危害[47]。LEGAULT等[48]對(duì)轉(zhuǎn)基因楊樹(shù)進(jìn)行田間對(duì)照研究，評(píng)價(jià)其對(duì)植物修復(fù)的效果，在3個(gè)實(shí)驗(yàn)床上種植了12株轉(zhuǎn)基因楊樹(shù)、12株野生型(WT)楊樹(shù)或不種植楊樹(shù)，并加入等量的TCE，結(jié)果表明轉(zhuǎn)基因床對(duì)TCE的去除率為87%，WT床為85%，未種植床為34%。與野生型楊樹(shù)相比，轉(zhuǎn)基因楊樹(shù)葉的TCE蒸騰減少80%，莖的TCE擴(kuò)散減少90%。

以植物修復(fù)為基礎(chǔ)的綠色技術(shù)是從不同環(huán)境基質(zhì)中回收有機(jī)污染物的有效方法。植物修復(fù)成本低、對(duì)環(huán)境擾動(dòng)小、能量輸入低，但僅適用于淺層地下水污染的修復(fù)，加上植物生長(zhǎng)緩慢、所需時(shí)間長(zhǎng)使該技術(shù)的使用受到了限制。

1.5.2 微生物還原脫氯法

有機(jī)氯代物在厭氧條件下可以通過(guò)還原脫氯作用降解，使污染物毒性減小或直接礦化。產(chǎn)乙烯脫鹵球菌(Dhc)是唯一一種能將TCE完全還原為無(wú)毒產(chǎn)物乙烯的細(xì)菌，它能夠通過(guò)還原脫氯的途徑將TCE依次脫氯為二氯乙烯(DCE)、氯乙烯(VC)，最終生成乙烯，因此被廣泛研究并應(yīng)用于TCE污染地下水的原位修復(fù)。LEE等[49]研究出兩種具有不同脫氯功能的Dhc菌株，一種菌株能將TCE和DCE降解為VC，而另一種菌株可以將TCE、1,1-DCE、順式-DCE、反式-DCE和VC都轉(zhuǎn)化為乙烯。

李海軍[50]利用甲醇、乳酸鈉以及加乙酸鈉的氫氣作為供電基質(zhì)強(qiáng)化Dhc混合菌株進(jìn)行TCE降解模擬實(shí)驗(yàn)，研究表明混合菌中含有現(xiàn)階段已知的唯一能將TCE還原脫氯為乙烯的特異性菌株Dhc。TCE降解可分為兩個(gè)階段，第一階段為T(mén)CE轉(zhuǎn)化為VC，第二階段為VC進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為終產(chǎn)物乙烯。

Dhc能將有毒的TCE徹底還原為無(wú)毒產(chǎn)物乙烯，并且不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染，是一種經(jīng)濟(jì)高效環(huán)保的修復(fù)技術(shù)。但其在含水層中存在與否及豐度的高低決定了TCE的還原程度，且在厭氧降解污染物過(guò)程中需要合適的電子供體及適宜的pH環(huán)境，對(duì)于需要大面積處理的地下水來(lái)說(shuō)成本較高。

各修復(fù)技術(shù)的原理、適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)照見(jiàn)表1。

表1 修復(fù)技術(shù)適用范圍、原理及優(yōu)缺點(diǎn)

2 當(dāng)前TCE污染地下水修復(fù)技術(shù)面臨的主要問(wèn)題

TCE污染地下水的修復(fù)相對(duì)于地表水來(lái)說(shuō)更加復(fù)雜，針對(duì)TCE污染地下水的原位修復(fù)技術(shù)的研究已相對(duì)成熟，但仍存在一系列問(wèn)題有待解決：

(1) 原位化學(xué)修復(fù)速度快、效率高，但成本相對(duì)較高；且化學(xué)修復(fù)劑的投加對(duì)地下環(huán)境擾動(dòng)較大。首先常用的修復(fù)劑如ZVI和NZVI具有一定的生物毒性，會(huì)抑制甚至殺死含水層中的土著微生物，其次化學(xué)修復(fù)劑的添加以及氧化還原產(chǎn)物的產(chǎn)生可能會(huì)阻塞含水層介質(zhì)孔隙，降低滲透性。

(2) 生物修復(fù)技術(shù)對(duì)于TCE的處理可獲得理想的效果，尤其是Dhc可將TCE完全轉(zhuǎn)化為乙烯，實(shí)現(xiàn)了無(wú)害化處理，但因其需要合適的電子供體及適宜的pH環(huán)境，對(duì)于需要大面積處理的地下水來(lái)說(shuō)成本較高。TCE具有生物毒性，會(huì)抑制許多微生物的活性，而外加高效降解菌在地下環(huán)境中活性和降解性能的保持問(wèn)題依然有待解決。

(3) 原位修復(fù)技術(shù)在應(yīng)用時(shí)需配合非常詳細(xì)的水文及地質(zhì)資料，對(duì)含水層介質(zhì)均勻性、滲透性等有較高要求，且在處理大面積、深層地下水時(shí)將大幅增加處理成本。

3 結(jié)論與展望

與地表水相比，地下水的修復(fù)相對(duì)復(fù)雜。針對(duì)難生物降解的有機(jī)污染物，應(yīng)優(yōu)先考慮原位化學(xué)法，其修復(fù)時(shí)間短、適用范圍廣，但在使用時(shí)需要控制藥劑的用量，以免過(guò)量污染環(huán)境；針對(duì)可生物降解的有機(jī)污染物，應(yīng)考慮原位生物處理技術(shù)，其能耗低、處理成本低，但需較長(zhǎng)的處理時(shí)間。目前國(guó)內(nèi)外TCE污染地下水修復(fù)技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，但仍有很大的進(jìn)步空間：(1)對(duì)于電化學(xué)法在國(guó)內(nèi)幾乎沒(méi)有學(xué)者進(jìn)行研究，國(guó)外對(duì)此研究也不是很深入，因此可著重研究電化學(xué)法修復(fù)污染地下水，建立完善的模型，為T(mén)CE污染地下水的修復(fù)提供理論依據(jù)。(2)每種技術(shù)都有相應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)，多種技術(shù)的聯(lián)用在實(shí)際場(chǎng)地修復(fù)中更加適用，目前這方面的研究較少，建議后續(xù)開(kāi)展深入研究。