土壤及地下水有機污染的化學與生物修復技術(shù)

文_張立奉 廣東省工程勘察院

1 土壤及地下水有機污染的化學修復

1.1 土壤的化學修復

1.1.1 穩(wěn)定和固定化技術(shù)

穩(wěn)定和固定化技術(shù)是一種化學修復技術(shù)，實際上為兩種技術(shù)，即穩(wěn)定化和固定化。穩(wěn)定化是運用化學類的藥物把受到污染的土壤轉(zhuǎn)化為毒性更低或有毒物質(zhì)不易遷移的土壤。固定化是通過運用材料把受到污染土壤中的物質(zhì)進行包裹，使得有毒的物質(zhì)可以以更大的顆粒狀存在，以此將土壤中污染物的性質(zhì)維持在相對穩(wěn)定的狀態(tài)。穩(wěn)定和固化技術(shù)的優(yōu)勢在于技術(shù)非常成熟，成本不高且很安全。但劣勢也很明顯，會將污染物質(zhì)固定下來，而不是進行去除，土壤中污染物的數(shù)量并未減少。穩(wěn)定和固定化技術(shù)修復流程詳見圖1。

圖1 穩(wěn)定和固定化技術(shù)修復流程

1.1.2 化學氧化還原技術(shù)

化學氧化還原技術(shù)是在土壤中加入具有氧化或還原功能的試劑，使得土壤中的污染物發(fā)生氧化或還原，從而讓有機污染物質(zhì)發(fā)生降解或者轉(zhuǎn)化?；瘜W氧化還原技術(shù)成本適中，是一種運用非常廣泛的污染處理技術(shù)。采用這種技術(shù)，需要對土壤中的污染物性質(zhì)和成分進行分析，且可能會改變土壤中有機質(zhì)等離子含量，其擅長對于被油類物質(zhì)、鹵代烴類、氯代芳烴等污染的土壤進行處理。如，浙江省一化工廠的土壤污染物主要為鄰甲苯胺、對氯甲苯等，將受到污染的土壤取出后，采用氧化技術(shù)進行修復然后回填土壤，各檢測指標顯示，土壤中的污染物有效降低，達到治理要求。

1.1.3 蒸氣浸提技術(shù)

蒸氣浸提技術(shù)是把產(chǎn)生負壓的新鮮空氣注射到土壤受到污染的區(qū)域，通過精確計算空氣流量和流速，使新鮮空氣流經(jīng)這些區(qū)域時，會將土壤中具有揮發(fā)性的有機化合物一起帶流，從而實現(xiàn)對受污染土壤的治理。這些空氣從土壤中經(jīng)抽取后，再采用活性炭進行吸附，則能再次回流，循環(huán)使用。這種技術(shù)本質(zhì)上是一種原位修復的技術(shù)，其成本比較低廉，能夠大范圍處理土壤中的有機物，且不會對土壤進行二次污染，尤其對于苯類物質(zhì)和石油烴類物質(zhì)，其有效率能夠達到90%以上。蒸氣浸提技術(shù)應用條件詳見表1。

表1 蒸氣浸提技術(shù)應用條件

1.2 地下水的化學修復

1.2.1 有機黏土法

有機黏土法在地下水中加入有機黏土，這種采用人工合成的有機黏土具有一定的吸附能力，當其到達地下水中，便能將水中的有機污染物進行吸附帶離，從而使得這種有機黏土經(jīng)過的地下水域得到治理，其具體流程是：①在地下水層注入表面活性劑，從而在此處形成有機黏土區(qū)；②地下水經(jīng)過該區(qū)域，有機黏土吸附攔截水中的有機污染物；③利用加入的活性劑吸附作用，將這部分有機污染物進行聚集，并發(fā)生降解。四川省彭州市一處油庫附近發(fā)生污染，由于該處油庫已經(jīng)生產(chǎn)超過5年時間，地下水污染情況較為嚴重，采用有機黏土法，將有機污染物進行了吸附，從而達到了修復效果。

1.2.2 ISCO技術(shù)

ISCO技術(shù)是將氧化劑注入到污染源區(qū)的地下水中（詳見圖2），利用氧化劑本身或所產(chǎn)生的自由基氧化地下的污染物，使污染物轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸?、水等無害的或毒性更小的物質(zhì)，從而達到修復污染場地的目的。ISCO技術(shù)的優(yōu)點主要在于：①化學反應速度快，能在很短時間內(nèi)清除污染物；②化學氧化反應強度大，能夠處理各種地下水污染物；③不需要采集地下水，直接將氧化劑注入地下即可；④污染物發(fā)生氧化后，產(chǎn)生水和二氧化碳等并無二次污染的無害的反應產(chǎn)物。

圖2 地下水ISCO技術(shù)示意圖

2 土壤及地下水有機污染的生物修復

2.1 土壤的生物修復技術(shù)

微生物修復技術(shù)是利用微生物治理土壤，將受到污染的土壤進行降解。這種技術(shù)需要培養(yǎng)適合不同污染類型土壤的微生物，成本較低，但是培養(yǎng)微生物的過程相對復雜，且修復周期比較長，若是需要急于進行修復的土壤，則不適合采用該技術(shù)，且某些微生物可能本身對土壤具有一定的污染性，在治理土壤污染的同時，可能還會帶來新的污染。

2.2 地下水的生物修復技術(shù)

2.2.1 生物曝氣修復技術(shù)

（1）生物注氣法

生物注氣法的主要原理是將空氣注入到地下水的飽和層中，促使地下水中氧的濃度升高，從而使水中的好氧生物發(fā)生降解，而揮發(fā)性的有機物也會自然而然遷移到包氣帶發(fā)生生物修復，具體流程請見圖3。

圖3 生物注氣法修復地下水示意圖

（2）曝氣塘法

曝氣塘法需挖掘水塘，并結(jié)合人工曝氣的方法對地下水進行修復。在國外的一項研究中發(fā)現(xiàn)，椰子纖維及聚丙烯織物的表面產(chǎn)生的生物膜能夠有效促使曝氣塘中的各類有機污染物，諸如苯、甲基叔丁醚等物質(zhì)發(fā)生降解，這兩類物質(zhì)的表面均能產(chǎn)生高代謝的苯類化合物細菌。并且，椰子纖維比聚丙烯織物更容易生成促使甲基叔丁醚發(fā)生降解的生物膜。

2.2.2 被動反應墻生物修復技術(shù)

這種方法主要依靠地下水的自然流動對水體進行修復（見圖4）。在地下層建立處理墻，當受到污染的地下水經(jīng)過該墻體時，水中的污染物便會被截留在此，并轉(zhuǎn)化為各種對地下水無害的物質(zhì)。泥炭和沙質(zhì)滲透墻是較為常用的技術(shù)，這種技術(shù)受地下水中含氧濃度的影響較大，但治理效果是非常有成效的。

圖4 被動反應墻生物修復技術(shù)示意圖

3 結(jié)語

土壤及地下水的修復有兩方面需要注意：①在進行土壤及地下水修復時，應該更加注重水環(huán)境中多相體系的作用。②可以將化學、生物甚至物理技術(shù)有機結(jié)合。只有針對不同污染源的土壤和地下水采取相應的對策，才能有效得到修復。