土壤與地下水污染修復(fù)主要技術(shù)研究

崔小鶴，周敏杰

（漯河市生態(tài)環(huán)境局舞陽分局，河南 漯河 462400）

土壤和地下水資源的重要性不言而喻，這些資源為人類生產(chǎn)及生活提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。但是在城市中，人們的生產(chǎn)及生活產(chǎn)生的大量工業(yè)“三廢”、生活垃圾導(dǎo)致土壤和地下水資源被嚴重污染，這在一定程度上反噬人類，導(dǎo)致人類生存安全受到威脅。所以一直以來，減少土壤及地下水污染都是我國環(huán)境治理工作中的重要課題。

1 土壤與地下水污染修復(fù)技術(shù)應(yīng)用概況

早在上世紀80年代，歐美和日本等發(fā)達國家就已經(jīng)制定了針對本國土壤及地下水的污染修復(fù)計劃，并且在現(xiàn)場修復(fù)技術(shù)應(yīng)用與工程建設(shè)方面積累了大量的先進經(jīng)驗。我國在土壤和地下水污染修復(fù)技術(shù)研究方面起步較晚，上世紀末才正式頒布國家水污染防治法規(guī)，2015年頒布了“土壤污染防治行動計劃”。目前，我國針對土壤和地下水污染的修復(fù)技術(shù)逐步完善，但很多實際問題未能得到有效解決，大量土壤與地下水環(huán)境污染問題依然存在，這也說明了我國在技術(shù)的實踐應(yīng)用方面相比于發(fā)達國家依然存在較大差距，所以針對我國土壤與地下水污染修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用研究非常必要。

土壤污染修復(fù)技術(shù)主要指結(jié)合物理、生物、化學(xué)、生態(tài)等學(xué)科原理對土壤進行人工調(diào)控，確保土壤中污染物濃度水平大幅度降低，進而實現(xiàn)污染物的無害化與穩(wěn)定化，達到人們所預(yù)期的解毒效果。目前，國內(nèi)外最先進的土壤污染修復(fù)技術(shù)主要圍繞可降解有機污染物、重金屬污染物等修復(fù)技術(shù)展開，這說明土壤污染修復(fù)技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過了“物理、化學(xué)、生物”發(fā)展過程，真正開始了高效率的環(huán)保操作，其在技術(shù)內(nèi)容方面愈發(fā)充實和完善。

地下水污染修復(fù)技術(shù)主要是采用抽提、氣提、生物修復(fù)、滲透反應(yīng)墻等技術(shù)，確保受污染的地下水能夠快速恢復(fù)，形成合格甚至純凈的水質(zhì)。在地下水污染修復(fù)技術(shù)中，原位修復(fù)或異位修復(fù)技術(shù)非常常見，這些技術(shù)都要經(jīng)歷明確的“自然衰減”監(jiān)測技術(shù)發(fā)展階段，這就呈現(xiàn)出了修復(fù)技術(shù)的多樣化發(fā)展態(tài)勢，其中像抽出處理修復(fù)技術(shù)、曝氣處理修復(fù)技術(shù)等都是比較常見的技術(shù)[1]。

2 土壤與地下水污染修復(fù)技術(shù)的實踐應(yīng)用要點

在過去50年，全球各國在土壤與地下水污染修復(fù)技術(shù)的研究和實踐應(yīng)用方面都有了巨大進步，我國也不例外。

2.1 土壤污染修復(fù)技術(shù)的實踐應(yīng)用要點研究

土壤污染修復(fù)技術(shù)涉及物理、化學(xué)、生物、生態(tài)等多學(xué)科知識內(nèi)容，且這些知識內(nèi)容已實現(xiàn)了相互之間的有機組合，在技術(shù)應(yīng)用方面相當靈活，甚至已經(jīng)形成了良好的修復(fù)技術(shù)體系，且在不同污染類型的土壤綜合工程中積累了經(jīng)驗，使土壤污染修復(fù)技術(shù)的實踐應(yīng)用水平有所提高。

2.1.1 生物修復(fù)技術(shù)的實踐應(yīng)用要點

土壤污染生物修復(fù)技術(shù)的內(nèi)容相當豐富，它主要圍繞植物、動物、微生物三大類型展開，其中更涉及有機物、重金屬、放射性物質(zhì)等污染物質(zhì)修復(fù)類型。早在上世紀80年代，發(fā)達國家就已經(jīng)在研究、運用生物修復(fù)技術(shù)，其重點是利用植物凈化土壤，最終達到修復(fù)污染土壤目的。其中較重要的技術(shù)要點是植物超積累吸收修復(fù)，它主要利用植物的根系來控制污染物的擴散，能夠達到恢復(fù)生態(tài)功能、確保植物穩(wěn)定修復(fù)并健康生長的良好效果。當然，充分運用植物的新陳代謝功能也能實現(xiàn)植物降解和自我修復(fù)，植物根系所吸附的大量植物過濾物能夠?qū)崿F(xiàn)自主轉(zhuǎn)化，同時也有一定的過濾能力。目前在農(nóng)業(yè)及工業(yè)生產(chǎn)中，大量有機物、污染源對土壤造成的污染壓力非常大，而隨著分子生物學(xué)及基因工程技術(shù)研究的逐漸深入和普及應(yīng)用，針對土壤污染的生物修復(fù)技術(shù)也得到快速發(fā)展。目前，農(nóng)藥高效降解菌篩選技術(shù)、農(nóng)藥殘留生物降解田間應(yīng)用技術(shù)紛紛出現(xiàn)，與這些技術(shù)相關(guān)的生物泥漿反應(yīng)器在微生物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用方面也表現(xiàn)得非常突出，其修復(fù)工程與移植技術(shù)嫁接，使生物修復(fù)技術(shù)的實踐應(yīng)用更加豐富，研究也更加深入。

2.1.2 物理修復(fù)技術(shù)的實踐應(yīng)用要點

針對土壤污染處理的物理修復(fù)技術(shù)更加快速便捷，效果立竿見影，其中比較流行的技術(shù)方法包括換土法、客土法、深耕翻土法等。這些方法在本質(zhì)上是更換土壤，利用未被污染的土壤深耕替換已經(jīng)存在混合污染的土壤，由此達到降低污染影響程度的目標。另外，熱脫附法及整體浸提法也比較常見，但是它們屬于非傳統(tǒng)土壤污染物理處理方法，這兩種方法在技術(shù)修復(fù)過程中，需要提前優(yōu)化處理工藝，配合廢棄處理過程來降低成套設(shè)備成本，并需要分析相關(guān)處理技術(shù)的重點問題。其在分析土壤不同組分的過程中，也嘗試基于VOCs傳質(zhì)機理展開，有效解決氣提過程中可能產(chǎn)生的拖尾效應(yīng)，最大限度降低尾氣凈化成本，提高污染物的去除效率。針對土壤的物理修復(fù)技術(shù)，目前已經(jīng)獲得巨大進步，但其技術(shù)內(nèi)容還有待相關(guān)人員進一步推廣優(yōu)化。

2.1.3 化學(xué)修復(fù)技術(shù)的實踐應(yīng)用要點

化學(xué)修復(fù)技術(shù)相比于傳統(tǒng)的物理修復(fù)技術(shù)發(fā)展歷史更為久遠，技術(shù)的主要功能是穩(wěn)定和固化，比較典型的技術(shù)類型包括氧化還原技術(shù)、化學(xué)淋洗修復(fù)技術(shù)、光催化降解修復(fù)技術(shù)等。其中穩(wěn)定、固化修復(fù)技術(shù)比較常用，它在暫時降低污染物在土壤中的移動性與毒性方面相當突出，且在一定條件下可以對污染物的再次釋放創(chuàng)造環(huán)境限制；目前，為了全面發(fā)展電動強化復(fù)合土壤聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，相關(guān)人員也采用了化學(xué)淋洗修復(fù)技術(shù)，這一技術(shù)在修復(fù)重金屬污染以及多污染物混合污染介質(zhì)方面表現(xiàn)突出，能夠有效提高污染土壤中的污染物溶解度，同時降低污水的整體處理費用，并避免二次污染；氧化還原修復(fù)技術(shù)也具有一定的應(yīng)用可行性，它配合原位鉆井，直接注入氧化劑，主要還原作用于相對敏感的有機污染物，能夠明確污染修復(fù)研究的重點內(nèi)容。上述技術(shù)對于多種有機污染物的綜合修復(fù)相當有效，目前還有個別技術(shù)處于實驗室試驗階段，有待研究人員進一步研究發(fā)展。

2.1.4 組合修復(fù)技術(shù)的實踐應(yīng)用要點

組合修復(fù)技術(shù)所囊括的修復(fù)方法至少在兩種以上，是典型的聯(lián)合修復(fù)技術(shù)方法，該技術(shù)在克服單項修復(fù)技術(shù)方法應(yīng)用局限性方面表現(xiàn)突出，是目前土壤修復(fù)技術(shù)應(yīng)用中的核心技術(shù)。目前，在實際應(yīng)用中頗具代表性的組合修復(fù)技術(shù)模式包括微生物、動物以及植物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)模式，物理化學(xué)、物理生物、生物化學(xué)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)模式等，其中植物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)模式最為有名，因為這種技術(shù)能夠?qū)ν寥乐械纳镞M行修復(fù)。就植物修復(fù)技術(shù)而言，其技術(shù)應(yīng)用在穩(wěn)定性方面有保證，在快速修復(fù)及優(yōu)化調(diào)整破壞性內(nèi)容方面表現(xiàn)突出，屬于目前最具潛力的修復(fù)技術(shù)。物理化學(xué)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)比較適合土壤污染離位處理，其在應(yīng)用方面表現(xiàn)更加全面，基本能夠滿足組合修復(fù)技術(shù)應(yīng)用要求[2]。

2.2 地下水污染修復(fù)技術(shù)的實踐應(yīng)用要點研究

相比于土壤污染修復(fù)技術(shù)，地下水污染修復(fù)技術(shù)更為復(fù)雜，這主要是因為其修復(fù)工作難度高，需要結(jié)合不同修復(fù)方式將地下水提取出來，再進行修復(fù)。比較常見的地下水污染修復(fù)技術(shù)主要有異位修復(fù)技術(shù)、原位修復(fù)技術(shù)以及自然衰減修復(fù)技術(shù)三種。

2.2.1 異位修復(fù)技術(shù)的實踐應(yīng)用要點

在城市中，針對地下水系統(tǒng)的異位修復(fù)技術(shù)應(yīng)用相對廣泛，它主要運用收集系統(tǒng)配合抽提系統(tǒng)，將地下水體中的污染物直接抽提到地上位置，然后再進行進一步處理。該技術(shù)的主要應(yīng)用類型包括主動抽出處理以及被動收集處理，其中主動抽出處理在城市地下水污染處理中更為常見，它主要根據(jù)受污染的地下水分布展開分析，在地下水污染場地中布置大量抽水井，配合水泵抽提受污染的地下水，最后使用處理設(shè)備實施地下水污染治理。該技術(shù)的整個操作過程都追求地下水體的全面修復(fù)，其應(yīng)用技術(shù)重點是在地下水系統(tǒng)中安裝抽提井群系統(tǒng)，該技術(shù)在國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛。另一種被動收集技術(shù)，主要用于治理地下水系統(tǒng)中的水面漂浮污染物質(zhì)，例如油類污染物質(zhì)等。該技術(shù)需要在地下水體中，深挖一條專用溝道，并將收集系統(tǒng)布置其中，被動收集各種地下水體污染物。這種收集技術(shù)專門針對地下水中的輕質(zhì)污染物，如上文所提到的油類污染物，處理效果相當理想[3]。

2.2.2 原位修復(fù)技術(shù)的實踐應(yīng)用要點

不同于異位修復(fù)技術(shù)，原位修復(fù)技術(shù)并不破壞任何土體與地下水體，它能夠在原有自然環(huán)境的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對地下水污染的原位修復(fù)，這一過程中不會搬運污染物到地面處理，而是通過微生物進行修復(fù)處理。該技術(shù)整體處理費用較低，且地表處理設(shè)施布置較少，能夠?qū)⑽廴疚锏谋┞堵式档阶畹退剑瑢Νh(huán)境擾動影響更小。原位修復(fù)技術(shù)的實踐應(yīng)用類型包括電動修復(fù)、微生物修復(fù)、滲透反應(yīng)墻修復(fù)等諸多技術(shù)類型，其中結(jié)合土壤抽氣聯(lián)合使用生物修復(fù)技術(shù)表現(xiàn)效果更佳，能夠確保土壤中揮發(fā)性有機污染物消解過程的順利推進。在原位修復(fù)技術(shù)應(yīng)用過程中會建立PRB滲透反應(yīng)格柵，這一格柵并不需要任何外部驅(qū)動力驅(qū)動運行，能夠節(jié)省大量地面空間，相比于傳統(tǒng)提抽技術(shù)表現(xiàn)更加便捷，更節(jié)省成本，且擁有更為理想的應(yīng)用效果。當然，該技術(shù)應(yīng)用是否到位還取決于某些活性反應(yīng)介質(zhì)，因為這些介質(zhì)能夠快速、大面積攔截污染斑塊及其污染物，在工作人員定期更換、處置反應(yīng)介質(zhì)的過程中，也能有效解決FeO反應(yīng)介質(zhì)二次污染的問題，對相應(yīng)技術(shù)問題進行進一步的拓展與優(yōu)化，體現(xiàn)更大的技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢[4]。

2.2.3 自然衰減監(jiān)測技術(shù)的實踐應(yīng)用要點

自然衰減監(jiān)測技術(shù)也屬于一種典型的生物修復(fù)技術(shù)，它從生物內(nèi)部展開修復(fù)，主要依賴修復(fù)場地所提供的自然衰減作用，促使污染物濃度不斷降低及總量不斷減少，在合理時間內(nèi)達到修復(fù)標準水平。該技術(shù)涉及物理、化學(xué)、生物等多種學(xué)科，是相當復(fù)雜的修復(fù)技術(shù)類型。具體來講，它運用了對流、揮發(fā)、吸附、沉淀等物理作用；同時也運用了氧化還原、水解等化學(xué)作用；還運用了生物中的微生物降解作用。以微生物降解作用為例，它需要將污染物有效降解為無害物質(zhì)，達到一個自然衰減目標，該技術(shù)對處理地下水二次污染作用明顯，且環(huán)境擾動最小，整體看來其施工簡單且易于操作，所消耗成本費用也相對偏低。但是，該技術(shù)的整體適用范圍還相對較小，修復(fù)期限不太固定，該技術(shù)更適合于某些輕污染但自然衰減能力相對較強的區(qū)域。

上述技術(shù)內(nèi)容目前已經(jīng)在我國各地付諸實踐，其中國內(nèi)四大直轄市都是土壤和地下水環(huán)境污染修復(fù)技術(shù)的主要實踐應(yīng)用地區(qū)，我國在修復(fù)技術(shù)方面已經(jīng)擁有一定經(jīng)驗。為此，國家也結(jié)合地方技術(shù)研究、探索結(jié)果先后發(fā)布了大量標準規(guī)范，為其它地區(qū)同類工作開展提供了有價值的寶貴經(jīng)驗。從國家層面來看，規(guī)范并形成良好的技術(shù)應(yīng)用，且能夠前后呼應(yīng)，做好技術(shù)補充非常必要[5]。

3 問題與未來展望

3.1 我國土壤與地下水污染修復(fù)技術(shù)實踐應(yīng)用中存在的問題

客觀來說，目前在國內(nèi)土壤與地下水污染修復(fù)技術(shù)的實踐應(yīng)用過程中存在諸多問題亟待解決，比如土壤與地下水在污染修復(fù)治理方面協(xié)同性表現(xiàn)較差，為此我國也頒布了大量的行動計劃以及修復(fù)導(dǎo)則。這些內(nèi)容在實際執(zhí)行過程中，出現(xiàn)了“水土分離”與各自為政等問題，在一定程度上降低了土壤、地下水污染的修復(fù)質(zhì)量，浪費了大量人力、財力與物力[6]。其次，土壤環(huán)境基準建設(shè)不夠健全，土壤環(huán)境質(zhì)量標準制定基礎(chǔ)不到位，無法客觀、科學(xué)地反映土壤污染物的環(huán)境影響，導(dǎo)致相關(guān)受體也因此受到相應(yīng)風險的影響，無法滿足科學(xué)制定土壤環(huán)境質(zhì)量標準的要求。從某種程度來講，目前的土壤環(huán)境質(zhì)量標準與全國土壤類型以及土壤利用方式是相互脫節(jié)的，對于國家以及區(qū)域土壤環(huán)境的標準化、差異化管理影響也相對偏大[7]。再次，在風險評估與風險管理過程中也存在諸多局限性，這一局限性主要體現(xiàn)在土壤、地下水健康風險評估模型的建立與計算上，缺乏理性的參數(shù)指標作為支撐，造成了風險控制過程的保守。就這一點來講，本文認為國內(nèi)的土壤以及地下水生物安全、生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)還不夠健全，存在大量的健康生態(tài)風險問題，且在評估方法應(yīng)用上也不夠到位，在地下水安全環(huán)境遷移與風險評估方法建設(shè)上欠缺技術(shù)支持，有待日后改善和加強[8]。

3.2 我國土壤與地下水污染修復(fù)技術(shù)實踐應(yīng)用展望

在我國，針對土壤與地下水的一體化修復(fù)技術(shù)應(yīng)用非常多元化，污染物在土壤中并非固定不變，而是伴隨土壤水分、生物活動影響越來越大，相關(guān)人員也需要分析污染物的狀態(tài)及性質(zhì)變化，了解污染物的具體遷移情況。土壤污染與地下水污染二者密不可分，所以相關(guān)人員在進行土壤污染修復(fù)的過程中需要統(tǒng)籌考慮，也要了解地下水污染修復(fù)情況。在未來，我國還需要深入研究及發(fā)展組合修復(fù)技術(shù)，推動新興技術(shù)向前發(fā)展，深層次考量土壤、地下水中污染物種類及類型繁多這一現(xiàn)實狀況，分析相應(yīng)污染的差異性問題[9]。正如本文所闡述，多技術(shù)組合背景下的土壤、地下水修復(fù)模式非常有效，這也是未來修復(fù)技術(shù)的實踐應(yīng)用發(fā)展方向。而在未來，相關(guān)人員還需要對植物、微生物、動物等修復(fù)技術(shù)進行深入研究，爭取創(chuàng)建綠色環(huán)保修復(fù)技術(shù)體系，并融入基因工程、細胞工程等技術(shù)方法及內(nèi)容，確保傳統(tǒng)技術(shù)與新興技術(shù)全面結(jié)合。在這一過程中，相關(guān)人員也要特別加強對PRB反應(yīng)介質(zhì)材料的研究與應(yīng)用，實現(xiàn)對修復(fù)技術(shù)組合的深化處理，這對于優(yōu)化修復(fù)技術(shù)效果以及降低后期生產(chǎn)維護成本都有極大好處[10]。

4 結(jié)語

目前，我國各個地區(qū)的土壤與地下水污染治理體系已經(jīng)形成，其中涉及大量技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容，某些地區(qū)在土壤及地下水污染防治策略布局與實踐應(yīng)用方面比較出色，對國家社會經(jīng)濟的綜合發(fā)展也有一定促進作用。在結(jié)合保護優(yōu)先、綜合防治的相關(guān)原則展開操作的過程中，也希望相關(guān)人員以土壤、地下水污染防治作為關(guān)鍵點，實施基準化監(jiān)管操作，建立水土一體化的修復(fù)技術(shù)體系，進行治理與技術(shù)的全面創(chuàng)新，提高土壤與地下水的污染綜合治理能力。未來我國還必須基于更多學(xué)科融合、部門協(xié)同以及產(chǎn)學(xué)研結(jié)合來促進國際合作，建立自主創(chuàng)新的污染防治技術(shù)體系，確保土壤與地下水污染問題被妥善解決。