有機(jī)物污染土壤修復(fù)技術(shù)探討

周克偉

（濰坊市坊子區(qū)自然資源和規(guī)劃服務(wù)中心，山東 濰坊 261200）

我國是一個(gè)人口大國，人均土壤面積較少，為了能夠更好地保證各個(gè)地區(qū)土壤質(zhì)量達(dá)到最佳狀態(tài)，就必須最大限度地降低土壤中有機(jī)物污染概率，要想做到這一點(diǎn)，還需要采取有效的方法對有機(jī)物污染土壤進(jìn)行修復(fù)。[1]雖然目前國內(nèi)關(guān)于土壤污染的修復(fù)技術(shù)逐漸成熟，但是實(shí)踐應(yīng)用環(huán)節(jié)依然需要關(guān)注到一些重點(diǎn)問題，修復(fù)技術(shù)運(yùn)用的重點(diǎn)在于及時(shí)清理及處理土壤內(nèi)有機(jī)污染物，確保土壤微生物結(jié)構(gòu)得到更好的保護(hù)，盡量減少有機(jī)污染物對人體造成的不利影響以及嚴(yán)重危害。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，有機(jī)物污染土壤修復(fù)技術(shù)逐漸成熟，可以使用的類型也越來越多，但是由于各個(gè)地區(qū)土壤結(jié)構(gòu)存在明顯的差異，所以在選擇修復(fù)技術(shù)時(shí)應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況?；诖耍疚耐ㄟ^對有機(jī)物污染土壤物理、生物、化學(xué)、聯(lián)合四大修復(fù)技術(shù)進(jìn)行分析，借助案例探討指出應(yīng)用的要點(diǎn)、重點(diǎn)，旨在為有機(jī)物污染土壤修復(fù)技術(shù)的合理應(yīng)用提供有價(jià)值的建議。

1 有機(jī)物污染土壤修復(fù)技術(shù)

1.1 生物修復(fù)

生物修復(fù)技術(shù)指的是人為活動中，通過借助一些生物體，例如植物、動物、微生物等吸收、分解、轉(zhuǎn)化作用，固定、轉(zhuǎn)化土壤內(nèi)污染物有害物質(zhì)，將其轉(zhuǎn)為無毒無害物質(zhì)，或降低污染物濃度以及遷移性，避免其繼續(xù)擴(kuò)散至周邊環(huán)境中。[2]

以下重點(diǎn)針對植物、微生物、動物三大類型修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了闡述，詳細(xì)內(nèi)容如下。

1.1.1 植物修復(fù)

植物修復(fù)以植物、共生微生物為媒介，在吸收、轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化、分解、固定等相關(guān)作用下，將土壤中有害有毒污染物去除或者修復(fù)，進(jìn)而達(dá)到徹底清除、削弱、固定污染物的目的，避免污染物毒害土壤生態(tài)環(huán)境。此技術(shù)屬于生態(tài)型，發(fā)展前景非常不錯。

1.1.2 微生物修復(fù)

此技術(shù)運(yùn)用過程中會在土壤內(nèi)部放置一些土著微生物，或者是具有人工馴化功能的微生物，在土壤內(nèi)部環(huán)境滿足一定條件下，再加之自身功能的發(fā)揮，達(dá)到污染物濃度降低以及污染物賦存形態(tài)改變的目的，避免土壤環(huán)境內(nèi)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。當(dāng)前環(huán)境內(nèi)微生物類型繁多，有些微生物在降解土壤有機(jī)污染物的過程中會進(jìn)行遷移、轉(zhuǎn)化，進(jìn)而形成重金屬，在有機(jī)物與重金屬共同作用下將污染物清除。

1.1.3 動物修復(fù)

動物修復(fù)中蚯蚓發(fā)揮了非常重要的作用，主要是由于蚯蚓活動時(shí)可促進(jìn)土壤養(yǎng)分有效性、周轉(zhuǎn)率的提升，并且蚯蚓尸體、分泌物養(yǎng)分較多，有利于植物生長。[3]動物對農(nóng)藥、礦物油類有著較強(qiáng)的富集性、轉(zhuǎn)化功能，蚯蚓在去除土壤有機(jī)物時(shí)主要運(yùn)用植物、微生物雙作用，進(jìn)食、排泄均可以降解土壤中的物質(zhì)，分離土壤和有機(jī)污染物。

除此之外，還有甲螨、線蟲等動物農(nóng)藥富集作用較為突出，修復(fù)效果非常明顯。

1.2 物理修復(fù)

1.2.1 熱傳導(dǎo)脫附技術(shù)

此技術(shù)通過在有機(jī)物污染的土壤中使用熱處理器、熱處理毯，借助熱處理作用分解及揮發(fā)有機(jī)污染物，以達(dá)到修復(fù)效果提高的目的。[4]若土壤內(nèi)存在的污染物埋藏較深，此時(shí)可以采用熱處理井加熱的方法；若埋深較淺則可以在地面鋪設(shè)一些熱處理毯，促進(jìn)污染物快速分解及揮發(fā)，土壤與污染物在較短時(shí)間內(nèi)分離；當(dāng)土壤內(nèi)有機(jī)污染物揮發(fā)性較強(qiáng)時(shí)，便可以在熱輻射作用下將周圍土壤熱傳導(dǎo)，隨之溫度升高，污染物與土壤便會分離，采用蒸汽抽離技術(shù)收集處理這些有機(jī)污染物。此技術(shù)最大的優(yōu)勢便是在處理一些滲透性低、難度大的有機(jī)污染土壤時(shí)修復(fù)效果更好。

1.2.2 電子熱脫附技術(shù)

此技術(shù)原理是將有機(jī)污染物內(nèi)插入電機(jī)，電路處于閉合狀態(tài)下，由于土壤具有導(dǎo)電功能，在放電過程中可快速將電能轉(zhuǎn)為熱能，氣化作用下，土壤內(nèi)水分被蒸發(fā)，易揮發(fā)有機(jī)污染物脫附以后融入至蒸汽流動區(qū)中，滲透難度大幅度降低。氣態(tài)與液態(tài)混合有機(jī)物處理時(shí)可借助蒸汽抽取設(shè)備快速捕獲，在此基礎(chǔ)之上采用無害處理的方法。

此技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用時(shí)關(guān)鍵在于土壤含水率、導(dǎo)電力，所以需在每個(gè)電極周邊設(shè)置加溫系統(tǒng)，保證水分、鹽分的供應(yīng)，使土壤導(dǎo)電率增高，由于需要的設(shè)備較多，所以此技術(shù)應(yīng)用時(shí)成本較高。

1.2.3 蒸汽脫附技術(shù)

此技術(shù)運(yùn)用時(shí)會在土壤中注入水蒸汽，借助液化功能釋放熱量，土壤溫度會逐漸升高，而這些半揮發(fā)、易揮發(fā)有機(jī)污染物會在蒸汽及液化中轉(zhuǎn)為水，多種物質(zhì)混合轉(zhuǎn)化為汽水混合物，因此此技術(shù)應(yīng)用時(shí)為降低土壤蒸汽溢出，一般情況下要在地下0.5m 深度的位置安裝水平抽提裝置，這樣做無形之中增加了修復(fù)成本。當(dāng)前此技術(shù)多用于地下水流速較高有機(jī)物污染土壤修復(fù)環(huán)節(jié)，加熱溫度最高可至100℃，若無法達(dá)到有機(jī)污染物沸點(diǎn)，會降低分離效果，因此此技術(shù)應(yīng)用之前要明確有機(jī)污染物種類及沸點(diǎn)。

1.2.4 蒸汽抽提技術(shù)

若土壤內(nèi)有機(jī)污染物是半揮發(fā)性、揮發(fā)性就要使用此技術(shù)，主要是由于此技術(shù)可將土壤空氣內(nèi)氣體、大氣環(huán)境氣體交換率提高，土壤有機(jī)污染物固化以后轉(zhuǎn)變成氣體，以達(dá)到土壤與污染物及時(shí)分離的目的，收獲較好的修復(fù)效果。但此技術(shù)僅能用于土壤和有機(jī)污染物的分離，很難實(shí)現(xiàn)徹底清除的目的，因此如果土壤有機(jī)污染物不易被揮發(fā)，那么不適用于此技術(shù)。

1.3 化學(xué)修復(fù)技術(shù)

此技術(shù)借助的是化學(xué)作用，在氧化與提取過程中分離被污染土壤中的有機(jī)污染物及重金屬，修復(fù)率較高，修復(fù)時(shí)間較短。運(yùn)用Fe-EDDS 處理技術(shù)將鹽酸快速提取的同時(shí)，氧化過硫酸鹽，將土壤內(nèi)沉積物PAHs、重金屬有效清除。在批次萃取-氧化全過程中，使用3%過氧化氫，搭配0.1M 乙二胺四乙酸便可以將污染土壤內(nèi)70%石油、60%銅、鉛去除。此技術(shù)可在很短的時(shí)間內(nèi)將有機(jī)物污染土壤快速修復(fù)，但無論使用哪一流程，金屬提取劑、氧化劑單獨(dú)或者連續(xù)性使用重點(diǎn)依然以重金屬、有機(jī)污染物處理為主，相互間并不會發(fā)生聯(lián)合反應(yīng)。

1.4 聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

由當(dāng)前多種有機(jī)物污染土壤修復(fù)技術(shù)具體應(yīng)用實(shí)踐而言，物理修復(fù)與化學(xué)修復(fù)兩大技術(shù)均具備了較強(qiáng)的修復(fù)功能，而且修復(fù)率非常高，生物修復(fù)技術(shù)可持續(xù)性優(yōu)勢會更加突出，修復(fù)以后的土壤結(jié)構(gòu)比較適合動物、植物生長與繁殖，不存在二次污染的風(fēng)險(xiǎn)，因此，生物修復(fù)技術(shù)以其科學(xué)合理性得到了廣泛應(yīng)用。但是由于國內(nèi)技術(shù)發(fā)展時(shí)間有限，如果僅依賴于物理或者化學(xué)進(jìn)行修復(fù)，土壤結(jié)構(gòu)很難改變，不僅會導(dǎo)致土壤成分單一化，而且獲取的效益也是短期內(nèi)的。而將各修復(fù)技術(shù)結(jié)合，既能夠突出各技術(shù)優(yōu)勢，同時(shí)又彌補(bǔ)了各自的缺陷，化學(xué)修復(fù)技術(shù)作為主導(dǎo)，物理及生物修復(fù)為輔，結(jié)合土壤污染具體情況選擇最佳修復(fù)方法，成本低、效果好。

2 有機(jī)物污染土壤修復(fù)技術(shù)實(shí)例分析

2.1 案例概況

此次研究為了更好地了解有機(jī)物污染土壤修復(fù)技術(shù)應(yīng)用具體情況，以某土壤修復(fù)項(xiàng)目為例，此案例土地面積是2500m2，而且出現(xiàn)了重度的污染，在前期勘測以及評估過程中了解到此案例土壤中以SvOCs、vOCs有機(jī)質(zhì)成分為主，此成分均屬于半揮發(fā)、揮發(fā)性較強(qiáng)物質(zhì)，土壤類型為重度復(fù)合型，埋深＞16m。檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)土壤中還存在多環(huán)芳烴、苯系物等大量污染物，而且受污染的土壤中出現(xiàn)了不同程度的疊加情況。

2.2 修復(fù)技術(shù)應(yīng)用

案例中有機(jī)物污染區(qū)域的土壤修復(fù)過程中首先綜合考慮了區(qū)域內(nèi)實(shí)際場地環(huán)境，在此基礎(chǔ)之上評估了修復(fù)所需成分投入的時(shí)間及要求，進(jìn)而科學(xué)選擇最適宜的修復(fù)技術(shù)，不但要確保土壤修復(fù)以后的效果，而且還要最大限度地降低修復(fù)環(huán)節(jié)可能帶來的二次污染等問題，特別要關(guān)注到是否會導(dǎo)致人身健康受損，破壞自然環(huán)境等。此案例關(guān)于有機(jī)物污染土壤修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用主要考慮到了區(qū)域內(nèi)地質(zhì)環(huán)境、業(yè)主對修復(fù)的需求，在經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)以后對多種修復(fù)技術(shù)應(yīng)用效果、價(jià)值進(jìn)行了分析，充分保證安全的情況下不斷優(yōu)化，認(rèn)真研究，進(jìn)而選出最佳的修復(fù)技術(shù)方案，進(jìn)一步明確了GTR 熱脫附技術(shù)更適用于此案例。在此基礎(chǔ)之上安裝了熄火原位熱脫附裝置，等到需要修復(fù)的土壤溫度下降到常溫時(shí)，運(yùn)用了鉆孔取樣法，主要就是為了更好的檢測及評估修復(fù)后的效果如何，鉆孔取樣環(huán)節(jié)根據(jù)10m×10m 規(guī)格對所有地塊取樣網(wǎng)格進(jìn)行設(shè)置，保證檢測結(jié)果更加全面與客觀。

2.3 修復(fù)效果分析

在使用了修復(fù)技術(shù)以后，對結(jié)果進(jìn)行了檢測與評價(jià)，進(jìn)而了解到此地塊通過修復(fù)各項(xiàng)指標(biāo)以及參數(shù)都與修復(fù)目標(biāo)數(shù)值相符，這也充分表明通過使用原位熱脫附技術(shù)可以有效修復(fù)治理有機(jī)物污染土壤。與此同時(shí)，在此次修復(fù)技術(shù)應(yīng)用全過程中降低了固體廢物、廢水、噪聲等污染物發(fā)生的概率，二次污染可能對環(huán)境帶來的不良影響也隨之減少，保證了修復(fù)施工科學(xué)合理的同時(shí)，更加有效。

3 有機(jī)物污染土壤修復(fù)技術(shù)未來發(fā)展趨勢

3.1 綠色發(fā)展

當(dāng)前雖然我國在有機(jī)物污染土壤修復(fù)技術(shù)方面的研究逐漸變得成熟，但是依然存在較大的缺陷，在修復(fù)環(huán)節(jié)二次污染的概率較高。[5]除此之外，在國家大力提倡綠色可持續(xù)發(fā)展理念下，有機(jī)物污染土壤修復(fù)技術(shù)會逐漸向著原位綠色可持續(xù)發(fā)展方向邁進(jìn)。生物修復(fù)技術(shù)危害性小，但對土壤性質(zhì)、溫度、pH 值等有著較高的要求，實(shí)踐時(shí)要綜合考慮到以上因素，在優(yōu)化和調(diào)整中選擇最適宜的條件。適當(dāng)采收一些超富集植物，處理方法的運(yùn)用要做到科學(xué)、合理，不但可以降低修復(fù)技術(shù)因?yàn)槲廴就寥酪莆惶幚硇枰獡p耗的大量技術(shù)成本，而且避免了二次污染，將自然可再生資源優(yōu)化配置、合理化使用，使土壤中微生物生存環(huán)境更加適宜，自我修復(fù)能力不斷提高，依靠自身修復(fù)功能便可以清除有機(jī)污染物，經(jīng)濟(jì)效益隨之提升。所以今后修復(fù)技術(shù)中，生物修復(fù)，尤其是植物修復(fù)技術(shù)會占據(jù)主導(dǎo)地位。

3.2 綜合發(fā)展

目前我國很多地區(qū)出現(xiàn)的有機(jī)物污染土壤自身蘊(yùn)含的污染物成分非常復(fù)雜，而且再加之污染土壤自身理化性質(zhì)存在明顯的差異性，當(dāng)前使用的修復(fù)技術(shù)大多數(shù)單一化，而且每一個(gè)技術(shù)間的關(guān)聯(lián)性較低，實(shí)踐過程中的修復(fù)效果極其有限。所以在今后發(fā)展中，在面臨著較為復(fù)雜的污染物體系時(shí)，需要站在多視角、多層次下將修復(fù)技術(shù)進(jìn)行整合，綜合利用各種技術(shù)的優(yōu)勢，強(qiáng)化各技術(shù)間相互串聯(lián)，優(yōu)勢互補(bǔ)，不斷豐富綜合修復(fù)技術(shù)理論，以便于更好地為有機(jī)物污染土壤修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用提供針對性指導(dǎo)，全方位立體化處理污染土壤，促進(jìn)修復(fù)效果的提高。

3.3 現(xiàn)有技術(shù)的不斷創(chuàng)新

植物修復(fù)優(yōu)勢在于方便快捷，既可以快速篩選出大量重金屬物質(zhì)，同時(shí)又可以將這些成分進(jìn)行馴化，在基因工程技術(shù)的支持下，超富集植物耐性基因會快速轉(zhuǎn)移至生物量較大、生長速度較快的植物中，推進(jìn)植物修復(fù)逐漸向著產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。而在微生物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用中則需要以基因重組為重點(diǎn)，最大限度研發(fā)出具備較強(qiáng)抗逆性、分解能力的基因工程菌。與此同時(shí)，還要在各項(xiàng)修復(fù)技術(shù)機(jī)理研究方面加大力度，深層次分析植物-微生物互相作用機(jī)理或者弄清楚植物耐受性基因、富集重金屬原理。在此基礎(chǔ)之上，更有利于新技術(shù)、新植物品種的開發(fā)，促進(jìn)了修復(fù)系統(tǒng)效率的同時(shí)，還要加快超富集植物的引入，在引入之前要考慮此操作是不是會引發(fā)生物入侵等一些消極影響。

4 結(jié)語

總而言之，有機(jī)物污染土壤修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用是復(fù)雜且繁瑣的，整個(gè)過程是比較系統(tǒng)的，難度較大，在具體實(shí)踐環(huán)節(jié)就需要充分了解各類土壤修復(fù)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)，綜合考慮以后，結(jié)合土壤污染實(shí)際情況選擇最適宜的技術(shù)手段，突出技術(shù)優(yōu)勢的同時(shí)，將技術(shù)價(jià)值最大化發(fā)揮。隨著時(shí)代的發(fā)展，社會的不斷進(jìn)步，有機(jī)物污染土壤修復(fù)技術(shù)也在逐漸完善與成熟，多項(xiàng)技術(shù)綜合使用將成為未來主要趨勢，不斷推進(jìn)修復(fù)技術(shù)綠色發(fā)展。