有機物污染土壤修復(fù)方法介紹

韓蘭蘭，鐘　輝

（成都理工大學(xué) 材料與化學(xué)化工學(xué)院，四川 成都　610000）

有機物污染土壤修復(fù)方法介紹

韓蘭蘭，鐘輝

（成都理工大學(xué) 材料與化學(xué)化工學(xué)院，四川 成都610000）

土壤中有機污染物種類繁多，強烈的疏水性，與土壤結(jié)合緊密不易被微生物降解，在食物鏈中易堆積且具有潛在的致癌風(fēng)險，使得土壤中有機物污染的修復(fù)成為大家關(guān)心的熱點。文章主要介紹溶劑萃取、化學(xué)氧化、電動力修復(fù)、生物修復(fù)、植物修復(fù)法、熱解法在修復(fù)土壤中的有機污染物方法。

土壤；有機污染物；修復(fù)；技術(shù)

隨著工業(yè)和農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，環(huán)境污染問題日益嚴重。歐盟針對廢物的排放、環(huán)境空氣質(zhì)量、大氣污染、水體保護制定了嚴格的法律法規(guī)。隨著科技的快速發(fā)展，化工業(yè)、焦炭業(yè)、木材廠、煉油廠、農(nóng)業(yè)及運輸業(yè)的迅速發(fā)展造成的土壤污染問題日益嚴重。近年來，大家對土壤污染給予越來越多的關(guān)注。

1　土壤污染的主要來源

（1）重金屬污染。土壤中重金屬來源于各種各樣的渠道，其中包括大氣沉降、污水灌溉、工業(yè)固體廢物堆放不當(dāng)、采礦活動和使用農(nóng)藥和化肥等。污染物中包含具有生物毒性的金屬如：Hg、Cd、Pb、Cr、As等；也包含只對特定生物具有毒性的金屬，如：Zn，Cu，Ni，Sn，V等。隨著經(jīng)濟的發(fā)展土壤中重金屬的種類和含量不斷增加，重金屬不易被降解，在食物鏈中易累積嚴重威脅著人類身體健康，成為學(xué)者和大眾關(guān)注的問題。修復(fù)重金屬污染土壤的主要方法有：物理法、化學(xué)法（化學(xué)浸出、化學(xué)固定、電動力修復(fù)、vitrify technology）、生物修復(fù)法（植物吸收、微生物降解、動物吸收降解）。

（2）有機物污染。土壤中有機污染物（HOCs）常包含石油烴、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴（PAHs）、多氯二苯和一些難以降解的農(nóng)藥。有機物的疏水性使其具有潛在的毒性，致癌性，生物有效性弱，易在食物鏈中積累，土壤中的有機污染然成為關(guān)注的熱點。合成有機化合物種類的多樣性及用途的廣泛性，使得有機物污染來源廣泛，如食品的生產(chǎn)和保鮮、工業(yè)制造，以及人類和動物醫(yī)療保健均有大量有機污染物產(chǎn)生，這迫使研究者在土壤有機污染修復(fù)上做了大量工作，接下來將簡要介紹土壤中有機污染物修復(fù)方法。

2　土壤有機物修復(fù)方法介紹

2.1物理化學(xué)修復(fù)方法

（1）溶劑清洗。溶劑清洗土壤是一種用單一溶劑或多種溶劑混合物萃取土壤中的有機污染物非原位修復(fù)法。常采用溶劑有：水與其他溶劑的混合溶液、共溶劑、表面活性劑。近年來溶劑的無毒性和生物有效性成為眾多學(xué)者關(guān)注的問題，大量研究提出用環(huán)糊精（CDs）和植物油等作為無毒萃取溶劑。

土壤清洗——水+有機溶劑/共溶劑。水與有機溶劑共同作用萃取土壤中的PAHs等污染物，學(xué)者已經(jīng)做出大量研究，常采用一種或多種有機溶劑與去離子水混合萃取或清洗土壤中的污染物，文獻中提到的有機溶劑有：乙醇、丙醇、三氯甲烷、環(huán)己烷、戊烷、丙酮、甲苯 、石油醚等。有機污染物釋放到土壤后，會發(fā)生吸附、揮發(fā)、氧化、溶解、生物降解、生物體內(nèi)富集等遷移過程。土壤中有機污染物主要吸附在土壤有機質(zhì)（SOM）和非水相液體中。然而土壤有機質(zhì)與有機污染物緊密結(jié)合影響著有機污染物的毒性和生物有效性。

溶劑清洗——表面活性劑。表面活性劑通常分為陽離子型、陰離子型、非離子型、兩性表面活性劑。土壤清洗（SW）和土壤淋洗（SF）兩種修復(fù)方法使用表面活性劑增強污染物從吸附的土壤中脫附出來。Ahn et al.提出的非離子性表面活性劑：Tween 40，Tween 80，Brij 30，Brij 35等萃取有機物污染的土壤。Zhou and Zhu提出盡管這些表面活性劑能夠加強有機污染物從土壤中脫附出來，但是表面活性劑本身也是能夠被土壤吸附。由于這些表面活性劑本身的毒性對土壤依然有污染作用，因此開發(fā)低毒表面活性劑迫在眉睫。K Urum等提出無毒性天然rhamnolipid表面活性劑清洗土壤，發(fā)現(xiàn)對污染物萃取率與有毒性的十二烷基酸鈉相差不大。

溶劑清洗——CDs植物油。環(huán)糊精是一種可以從土壤中萃取PAHs等無毒且可以被生物降解的萃取劑。環(huán)糊精又包含ɑ——環(huán)糊精，β——環(huán)糊精，γ——環(huán)糊精等。有研究提出環(huán)糊精衍生物如：羥丙基——β——環(huán)糊精，甲基——β——環(huán)糊精對土壤有機污染物有較高的吸附效率。近年來土壤清洗劑的無毒高效成為學(xué)者熱衷關(guān)注的話題。植物油是一種對親油性有機污染然強吸附性的物質(zhì)，因其無毒，低成本和生物可利用性成為備受關(guān)注的熱點。在Gong et al.的研究中提出用葵花籽油萃取土壤中有機污染物，Pannu et al.提出用花生油作為萃取劑，均得出良好的修復(fù)效果。Gong et al.認為殘留的植物油可以提供微生物生長環(huán)境，剩余的植物油可以被微生物降解，同時提高剩余污染物的生物可利用性，在該過程中活性炭起了至關(guān)重要的作用。

（2）土壤淋洗（Soil Flushing）。土壤淋洗是在受污染的土地上，通過添加萃取劑提高土壤中非水相有機污染物的流動性，加強污染物從土壤中脫附原位修復(fù)技術(shù)。土壤性質(zhì)，污染物性質(zhì)及飽和度嚴格制約該修復(fù)方法的有效性。土壤淋洗效果的差異性主要取決于選取萃取劑的不一樣，必須根據(jù)實際污染情況選取。也有研究者用電動力和表面活性劑輔助土壤淋洗修復(fù)，這樣取得較好的修復(fù)效果。

2.2化學(xué)氧化

化學(xué)氧化可用于修復(fù)有機物污染的土壤。氧化劑從常見的Fenton試劑與臭氧到不常見的過氧酸、高錳酸鉀、過氧化氫和活性過硫酸鉀鈉。Flotron et al.在研究Fenton試劑解吸和降解土壤中的熒蒽時，雖然對污染物有很好的降解作用，但是在該過程中產(chǎn)生具有極強毒性的副產(chǎn)物。Kawahara et al.用Fenton試劑處理雜酚油污染的土壤，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有機物種類反而增多。這表明Fenton試劑有可能只是初步修復(fù)，將難降解的污染物轉(zhuǎn)化成分子量較小的化合物。

2.3光催化降解

光催化降解是在光照條件下利用光催化劑促進土壤中有機物的氧化反應(yīng)。該項技術(shù)已廣泛用于廢水處理，也有學(xué)者將其應(yīng)用于飽和烴污染土壤修復(fù)。Zhang et al.在使用紫外光照射下用TiO2作光催化劑降解土壤中的菲、蒽等有機物，發(fā)現(xiàn)該方法促進了有機物的降解。在過程中盡管產(chǎn)生了TiO2的多種衍生物，但對有機物的降解沒有影響，土壤的pH在酸性條件下有利于對有機物的降解。

2.4電動力修復(fù)

電動力原位修復(fù)技術(shù)是在土壤兩端添加電極產(chǎn)生低直流電，讓污染物（重金屬，放射性核素和部分有機污染物）移動至相反電極。在污染物移動的過程中電滲流起主要作用，因此需要提供溶解劑。常用的溶解劑有：表面活性劑（3%Tween 80，Igepal CA-720），共溶劑（20%n-butylamine），環(huán)糊精（10% HPCD）；實驗所用的電壓是在2.0 VCD/cm的周期性電壓范圍內(nèi)。R.E.Saichek et.al在研究中發(fā)現(xiàn)陽極的pH影響熒蒽在高嶺土中的溶解和遷移，兩端電極的pH是電動力修復(fù)中需要關(guān)注的因素。

2.5微生物修復(fù)法

由于微生物修復(fù)成本低廉，在廢水處理上受到廣泛關(guān)注。土壤的物理化學(xué)性質(zhì)，微生物條件將影響污染物的生物降解。微生物降解有機污染物的三種途徑：有氧降解、無氧降解、厭氧降解。一些合成的化學(xué)物質(zhì)生物可利用性差只有特定的微生物菌落和酶才對其起作用。已報道的微生物能夠修復(fù)土壤中的多種有機化合物如鹵化有機物、硝基芳香化合物、石油烴、多氯二苯或多氯聯(lián)苯。微生物修復(fù)法由于其成本低廉，無毒受到青睞。

2.6植物修復(fù)法

植物修復(fù)法是一種原位生物修復(fù)技術(shù)。長久以來因其重金屬有萃取，降解，隔離作用廣受關(guān)注，直到1991年研究發(fā)現(xiàn)植物對土壤中有機物的降解有著重要作用，在修復(fù)有機物污染土壤中掀起熱潮。植物龐大的根系能深入土壤中，與微生物有密切的關(guān)系，這些因素將影響植物修復(fù)法的有效性，植物的選擇成為應(yīng)用該方法的關(guān)鍵要素。

2.7熱解法

熱解法就是在溫度輔助作用下分解或使污染物從土壤中揮發(fā)的修復(fù)方法，一般該過程需要在870～1200℃的高溫下。美國EPA將路易斯安那州重雜酚油污染的土壤挖掘出來并送入高溫模塊化的焚燒廠。在該項目中PAH的濃度降低十倍，取得良好的修復(fù)效果。但該過程中不得不添加石灰或其他化學(xué)物質(zhì)使得土壤中的水分完全移出；同時產(chǎn)生的HCl、SOx、NOx造成空氣污染。

3　土壤有機污染物修復(fù)技術(shù)的發(fā)展趨勢

盡管國內(nèi)外已經(jīng)開發(fā)出幾十種物化和生物方法用于修復(fù)石油污染的土壤，但由于污染物和土壤本身性質(zhì)的多樣性使得每一種修復(fù)方法只能用于特定的修復(fù)場地。因此整合各種土壤修復(fù)技術(shù)，提高修復(fù)效率，減少土壤的二次污染是我們需要關(guān)注的問題。

［1］G secka M，W odarczyk-Maku a M，Popenda A，et al.Phytoremediation of PAH-contaminated areas［M］//Phytoremediation.Springer International Publishing，2015：295-308.

［2］Khodadoust A P，Bagchi R，Suidan M T，et al.Removal of PAHs from highly contaminated soils found at prior manufactured gas operations［J］.Journal of hazardous materials，2000，80（1）：159-174.

［3］W.Zhou，L.Zhu，Ef ciency of surfactant-enhanced desorption for contaminated soils depending on the component characteristics of soil-surfactant-PAHs system，Environ.Pollut.147，2007：66-73.

［4］Z.Gong，K.Alef，B.-M.Wilke，P.Li，Dissolution and removal of PAHs from a contaminated soil using sun ower oil，Chemosphere 58，2005：291-298.

［5］Z.Gong，B.-M.Wilke，K.Alef，P.Li，Q.Zhou，Removal of polycyclic aromatichydrocarbons from manufactured gas plant-contaminated soils using sun-ower oil：laboratory column experiments，Chemosphere 62，2006：780-787.

［6］Atteia，E.D.C.Estrada，H.Bertin，Soil ushing：a review of the origin of ef ciency variability，Rev.Environ.Sci.Biotechnol.12，2013：379-389.

［7］F.K.Kawahara，B.Davila，S.R.Al-Abed，S.J.Vesper，J.C.Ireland，S.Rock，Polynuclear aromatic hydrocarbon（PAH）release from soil during treatment with Fenton's reagent，Chemosphere 31，2005，（9）：4131-4142.

Introduction of Soil Organic M atter Pollution Repair M ethod

HAN Lan-lan，ZHONG Hui

（Materials and Chemical Engineering Department，Chengdu Technology University，Chengdu，Sichuan 610000，China）

Hydrophobic organic compound（HOCs）are carcinogenic micropollutants which are resistant to environmental degradation due to their highly hydrophobic nature.Concerns over their adverse health effects have resulted in extensive studies on the remediation of soils contaminated with HOCs.This paper aim to provide a review of the remediation technologies for HOCs contaminated soils.The technologiesdiscussedhereincludesolventextraction，chemicaloxidation，electrokinetic remediation，bioremediation，phytoremediation，thermal treatment.

soil；HOCs；remediation；technology

X53

A

2095-980X（2016）09-0162-02

2016-08-24

韓蘭蘭（1990-），女，四川成都人，主要研究方向：化學(xué)工程。