土壤污染的電動(dòng)-可滲透反應(yīng)墻聯(lián)合修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展

呂叔鋒，周海東，許佳慧，陳曉萌，應(yīng)楨西

（上海理工大學(xué) 環(huán)境與建筑學(xué)院，上海 200093）

近年來(lái)，隨著各種礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用，工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展以及各種化學(xué)產(chǎn)品如農(nóng)藥、化肥的大量使用，土壤污染問(wèn)題日益突出，并對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)和人類(lèi)健康產(chǎn)生了巨大的威脅。其中，土壤污染的來(lái)源主要有：工業(yè)污染源，如金屬冶煉、皮革廠，油田、礦山開(kāi)采等過(guò)程中工業(yè)廢棄物的大氣沉降；農(nóng)業(yè)污染源，如農(nóng)藥等農(nóng)用物質(zhì)的不合理施用、污水農(nóng)灌等；城市生活、交通污染源等［1］。

污染土壤修復(fù)在國(guó)內(nèi)外越來(lái)越受到重視。在國(guó)外一些技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入工程示范和應(yīng)用階段。針對(duì)土壤污染的修復(fù)技術(shù)包括客土法、固化-穩(wěn)定化法、淋洗法、化學(xué)氧化法、熱脫附法、植物法、電動(dòng)修復(fù)法、可滲透反應(yīng)墻法等［2-4］。其中，電動(dòng)修復(fù)法越來(lái)越展現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)，并且日益成為修復(fù)各種污染土壤的首選技術(shù)之一。從污染物的種類(lèi)來(lái)看，土壤污染物主要包括重金屬、非重金屬無(wú)機(jī)污染物，有機(jī)污染物，放射性物質(zhì)等，但在土壤中這些污染物的污染效應(yīng)往往是以復(fù)合污染的形式表現(xiàn)出來(lái)的［5］。由于污染土壤組成，污染物類(lèi)型、性質(zhì)等不同，特別是在復(fù)合污染情況下，單一修復(fù)技術(shù)往往難以達(dá)到修復(fù)目標(biāo)，因此，電動(dòng)修復(fù)技術(shù)與其他修復(fù)技術(shù)的組合應(yīng)用越來(lái)越受到重視，其中電動(dòng)-可滲透反應(yīng)墻（EK-PRB）聯(lián)合修復(fù)技術(shù)正成為國(guó)內(nèi)外土壤環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)［6-8］。EK-PRB聯(lián)合修復(fù)技術(shù)是一種新型、綠色環(huán)保、對(duì)土壤結(jié)構(gòu)破壞性小的土壤修復(fù)技術(shù)。該技術(shù)將兩種修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)很好地結(jié)合起來(lái)，達(dá)到了相得益彰的修復(fù)效果，其應(yīng)用范圍廣，不僅對(duì)被重金屬污染的土壤有較好的修復(fù)效果，還可以去除土壤中的無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)物污染，而且在修復(fù)過(guò)程中添加的對(duì)環(huán)境有不良影響的化學(xué)試劑少，能耗低，受環(huán)境因素影響和修復(fù)成本也較其他方法低得多，且修復(fù)較徹底。

本文對(duì)EK-PRB聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的基礎(chǔ)理論和修復(fù)實(shí)踐進(jìn)行歸納和綜述，指出該技術(shù)在現(xiàn)階段應(yīng)用的現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展中可能存在的問(wèn)題，并綜合我國(guó)污染土壤的特點(diǎn)，為工程化污染土壤修復(fù)的可行性提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

1 EK-PRB 聯(lián)合修復(fù)技術(shù)簡(jiǎn)介、應(yīng)用及發(fā)展

1.1 EK 技術(shù)

EK技術(shù)是20世紀(jì)80年代初由美國(guó)路易斯安那州大學(xué)研究出來(lái)的一種凈化土壤污染的原位修復(fù)技術(shù)。該技術(shù)涉及土壤化學(xué)、電化學(xué)、環(huán)境化學(xué)和分析化學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域［9］，其原理主要是通過(guò)在污染土壤兩側(cè)施加直流電壓，形成電場(chǎng)梯度，使污染物在電場(chǎng)作用下以電遷移、電滲流和電泳的方式遷移到電極兩端并向電極區(qū)聚集，從而清潔污染土壤，然后將電極區(qū)電解液抽出處理，進(jìn)而達(dá)到修復(fù)污染土壤的目的［10-11］。其中，電遷移是指在電場(chǎng)作用下，帶電離子在土壤溶液中向帶相反電荷的電極移動(dòng)；電滲流是土壤孔隙中的水由于所帶雙電層與電場(chǎng)作用而作相對(duì)于帶電土壤表層的運(yùn)動(dòng)；電泳是帶電粒子或膠體在電場(chǎng)影響下相對(duì)于穩(wěn)定液體的運(yùn)動(dòng)，但由于修復(fù)過(guò)程中帶電土壤顆粒移動(dòng)性小，電泳作用往往可以忽略不計(jì)［12］。

電動(dòng)修復(fù)的成本較低，能有效修復(fù)低滲透性土壤，無(wú)二次污染，與其他技術(shù)聯(lián)用性強(qiáng)，對(duì)于土壤的影響較?。?3-15］。因此，可以將電動(dòng)修復(fù)技術(shù)與其他技術(shù)相結(jié)合，針對(duì)某一類(lèi)污染物或幾類(lèi)污染物進(jìn)行修復(fù)去除，聯(lián)合技術(shù)的效果多優(yōu)于單一修復(fù)技術(shù)［6-8, 12-13, 16］。綜合比較了幾種電動(dòng)聯(lián)用技術(shù)，如電動(dòng)-淋洗聯(lián)用技術(shù)、電動(dòng)-生物聯(lián)用技術(shù)、電動(dòng)-超聲聯(lián)用技術(shù)、EK-PRB聯(lián)用技術(shù)等，發(fā)現(xiàn)EK-PRB聯(lián)用技術(shù)具有較好的優(yōu)勢(shì)［12］。

1.2 PRB 技術(shù)

PRB技術(shù)作為一種原位修復(fù)技術(shù)，于20世紀(jì)80年代在美國(guó)興起，一般安裝在地下蓄水層中，與地下水流方向垂直［11］。當(dāng)污染物沿水流流向遷移，流經(jīng)可滲透反應(yīng)墻時(shí)，與墻中的填充物質(zhì)相遇發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致污染物被降解或原位固定。由于受污染的水利用重力作用流經(jīng)反應(yīng)墻，不需要提供能量及地面處理系統(tǒng)，而且反應(yīng)墻中活性材料壽命長(zhǎng)，所以PRB技術(shù)值得廣泛研究并應(yīng)用。PRB技術(shù)對(duì)污染物的降解機(jī)理主要為吸附、降解和形成沉淀，其對(duì)被污染的土壤的修復(fù)周期和效果是由所選擇的填充材料決定［17］。其中，根據(jù)反應(yīng)機(jī)理不同，可以將PRB填充材料分為三類(lèi)：

（1）吸附劑，如活性鋁、活性炭、鐵鋁氧石、離子交換樹(shù)脂、三價(jià)鐵氧化物和氫氧化物、磁鐵礦、泥炭、褐煤、煤、鈦氧化物、黏土、沸石；

（2）沉淀劑，如石灰、石灰石、磷酸鹽、亞鐵鹽、Mg（OH）2、MgCO3、CaCl2、CaSO4、BaCl2；

（3）還原劑，即零價(jià)金屬，如零價(jià)鐵（Fe0）等。

1.3 EK-PRB 聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

EK-PRB聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的基本原理是通過(guò)EK技術(shù)使毒性較高的重金屬或者有機(jī)物污染物向電極兩端移動(dòng)，使污染物與PRB墻內(nèi)的填充材料充分發(fā)生反應(yīng)，通過(guò)吸附降解或者形成沉淀等達(dá)到去除或降低毒性的目的。

電動(dòng)過(guò)程只是將污染物從土壤中遷移到電解質(zhì)溶液中，后續(xù)還需要PRB技術(shù)對(duì)污染物進(jìn)行降解，這也體現(xiàn)了EK-PRB聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)［18］。Li等［19］以 Pd/Fe 為填充材料對(duì)被五氯苯酚（PCP）污染的土壤進(jìn)行EK-PRB修復(fù)。當(dāng)PRB設(shè)置在陰極和陽(yáng)極的中間位置時(shí)，通過(guò)周期性地加入乙酸（HAc）溶液，PCP的去除率達(dá)到49%，而單靠EK技術(shù)很難從土壤中去除PCP。在EK-PRB聯(lián)合修復(fù)過(guò)程中，其去除機(jī)理涉及到PCP通過(guò)電遷移被轉(zhuǎn)運(yùn)至PRB室中、PCP在PRB室中被Pd/Fe脫氯成苯酚以及后續(xù)的苯酚通過(guò)電滲流被移出等過(guò)程。Ma等［20］選用活性炭作為PRB材料，用以吸附在電動(dòng)修復(fù)土壤時(shí)向兩極遷移的污染物，反應(yīng)10.5 d后，2，4-二氯苯酚、Cd的去除率分別達(dá)到54.9%、75.9%，證明了EK-PRB聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的可行性和有效性。Zhao等［21］以活性炭作為填充材料通過(guò)EK-PRB聯(lián)合修復(fù)技術(shù)對(duì)被Cu污染的土壤進(jìn)行修復(fù)，設(shè)置了單獨(dú)的EK實(shí)驗(yàn)和Cu2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.1%、0.2%、0.3%的EK-PRB實(shí)驗(yàn)，當(dāng)Cu2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%時(shí)，經(jīng)過(guò)4 d后其去除率達(dá)96.60%，遠(yuǎn)高于單獨(dú)的EK實(shí)驗(yàn)的修復(fù)效率。

1.4 EK-PRB 聯(lián)用技術(shù)發(fā)展及研究動(dòng)向

1.4.1 增強(qiáng)修復(fù)實(shí)驗(yàn)方法

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于EK-PRB聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的研究主要集中在增強(qiáng)修復(fù)實(shí)驗(yàn)方法和材料的改性以及創(chuàng)新上。增強(qiáng)技術(shù)主要可以分為以下幾種［22-23］：

（1）酸堿中和法。主要是通過(guò)向陰極和陽(yáng)極加入酸性和堿性溶液（緩沖溶液），用以中和水解生成的OH-和H+，從而控制體系的pH變化。

（2）陽(yáng)離子透過(guò)膜法。即在實(shí)驗(yàn)裝置中插入陽(yáng)離子透過(guò)膜以阻止陰極區(qū)電解生成的OH-進(jìn)入土壤。通過(guò)加入陽(yáng)離子透過(guò)膜，陰、陽(yáng)極附近pH極值化現(xiàn)象得到較好的緩解。

（3）絡(luò)合劑法。主要是通過(guò)向土壤中加入絡(luò)合劑，絡(luò)合劑通過(guò)配位機(jī)制與污染物形成穩(wěn)態(tài)的且在較大的pH范圍內(nèi)均是可溶的配合物，通過(guò)電遷移達(dá)到去除的目的。Dos Santos等［24］以顆粒級(jí)的活性炭作為填充材料對(duì)被阿特拉津和乙氧氟草醚污染的土壤進(jìn)行EK-PRB修復(fù)，其中以十二烷基硫酸鈉（SDS）作為增強(qiáng)劑，并伴有反轉(zhuǎn)電極，結(jié)果表明EK-PRB聯(lián)合修復(fù)技術(shù)對(duì)這兩種除草劑均具有較好的去除效果。

（4）表面活性劑法。主要是指用表面活性劑增強(qiáng)疏水性污染物的溶解度。

Wan 等［25］以 TX-100 作為表面活性劑，利用 EK-（Pd / Fe）PRB 技術(shù)對(duì)被六氯苯酚（HCB）污染的土壤進(jìn)行修復(fù)，結(jié)果表明該技術(shù)對(duì)HCB的去除率達(dá)到了60%，而單獨(dú)使用EK技術(shù)進(jìn)行修復(fù)時(shí)去除率僅為16%。

（5）EK-PRB生物技術(shù)聯(lián)用法。該方法的主要特點(diǎn)是將電動(dòng)技術(shù)和生物可滲透反應(yīng)墻聯(lián)合，通過(guò)PRB墻內(nèi)的微生物將重金屬、有機(jī)物等轉(zhuǎn)化為低遷移性、高穩(wěn)定性的形式，金屬離子通過(guò)EK過(guò)程中的電遷移被去除。Mena等［26］用電動(dòng)-生物可滲透反應(yīng)墻技術(shù)對(duì)被不溶性有機(jī)物（柴油烴）污染的土壤進(jìn)行修復(fù)，結(jié)果證明，該技術(shù)在電壓梯度為1.5 V·cm-1時(shí)對(duì)柴油烴具有較好的修復(fù)效果，這進(jìn)一步說(shuō)明該技術(shù)在未來(lái)的原位修復(fù)中具有較好的發(fā)展前景。在研究利用Fe0耦合微生物來(lái)降解四環(huán)素（TC）的反應(yīng)機(jī)理時(shí)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e0通過(guò)吸附或者還原對(duì)TC進(jìn)行部分降解，同時(shí)轉(zhuǎn)化為Fe2+和Fe3+，且生物群落也發(fā)生了明顯改變，同時(shí)結(jié)果表明，與化學(xué)降解相比，生物降解過(guò)程更加完全，因?yàn)槲⑸锟梢酝瑫r(shí)降解四環(huán)素和四環(huán)素中間體［26］。

1.4.2 PRB 材料的改性與創(chuàng)新

EK-PRB聯(lián)合修復(fù)技術(shù)發(fā)展的另一方面主要在于PRB材料的改性與創(chuàng)新上，從經(jīng)濟(jì)性能和修復(fù)效果入手，尋找或者制備更加廉價(jià)、效果更好的PRB填充材料。雖然最常用的零價(jià)鐵、活性炭等被證明一般情況下具有較好的修復(fù)效果，但是Han等［27］在研究以碳化食物垃圾（CFW）作為填充材料對(duì)被Cu污染的土壤進(jìn)行EK-PRB修復(fù)時(shí)發(fā)現(xiàn)，CFW可以在EK-PRB修復(fù)過(guò)程中起到較好的修復(fù)效果的同時(shí)，還能一定程度上緩解環(huán)境污染和資源浪費(fèi)等問(wèn)題，且以乙酸作為增強(qiáng)劑時(shí)發(fā)現(xiàn)，CFW的吸附效率比沸石的高4～8 倍。Suzuki等［28］通過(guò) EK-PRB聯(lián)合修復(fù)技術(shù)從被 Cr（VI）污染的高嶺土中回收 Cr（III）。通過(guò)批量吸附實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與EK-Fe0PRB系統(tǒng)相比，EK-Fe3O4PRB系統(tǒng)中的磁鐵礦有效地還原了Cr（VI），且不釋放Fe2+，這表明是在Fe3O4的表面還原了Cr（VI），從而體現(xiàn)出該修復(fù)系統(tǒng)的高Cr回收率。

1.5 EK-PRB 聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)踐

由于EK-PRB聯(lián)合修復(fù)技術(shù)主要處理對(duì)象為重金屬、有機(jī)物和非金屬鹽等，因此其應(yīng)用及實(shí)踐主要從以下三個(gè)方面展開(kāi)。

1.5.1 對(duì)重金屬的去除

目前土壤污染問(wèn)題中最嚴(yán)重的就是重金屬污染，不論是在工業(yè)污染還是農(nóng)田污染中，重金屬污染對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響較大。目前最常見(jiàn)的是對(duì)被 Cr（VI）、Cd、Cu、As、Pd 等污染的土壤進(jìn)行修復(fù)。土壤中重金屬可以分為可交換態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)5種，其中以可交換態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)危害最為嚴(yán)重。土壤中以可交換態(tài)存在的重金屬較易被富集，而以有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)存在的重金屬較難被去除［29］。

Zhang等［30］以焙燒水滑石作為填充材料對(duì)被Cr（VI）污染的土壤進(jìn)行EK-PRB修復(fù)，分別通過(guò)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模和更大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)裝置證明了EK-PRB聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的可行性，且結(jié)果表明EK-PRB聯(lián)合修復(fù)系統(tǒng)對(duì)輕度（1 g土壤0.16 mg Cr）和重度（1 g 土壤 1.65 mg Cr）污染的土壤都具有較好的修復(fù)效果。Yuan等［31］利用EK-PRB聯(lián)合修復(fù)系統(tǒng)處理被As污染的土壤，實(shí)驗(yàn)中設(shè)置有、無(wú)PRB兩組實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)5 d的修復(fù)后，EKPRB實(shí)驗(yàn)中對(duì)As（V）的去除率提高了51%～60%，是單獨(dú)的EK對(duì)照組的1.6～2.2倍，其中，主要的修復(fù)原理為填充材料對(duì)As（V）的吸附作用。Chung等［32］以霧化渣作為PRB的反應(yīng)介質(zhì)，分別對(duì)被Cr和TCE污染的土壤進(jìn)行EK-PRB修復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明對(duì)兩者的去除率都達(dá)到了90%以上，表明霧化渣作為EK-PRB的反應(yīng)介質(zhì)時(shí)對(duì)Cr的吸附和對(duì)TCE的脫氯效果較好。Yuan 等［33］在以碳納米管涂覆鈷（CNT-Co）的可滲透反應(yīng)墻耦合電動(dòng)技術(shù)對(duì)被As污染的土壤進(jìn)行修復(fù)時(shí)，經(jīng)過(guò)一系列批量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)對(duì)As的修復(fù)效果是單獨(dú)的EK實(shí)驗(yàn)的2.2倍，且As主要通過(guò)電動(dòng)過(guò)程和其在CNT-Co上的吸附過(guò)程去除，體現(xiàn)了該技術(shù)在對(duì)被As污染的土壤修復(fù)上的前景。Xu等［34］在以水鋁鈣石作為填充材料對(duì)被Cr（VI）污染的土壤進(jìn)行EK-PRB修復(fù)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在含水率為40%時(shí)，該技術(shù)對(duì)Cr（VI）和總Cr的去除率分別為96.6%和67.3%。結(jié)果表明，該技術(shù)在對(duì)被Cr（VI）污染的黏土的有效修復(fù)上有較好的工程應(yīng)用前景。Yuan等［31］在以Fe0和針鐵礦（FeOOH）為填充介質(zhì)，利用EKPRB聯(lián)合修復(fù)技術(shù)去除土壤中的As時(shí)，由于PRB填充材料表面的在酸性條件下的吸附性能和在堿性條件下的沉降性能，其修復(fù)效率是單獨(dú)用EK技術(shù)修復(fù)時(shí)的2倍，且電能消耗更少，證明了EK-PRB聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的可行性和有效性。

1.5.2 對(duì)有機(jī)物的去除

EK-PRB聯(lián)合修復(fù)技術(shù)對(duì)持久性有機(jī)污染物（POPs）、氯化有機(jī)物、柴油烴、抗生素、除草劑等有機(jī)污染物都具有較好的去除效果［35］。Huang等［36］以納米級(jí)零價(jià)鐵為填充材料通過(guò)EKPRB技術(shù)模擬對(duì)被TCE污染的地下水進(jìn)行降解修復(fù)，同時(shí)以TX-100作為表面活性劑，證明了EK-NZVI PRB可以有效降解和去除地下水中的三氯乙烯，且表面活性劑提高了TCE在地下水中的流動(dòng)性和溶解性，增強(qiáng)了NZVI進(jìn)一步脫除TCE的能力。Sun等［37］利用被表面活性劑增強(qiáng)的 EK-Fe / C PRB 聯(lián)合技術(shù)來(lái)處理被菲（PHE）和2，4，6-三氯酚（TCP）共同污染的黏土，經(jīng)過(guò)五組批量實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，對(duì)PHE的最高去除率是單獨(dú)的EK對(duì)照組的5倍；對(duì)TCP的最高去除率是對(duì)照組的4.5倍，陰極液酸化和鼠李糖脂濃度的增加提高了對(duì)PHE和TCP的去除率。研究表明，通過(guò)以鼠李糖脂作為增溶劑，EK和Fe / C-PRB的組合對(duì)消除污染土壤中的持久性有機(jī)污染物是有效且很有研究前景。Kebria等［38］在以零價(jià)鐵為填充材料對(duì)被PCE污染的黏土進(jìn)行EK-PRB修復(fù)時(shí)，設(shè)置有、無(wú)PRB實(shí)驗(yàn)組，以非離子型表面活性劑作為增溶劑，經(jīng)過(guò)10 d的一系列批量實(shí)驗(yàn)修復(fù)處理后，結(jié)果表明，與單獨(dú)使用EK相比，EK-Fe0PRB的組合能夠使土壤中PCE的去除率提高40%。在土壤中使用非離子表面活性劑提高了去除率且具有成本效益，同時(shí)反轉(zhuǎn)電極進(jìn)一步促進(jìn)了陰極柱中PCE的去除，其中最佳結(jié)果為PCE的去除率達(dá)80%。Yuan 等［39］在利用被羧甲基纖維素（CMC）穩(wěn)定的Pd / Fe納米顆粒進(jìn)行電動(dòng)修復(fù)時(shí)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)CMC穩(wěn)定的Pd / Fe粒子被放置在陽(yáng)極與陰極的中間位置?？拷?yáng)極土壤中的PCP被轉(zhuǎn)運(yùn)到含有Pd / Fe粒子的區(qū)域，在這里PCP脫氯成為苯酚，同時(shí)Pd / Fe粒子把靠近陰極土壤中的PCP脫氯成為苯酚。由此證明了用納米鐵對(duì)被PCP污染的低滲透性土壤進(jìn)行修復(fù)的可行性。Fu等［40］在以EK耦合ZVI-PRB技術(shù)處理修復(fù)十溴二苯醚（BDE209）污染的土壤時(shí)，通過(guò)加入不同的十二烷基硫酸鈉、羥丙基-β-環(huán)糊精（HPCD）、腐殖酸（HA）作為增溶劑來(lái)增加土壤中的BDE209的水溶性和移動(dòng)性，結(jié)果表明：?jiǎn)慰縀K過(guò)程很難從土壤中去除BDE209，ZVI-PRB的引入有效提高了去除率，使得BDE209在土壤室中轉(zhuǎn)化為低溴同源物。

1.5.3 對(duì)非金屬鹽的去除

目前EK-PRB聯(lián)合修復(fù)技術(shù)對(duì)于非金屬鹽的去除研究進(jìn)展主要在于其對(duì)被硝酸鹽污染的土壤和地下水的修復(fù)。

利用EK-PRB聯(lián)合修復(fù)技術(shù)修復(fù)被硝酸鹽污染的土壤去除率高，修復(fù)效果十分明顯。Suzuki等［41］采用 EK-Fe0PRB 聯(lián)用技術(shù)對(duì)被硝酸鹽污染的土壤進(jìn)行修復(fù)，一系列批量實(shí)驗(yàn)的結(jié)果證明了該系統(tǒng)在對(duì)被硝酸鹽污染的地下土壤進(jìn)行修復(fù)時(shí)的有效性。García等［42］為了去除加標(biāo)土壤中的硝酸鹽，采用了EK耦合PRB技術(shù)對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，經(jīng)過(guò)不到一周的處理后，大約90%的硝酸鹽被去除，其中硝酸鹽的兩種主要去除機(jī)制是從陰極室到陽(yáng)極室的電滲析和電遷移，證明了通過(guò)EK-PRB聯(lián)合修復(fù)技術(shù)去除土壤中的硝酸鹽是有效的。韓娟娟等［43］以零價(jià)鐵為填充材料對(duì)硝酸鹽氮含量為 1 000 mg·kg-1的實(shí)驗(yàn)高嶺土進(jìn)行了 4 d的EK-PRB修復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)可將硝酸鹽氮還原為氨氮。氨氮的毒性比硝酸鹽氮小，且對(duì)溶液中氨氮的處理要比硝酸鹽氮容易，相比EK系統(tǒng)，EK+PRB（Fe）系統(tǒng)在處理土壤硝酸鹽氮污染時(shí)更具優(yōu)勢(shì)，且該系統(tǒng)的修復(fù)效率高達(dá)72.33%。

2 EK-PRB 聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的研究展望

EK-PRB聯(lián)合修復(fù)技術(shù)對(duì)低滲透性土壤修復(fù)效果明顯，經(jīng)濟(jì)效益高，二次污染少，應(yīng)用范圍廣，在污染土壤原位修復(fù)方面有廣闊的應(yīng)用前景［44］。但是該技術(shù)處理時(shí)間較長(zhǎng)，同時(shí)由于電動(dòng)過(guò)程中偏極效應(yīng)（電極反應(yīng)引起pH劇烈變化及由此導(dǎo)致的土壤中重金屬過(guò)早沉淀問(wèn)題）和對(duì)陽(yáng)極電極材料腐蝕嚴(yán)重，所以在修復(fù)過(guò)程中需要額外加入緩沖液或者增強(qiáng)劑（增溶劑、螯合劑等）來(lái)增強(qiáng)修復(fù)效果，且在修復(fù)進(jìn)行一定時(shí)間后需要更換PRB內(nèi)部的填充材料［45］。目前EKPRB聯(lián)合修復(fù)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室模擬階段已經(jīng)取得了良好的處理效果，但在更大規(guī)模場(chǎng)地的修復(fù)工程應(yīng)用仍較為少見(jiàn)，并且EK-PRB聯(lián)合修復(fù)技術(shù)還存在一些問(wèn)題有待進(jìn)一步深入研究。

（1）在EK環(huán)境下，PRB去除土壤污染的機(jī)理需要進(jìn)一步研究。污染物在電遷移作用下向陰、陽(yáng)兩極遷移過(guò)程中經(jīng)過(guò)PRB時(shí)可能有兩種去除機(jī)理，一種是污染物被墻體中的材料吸附而去除；另一種是污染物與PRB中的材料發(fā)生氧化還原反應(yīng)進(jìn)而被去除。哪種機(jī)理起主導(dǎo)作用可能因處理的污染物類(lèi)型、土壤性質(zhì)等不同而變化，目前還需要深入研究。

（2）EK-PRB修復(fù)進(jìn)行一段時(shí)間后需要更換其中的填充材料。目前最常用的填充材料為零價(jià)鐵，雖然鐵粉的粒度已達(dá)到納米級(jí)，但是考慮到納米級(jí)的零價(jià)鐵成本較高，因此應(yīng)進(jìn)一步研究更加經(jīng)濟(jì)、效果更好的替代填充材料，如回收廢棄礦渣、廚余垃圾等，既能夠作為PRB填充材料，又能在一定程度上緩解固廢的處理、處置壓力。

（3）在修復(fù)運(yùn)行過(guò)程中存在濃差極化現(xiàn)象，板狀電極表面積較大，電極反應(yīng)劇烈，濃差極化明顯，可以采用柱狀電極緩解此現(xiàn)象；除此之外，在電場(chǎng)作用下，可能產(chǎn)生氯氣、三氯甲烷等有害副產(chǎn)物。

（4）實(shí)驗(yàn)室模擬階段的污染土樣為臨時(shí)配置實(shí)驗(yàn)所用，與實(shí)際工業(yè)污染源或者農(nóng)田污染源中經(jīng)歷了長(zhǎng)期污染的土壤性質(zhì)可能有很大差異，比如土壤pH、土壤中重金屬持久性、有機(jī)物溶解性等，并且目前的研究大多數(shù)為針對(duì)被單一類(lèi)型的污染物污染的土壤的修復(fù)，而實(shí)際情況下土壤可能為復(fù)合型污染，因此需要在更大規(guī)模的場(chǎng)地進(jìn)行進(jìn)一步模擬實(shí)驗(yàn)，從而進(jìn)一步證明EK-PRB聯(lián)合修復(fù)系統(tǒng)的可行性，增加實(shí)驗(yàn)結(jié)果的說(shuō)服力。

（5）從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)說(shuō)，生態(tài)修復(fù)是發(fā)展趨勢(shì)，可以在發(fā)展EK-PRB技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合生態(tài)修復(fù)技術(shù)對(duì)污染土壤進(jìn)行更加有效的修復(fù)。