土壤及地下水有機(jī)污染的化學(xué)和生物修復(fù)

張 力 黃 帥 趙小娟 孫秀萍

（1 中機(jī)中聯(lián)工程有限公司 重慶 400039 2 重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心 重慶 401147）

引言

進(jìn)行土壤及地下水有機(jī)污染修復(fù)前期，需要對常見的有機(jī)污染進(jìn)行詳細(xì)劃分，并按照具體劃分結(jié)果強(qiáng)化化學(xué)修復(fù)法和生物修復(fù)法在其中應(yīng)用力度，并將各項修復(fù)方法在土壤及地下水有機(jī)污染修復(fù)以及綜合控制中的作用表現(xiàn)出來，降低土壤及地下水有機(jī)污染指數(shù)，從而保障土壤環(huán)境與地下水環(huán)境穩(wěn)定性和環(huán)保效果[1]。當(dāng)然還應(yīng)分別概述土壤有機(jī)污染的修復(fù)方法和地下水有機(jī)污染的修復(fù)方法，為土壤及地下水有機(jī)污染修復(fù)提供有力支持。

1 土壤及地下水有機(jī)污染的分類

1.1 天然有機(jī)污染

對于天然條件下產(chǎn)生的有機(jī)污染來說，多集中在草原或者森林區(qū)域，如果不能對各類天然有機(jī)污染物進(jìn)行綜合處理，也會導(dǎo)致草原或者森林區(qū)域土壤和地下水有機(jī)污染物含量超出標(biāo)準(zhǔn)，這也會影響土壤環(huán)境和地下水環(huán)境的穩(wěn)定性和可持續(xù)管控效果[2]。從地下水分布進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)地下水中的有機(jī)污染物大部分是由腐殖酸組成的，如果地下水中腐殖酸有機(jī)污染物存留時間過長，也會影響周邊土壤環(huán)境質(zhì)量和環(huán)境保護(hù)效果。加上土壤與地下水存在緊密聯(lián)系，其中存在的天然有機(jī)污染物也會隨著關(guān)聯(lián)通道擴(kuò)散，這就會導(dǎo)致土壤及地下水出現(xiàn)嚴(yán)重的天然有機(jī)污染問題，土壤和地下水綜合管控力度和環(huán)境規(guī)劃調(diào)整效果也會受到很大影響。

1.2 人為有機(jī)污染

人為有機(jī)污染是在人為加工生產(chǎn)和實際制造過程中產(chǎn)生的污染。而且人為有機(jī)污染與人類生產(chǎn)活動之間存在緊密聯(lián)系，而且因為人為生產(chǎn)活動產(chǎn)生的有機(jī)污染物的種類和表現(xiàn)形式比較多，這就應(yīng)按照有機(jī)污染物的分布范圍以及蔓延趨勢確定合理修復(fù)方法，避免人為有機(jī)污染在實際修復(fù)和綜合處理過程中受到不合理因素干擾。

比如在石油開采期間也會因為石油泄漏而產(chǎn)生大量有機(jī)污染物，繼而導(dǎo)致石油開采過程中產(chǎn)生嚴(yán)重的人為有機(jī)污染，直接影響石油開采工作開展效果和土壤及地下水環(huán)境保護(hù)力度。不僅如此，土壤及地下水的人為有機(jī)污染也表現(xiàn)在其他方面，比如生產(chǎn)型企業(yè)隨意排放污水也會導(dǎo)致土壤及地下水出現(xiàn)人為有機(jī)污染問題。

2 土壤有機(jī)污染的修復(fù)方法

2.1 土壤有機(jī)污染的化學(xué)修復(fù)法

2.1.1 穩(wěn)定和固定化修復(fù)法

穩(wěn)定和固定化法作為土壤有機(jī)污染修復(fù)中常用的化學(xué)方法，該種方法可以詳細(xì)分為穩(wěn)定化和固定化這兩部分。其中穩(wěn)定化方法是指運(yùn)用化學(xué)類藥物對遭受有機(jī)污染的土壤轉(zhuǎn)化成相對穩(wěn)定的土壤，避免土壤中有害有機(jī)物質(zhì)遷移。而固定化方法則是指運(yùn)用特定化學(xué)材料對受到污染的土壤進(jìn)行全面包裹，之后強(qiáng)化土壤中有毒有機(jī)物聚集效果，從而增強(qiáng)土壤有機(jī)污染修復(fù)的便利性和相關(guān)工作實際開展效果。

而且應(yīng)用穩(wěn)定和固定化法還能保證土壤中各類有機(jī)污染物的性質(zhì)達(dá)到相對穩(wěn)定的狀態(tài)，并且可以減少土壤有機(jī)污染修復(fù)成本和出現(xiàn)各類風(fēng)險事故的可能性，從而保障土壤有機(jī)污染修復(fù)安全效果[3]。盡管穩(wěn)定和固定化法具有諸多優(yōu)勢，但是該種化學(xué)修復(fù)法的應(yīng)用僅能對土壤中有機(jī)污染物進(jìn)行固定，并不能對土壤中有機(jī)污染物進(jìn)行全面去除。

2.1.2 氧化還原修復(fù)法

氧化還原法是指在遭受有機(jī)污染的土壤中加入一定量具有氧化功能或者還原功能的化學(xué)試劑，繼而促進(jìn)土壤中有機(jī)污染物發(fā)生氧化還原化學(xué)反應(yīng)，這就可以為有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化和降解提供有力支持。為強(qiáng)化氧化還原法在土壤有機(jī)污染修復(fù)中的作用效果，還應(yīng)按照土壤中有機(jī)污染物的種類和污染范圍確定氧化還原化學(xué)試劑的類型，從而保證土壤中有機(jī)污染物質(zhì)氧化還原反應(yīng)實施效果，繼而將有機(jī)污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化成沒有毒性的物質(zhì)。

由于該項化學(xué)修復(fù)方法可以改變土壤中有機(jī)物質(zhì)等離子含量，這就需要在土壤有機(jī)污染修復(fù)前期對各類有害有機(jī)物質(zhì)的種類和成分性質(zhì)進(jìn)行精準(zhǔn)分析，借此確定符合土壤有機(jī)污染修復(fù)的化學(xué)試劑。一般來說，氧化還原法可以對土壤中鹵代烴類和氯代芳烴類有機(jī)污染物進(jìn)行有效處理，從而強(qiáng)化合理氧化還原試劑在土壤有機(jī)污染化學(xué)修復(fù)中的作用。

2.1.3 蒸汽浸提修復(fù)法

蒸汽浸提法的原理表現(xiàn)在將產(chǎn)生負(fù)壓的新鮮空氣注入到發(fā)生有機(jī)污染的土壤中，之后通過空氣流動將土壤中具有揮發(fā)性的有機(jī)污染物帶出，借此滿足土壤有機(jī)污染修復(fù)要求，繼而彰顯蒸汽浸提法在土壤有機(jī)污染修復(fù)中的作用效果。利用負(fù)壓空氣對土壤中有機(jī)污染物質(zhì)進(jìn)行抽取之后，需要利用活性炭對有機(jī)污染物質(zhì)進(jìn)行全面吸附，從而降低土壤中各類有機(jī)污染物質(zhì)含量，這對于保障土壤污染實際修復(fù)效果和綜合治理力度有重要作用。

而且該項化學(xué)修復(fù)方法還能實現(xiàn)負(fù)壓空氣回流和循環(huán)利用的目標(biāo)，避免土壤有機(jī)污染修復(fù)出現(xiàn)第二次污染問題，從而提升土壤中苯類物質(zhì)和石油烴類物質(zhì)的修復(fù)處理效果和實際修復(fù)效率。為強(qiáng)化蒸汽浸提法在土壤有機(jī)污染修復(fù)中的作用，也應(yīng)對土壤的濕度、溫度、組成、空氣傳導(dǎo)率以及地下水位等信息進(jìn)行有效研究，按照最終研究結(jié)果和相關(guān)參數(shù)信息對蒸汽浸提法現(xiàn)實應(yīng)用狀態(tài)進(jìn)行有效調(diào)整。

2.2 土壤有機(jī)污染的生物修復(fù)法

2.2.1 微生物修復(fù)法

應(yīng)用在土壤有機(jī)污染修復(fù)中的微生物法分為泥漿生物反應(yīng)器法和生物堆置法，這兩種方法均可以應(yīng)用微生物對土壤中現(xiàn)存的有機(jī)污染物質(zhì)進(jìn)行降解處理，同時遵循缺氧—好氧—缺氧的流程對土壤中有機(jī)污染物進(jìn)行降解處理。同時保證土壤中微生物種類和投入量的合理性和準(zhǔn)確性，對比分析泥漿生物反應(yīng)器法和生物堆置法，并按照土壤有機(jī)污染實際情況和具體表現(xiàn)對應(yīng)用在其中的微生物法進(jìn)行有效調(diào)整，必要時還可以強(qiáng)化各種類型微生物法協(xié)調(diào)配合力度，降低各類微生物法在實際應(yīng)用過程中出現(xiàn)各類問題的可能性，使得土壤中石油類污染物和揮發(fā)性有機(jī)污染物可以得到有效治理，逐步提升土壤有機(jī)污染修復(fù)水平和微生物法應(yīng)用價值，并通過一系列微生物法實現(xiàn)土壤有機(jī)污染修復(fù)順利開展的目標(biāo)。

2.2.2 植物修復(fù)法

所謂植物修復(fù)法是指利用植物來對土壤中有機(jī)污染物進(jìn)行降解處理，從而降低土壤中各類有機(jī)污染物質(zhì)的含量，在保障土壤環(huán)境保護(hù)力度和可持續(xù)發(fā)展效果的同時，強(qiáng)化植物根系以及不同植物在土壤有機(jī)污染修復(fù)中的作用，從而為土壤有機(jī)污染修復(fù)提供標(biāo)準(zhǔn)化生物方法支持。應(yīng)用在土壤有機(jī)污染修復(fù)中的植物修復(fù)法主要有根際降解法和植物降解法這兩種。

對于根際降解法來說，是通過植物根際在自然環(huán)境中脫落的物質(zhì)和水溶性根系分泌物對土壤中有機(jī)污染物進(jìn)行降解處理，同時為土壤有機(jī)污染物質(zhì)提供有效的代謝基質(zhì)，確保土壤中多環(huán)芳烴降解和污染問題修復(fù)奠定堅實基礎(chǔ)。

對于植物降解法來說，表現(xiàn)在利用植物吸收土壤中有機(jī)污染物質(zhì)，并通過植物中釋放的酶對有機(jī)污染物質(zhì)進(jìn)行深入降解。逐步提升土壤有機(jī)污染物質(zhì)降解速率，確保土壤有機(jī)污染修復(fù)效果得到有效保障。

3 地下水有機(jī)污染的修復(fù)方法

3.1 地下水有機(jī)污染的化學(xué)修復(fù)法

3.1.1 有機(jī)黏土修復(fù)法

對于有機(jī)黏土法來說，該項方式的實施原理表現(xiàn)在利用人工合成黏土對地下水中的有機(jī)污染物進(jìn)行精準(zhǔn)清潔，強(qiáng)化地下水中各種類型有機(jī)污染物的吸附效果和實際修復(fù)力度，減少地下水中各類有機(jī)污染物的含量，繼而將有機(jī)黏土法的化學(xué)特性和實際修復(fù)優(yōu)勢全面表現(xiàn)出來[4]。為強(qiáng)化有機(jī)黏土法在地下水有機(jī)污染修復(fù)中的作用，就應(yīng)遵循標(biāo)準(zhǔn)流程開展地下水有機(jī)污染修復(fù)處理。

首先，應(yīng)向地下水注入一定量的表面活性劑，并在表面活性劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)之后形成有機(jī)黏土區(qū)。其次，地下水在經(jīng)過有機(jī)黏土區(qū)時可以有效吸附攔截其中的有機(jī)污染物。最后，利用活性劑還可以吸附有機(jī)黏土法中的有機(jī)污染物，并對地下水中有機(jī)污染物進(jìn)行有效聚集，并發(fā)生相應(yīng)降解反應(yīng)。為強(qiáng)化有機(jī)黏土法在地下水有機(jī)污染化學(xué)修復(fù)中的作用，不僅需要對地下水中有機(jī)黏土注入量進(jìn)行有效控制，還應(yīng)按照地下水有機(jī)污染情況對有機(jī)黏土的化學(xué)參數(shù)以及具體表現(xiàn)進(jìn)行有效調(diào)整，有效改善有機(jī)黏土法在實際應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題，繼而為地下水有機(jī)污染綜合修復(fù)提供有力支持。

3.1.2 電化學(xué)動力修復(fù)法

電化學(xué)動力法的原理表現(xiàn)在將電極插到發(fā)生有機(jī)污染的地下水當(dāng)中，并通過電極傳輸?shù)膸щ婋x子形成電解池，從而利用電解池對地下水中的有機(jī)污染物進(jìn)行聚集處理，在引導(dǎo)有機(jī)污染物團(tuán)子按照電場變化趨勢運(yùn)動的情況下進(jìn)行合理修復(fù)工作，繼而將電化學(xué)動力法在地下水有機(jī)污染物聚集處理和綜合修復(fù)中的作用全面表現(xiàn)出來。在地下水中電極發(fā)生電解反應(yīng)時，水體中會產(chǎn)生大量氧氣，這就會導(dǎo)致地下水中有機(jī)污染物降解和綜合修復(fù)效率提升，這就可以為地下水有機(jī)污染修復(fù)提供便利支持，這對于保障地下水有機(jī)污染修復(fù)效果和相關(guān)方法的作用顯得至關(guān)重要。

此外，還需要按照地下水有機(jī)污染情況和實際表現(xiàn)對應(yīng)用在其中的電化學(xué)動力法進(jìn)行有效調(diào)整，從而增強(qiáng)電化學(xué)動力法的便利性和實際應(yīng)用價值。與有機(jī)黏土法相比，電化學(xué)動力法的應(yīng)用可以降低基礎(chǔ)設(shè)備安裝難度，調(diào)節(jié)相關(guān)裝置安裝步驟，擴(kuò)展電化學(xué)動力法在地下水有機(jī)污染修復(fù)中運(yùn)用范圍，從而提高地下水有機(jī)污染修復(fù)效果。

3.2 地下水有機(jī)污染的生物修復(fù)法

3.2.1 生物曝氣修復(fù)法

應(yīng)用在地下水有機(jī)污染修復(fù)中的生物曝氣法分為生物注氣和曝氣處理這兩個部分。這就需要結(jié)合地下水有機(jī)污染情況和修復(fù)要求強(qiáng)化生物注氣與曝氣處理這兩方面結(jié)合力度，借此消除地下水中苯、甲基叔丁醚這兩類有機(jī)污染物含量，從而強(qiáng)化生物曝氣法在地下水有機(jī)污染修復(fù)中的作用。

在生物注氣階段，需要保證地下水表層溶解氧濃度和有機(jī)污染物分布情況達(dá)到合理的狀態(tài)，了解區(qū)域地下水中苯、甲苯、乙苯和二甲苯等有機(jī)物的溶解情況和污染指數(shù)，之后通過在地下水飽和層中注入空氣來實現(xiàn)有機(jī)污染物降解和綜合處理的目標(biāo)[5]。借此滿足生物曝氣法在地下水有機(jī)污染修復(fù)中的實際應(yīng)用要求。但是生物注氣在實際開展過程當(dāng)中會因為修復(fù)設(shè)備初始成本過高而出現(xiàn)具體工作停滯不前的現(xiàn)象。完成生物注氣工作之后，應(yīng)利用椰子纖維和聚丙烯等織物生成標(biāo)準(zhǔn)化生物膜，并使用厚度和滲透率均達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的生物膜構(gòu)建曝氣處理塘，方便有關(guān)部門利用曝氣處理塘以及特定的技術(shù)方法開展地下水有機(jī)污染修復(fù)，從而有效降低地下水中有機(jī)污染物的生存繁殖速率。

3.2.2 被動反應(yīng)墻修復(fù)法

被動反應(yīng)墻法表現(xiàn)在地下適當(dāng)區(qū)域設(shè)置滲透率標(biāo)準(zhǔn)合理的處理墻體，并在維持地下水自然流動效果的同時實現(xiàn)生物修復(fù)目標(biāo)。應(yīng)用在地下水有機(jī)污染修復(fù)中的被動反應(yīng)墻法分為泥炭/沙質(zhì)滲透墻法和可滲透反應(yīng)墻法這兩種，這就應(yīng)結(jié)合地下水有機(jī)污染修復(fù)要求確定標(biāo)準(zhǔn)可靠的被動反應(yīng)墻法，避免各類被動反應(yīng)墻法在實際應(yīng)用過程中受到不合理因素的干擾。

對于泥炭/沙質(zhì)滲透墻法來說，需要在阻隔材料和細(xì)沙中添加1.44%的有機(jī)材料和0.61%的有機(jī)碳，通過該阻隔裝置以及相關(guān)材料可以在兩個月期限范圍內(nèi)去除區(qū)域地下水中94%～100%的多環(huán)芳烴、93%～98%的氮硫氧雜環(huán)化合物、44%～97%的酚類有機(jī)物。

對于可滲透反應(yīng)墻法來說，該種被動反應(yīng)墻法對地下水中甲基叔丁醚和苯系化合物污染修復(fù)和綜合治理有重要作用。為強(qiáng)化各種類型被動反應(yīng)墻法的實際作用效果，也需要對地下水有機(jī)污染修復(fù)環(huán)境進(jìn)行有效管理，保證地下水有機(jī)污染修復(fù)環(huán)境低溶解氧濃度和污染物指標(biāo)均達(dá)到合理狀態(tài)，從而有效彰顯被動反應(yīng)墻法在地下水有機(jī)污染修復(fù)中的應(yīng)用價值。

結(jié)語

為保證土壤及地下水有機(jī)污染問題實際修復(fù)效果，不僅需要將土壤及地下水有機(jī)污染的表現(xiàn)形式和類型表現(xiàn)出來，還需要強(qiáng)化化學(xué)修復(fù)法和生物修復(fù)法在其中應(yīng)用力度，借助適當(dāng)修復(fù)法對土壤及地下水出現(xiàn)的有機(jī)污染進(jìn)行有效處理，為土壤及地下水有機(jī)污染修復(fù)提供有力支持，并在改善土壤及地下水有機(jī)污染現(xiàn)狀的同時將各種修復(fù)方法的作用表現(xiàn)出來。