等離子體修復(fù)技術(shù)在土壤污染治理中的應(yīng)用

張文娟

（安徽禾美環(huán)保集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230000）

土壤是人類生存繁衍的重要基礎(chǔ)資源，在環(huán)境污染愈發(fā)嚴(yán)重的情況下，土壤自身具備相應(yīng)的污染凈化、緩沖功能，這也是維持人類長久生存發(fā)展的關(guān)鍵所在。隨著我國工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快，污染物的大量排放，環(huán)境污染時(shí)間的不斷延長，新舊污染物的融合使土壤污染控制難度增大，再加上現(xiàn)階段土壤污染類型、污染途徑不斷增多，使土壤自帶的凈化功能難以有效應(yīng)對當(dāng)前污染持續(xù)嚴(yán)重的局面。土壤污染問題輕則對我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)造成不同程度影響，重則因土壤中的重金屬含量超標(biāo)導(dǎo)致人體健康受到威脅?；诖?，加強(qiáng)對等離子體修復(fù)技術(shù)的研究與應(yīng)用，對于強(qiáng)化土壤污染治理效果有著重要影響。

1 土壤污染治理現(xiàn)狀分析

土壤污染程度與人類生存繁衍之間存在密切關(guān)聯(lián)，而現(xiàn)階段工業(yè)化進(jìn)程持續(xù)推進(jìn)的背景下，大量固體廢物難以被有效處理，出現(xiàn)隨意丟棄、堆積的現(xiàn)象[1]。土壤表層的固體廢物堆積量持續(xù)增多，大量有害廢水透過表層逐漸滲透到內(nèi)層，使土壤污染情況愈發(fā)嚴(yán)重。土壤污染不同于水污染、大氣污染，其難以通過肉眼判斷，再加上部分城市缺乏對土壤污染控制的重視度，導(dǎo)致土壤污染問題持續(xù)加重，并且對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)展產(chǎn)生負(fù)面影響。近幾年，我國在土壤污染治理方面逐漸加大力度，并嘗試在污染治理過程中進(jìn)行不同治理技術(shù)的綜合應(yīng)用，目前常用的修復(fù)治理技術(shù)包括化學(xué)治理手段、物理治理手段、生物治理手段、等離子體修復(fù)技術(shù)等。

2 土壤污染治理技術(shù)

2.1 傳統(tǒng)修復(fù)技術(shù)

目前，我國土壤污染治理中傳統(tǒng)治理技術(shù)的應(yīng)用已取得一定成效，主要包括：（1）物理法。該技術(shù)是以熱揮發(fā)原理為主，即在治理過程中對污染土壤采用熱處理手段進(jìn)行升溫處理，在達(dá)到相應(yīng)溫度后污染物被解析或揮發(fā)，以此獲取相對理想的污染治理效果。該技術(shù)適用于具有揮發(fā)性、半揮發(fā)性的污染土壤，如農(nóng)藥污染、氯代物污染等[2]。相對于其他技術(shù)應(yīng)用，物理治理方法在能量消耗、修復(fù)效果等方面優(yōu)勢顯著，其劣勢是無法作用于大規(guī)模污染土壤。（2）化學(xué)法。主要是依托于化學(xué)淋洗試劑的應(yīng)用來達(dá)到污染治理的目的，污染土壤中的污染物遇到淋洗試劑出現(xiàn)脫附、螯合以及溶解等反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)將土壤中相應(yīng)污染物進(jìn)行有效分離。目前土壤污染治理中淋洗試劑的應(yīng)用包括表面活性劑、酸堿液、絡(luò)合試劑等[3]。在實(shí)際治理過程中通過氧化、還原反應(yīng)進(jìn)行污染物的剝離，或者是將污染物轉(zhuǎn)化為無毒害的沉淀物。相對于其治理手段，化學(xué)修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢體現(xiàn)在避免植物吸收、污染遷移，并保證其生態(tài)系統(tǒng)不受到土壤污染的影響。（3）生物法。該技術(shù)主要是將土壤中的污染物質(zhì)利用植物、微生物進(jìn)行降解，通過生命代謝活動(dòng)將污染物質(zhì)降解為水、無污染物質(zhì)以及二氧化碳等[4]。在治理污染過程中，可根據(jù)實(shí)際污染情況進(jìn)行植物種植，土壤中的污染物會(huì)通過植物吸收或者是微生物降解。生物治理技術(shù)應(yīng)用所取得的治理成效，會(huì)受到植物自身代謝降解、吸附過濾功能的直接影響。相對于其他治理技術(shù)而言，生物治理技術(shù)在治理成本、治理環(huán)保性等方面優(yōu)勢顯著，但是其治理成果涉及到較長周期，并且污染環(huán)境條件的不同，微生物或植物的治理效果也不同。

2.2 等離子體修復(fù)技術(shù)

等離子體修復(fù)技術(shù)最早應(yīng)用于大氣污染治理，是高級氧化技術(shù)之一，隨著該技術(shù)的持續(xù)開發(fā)，目前在水體、土壤污染治理的應(yīng)用中已取得一定成效。經(jīng)大量實(shí)踐研究表明，在土壤污染治理中合理應(yīng)用等離子修復(fù)技術(shù)，能夠做到對土壤中液相、氣相污染物的有效分解[5]。例如，土壤中的污染物會(huì)在H2O2、OH、O3等氧化活性粒子的作用下逐漸氧化降解。相對于其他污染治理技術(shù)，等離子體修復(fù)技術(shù)在使用范圍、無毒害性、降解效率等方面存在顯著優(yōu)勢，但缺點(diǎn)是成本過高。

3 等離子體修復(fù)技術(shù)在土壤污染治理中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 等離子體修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用

在土壤污染治理中應(yīng)用等離子體修復(fù)技術(shù)，治理成效會(huì)受到電子密度、污染物濃度、電子能量等方面的綜合影響[6]。其在處理土壤污染過程中，活性粒子在放電作用下形成較強(qiáng)的氧化性，一般情況下，活性粒子可存在土壤表面或土壤中，污染物在接觸活性粒子后逐漸被氧化分解。等離子體修復(fù)技術(shù)應(yīng)用于土壤污染治理有以下優(yōu)勢：治理過程效率高、在環(huán)境污染、能源消耗方面影響較小，普適性較強(qiáng)。因此，在現(xiàn)階段土壤污染治理中，等離子體修復(fù)技術(shù)具有十分廣闊的發(fā)展空間。等離子體修復(fù)技術(shù)在土壤治理過程中，因氣體受到電極電場的影響與刺激，產(chǎn)生前移、電離現(xiàn)象，并在其作用下形成H2O2、O3活性粒子以及OH、O2等自由基，土壤中的污染物在活性粒子與自由基的影響下逐漸被分解。同時(shí)，活化狀態(tài)下的高能粒子在反應(yīng)過程中可以做到對活性分子、自由基的持續(xù)產(chǎn)生，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在污染物質(zhì)分解中進(jìn)行氧化物質(zhì)的持續(xù)補(bǔ)充。另外，土壤中污染物質(zhì)在等離子體沖擊波、紫外光的影響下會(huì)加速分解進(jìn)程。由此可以看出，等離子體修復(fù)技術(shù)對污染土壤進(jìn)行治理能夠做到高效率、高質(zhì)量。

3.2 等離子體修復(fù)技術(shù)的發(fā)展

目前，等離子體修復(fù)技術(shù)已經(jīng)可以應(yīng)用到工業(yè)發(fā)展中，但其在土壤修復(fù)領(lǐng)域中的應(yīng)用相對落后[7]，然而，在石油、多環(huán)芳烴、農(nóng)藥等有機(jī)污染土壤治理中獲得一定成果。例如，①相關(guān)學(xué)者在研究中將等離子體技術(shù)應(yīng)用于被柴油污染的土壤，將等離子體技術(shù)與生物技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，然后對治理后的二氧化碳含量進(jìn)行監(jiān)測，取得較為顯著的效果；②將等離子體技術(shù)應(yīng)用在多環(huán)芳烴污染土壤治理中，可把臭氧法與等離子體修復(fù)技術(shù)進(jìn)行對比。研究表明采用脈沖電壓等離子技術(shù)，其污染土壤處理效率最佳效果達(dá)到95%；③在農(nóng)藥污染土壤中進(jìn)行等離子體技術(shù)應(yīng)用，如在被大量農(nóng)藥-滴滴涕污染的土壤進(jìn)行修復(fù)實(shí)驗(yàn)，研究結(jié)果表明當(dāng)?shù)入x子修復(fù)技術(shù)將放電功率、處理時(shí)間分別控制在1 kw、20 min，污染土壤條件在土壤含水量處于4.5%～10.5%范圍內(nèi)、土壤粒徑處于0～0.9 mm范圍內(nèi)時(shí)，應(yīng)用等離子體修復(fù)技術(shù)可達(dá)到99.9%的處理效率。

3.3 等離子體修復(fù)技術(shù)存在不足

目前，等離子體技術(shù)在土壤污染治理中表現(xiàn)出許多優(yōu)勢，但受到多方面因素的影響，該技術(shù)還有不足之處，主要包括：（1）若應(yīng)用等離子技術(shù)期間喪失高溫或電，等離子體會(huì)大量消失；（2）在使用該技術(shù)過程中，如受到磁能、弱磁場膨脹等因素的影響，等離子體會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，其梯度、溫度以及密度等都會(huì)產(chǎn)生不同程度變化；（3）測試器探測能力無法滿足需求。因等離子體存在多樣性、復(fù)雜性等特點(diǎn)，而現(xiàn)有的探測技術(shù)仍無法做到對能量更新、衰減等方面的實(shí)時(shí)捕捉。

4 結(jié)論

綜上所述，土壤污染問題不僅會(huì)影響我國生態(tài)系統(tǒng)的平衡發(fā)展，還會(huì)對人類的健康、安全生活造成嚴(yán)重威脅。鑒于此，需加大對土壤污染的治理力度，充分認(rèn)知等離子體修復(fù)技術(shù)在土壤污染治理中的作用；相關(guān)技術(shù)人員也要加大對等離子體修復(fù)技術(shù)的開發(fā)、研究力度，在保證其優(yōu)勢持續(xù)發(fā)揮的前提下，提高治理技術(shù)水平，強(qiáng)化等離子體技術(shù)在土壤污染治理中的應(yīng)用，進(jìn)而推動(dòng)我國土壤污染治理工作順利開展，為社會(huì)綠色可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。