電動及其聯(lián)用技術(shù)在污染場地修復(fù)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

謝 帆，樊 麗，逯秋源，姚 蕓，熊 駿，關(guān) 杰

(上海第二工業(yè)大學(xué)，環(huán)境與材料工程學(xué)院，上海 201209)

前 言

隨著工業(yè)化、城市化、農(nóng)業(yè)集約化的快速發(fā)展和壯大以及經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長，資源開發(fā)和高強(qiáng)度的利用正在逐步提高，我國面臨著嚴(yán)重的土壤環(huán)境污染問題。近年來，我國政府認(rèn)識到土壤污染問題的嚴(yán)重性，實(shí)施了一系列相關(guān)方案和措施，并在重點(diǎn)項(xiàng)目和企業(yè)中大力促進(jìn)了節(jié)能減排[1]。我國土壤污染物以重金屬、有機(jī)物為主，2014年發(fā)布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》[2]顯示，耕地土壤的主要污染物為Cd、Ni、Cu、As、Hg、Pb、滴滴涕和多環(huán)芳烴等，導(dǎo)致農(nóng)作物的產(chǎn)量、質(zhì)量下降，污染地下水。

目前，我國受到鉻、鉛以及砷等各種重金屬和農(nóng)業(yè)面源污染等的耕地約有2 000萬hm2，占我國耕地總面積的20%[3]。中國城市土壤中多環(huán)芳烴(PAHs)污染的主要來源是煤炭燃燒和汽車尾氣排放，其次是石油，生物質(zhì)和焦油燃燒。我國大約47%的區(qū)域受到嚴(yán)重污染，23%的區(qū)域受到污染，而17%的區(qū)域受到弱污染，而只有13%的區(qū)域未被污染[4]。我國土壤污染形式嚴(yán)峻，迫切需要開發(fā)有效的修復(fù)技術(shù)以從土壤中去除無機(jī)和有機(jī)污染物。

電動修復(fù)技術(shù)是一種新興的有機(jī)和無機(jī)污染物修復(fù)技術(shù)，具有原位處理、修復(fù)效率高、耗時(shí)短的特點(diǎn)，國內(nèi)中科院南京土壤所對該技術(shù)進(jìn)行了場地修復(fù)的研究，但單一的修復(fù)技術(shù)在實(shí)際修復(fù)過程中存在諸多問題，因此需要通過一些強(qiáng)化方法(交換電極法[5]、陽極逼近法[6]、離子交換膜法[7]、電極構(gòu)型法[8]、多維電極法[9-10])以及電動聯(lián)用技術(shù)提高污染物的修復(fù)效率。本文綜述了電動修復(fù)技術(shù)的基本原理以及該技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，并介紹了目前電動修復(fù)技術(shù)在實(shí)際污染場地中的案例及其對土壤理化性質(zhì)的影響，著重介紹近年來電動及其聯(lián)用技術(shù)的研究進(jìn)展，并提出其未來應(yīng)用前景及發(fā)展方向。

1 電動修復(fù)原理

電動修復(fù)技術(shù)是20世紀(jì)80年代末興起的原位修復(fù)技術(shù)，其原理是將電極插入受污染土壤或地下水區(qū)域，通過施加微弱電流形成電場，電動修復(fù)的目的則是通過電滲流、電遷移和電泳來影響地下污染物在外加電場中的遷移，從而將污染物富集到電極區(qū)域，然后進(jìn)行集中處理或分離[11]。

電滲流是土壤水分或地下水從電解槽的陽極向陰極的運(yùn)動；電遷移是離子和離子絡(luò)合物轉(zhuǎn)移到帶相反電荷的電極上；電泳是帶電粒子或膠體在電場作用下的傳輸，與可移動顆粒物結(jié)合的污染物可以以這種方式傳輸。

除上述作用外，在電動力學(xué)過程中，電極上發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)主要是水的電解[11-12]：

陽極：2H2O- 4e-→O2+4H+E0=-1.23V

陰極：2H2O+ 2e-→H2+2OH-E0=-0.83V

由電極反應(yīng)可知，在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生大量的H+，陰極發(fā)生還原反應(yīng)產(chǎn)生大量的OH-，導(dǎo)致電極附近的pH相應(yīng)地下降和升高。在電場作用下，H+和OH-以各種方式向陰、陽兩極移動，形成堿性遷移帶和酸性遷移帶，相遇時(shí)土壤區(qū)域會發(fā)生pH值的突變。在電動修復(fù)過程中，土壤pH的改變，影響到污染物的形態(tài)，改變污染物的游離性，改變電滲析的極性和方向、流量，也可以極化電極，影響直流電場的有效性[13]。

目前電動力學(xué)修復(fù)技術(shù)已進(jìn)入現(xiàn)場修復(fù)應(yīng)用階段，與其他原位修復(fù)技術(shù)相比，電動修復(fù)的優(yōu)點(diǎn)包括：可處理復(fù)合重金屬污染土壤和有機(jī)污染土壤，適用于處理低滲透性土壤；處理時(shí)間短、效果良好，裝置易于安裝和操作；對原始土壤的生態(tài)系統(tǒng)破壞性小，產(chǎn)生的副產(chǎn)物較少。缺點(diǎn)包括：在電場作用下，土壤理化性質(zhì)發(fā)生顯著變化；增加去除率，導(dǎo)致耗電量大，加大用電成本；在使用表面活性劑的過程中，可能會造成二次污染；僅適用于地下水流量低的飽和土壤。

2 電動聯(lián)用技術(shù)研究進(jìn)展

2.1 電動-植物聯(lián)用技術(shù)

植物修復(fù)是一種既能修復(fù)重金屬也能修復(fù)有機(jī)污染物的綠色技術(shù)。植物通過以下幾種機(jī)制去除或降解無機(jī)污染物和有機(jī)污染物，即植物富集、植物固定、植物揮發(fā)、植物降解、植物轉(zhuǎn)化、植物刺激[14]，該技術(shù)易于在現(xiàn)場實(shí)施并改善土壤的特性，但其修復(fù)時(shí)間較長；同時(shí)施加低強(qiáng)度的電場，克服植物修復(fù)的局限性，電場可以對重金屬解吸和提高植物的生物有效性，從而通過電遷移和電滲析促進(jìn)植物對污染物的積累與吸收，達(dá)到去除污染物的目的[15]。

Chirakkara等[16]證明了電動-植物修復(fù)重金屬和有機(jī)污染物污染土壤的益處。Chang等[17]將循環(huán)電動-植物修復(fù)-循環(huán)電動技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際的鉛污染土壤，整個過程經(jīng)過114d的處理，鉛濃度由5672mg/kg降至2083mg/kg。在CEEK、玉米植株、CEEK三個階段處理過程中，從土壤中去除約25%、5%、30%的鉛。電動處理的耗電量相對較低，并在整個修復(fù)過程中，玉米植株仍能存活。Acosta-Santoyo等[18]研究了電場對黑麥草種子萌發(fā)和發(fā)育的影響，證明了0.2 DC V/cm的電場能夠增強(qiáng)植物的萌發(fā)，使發(fā)芽率提高75%，1V/cm的AC增強(qiáng)了植物的生長和修復(fù)能力。交流電流不會引起土壤pH值和養(yǎng)分濃度的劇烈變化，因此可用于大規(guī)模試驗(yàn)。

電動-植物聯(lián)用需要選擇適宜的電場(交流電場或低強(qiáng)度的直流電場)，從而避免電場影響植物對污染物的積累；目前該技術(shù)的研究所使用的植物以黑麥草、印度芥菜、東南景天等非超富集植物為主。未來該技術(shù)的研究趨勢是，研究更多種類的超富集植物與電動技術(shù)聯(lián)用，對于污染場地選擇復(fù)合污染類型的土壤，選用環(huán)境友好型的添加劑來增強(qiáng)電動-植物聯(lián)合修復(fù)的效率。

2.2 電動-微生物聯(lián)用技術(shù)

利用微生物對土壤中重金屬進(jìn)行固定、移動或轉(zhuǎn)化，改變其在土壤中的環(huán)境化學(xué)行為，促進(jìn)有毒、有害物質(zhì)解毒或降低毒性；對土壤中有機(jī)污染物通過氧化還原作用、基因轉(zhuǎn)移作用、水解作用來達(dá)到被微生物降解、轉(zhuǎn)化，從而降低其毒性或使其無害化的目的；同時(shí)施加電場作用可以加速污染物和微生物之間的傳質(zhì)過程，加強(qiáng)土壤中污染物的生物可利用性，電場也為微生物轉(zhuǎn)化過程提供適宜的環(huán)境，最終達(dá)到將污染物去除的目的[19-20]。

電動生物修復(fù)技術(shù)已在實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場規(guī)模上取得了一些成功[21]。Silvia等[22]通過電動力學(xué)與生物結(jié)合的修復(fù)方法修復(fù)長期受柴油污染的土壤。在1V/cm，極性反轉(zhuǎn)的電動修復(fù)條件下，經(jīng)過20d的處理，總石油碳?xì)浠衔?TPH)和多環(huán)碳?xì)浠衔?PAH)的去除率為47.2%和46.2%，并通過16SrRNA基因的定量PCR間接確定該方法對細(xì)菌豐度和群落功能產(chǎn)生負(fù)面影響，但這些不良影響是暫時(shí)的。EKR與位點(diǎn)特異性生物增強(qiáng)的結(jié)合導(dǎo)致最大的TPH和PAH降解(分別為76.0%和78.6%)。結(jié)果表明，生物修復(fù)技術(shù)可以成功地應(yīng)用于EKR下游的土壤微生物區(qū)系，而且這種物化方法對土壤微生物區(qū)系的不利影響是可逆的。Barba等[23]研究發(fā)現(xiàn)，對氧氟草胺和2,4-D除草劑污染的土壤進(jìn)行規(guī)?；碾娚镄迯?fù)處理效果并不理想，因?yàn)榇蟛糠治廴疚镉捎诮苟?yīng)加熱而揮發(fā)，在電極周圍的土壤中，由于極端的pH值、高溫和沒有營養(yǎng)物質(zhì)，細(xì)菌消失了。這些結(jié)果證實(shí)，需要控制電場強(qiáng)度以保持細(xì)菌生存和發(fā)育的適當(dāng)條件。

馬永松等[24]將電動-微生物聯(lián)用技術(shù)應(yīng)用在石油和鎳復(fù)合污染土壤上，研究了不同電壓梯度對土壤理化性質(zhì)以及石油烴和鎳去除效果的影響，結(jié)果表明，在使用陰陽離子交換膜和定期更換電解液的情況下，1V/cm的電壓梯度下，處理15d后，石油烴的降解率達(dá)到46.85%，鎳的去除率達(dá)到38.52%。

張燦燦等[25]采用二維空間對稱電場、功能性 PAHs 降解菌劑，對沈陽某焦化場地污染土壤中的PAHs進(jìn)行了工程水平的電動-微生物聯(lián)合修復(fù)試驗(yàn)。結(jié)果表明極性切換形成的對稱電場能使土壤 pH 保持在中性范圍，有利于微生物的生長代謝，提高了PAHs的去除率。在經(jīng)過98d的修復(fù)后，PAHs的去除率達(dá)到51.2%，較微生物組提高了18.7%。張志遠(yuǎn)等[26]同樣采用該技術(shù)修復(fù)多環(huán)芳烴污染場地，結(jié)果表明多環(huán)芳烴的降解率是對照組的1.5倍以上。

電動-微生物修復(fù)技術(shù)，是一種針對有機(jī)污染土壤和地下水的修復(fù)技術(shù)，具有適用范圍廣(粘土和底泥)、電場作用促進(jìn)微生物的繁殖、無需額外添加化學(xué)試劑、能耗低、處理土壤深度不受限等優(yōu)勢。但電動修復(fù)過程中，土壤pH的波動會影響微生物的活性；受修復(fù)時(shí)間的影響，需要定期人工注入水分和養(yǎng)分，維持土壤的濕度；高濃度的重金屬對微生物有毒害作用，因此要考慮微生物對污染物毒性的耐受能力。未來的研究趨勢是該技術(shù)對重金屬及復(fù)合污染土壤的修復(fù)效果，研究微生物對污染物毒性的耐受情況。

2.3 電動-PRB聯(lián)用技術(shù)

通過電動修復(fù)技術(shù)與可滲透反應(yīng)墻技術(shù)耦合，電動力使污染物向電極兩端移動，從而與滲透性反應(yīng)墻內(nèi)的基質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，發(fā)生吸附、氧化、沉淀、生物降解反應(yīng)來達(dá)到去除或降低污染物毒性的目的[27～29]。但隨著污染物不斷在反應(yīng)墻處積累，PRB對污染物的修復(fù)效果逐漸下降，因此需要定期更換反應(yīng)墻的材料，將提高修復(fù)成本。EK-PRB技術(shù)可應(yīng)用于硝酸鹽、重金屬、有機(jī)物污染土壤和地下水[30]。目前，電動-PRB技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模下已經(jīng)取得良好的修復(fù)效果，未來的研究趨勢是對更大規(guī)模的復(fù)合型污染場地進(jìn)行研究，并結(jié)合目前的生態(tài)修復(fù)技術(shù)來增強(qiáng)對土壤的修復(fù)效果。

Suzuki等[31]研究了電動/Fe0PRB系統(tǒng)修復(fù)硝酸鹽污染低滲透性土壤的有效性，結(jié)果表明在實(shí)驗(yàn)條件下，陽極或陰極中幾乎所有的硝酸鹽氮在100小時(shí)內(nèi)以硝酸鹽或銨的形式被回收，證明了該系統(tǒng)對土壤硝酸鹽污染的修復(fù)效果。目前，EK-PRB在硝酸鹽污染土壤和地下水修復(fù)中的應(yīng)用研究還比較少。

Chung[32]通過電動處理與PRB技術(shù)相結(jié)合，對垃圾填埋場的銅污染土壤進(jìn)行了原位處理，在多孔空心陰極中填充活性材料，因此，銅從陽極側(cè)向陰極室遷移，被捕獲并吸附在活性物質(zhì)上。反應(yīng)系統(tǒng)經(jīng)過30d的運(yùn)行，使用鐵粉、沸石、礦渣粉、輪胎屑和沙子時(shí)，銅在活性材料上的吸附反應(yīng)速率分別為68%-68.7%、93.4%-93.7%、74.8%-75%、87.3%-88.0%和4.7%。

Mena等[33]通過在土壤中部設(shè)置生物屏障，采用生物反應(yīng)器膜作為PRB介質(zhì)處理柴油污染的粘土。在陰極中加入表面活性劑十二烷基磺酸鈉，持續(xù)處理14d，柴油的降解率為39%，主要原因是表面活性劑使柴油的乳化流動具有電滲性。Zhou等[34]將矩陣電極和可滲透反應(yīng)墻相結(jié)合修復(fù)去除污染土壤中的鎘，研究了不同電壓梯度(1.5-3.0V/cm)和土壤含水率(25%～40%)條件下的電動修復(fù)效率，結(jié)果表明最佳組合是2.0V/cm的電壓梯度和30%的含水率，污染土壤中鎘的平均去除率達(dá)到93.1%。

2.4 電動-淋洗技術(shù)

土壤淋洗是指用水、酸、堿等無機(jī)淋洗劑、絡(luò)合劑、螯合劑及表面活性劑和助溶劑等來淋洗污染土壤，通過解析、絡(luò)合、螯合或溶解等將土壤固相中的污染物轉(zhuǎn)移到土壤液相中，進(jìn)而對富含污染物的淋洗液進(jìn)行回收處理，以防止污染地下水，從而達(dá)到去除污染物的目的。但淋洗劑的使用量，以及產(chǎn)生的淋洗污水的處理和對提取劑的回收，對土壤性質(zhì)的影響和二次污染，是后續(xù)需要考慮的問題。未來將深入研究土壤中污染物的遷移規(guī)律，從而對不同的污染對象選擇合適的淋洗劑，達(dá)到更高的修復(fù)效率的目的。

劉慧等[35]在現(xiàn)場條件下對電鍍廠銅污染區(qū)域進(jìn)行電動修復(fù)，以乳酸和檸檬酸作為增強(qiáng)試劑進(jìn)行原位修復(fù)，結(jié)果表明，在7.5V/m的電壓，乳酸和檸檬酸為0.5mol/L的條件下，處理污染土壤24d(乳酸)和17d(檸檬酸)，經(jīng)過乳酸處理陰極和陽極土壤中銅的去除率為35.7%和52.6%，總能耗達(dá)到15.7kWh/m3；經(jīng)過檸檬酸處理陰極和陽極土壤中銅的去除率為-17.5%和27.2%。Jeon等[36]使用EDTA作為電解質(zhì)，對被Cu和Pb污染的水稻土進(jìn)行原位電動修復(fù)，以增強(qiáng)金屬的提取。EDTA與Cu和Pb形成帶負(fù)電荷的絡(luò)合物并被輸送到陽極。結(jié)果表明，在運(yùn)行24周后，從土壤中去除了40.3%的Cu和46.6%的Pb，原位電動過程可被用來去除稻田中的多種污染金屬。

Suanon等[37]在電動力學(xué)的條件下，用過硫酸鈉對土壤進(jìn)行高級氧化，然后使用Triton X-100表面活性劑作為助溶劑去除污染土壤中的有機(jī)氯農(nóng)藥(OCPs)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Triton X-100作為助溶劑的應(yīng)用大大提高了電動處理效率，并且在15d內(nèi)可以去除多達(dá)80%的污染物，并建議使用該方法進(jìn)行農(nóng)藥污染土壤的現(xiàn)場原位處理。

Ammami等[38]研究了利用生物表面活性劑鼠李糖脂代替合成表面活性劑Tween 20強(qiáng)化電動處理的實(shí)驗(yàn)，研究表明鼠李糖脂生物表面活性劑對沉積物中的重金屬具有一定的去除作用，但對多環(huán)芳烴的去除效果較差。Tang等[39]將可生物降解的乙二胺二琥珀酸(EDDS)和陽極逼近法電動(AA-EK)技術(shù)結(jié)合去除污泥中的重金屬，結(jié)果表明，該技術(shù)在電動修復(fù)過程中促進(jìn)電流增加，陰極電解液的電導(dǎo)率高于陽極電解液，Cu，Zn，Cr，Pb，Ni和Mn的去除率分別為52.2±2.57%，56.8±3.62%，60.4±3.62%，47.2±2.35%，53.0±3.48%，54.2±3.43%，可以有效地提高污泥中重金屬的去除率。Alcántara等[40]利用非離子型表面活性劑Tween 80對鉛、菲污染土壤進(jìn)行電動修復(fù)研究，在經(jīng)過30d的處理后污染物的去除率達(dá)到90%以上。

2.5 電動-超聲波技術(shù)

超聲波技術(shù)是一種清潔、綠色的降解有毒有機(jī)污染物的方法，其去除土壤中污染物的機(jī)理：一是局部湍流產(chǎn)生的解吸機(jī)理，二是自由基氧化反應(yīng)導(dǎo)致的降解(化學(xué)效應(yīng))，當(dāng)超聲波被施加到土壤系統(tǒng)中可以破壞土壤基質(zhì)來促進(jìn)污染物的解吸[41]。但該過程中會消耗巨大能量，因此將電動力學(xué)與超聲結(jié)合，電遷移效應(yīng)能使污染物更易從土壤顆粒上脫附下來，進(jìn)而提高污染物的去除效率。目前，該研究尚處于實(shí)驗(yàn)室階段，未來的研究重點(diǎn)在于對土壤修復(fù)的更多研究以及其是否可以應(yīng)用于實(shí)際污染場地。

侯素霞等[42]研究了超聲波強(qiáng)化與電動修復(fù)-吸附技術(shù)結(jié)合，在電壓梯度1V/cm，每隔2d周期切換電極的條件下，電動-吸附對鎘的去除率達(dá)到69.5%，且土壤pH變化不大；在同樣電壓梯度，100W超聲波裝置功率條件下，鎘的去除效率達(dá)到了84.8%，增加了15.3%。研究表明，超聲波強(qiáng)化電動-膨潤土吸附技術(shù)，不使用淋洗劑等化學(xué)物質(zhì)，對土壤環(huán)境影響較小，是一種原位修復(fù)鎘污染土壤的技術(shù)。

2.6 電動-Fenton技術(shù)

Fenton技術(shù)是一種化學(xué)高級氧化技術(shù)，在酸性條件下，F(xiàn)e2+與H2O2反應(yīng)生成具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基(·OH)，從而與有機(jī)污染物發(fā)生一系列反應(yīng)，生成CO2和H2O，達(dá)到降解污染物的目的[43,44]。電動-Fenton技術(shù)，則是在傳統(tǒng)Fenton體系中引入電化學(xué)，溶液中的溶解氧在陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成H2O2與陽極發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生的Fe2+或Fe3+構(gòu)成Fenton試劑；也可以外加Fe2+與H2O2組成Fenton體系；Fe3+又能夠在陰極被還原成Fe2+，從而使Fe2+能夠循環(huán)利用。隨著人們對Fenton氧化反應(yīng)的研究逐漸深入，電動-Fenton技術(shù)被廣泛應(yīng)用于土壤有機(jī)污染物的治理。

BOCOS等[45]研究了電動-Fenton法處理多環(huán)芳烴(PAHs)和嘧霉胺污染的土壤，實(shí)驗(yàn)過程中添加了0.2mol/L的檸檬酸絡(luò)合劑，促進(jìn)了土壤pH的調(diào)節(jié)，在27d、3V/cm、pH=2的處理?xiàng)l件下，對菲、芘、熒蒽以及嘧霉胺的降解率均超過90%，比單一芬頓修復(fù)高22%以上。

Sajad等[46]采用電動-Fenton法去除粘土中的菲，研究表明15%的H2O2和銅電極處理菲的效率高，達(dá)到93%。Sandu等[47]研究了電動芬頓聯(lián)合表面活性劑處理長久受污染的烴類污染土壤的可行性，研究發(fā)現(xiàn)在添加Tween80的情況下TPHs的去除率從25.7%增加到81.8%。

3 電動修復(fù)對實(shí)際污染場地的應(yīng)用研究

20世紀(jì)80年代起，美國Geokinetics公司在荷蘭開展了5個大規(guī)模的場地修復(fù)試驗(yàn)，處理Pb、Cu、Zn、As、Cd、Cr、Ni等污染土壤[48-49]，將電動修復(fù)技術(shù)應(yīng)用到了實(shí)際污染場地的修復(fù)中。下表總結(jié)了近年來國內(nèi)外強(qiáng)化電動修復(fù)技術(shù)的實(shí)際場地修復(fù)案例，以及電動力學(xué)對實(shí)際污染場地中土壤理化性質(zhì)的影響。

表 電動修復(fù)技術(shù)的實(shí)際研究案例

續(xù)表

土壤含水率：含水率受土壤深度和電場源的影響，在EK+植物修復(fù)時(shí)[50]，電流可以增加植物根系的吸水率和植物葉片的蒸騰率，從而在電場處理的條件下降低了土壤的含水率。

土壤電導(dǎo)率(EC)：不同層次的土壤的EC變化不同，在實(shí)際污染場地的修復(fù)案例中[17,25,35,51,52]，穩(wěn)定的pH保持了土壤相對穩(wěn)定的電導(dǎo)率，為微生物、植物都創(chuàng)造了良好的生存環(huán)境，同時(shí)降低了總能量的消耗。

土壤溫度：電動修復(fù)過程中由于焦耳效應(yīng)，土壤被加熱，土壤溫度升高，導(dǎo)致不飽和區(qū)金屬的脫除降低；除此以外，土壤溫度受大氣溫度的影響而變化[36]，當(dāng)修復(fù)時(shí)間是從夏季到冬季時(shí)，土壤溫度先是緩慢下降，然后急劇下降，最后趨于穩(wěn)定。

土壤pH：電動修復(fù)與微生物技術(shù)結(jié)合時(shí)，土壤pH會影響微生物的活性，從而影響微生物對污染物的去除。當(dāng)pH在7.0時(shí)適宜微生物的生存[25]，張燦燦等[25]采用周期性切換電極的方法，使土壤pH維持在6.6～6.9，雖然不同位置的土壤pH不同，但變化幅度很小，土壤pH幾乎在中性范圍內(nèi)，保持了微生物的活性；當(dāng)其與植物結(jié)合時(shí)，Chang等[17,51]采用碳酸鈉(Na2CO3)和EDTA電解液，土壤pH可以維持在6.3至6.9，保持土壤呈中性，為植物創(chuàng)造了友好的生長環(huán)境；采用多電極修復(fù)時(shí)，劉慧等[35]是用乳酸處理土壤的pH，結(jié)果顯示pH的變化較小。Kim等[52]則是使用EDTA和NaOH增強(qiáng)試劑消耗陰極和陽極產(chǎn)生的OH-和H+，因此土壤pH變化不大。

電動修復(fù)在實(shí)際污染場地修復(fù)中適用于多種土壤類型，對污染物濃度高的土壤修復(fù)優(yōu)于其他修復(fù)技術(shù)，修復(fù)污染物多樣性、效率高，修復(fù)費(fèi)用低于固定/穩(wěn)定化技術(shù)，反應(yīng)墻技術(shù)，土壤淋洗等技術(shù)[35]，因此，電動修復(fù)技術(shù)對實(shí)際污染場地的修復(fù)具有良好的應(yīng)用前景。

4 結(jié)論與展望

電動修復(fù)作為新興的原位修復(fù)技術(shù)，已越來越受到國內(nèi)外研究者的重視，其對土壤中重金屬、有機(jī)物展現(xiàn)出了良好的去除或降解的效果，其與其他技術(shù)聯(lián)用具有修復(fù)時(shí)間短、二次污染少、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)。

盡管污染場地重金屬、有機(jī)物土壤的修復(fù)工作引起研究人員的關(guān)注，但現(xiàn)場規(guī)模的電動修復(fù)仍然存在很多問題。目前大多數(shù)停留在實(shí)驗(yàn)室規(guī)?；蛑性囋囼?yàn)規(guī)模，現(xiàn)場修復(fù)的案例較少，還需要進(jìn)一步的應(yīng)用研究，如電解液中重金屬的回收和電解液的循環(huán)利用，對地下水二次污染的評估，實(shí)際修復(fù)中電源的供給，電極的材料、設(shè)置方式等；實(shí)地修復(fù)過程中，土壤組分的多樣性、土壤的不均一性、土壤結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，導(dǎo)致污染物的遷移受到影響，因此要加強(qiáng)電動修復(fù)在這幾方面的研究；增強(qiáng)試劑的投加，易產(chǎn)生二次污染；土壤中污染物的去除依靠的是電滲析、電遷移、電泳的作用，這一過程會發(fā)生一系列的電化學(xué)反應(yīng)，通過從土壤中提取游離態(tài)的污染物，從而達(dá)到去除污染物的目的，因此pH影響污染物存在形態(tài)，從而影響污染物的定向遷移，所以pH要控制在合理的范圍內(nèi)，可以借助基于機(jī)理的模型實(shí)驗(yàn)，以預(yù)測污染物在各種環(huán)境條件下的長期穩(wěn)定性或遷移性；大部分污染場地以重金屬、有機(jī)物復(fù)合污染土壤為主，因此要發(fā)展電動強(qiáng)化技術(shù)對多種污染物土壤的修復(fù)研究。

針對我國城市化進(jìn)展不斷加快的情況，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)遺留下來越多的廢棄場地，亟待需要對污染場地進(jìn)行研究，加強(qiáng)修復(fù)。目前，我國在土壤環(huán)境管理、法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、修復(fù)工程與科技創(chuàng)新、發(fā)展模式與交流動態(tài)等方面取得了相應(yīng)的成果，見證和推動了修復(fù)行業(yè)的持續(xù)健康和高質(zhì)量發(fā)展，未來我國土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)有著巨大的上升空間。