土壤修復技術(shù)在有機污染地塊的應用研究

張建賓，李 亮，張佳慶

（1.中節(jié)能大地環(huán)境修復有限公司，北京市 100085；2.中節(jié)能大地（杭州）環(huán)境修復有限公司北京分公司，浙江 杭州 310000）

隨著工業(yè)的發(fā)展，有機污染問題日益突出。由于種種原因，導致土壤中含有大量有機污染物，這些污染物對土壤的理化性質(zhì)、生態(tài)系統(tǒng)等均會造成影響，因此需要相關(guān)部門的重視并進行調(diào)查。隨著科技的發(fā)展，各種土壤修復技術(shù)應運而生，相關(guān)工作人員可合理運用各項修復技術(shù)，對有機污染地塊予以治理，同時還應做好多種防范措施，提高其有效性。基于此，相關(guān)人員應對有機污染地塊的修復進行更加深入的研究。

1 有機污染地塊的概念

土壤中的污染物可分為無機污染物和有機污染物兩大類，污染來源包括酸雨、工業(yè)廢水、尾氣排放等，土壤的有機污染，是通過大氣與水污染結(jié)合或單獨對土壤土質(zhì)產(chǎn)生的影響，特別是隨著農(nóng)業(yè)水平的提高，大量化肥與農(nóng)藥的廣泛運用，使土壤的污染越來越嚴重，例如有機農(nóng)藥、工業(yè)油廢水、苯并芘類或洗滌劑等，普遍都是廢氣排放、污水排放、農(nóng)藥殘留等積累而引發(fā)的。其中，生活污水與工業(yè)廢水的排放都會對土壤造成污染，雖然合理利用污水進行灌溉確有增產(chǎn)效果，但若過量排放，就會因為其內(nèi)部含有的重金屬、氰化物等有害物質(zhì)在農(nóng)田中擴散，對土壤產(chǎn)生污染；廢氣主要來源于工業(yè)生產(chǎn)中有毒廢氣的排放，其污染面更大，如二氧化硫、氟化物、氮氧化物、氣溶膠粉塵、煙塵等通過沉降或降水進入土壤，對土壤造成破壞；化肥農(nóng)藥則是由于使用過量，造成硝酸鹽、硝態(tài)氮、殺蟲劑、除草劑等藥物殘留，既破壞了土壤結(jié)構(gòu)，又加重了土壤的毒性，使農(nóng)作物受到傷害，如減產(chǎn)或品質(zhì)的大幅度降低。此外，還會污染地下水與地表水，經(jīng)不斷擴散后，還會隨降雨、蒸發(fā)等影響土壤周邊的大氣質(zhì)量。有毒有害的農(nóng)作物、被污染的大氣，都會給人類、動物甚至整個自然界，埋下各種隱患，因此，相關(guān)人員應通過土壤修復技術(shù)，對其進行治理[1]。

2 土壤修復技術(shù)在有機污染地塊修復中的應用

2.1 物理修復技術(shù)

2.1.1 換土隔離法

換土隔離法包括換土與隔離兩種方式，都屬于物理修復的主要方式，也是當前農(nóng)田修復使用較為廣泛的兩種方式。換土法是用新鮮的且未受到污染的土壤，直接替換掉原有的有機污染地塊，并對原有土壤中殘留的污染物進行稀釋，通過環(huán)境自身的修復能力消除原有污染物，而不需要采用其他化學添加劑、微生物、種植植物等。隔離法則是通過黏土或人工合成的惰性材料，將受到污染的土塊與周邊環(huán)境進行隔離，這種方式并沒有去除或降解污染土壤本身的污染物質(zhì)，而只是防止其擴散，避免了由于地下水與土壤的遷移導致的傳播。這種方式可被運用于各項有機烴類污染地塊的控制，尤其適用于滲透性較差的地塊。此兩種方式成本較低，但工作量較大。由于沒有對污染物進行根治，因此還存在二次污染的風險[2]。

2.1.2 熱脫附法

熱脫附法主要運用于高溫環(huán)境，通過高溫來降低土壤的黏度與吸附性，并增加土壤地塊的溶解度，促進揮發(fā)性或半揮發(fā)性化合物的降解與去除，該方法對存在于地下環(huán)境內(nèi)的混合體，如輕質(zhì)非水相液體或重質(zhì)非水相液體等去除效果較好。傳統(tǒng)的熱脫附法很容易受到污染材料的影響而提高能耗，而當前推出了新型的微波加熱法，這種方式加熱速度快，耗能較少且熱效率較高，適用于快速修復作業(yè)或重度污染修復作業(yè)中。通過微波加熱，可對有機污染地塊進行內(nèi)外同時加熱，進一步促進了其內(nèi)部有機物的揮發(fā)與降解，且熱脫附法對土壤環(huán)境沒有較高要求，因此擁有更廣泛的適用范圍，但由于受到土壤含水率、滲透性等的影響，且其投資成本與運行費用較高，因此在實際修復工作中應靈活選擇修復方式。

2.1.3 通風去污法

通風去污法可有效修復石油泄漏的污染地塊。這種通風去污方式的原理是在液體污染物泄露后，會在土壤中發(fā)生橫向或縱向遷移，最后會殘留在土壤顆粒內(nèi)部，再加上油污染中的有機烴類占比較高，因此可在受污染地區(qū)打井，引導空氣流動，對底層土壤進行通風處理，通過空氣流通清除土壤內(nèi)部的有機烴類污染物。在實踐運用中，可在污染地區(qū)表面打幾口井，使空氣通過井體向地下流通，并進行抽氣。同時通過在井內(nèi)加裝凈化過濾裝置，避免有害空氣對大氣造成二次污染。

通風去污法的運用效果與空氣速率有關(guān)，因此在進氣井的設(shè)計中，應著重考慮其形狀，避免設(shè)計成影響空氣流通的彎曲井，而應設(shè)計成直線井型，增加空氣的流通速率。此外，還應避免對土壤地下水源等造成影響，因此，挖掘時需提前做好規(guī)劃，探尋地下水源的具體位置，以便進行規(guī)避。該種方式去除有機烴類污染物的效率較高，但對于其他污染物則難以發(fā)揮出好的效果[3]。

2.1.4 氣相抽提法

氣相抽提法是通過真空泵產(chǎn)生負壓力，在空氣流通過污染區(qū)域時，使土壤空隙內(nèi)的揮發(fā)性與半揮發(fā)性有機污染物能夠隨著氣流被抽離，全部被收集到抽提設(shè)備內(nèi)，進行統(tǒng)一處理，這種方式可有效去除土壤中的有機污染物，但很容易受到周邊環(huán)境溫度的影響。實驗表明，利用氣相抽提法對苯、甲苯、乙苯等污染物的修復率分別為89%、71%、30%。因此氣相抽提法對于苯與甲苯的修復效果是最好的。該方法所涉及的設(shè)備較為簡單，一般僅需要一臺空氣泵，且現(xiàn)場安裝流程較少，對修復場地的干擾與影響也較小，修復時間短、成本低。但對于土壤本身的特性，例如含水量、滲透性、均質(zhì)性等要求較高，因此需要提前對土壤進行廣泛勘察。

2.2 化學修復技術(shù)

化學修復技術(shù)是通過化學物質(zhì)或化學反應，將有機污染地塊中的污染物進行分解的方式，一般可應用于高濃度污染地塊的修復，例如淋洗技術(shù)、等離子體技術(shù)等，但在運用中也應考慮各種方式的適用性與局限性，并根據(jù)土地環(huán)境合理應用。

2.2.1 土壤淋洗技術(shù)

土壤淋洗技術(shù)是通過水體將土壤內(nèi)部吸附在細小土壤顆粒表面的污染物進行分離。起源于上世紀90年代的移動式土壤沖洗裝置，可對不受控制的危險污染廢物進行沖洗。土壤淋洗技術(shù)使用的溶液不同于一般的萃取劑，其主要包含有機化合物、酸以及帶有張力活性的物質(zhì)，將其與水融合，可去除土壤內(nèi)的污染物。先提取被污染的土壤，再通過攪拌與洗滌的方式將土壤顆粒進行沉淀與填埋，還可通過在萃取劑中加入螯合劑或調(diào)節(jié)pH值等方法，提高去除效果。該方式在應用過程中，通過萃取劑內(nèi)化合物的反應，可大幅降低土壤內(nèi)部的污染。該方式成本較低，見效較快，能夠大批量應用于有機污染地塊的修復，還可以有效避免二次污染，影響范圍較小，是當前應用較為廣泛的一種化學處理方式。

2.2.2 等離子體技術(shù)

等離子體技術(shù)在運用中，通常是通過電離氣體，釋放大量的高能量電子、自由基與光子等，這種電中性的等離子體與正離子的電子密度相等，且在外源施加的電場中，空間內(nèi)部會形成更多的電子與離子，其產(chǎn)生的活性物質(zhì)將會大面積作用于土壤與空氣等污染物分子中。研究表明，這種等離子處理方式，通過介質(zhì)的阻擋可將放電等離子體更持久地留在所處理的土壤表面，并實現(xiàn)對土壤的消毒。在當前運用中，也可采用低溫等離子體對土壤內(nèi)的硝基苯酚進行降解，對其他難以降解、難以控制的污染物，通過利用等離子體技術(shù)可較為明顯地改善其性能，且能耗較低，效率更高。但應注意的是，該方式在運用中對設(shè)備的精度、嚴密性等要求較高，因此成本較高，目前并沒有得到大范圍應用[4]。

2.2.3 氧化還原修復法

化學氧化還原修復法，可對非氯代有機烴污染的土壤進行修復。具體操作是向該類土壤中噴灑或注入氧化還原劑，使污染物質(zhì)發(fā)生化學反應，將污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒或毒性較小的物質(zhì)，實現(xiàn)凈化泥沙水體的目標。當前使用較為廣泛的氧化還原劑主要有高錳酸鉀、過氧化氫、臭氧、二氧化氯等，可運用于地下水與土壤的修復。該方式效率較高，對污染物的性質(zhì)與濃度沒有要求，但如果藥劑投放過多會造成二次污染，且化學反應的熱量還會影響周邊的土壤環(huán)境，若密閉工作不到位，還可能引起工作人員中毒。

2.2.4 化學柵防治法

化學柵是近年來的一項新興技術(shù)，是加裝一種既可以透水，還可以有吸附作用的固體材料，例如活性炭、樹脂、泥炭等合成材料，可將這種固體裝置放在廢棄物或污染物堆積或土壤的含水表層內(nèi)，起到吸附污染物的作用，以控制污染物的擴散，達到凈化土壤的目的。化學柵可分為沉淀柵、吸附柵與混合柵，一般重金屬污染可采用沉淀柵；有機物污染可采用吸附柵；混合物污染可采用混合柵。該方法見效較快，而且可以避免對水源產(chǎn)生影響，但費用較高，還會對周邊環(huán)境產(chǎn)生二次污染，缺乏一定的操作性與靈活性，因此應合理甄選。

2.3 生物修復技術(shù)

2.3.1 微生物修復法

生物修復技術(shù)中的微生物修復法是采取一定措施促進微生物修復作用，降解或去除土壤中的有毒有害物質(zhì)，包括對土壤中的微生物進行生物刺激，或投加高效率的降解微生物，即生物強化，例如芽孢桿菌、棒桿菌、諾卡氏菌等都可以修復土壤中的有害物質(zhì)。也可以通過堆肥的方式，將土壤內(nèi)部的污染物轉(zhuǎn)化為營養(yǎng)物質(zhì)，并將其分解成其他不具備污染力的小分子，也是目前一種新型的微生物修復措施。另外也有學者提出，可通過微生物固定法，對受到油污排放與油水污染的土壤，通過篩選并運用聚丙烯酰胺作為氮源與碳源，再采用海藻酸鈉與添加劑，對土壤中的聚丙烯酰胺進行降解。當前這種微生物修復措施早已經(jīng)實施，運用中也不會產(chǎn)生二次污染，但其修復時間較長，對污染環(huán)境的要求較為苛刻，因此不適用于所有情況，具備一定的針對性與選擇性。

2.3.2 生物清潔法

生物清潔法包括三種方法，第一種是預制床法。具體是在不易泄漏的平臺上鋪沙子，并將受污染的土壤通過另一層平臺進行平鋪，再添加一定的營養(yǎng)液與水或是表面活性劑，定期進行充氧或翻動，并將滲透水進行回灌，從而達到清除污染物的目的，進一步降低污染物的擴散。第二種是生物反應器法，該方法是將已經(jīng)被污染的土壤遷移到生物反應器內(nèi)，與土壤本身質(zhì)量3倍以上的水混合，處理為泥漿狀態(tài)，同時再添加營養(yǎng)物質(zhì)或表面活性劑，并使用空氣泵充氧，再配合較為劇烈的攪拌，使土壤內(nèi)部的微生物與污染物充分融合，等降解完畢后迅速進行過濾與脫水處理。這種方式見效較快，流程相對較少，但成本較高，對于含有多環(huán)芳香烴的污染物作用較小，僅適用于實驗階段。第三種是厭氧處理。這種方式成本較低，但對于三硝基甲苯多氯聯(lián)苯等污染物的處理效果不理想，還應做進一步研究[5]。

2.3.3 植物修復法

植物修復法是指依靠某些植物的超耐性、超量吸收特性，或通過其根際微生物，對受污染的土壤進行處理，再經(jīng)過植物與微生物的協(xié)同運作，吸收并降解土壤內(nèi)的有毒有害物質(zhì)，并將各種有機污染物降解為無毒物質(zhì)，達到凈化環(huán)境與修復土壤的目的。由于植物本身具備揮發(fā)與萃取的作用，相對于其他技術(shù)，影響與破壞范圍更小，同時還可以通過植物來增加土壤的活性與肥力。

當前有學者種植了狐尾草、狗尾草、蟋蟀草等，用于污染土壤的修復處理，其中狐尾草與狗尾草的修復效果最好，還可促進植物的根際作用，對土壤內(nèi)的多環(huán)芳烴進行較高程度的降解與轉(zhuǎn)化。也可以通過種植三葉草、黑貓草或狗牙根等，對土壤中的石油污染物進行降解。植物修復方法的成本較低，不會產(chǎn)生二次污染，適合土壤本身的生長環(huán)境，但同時由于植物只生長在土壤表層，修復深度有限，因此同樣對土壤場地的環(huán)境要求較為苛刻。

3 結(jié)語

總之，有機污染土地會對作物、人體與周邊環(huán)境造成損害與影響，在有機污染地塊的土壤修復中，工作人員應根據(jù)污染情況與作業(yè)要求，合理選用生物修復法、物理修復法與化學修復法。每一種方式都擁有自身的局限性，且要求的作業(yè)與環(huán)境要求也存在差異。因此，在使用前需要嚴格勘察土體情況，靈活選擇修復方式。