表面活性劑在土壤污染治理中的應(yīng)用及發(fā)展思考

魏 曉琴，李瓊軒，張 浩

（臺州市污染防治工程技術(shù)中心，浙江 臺州 310000）

土壤作為農(nóng)作物以及各種植物生存發(fā)展的基礎(chǔ)，具有十分重要的作用?，F(xiàn)階段，由于工業(yè)化的迅速發(fā)展，排放出大量的有害廢棄物，因此，對土壤環(huán)境造成了很大破壞，引發(fā)了嚴(yán)重的土壤污染問題，這在很大程度上對人類以及各種生物都造成了安全隱患，所以，土壤污染治理十分迫切。而表面活性劑作為一種具有特殊性質(zhì)的物質(zhì)，可在土壤污染治理中發(fā)揮出重要作用，已成為土壤污染治理的重要手段之一。在實(shí)際的治理過程中，由于土壤污染涉及面較廣，種類較多，且影響范圍較大，導(dǎo)致表面活性劑的應(yīng)用受到了一定制約，所以，需要相關(guān)人員加大對土壤污染類型以及活性劑的研究，以提升土壤污染治理的效率和效果。

1 表面活性劑及土壤污染治理的概述

1.1 表面活性劑的概念

表面活性劑（surfactant），是指加入少量且能使溶液體系的界面狀態(tài)發(fā)生明顯變化的物質(zhì)，該物質(zhì)具有固定的親水親油基團(tuán)，會在溶液表面能定向排列。目前，科學(xué)界認(rèn)為，凡是溶于水且能顯著降低水的表面能的物質(zhì)以及由此派生的物質(zhì)，都可以稱為表面活性劑或表面活性物質(zhì)。在實(shí)際的發(fā)展過程中，天然的如磷脂、膽堿、蛋白質(zhì)等表面活性劑種類較少，常用的活性劑一般都是人造的，如十八烷基硫酸鈉以及硬脂酸鈉等。由于表面活性劑種類繁多，功能齊全，所以可承擔(dān)發(fā)泡效果、表面改性、清潔以及環(huán)境健康保護(hù)等多種任務(wù)[1]。因此，表面活性劑已成為工業(yè)發(fā)展過程中常用的工具之一。

1.2 土壤污染治理概述

通常情況下，當(dāng)土壤中含有的有害物質(zhì)過多，超過土壤的自凈能力時(shí)，就會引起土壤的組成、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化，并且，土壤中微生物的活動也會受到抑制。如果有害物質(zhì)或其分解的產(chǎn)物在土壤中逐漸積累，且間接被人體吸收，并已達(dá)到危害人體健康的程度，就成為土壤污染。而土壤污染作為現(xiàn)代社會發(fā)展過程中的主要污染之一，已對土壤的性質(zhì)造成了嚴(yán)重破壞，不僅影響了農(nóng)作物的生產(chǎn)發(fā)展，還嚴(yán)重破壞了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。現(xiàn)階段，土壤污染大致可分為無機(jī)物污染和有機(jī)物污染兩大類。而常見的土壤污染主要有重金屬污染以及農(nóng)藥污染等，不僅會對土壤造成危害，還會經(jīng)食物鏈危害人體健康。眾多周知，土壤作為植物生長的重要基礎(chǔ)，是提供水、肥、氣、熱等物質(zhì)的疏松表層，對社會的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用，所以，對污染土壤進(jìn)行治理具有非常重要的意義[2]。在土壤污染的治理過程中，主要是對已被污染的土壤進(jìn)行改良、治理的活動。但目前，土壤污染的范圍較大，污染種類也較為復(fù)雜，所以，治理環(huán)節(jié)還存在一定的難度。

2 土壤污染的類型

土壤污染作為嚴(yán)重的污染現(xiàn)象之一，是現(xiàn)代社會必須要解決的重要問題，但由于社會發(fā)展速度較快，產(chǎn)生的廢棄物種類也較多，所以，造成土壤的污染類型多種多樣。而相關(guān)人員要想實(shí)現(xiàn)土壤污染的有效治理，就需要對土壤污染的類型進(jìn)行研究，從而有針對性地進(jìn)行解決。

2.1 無機(jī)物污染

無機(jī)污染物主要包括酸、堿、重金屬，鹽類、放射性元素銫、鍶的化合物，以及含砷、硒、氟的化合物等。無機(jī)污染物主要來自大氣沉降、污水灌溉、工業(yè)固體廢物的不當(dāng)堆放以及各種采礦活動等。在社會的發(fā)展進(jìn)程中，為了保證經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)發(fā)展是不可或缺的，但工業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)會產(chǎn)生大量的廢棄物的，如果不經(jīng)過科學(xué)合理的處置，而是直接排放到土壤中，就會造成嚴(yán)重的土壤污染。而現(xiàn)階段，城市化的發(fā)展也需要大量的工業(yè)產(chǎn)品作為支撐，因此，工業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，類型也逐漸復(fù)雜，尤其是化學(xué)類工業(yè)的發(fā)展，在生產(chǎn)過程中排放了大量的化學(xué)試劑，這也是土壤污染的主要源頭。此外，在這些污染源中，重金屬等物質(zhì)不易被降解，會長時(shí)間存在于土壤中，最后經(jīng)農(nóng)作物在食物鏈中累積，且進(jìn)入人體后會嚴(yán)重威脅人類的身體健康。

2.2 有機(jī)物污染

有機(jī)污染物相比于無機(jī)物而言是另外一種污染類型，主要包括石油烴、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴以及部分難以降解的農(nóng)藥等。相比于無機(jī)物污染，有機(jī)物的污染雖然在類型上有所不同，但造成的危害卻更勝一籌。一方面，有機(jī)污染物的性質(zhì)具有疏水性、有很強(qiáng)的潛在毒性以及致癌性，加上其生物性較弱，毒性很容易在食物鏈中累積，從而會對人體造成很大的危害。而另一方面，出于農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要，在生產(chǎn)過程中會使用大量的農(nóng)藥，雖然在一定程度上提升了農(nóng)作物的產(chǎn)量，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的發(fā)展。但卻造成了大量的農(nóng)藥殘留，這些殘留的農(nóng)藥難以自行降解，就會沉積在土壤中，從而造成大規(guī)模的土壤污染。

3 表面活性劑的種類及特征

表面活性劑作為現(xiàn)階段土壤污染的治理手段之一，在很大程度上抑制了污染物的擴(kuò)散。然而，由于土壤污染物種類十分復(fù)雜，盲目的使用表面活性劑很難對土壤污染進(jìn)行治理，因此，要想充分地發(fā)揮表面活性劑的功能，就需要相關(guān)人員對活性劑的種類以及特征進(jìn)行了解，從而對其進(jìn)行合理運(yùn)用。

3.1 表面活性劑的種類

表面活性劑根據(jù)類型的不同，其功能也存在差異，按照表面活性劑的基團(tuán)性質(zhì)可分為非離子表面活性劑、兩性表面活性劑、陽離子表面活性劑以及陰離子表面活性劑四種?，F(xiàn)階段，土壤污染治理運(yùn)用最多的是非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑。在實(shí)際應(yīng)用中，表面活性劑能結(jié)合它的化學(xué)結(jié)構(gòu)，對重金屬污染以及有機(jī)污染的土壤進(jìn)行修復(fù)和有效治理。

3.2 表面活性劑的特征

表面活性劑具有膠束、穩(wěn)定、綠色無污染、無毒、抗菌、可生物降解、耐鹽、耐酸等特征。首先是膠束的特點(diǎn)，形成膠束主要是指表面活性劑進(jìn)入水中之后可以在溶液表面產(chǎn)生吸附，導(dǎo)致液體表面張力降低，而液體中的雙親分子能自行構(gòu)成極性基團(tuán)。如果表面活性劑溶液到達(dá)了臨界膠束的濃度值，表面活性劑的分子會締結(jié)形成膠束，就會導(dǎo)致各式各樣的化學(xué)物理性質(zhì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)變，從而具備乳化、去污、增溶等多樣化功能，這也是活性劑能夠發(fā)揮污染治理功能的主要原因[3]。其次是穩(wěn)定的特點(diǎn)，相比于其他的土壤污染治理模式，活性劑的治理方式較為穩(wěn)定。由于其是通過膠束的方式實(shí)現(xiàn)對污染的聚集，所以受外界環(huán)境的影響就較小，而且可以適應(yīng)多種土壤污染的治理。最后是綠色無污染的特征，傳統(tǒng)的土壤污染治理模式一般是采用化學(xué)試劑，使其和土壤發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)污染的治理的目的，但這種模式會產(chǎn)生化學(xué)試劑的殘留，對土壤會造成二次污染。而表面活性劑通過合適的運(yùn)用就能實(shí)現(xiàn)無害化的處理，而且全程綠色無毒，已成為現(xiàn)階段土壤污染治理的有效措施之一。

4 表面活性劑在土壤污染治理中的應(yīng)用

在實(shí)際應(yīng)用中，表面活性劑能在很大程度上實(shí)現(xiàn)對土壤污染的治理。但由于土壤污染的類型以及程度存在一定差異，所以，在利用表面活性劑進(jìn)行土壤污染治理時(shí)需要結(jié)合實(shí)際的污染類型。

4.1 采用合適的治理方式

現(xiàn)階段，表面活性劑常見的土壤污染治理方式主要是淋洗修復(fù)，通常會采用非離子以及多種混合型的表面活性劑，因?yàn)檫@種類型的表面活性劑具有很強(qiáng)的乳化能力以及增溶能力，能有效治理土壤中的多氯聯(lián)苯。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，通過改變活性劑的構(gòu)成成分可以提升表面活性劑的增溶作用，以確保土壤中的污染成分能更好地在表面活性劑中釋放，從而保證污染土壤的治理效果。比如，在菲和芘土壤的修復(fù)工作中，由于其成分較為復(fù)雜，傳統(tǒng)的治理手段和治理方法難以進(jìn)行根治，但通過改變活性劑中的構(gòu)成成分，在TX100存在的條件下，使得菲和芘溶解度得到了很大提升，促進(jìn)了菲和芘土壤的修復(fù)。此外，通過淋洗修復(fù)對土壤污染進(jìn)行處理，在保證治理效果的同時(shí)，還能降低治理成本[4]。而且，通過合理地調(diào)配活性劑，可針對不同種類的土壤污染進(jìn)行治理，對混合性污染也有很強(qiáng)的治理效果。

4.2 生物表面活性劑的運(yùn)用

生物表面活性劑的發(fā)展十分迅速，已成為土壤污染治理的有效手段之一。生物表面活性劑有著極為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，單個分子所占據(jù)的空間較大，能使污染成分更好的依附在疏水基團(tuán)中。在通過淋洗修復(fù)的方式進(jìn)行污染治理時(shí)，生物表面修復(fù)在土水一比十的配比之下，土壤中的眾多污染物會被吸入至聚氧乙烯脂肪醇醚液中，從而實(shí)現(xiàn)了土壤污染的治理。而且，在后續(xù)的處理過程中，還可以將聚氧乙烯月桂醚加入到生物表面活性劑中，以此對被污染的土壤進(jìn)行有效修復(fù)，同時(shí)還可以保證土壤功能的順利恢復(fù)。當(dāng)前，新型生物表面活性劑的主要構(gòu)成類芽孢桿菌能有效消除土壤中的多環(huán)芳烴，其對土壤的治理修復(fù)已達(dá)到了很高水平，可以清除土壤中一半以上的污染物。

4.3 要根據(jù)污染類別使用表面活性劑

現(xiàn)階段，常見的土壤污染類別有無機(jī)污染和有機(jī)污染兩大類，因此，在治理的過程中要對污染物的類型進(jìn)行調(diào)查，以提高治理的效果。其中，在有機(jī)污染方面，有機(jī)物中的大部分污染物滲透性很強(qiáng)，可以輕易地滲透到土壤中，治理難度較大，也很難通過淋溶以及植物吸附等手段進(jìn)行治理。但可以通過表面活性劑進(jìn)行治理，其主要原理是，活性劑在進(jìn)入環(huán)境介質(zhì)后，能利用自身的性能降低土壤與土壤水之間的界面張力，從而影響了污染物在土壤中的粘附力，降低了污染物的生物可利用性。在整個過程中，相關(guān)人員可通過表面活性劑—微生物—土壤—有機(jī)物—水等多種環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)對土壤污染的治理，有效地解決了有機(jī)物造成的土壤污染。而無機(jī)物造成的土壤污染主要是重金屬污染，相比于有機(jī)物造成的土壤污染，重金屬污染的危害更大。一方面，重金屬難以降解，會在土壤中不斷累積，最后經(jīng)由植被進(jìn)入到人體中，對人體造成危害；而另一方面，重金屬在土壤中會在雨水的影響下滲透到地下水中，造成地下水資源污染。因此，在污染土壤修復(fù)的過程中，可通過陰離子型表面活性劑的吸附功能使其和土壤表面相結(jié)合，并將重金屬融入到土壤溶液當(dāng)中[5]。而且，還可以通過陽離子型表面活性劑進(jìn)行治理，由于陽離子的性質(zhì)較為活潑，可通過離子本身的交換作用使土壤中重金屬元素的陽離子從固相逐步轉(zhuǎn)移到液相中，從而實(shí)現(xiàn)對土壤污染的治理。

4.4 合理利用表面活性劑

在進(jìn)行土壤污染治理中，表面活性劑的治理效果較為理想，已成為污染治理的主要手段之一。然而，表面活性劑的類型多種多樣，其污染治理效果也存在一定差異，所以，在治理過程中需要結(jié)合活性劑的具體類型進(jìn)行科學(xué)合理的應(yīng)用。比如，在重金屬土壤污染中，可利用陽離子和陰離子表面活性劑進(jìn)行治理，但非離子表面活性劑的效果就不是很明顯。主要是因?yàn)榉请x子表面活性劑具有較好的溶解性，在溶液中穩(wěn)定性高，不易受強(qiáng)電解質(zhì)無機(jī)鹽和酸、堿的影響[6]，一般可以很好地混合復(fù)配使用，比如和生物表面活性劑混合治理污染。因此，在實(shí)際的治理過程中，還需要結(jié)合土壤污染的類型，來合理的選擇表面活性劑。

5 表面活性劑在土壤污染治理中的發(fā)展

在土壤污染治理中，由于表面活性劑具有很好的性能，所以被廣泛地應(yīng)用于土壤污染治理。但表面活性劑還存在本身易被土壤吸附、容易出現(xiàn)二次污染、造成土壤破壞，以及受外界環(huán)境影響過大等多種問題，這在很大程度上制約了活性劑功能的發(fā)揮，不僅影響了土壤污染的治理效果，還對環(huán)境造成了破壞。因此，在實(shí)際的治理過程中，要仔細(xì)的進(jìn)行地理勘察，并科學(xué)合理地將表面活性劑應(yīng)用在土壤污染治理中。同時(shí)，為了進(jìn)一步落實(shí)土壤污染治理工作，還需要加強(qiáng)對表面活性劑的研究，并深入地推進(jìn)其在污染治理中的應(yīng)用，進(jìn)而促進(jìn)表面活性劑的進(jìn)一步發(fā)展。

6 結(jié)語

在社會發(fā)展的過程中，工業(yè)化的發(fā)展對環(huán)境造成了很大破壞，而土壤作為生產(chǎn)生存的基礎(chǔ)，在大量的污水排放以及廢渣堆積中受到了嚴(yán)重的污染，因此，需加強(qiáng)對土壤污染的治理。而表面活性劑作為土壤污染治理的有效手段，能在很大程度上對土壤污染進(jìn)行治理，但在實(shí)際的治理過程中，由于土壤污染的類型以及表面活性劑的種類都較多，所以，需要采用合適的技術(shù)、選擇合理的類型，科學(xué)合理地運(yùn)用生物活性劑，從而充分發(fā)揮出表面活性劑的治理功能，實(shí)現(xiàn)對土壤污染有效治理的目的。