土著微生物原位修復(fù)技術(shù)治理污染地下水的工程化應(yīng)用現(xiàn)狀

鄔潤(rùn)澤 徐 斌 徐 申 張 蔚 張 弛#

(1.浙江師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,浙江 金華 321000;2.浙江省環(huán)境科技有限公司,浙江 杭州 310000)

地下水資源分布廣泛,通常被認(rèn)為是清潔和未受污染的,是一種重要的水源[1]。然而,各種人類活動(dòng)導(dǎo)致了天然地下水污染的增加。2021年《中國(guó)生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》顯示,我國(guó)地下水主要污染物超標(biāo)仍然較為嚴(yán)重,在1 900個(gè)國(guó)家地下水環(huán)境質(zhì)量考核點(diǎn)位中,Ⅰ～Ⅳ類水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)占79.4%,Ⅴ類占20.6%,地下水Ⅴ類水百分比較上年有上升[2-3]。

微生物修復(fù)技術(shù)具有高效低耗的優(yōu)點(diǎn)[4],相較于各種常規(guī)的物理、化學(xué)修復(fù)地下水技術(shù),微生物修復(fù)方法可以實(shí)現(xiàn)將地下水中有機(jī)物(例如硝酸鹽、酚類化合物)的去除率保持在99%以上[5],因此被認(rèn)為是有效的、具有研究?jī)r(jià)值的方法。其中,土著微生物修復(fù)技術(shù)不僅管理方便、二次污染少,還能有效解決傳統(tǒng)微生物菌劑存活率低、啟動(dòng)慢等問(wèn)題,而且減少了外加菌種帶來(lái)的生態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)。

生物修復(fù)技術(shù)大致分為非原位法和原位法[6]。原位修復(fù)技術(shù)在國(guó)外已有廣泛應(yīng)用,在國(guó)內(nèi)由于各環(huán)節(jié)技術(shù)水平的限制,應(yīng)用較少。采用注入法修復(fù)污染場(chǎng)地,能加快修復(fù)效率、且涉及的土方工程較少。高壓旋噴注入法和原位深層攪拌注入法作為較新興的原位注入技術(shù),雖然都具有適用于非均質(zhì)地層、藥劑攪拌混合效果較好的優(yōu)點(diǎn),但也存在容易破壞地層結(jié)構(gòu)、使場(chǎng)地承載力下降、巖土施工機(jī)械易受藥劑腐蝕等缺點(diǎn)[7]75。因此,在目前的實(shí)際工程中,該技術(shù)主要是通過(guò)注射井或直推注射設(shè)備,將菌劑注射至受污染地下水中。

土著微生物原位修復(fù)技術(shù)結(jié)合了土著微生物修復(fù)技術(shù)和原位修復(fù)技術(shù)兩者的優(yōu)勢(shì),在對(duì)地下水原生水文地質(zhì)環(huán)境擾動(dòng)較小的條件下,將土著微生物菌劑注入受污染區(qū)域,微生物在地下水中進(jìn)行生理活動(dòng),降低污水中的污染物濃度,從而達(dá)到修復(fù)污染地下水的目的。土著微生物原位修復(fù)技術(shù)可通過(guò)篩選不同優(yōu)勢(shì)降解菌種,降解相應(yīng)的有機(jī)及重金屬污染物,和傳統(tǒng)修復(fù)方法相比成本低,降解效力維持時(shí)間長(zhǎng),是今后地下水修復(fù),尤其是復(fù)雜污染地塊、在產(chǎn)工業(yè)企業(yè)長(zhǎng)效修復(fù)的發(fā)展方向。

筆者從土著微生物原位修復(fù)技術(shù)總體工藝流程展開(kāi),介紹了土壤及地下水中土著微生物的性質(zhì)及培養(yǎng)模式、注射井注入修復(fù)技術(shù)、直推式注入修復(fù)技術(shù)以及國(guó)內(nèi)外采取上述兩種原位注入法,應(yīng)用土著微生物修復(fù)地下水的工程實(shí)例,闡述了土著微生物在修復(fù)地下水工程化應(yīng)用中的瓶頸并進(jìn)行展望。

1 土著微生物原位修復(fù)技術(shù)總體工藝

實(shí)際工程中,將土著微生物菌劑應(yīng)用注射井或通過(guò)直推式注入法原位修復(fù)污染地下水的技術(shù)工藝流程,如圖1所示。

圖1 微生物修復(fù)技術(shù)工藝流程

通過(guò)實(shí)驗(yàn)室小試、現(xiàn)場(chǎng)示蹤中試、現(xiàn)場(chǎng)以注射井法或直推式注入法注入土著微生物菌劑中試,確定微生物增殖速率、適應(yīng)污染物濃度上限、菌劑的添加量、注射井布設(shè)形式、藥劑影響半徑等參數(shù),以及根據(jù)注入后的土著微生物增殖規(guī)律確定合理的采樣檢測(cè)時(shí)間和頻次。

應(yīng)用于實(shí)際工程中系統(tǒng)化的修復(fù)流程為:從工程現(xiàn)場(chǎng)取回污染地下水周邊土壤樣品后,在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行優(yōu)勢(shì)菌種的篩選、組合優(yōu)化及擴(kuò)培,然后進(jìn)行菌劑制備及生產(chǎn)。制備的菌劑用于現(xiàn)場(chǎng)的注射施工準(zhǔn)備,在確定好井點(diǎn)布設(shè)位置和完成注藥前人員和設(shè)施準(zhǔn)備工作后,將菌劑通過(guò)注射井或原位直推注入污染地下水中。修復(fù)區(qū)域經(jīng)過(guò)一段時(shí)間靜止反應(yīng),基本確定菌種在地下環(huán)境中已定植、繁殖,且具有一定數(shù)量和較好活性后,利用監(jiān)測(cè)井定期取樣監(jiān)測(cè)地下水各項(xiàng)指標(biāo),檢測(cè)各項(xiàng)污染物濃度及土著微生物存活率是否達(dá)到目標(biāo)值。

在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間地下水取樣檢測(cè)工作后,若地下水指標(biāo)未達(dá)到目標(biāo)值,則需綜合分析是否需要重新篩選菌種及補(bǔ)注微生物。如檢測(cè)結(jié)果顯示污染物濃度有所下降但未達(dá)到理想值,是由于客觀原因?qū)е挛⑸飻?shù)量不足形成了動(dòng)態(tài)平衡,可以根據(jù)實(shí)際情況,再進(jìn)行兩到三輪的原菌劑注射工作,促進(jìn)降解;如已注入的微生物不能有效降解某類污染物,導(dǎo)致污染物濃度降低達(dá)到瓶頸,則需重新篩選優(yōu)勢(shì)降解菌種,優(yōu)化擴(kuò)培后再進(jìn)行注射工作。直至地下水和微生物的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到目標(biāo)值,完成該污染區(qū)域地下水修復(fù)工作。

2 地下水中土著微生物的性質(zhì)及培養(yǎng)模式

2.1 土著微生物的性質(zhì)

天然土壤、植物根系、巖石縫隙和地下水中都含有豐富的土著微生物,了解土著微生物的各種性質(zhì)有利于在工程中應(yīng)用其更好地去除污染物。

土著微生物在地下水和土壤環(huán)境中自身的生物代謝活性受溫度影響,環(huán)境中的微生物均在一定的溫度范圍內(nèi)生存[8]。過(guò)高或過(guò)低的環(huán)境溫度會(huì)抑制微生物生長(zhǎng)甚至使其失去活性。

土著微生物正常開(kāi)展各項(xiàng)生命活動(dòng)需要充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。在受污染的地下水區(qū)域,土著微生物菌劑可以將氨氮、氯代烴、石油類碳?xì)浠衔?、金屬離子等作為碳源或電子受體,供給自身的生命活動(dòng)。

篩選和優(yōu)化后的土著微生物可以分泌特定的酶或胞外聚合物與地下水中的污染物發(fā)生反應(yīng),將污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物[9]98,進(jìn)而以無(wú)害的方式排放至環(huán)境中。

土著微生物發(fā)揮降解效力不單靠自身的活性和質(zhì)量,還需要一定數(shù)量的微生物集群。在污染地下水修復(fù)過(guò)程中,若污染物濃度超出土著微生物的適應(yīng)上限,會(huì)抑制土著微生物的生長(zhǎng)繁殖和發(fā)揮降解活性。

土著微生物相較于外源微生物對(duì)本土地下環(huán)境的適應(yīng)能力更強(qiáng)。地下水中的土著微生物以兼性、厭氧微生物為主[10],但在土壤滲透性較好、地層較疏松的地區(qū),也存在好氧土著微生物。好氧微生物對(duì)COD的降解能力顯著強(qiáng)于兼性和厭氧微生物。

土著微生物具有定向響應(yīng)能力。以目標(biāo)污染物為碳源、電子受體或供體、輔助代謝物的土著微生物可以將污染物降解轉(zhuǎn)化。

注入地下的微生物大部分定植在土壤、粉煤灰或者其他的固相介質(zhì)中,少量微生物存在于液相游離態(tài)的地下水中。

2.2 土著微生物的培養(yǎng)模式

在實(shí)驗(yàn)室中,具備降解污染物能力的優(yōu)勢(shì)菌種篩選的基本原理為:在以目標(biāo)污染物為唯一碳源的環(huán)境下,可以存活且具有較好活性、污染物濃度降低的同時(shí)微生物數(shù)量不斷增加,則表明此類微生物具有降解效果,是理想的優(yōu)勢(shì)菌種。隨后通過(guò)富集和分離,篩選出具有硝化和反硝化能力的菌落,通過(guò)重復(fù)傳代純化得到目標(biāo)菌種[11]。整個(gè)菌種的篩選過(guò)程需要1～2周,隨后根據(jù)篩選出的單菌驗(yàn)證其降解能力,以及模擬有外源污染物輸入情況下的微生物抗沖擊能力實(shí)驗(yàn)。

培養(yǎng)過(guò)程中可能用到的手冊(cè)有《水生微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)法》[12]、《土壤微生物研究法》[13]、《常見(jiàn)細(xì)菌系統(tǒng)鑒定手冊(cè)》[14]等。

3 注射井與直推式注入技術(shù)

3.1 注射井注入技術(shù)

注射井法是基于地下水監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展而來(lái)的一種高壓壓裂的藥劑投加方式[7]73。在工程中表現(xiàn)為采用帶篩孔或塞縫的,由聚氯乙烯或金屬制成的復(fù)合材料在污染區(qū)域范圍內(nèi)建立一定直徑的注射井[15]378,化學(xué)氧化劑、土著微生物菌劑和固態(tài)藥劑等以常壓自流或高壓泵入的方式被加入注射井中,一段時(shí)間后,加入的藥劑在橫向和縱向的滲透、擴(kuò)散作用下逐漸覆蓋整個(gè)污染區(qū)域[16]134,與污染物接觸反應(yīng)后達(dá)到相應(yīng)的修復(fù)效果。

注射井的布點(diǎn)在工程實(shí)際中多采用正三角形布點(diǎn)法[17],注射點(diǎn)影響半徑一般為2～3 m[18]。項(xiàng)目設(shè)計(jì)注射點(diǎn)位置、布井?dāng)?shù)量及建井深度,需根據(jù)場(chǎng)地情況、污染面積及障礙物進(jìn)行調(diào)整。

注射井在建井時(shí)可選用Geoprobe多功能鉆機(jī)將多根相同長(zhǎng)度的空心鋼棒依次連接直推建井,也可由液壓螺旋鉆機(jī)或手提式中空螺旋鉆建井。注射井安裝完成后,需進(jìn)行擴(kuò)井作業(yè)以去除井中的泥沙、粉煤灰等雜質(zhì)和沉淀物。擴(kuò)井水量不少于5倍井體積的水量[19]。注射井注入技術(shù)示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 注射井注入技術(shù)示意圖

注射井注入技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有施工簡(jiǎn)單,操作方便,適用于幾乎所有的氣態(tài)(O3除外)、液態(tài)或固態(tài)藥劑。適用于設(shè)有大量注射點(diǎn)的場(chǎng)合。多口注射井可共用一套包括藥劑罐、攪拌電機(jī)、輸送泵以及其他設(shè)備在內(nèi)的注入裝置,多點(diǎn)位同時(shí)開(kāi)展藥劑注射可在較短時(shí)間內(nèi)完成注射工作,修復(fù)效率較高。建成的注射井可同時(shí)作為監(jiān)測(cè)井和對(duì)照井,且可重復(fù)用于后續(xù)多輪藥劑補(bǔ)注,利用率高。缺點(diǎn)有注射點(diǎn)位固定,一般需構(gòu)建大量注射井,基建費(fèi)用較高[20]。污染地下水修復(fù)完成后,會(huì)在修復(fù)地塊殘留注射井,影響后續(xù)的開(kāi)發(fā)利用。若注入配置成液態(tài)或泥漿態(tài)的固態(tài)藥劑,一定時(shí)間后在注射井篩孔或塞縫處可能會(huì)干化堵塞。

3.2 直推式注入技術(shù)

直推式注入技術(shù)是一種新興的場(chǎng)地調(diào)查技術(shù),多用于無(wú)需設(shè)備重復(fù)進(jìn)場(chǎng)的單輪注入場(chǎng)合,尤其適用于地表設(shè)備、地下管道及構(gòu)筑物等較多的場(chǎng)地。其工作原理是鉆機(jī)下壓注射桿到達(dá)受污染的地下水區(qū)域,在恒定壓力下將修復(fù)藥劑由注射桿噴出,原位修復(fù)污染地下水。

直推式注入技術(shù)優(yōu)勢(shì)顯著。由于無(wú)需位置固定的藥劑輸送管,且Geoprobe多功能鉆機(jī)本身占地面積較小,故直推式注入法相較注射井法更為靈活,可在基本不影響場(chǎng)地內(nèi)企業(yè)正常生產(chǎn)的情況下完成注入。此外,在建井深度范圍內(nèi),可通過(guò)上提或下壓注射桿精準(zhǔn)地控制注射深度,有針對(duì)性地對(duì)重污染區(qū)域開(kāi)展藥劑注入,有效降低了地層不均質(zhì)性對(duì)注入效果的影響。

直推式注入技術(shù)也存在一定的局限性。過(guò)高的注射壓力會(huì)造成溢井或形成地層裂縫,導(dǎo)致修復(fù)藥劑向其他非污染區(qū)域擴(kuò)散,影響地下水修復(fù)效果[15]377。

4 應(yīng)用土著微生物修復(fù)地下水現(xiàn)狀

4.1 國(guó)內(nèi)應(yīng)用土著微生物修復(fù)地下水實(shí)例

4.2 國(guó)外應(yīng)用土著微生物修復(fù)地下水實(shí)例

國(guó)外已有許多應(yīng)用土著微生物原位修復(fù)地下水的案例。M’RASSI等[24]從煉油廠的石油污染土壤中分離出烴類降解菌。分離得到的菌株表現(xiàn)出不同的能力:一些假單胞菌屬的菌株能夠生長(zhǎng)并有效地利用正支鏈烷烴,而另一些菌株能夠降解高分子量的多環(huán)芳烴,驗(yàn)證了烴類降解菌修復(fù)石油污染地下水的較高潛力。SINGH等[25]使用富集技術(shù)從受污染的土壤中分離出10種本土微生物,并在標(biāo)準(zhǔn)降解條件下選出其中具有最高降解潛力的5種分離物,試驗(yàn)結(jié)果表明短小芽孢桿菌(Bacilluspumilus)優(yōu)勢(shì)菌種在兩周內(nèi)降解了該污染場(chǎng)地地下水中86.94%的柴油滲濾液污染物。ADTUTU等[26]應(yīng)用脫鹵球菌屬菌株FL2修復(fù)TCE污染地下水,結(jié)果在7個(gè)月內(nèi)脫氯率≥95%,增產(chǎn)井中TCE的最終質(zhì)量濃度在1.84～1.87 μg/L,低于美國(guó)環(huán)境保護(hù)局2.0 μg/L的限制,處理后用實(shí)時(shí)熒光定量核酸擴(kuò)增檢測(cè)系統(tǒng)(qPCR)對(duì)地下水微生物群落的評(píng)估顯示,經(jīng)典的脫氯菌(地桿菌和脫鹵球菌屬)的數(shù)量增加了約50倍,體現(xiàn)了脫氯菌的長(zhǎng)效存活能力。美國(guó)堪薩斯大學(xué)的DEVLIN等[27]采取先厭氧、后好氧的分步生物修復(fù)的方式,去除地下水中的氯化溶劑混合物與石油烴甲苯(TOL)污染,在厭氧生物活性區(qū),通過(guò)注射井注入的營(yíng)養(yǎng)物將四氯乙烯、四氯化碳和氯仿還原為二氯乙烯,隨后在好氧生物修復(fù)階段將二氯乙烯有氧降解,與對(duì)照組的自然衰減相比,生物修復(fù)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)混合污染物更高的去除率和更快的降解速率。

4.3 國(guó)內(nèi)工程化應(yīng)用現(xiàn)狀

我國(guó)當(dāng)前應(yīng)用土著微生物原位修復(fù)技術(shù)治理污染地下水的實(shí)踐大多數(shù)仍停留在實(shí)驗(yàn)室小試階段,一些現(xiàn)場(chǎng)污染地塊的中試項(xiàng)目正在進(jìn)行,但也處于小規(guī)模效果驗(yàn)證階段。

5 工程化應(yīng)用的瓶頸及展望

土著微生物原位修復(fù)技術(shù)在我國(guó)工程實(shí)際中應(yīng)用較少,主要是由于菌種篩選技術(shù)的限制、微生物法短期降解效力相對(duì)物理法或化學(xué)法偏低等因素,導(dǎo)致業(yè)主更傾向花費(fèi)更高的成本選擇物理法或化學(xué)法在較短時(shí)間內(nèi)完成污染地下水的修復(fù)工作。此外,在地下水重污染區(qū)域和復(fù)雜水文地質(zhì)環(huán)境中,如城市生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液污染地下水,土著微生物可能存在存活率較低和難以定植的問(wèn)題[28]。土著微生物原位修復(fù)技術(shù)難以作為獨(dú)立修復(fù)技術(shù)發(fā)揮效果,一定程度上也限制了土著微生物原位修復(fù)技術(shù)的工程化應(yīng)用。

pH、溫度、土壤含水量及地質(zhì)特征等自然背景條件的變化,客觀上要求高標(biāo)準(zhǔn)的菌種篩選技術(shù),由此篩選出的土著微生物才能保持理想的降解效力和存活能力。隨著土著微生物菌劑注入到地下水中,降解產(chǎn)生的酸性副產(chǎn)物使自然土壤環(huán)境的pH下降,當(dāng)pH超出微生物降解污染物及維持其活性的合適范圍,即5.0～9.0,酸性副產(chǎn)物會(huì)擾亂微生物代謝,抑制微生物生長(zhǎng)[29]。此外,具有潛在修復(fù)價(jià)值的細(xì)菌集中在中溫菌種(20～40 ℃)[30]。當(dāng)溫度過(guò)低時(shí),微生物活性會(huì)降低;當(dāng)溫度過(guò)高時(shí),易發(fā)生酶變性,細(xì)胞活性下降甚至死亡。再者,土質(zhì)致密及土壤含水量少易造成生物菌劑的擴(kuò)散效率低[9]98,若土壤或沉積物中的水被固體物質(zhì)吸收,或作為結(jié)晶水與溶解的溶質(zhì)結(jié)合在一起,會(huì)影響土著微生物對(duì)這部分污染地下水的降解效力。因此在土著微生物原位修復(fù)時(shí),注重地下水修復(fù)效果的同時(shí),也需關(guān)注地下水自然背景條件的變化[31],比如地下水流速與含水層介質(zhì)的非均質(zhì)性會(huì)改變污染物在地下水環(huán)境中的運(yùn)移特征[32],增加微生物修復(fù)難度。

微生物法在降解效力的啟動(dòng)速度和達(dá)到污染地下水修復(fù)目標(biāo)所需時(shí)間兩方面普遍弱于物理法和化學(xué)法。一方面,在原理上,土著微生物菌劑注入地下水后,需依次經(jīng)過(guò)定植、增殖、維持一定菌群總數(shù),才能有效發(fā)揮降解效力,雖然篩選出的優(yōu)勢(shì)土著微生物菌種是本土環(huán)境中分解速率較快的菌種,但是增殖到足夠的菌群總數(shù)仍需一段時(shí)間。另一方面,相較物理法和化學(xué)法,微生物法對(duì)地下水中污染物的降解效力相對(duì)長(zhǎng)效緩和,需要更長(zhǎng)的時(shí)間完成污染地下水修復(fù)。此外,前期探查確定待修復(fù)區(qū)域地下水特征污染物后,在實(shí)驗(yàn)室篩選出的土著微生物以特征污染物為主要降解目標(biāo),注入地下水后,土著微生物對(duì)污染物的降解往往有定向性,并不是所有的污染物都能被土著微生物有效利用[33],這導(dǎo)致在前期難以對(duì)修復(fù)速度和程度做出準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。在復(fù)雜污染地塊地下水修復(fù)過(guò)程中,土著微生物對(duì)重金屬等有毒污染物還可能存在抑制敏感性,影響微生物存活率和降解效力,這也限制了土著微生物普遍應(yīng)用于污染地下水修復(fù)工程中。

利用土著微生物來(lái)原位修復(fù)污染地下水雖面臨一定限制,但充分掌握和發(fā)掘土著微生物的性質(zhì)和特點(diǎn),改進(jìn)注入技術(shù)和與其他修復(fù)工藝結(jié)合等,可能在將來(lái)的工程實(shí)踐中取得更好的修復(fù)效果和經(jīng)濟(jì)效益。

進(jìn)一步發(fā)展菌種篩選技術(shù),篩選高效、生存能力強(qiáng)的土著微生物,以期使土著微生物具備優(yōu)良的抗污染羽流沖擊能力,在地下水重污染區(qū)域具有良好適應(yīng)性并持續(xù)穩(wěn)定發(fā)揮降解效力。改進(jìn)原位注入技術(shù)應(yīng)以探索加大修復(fù)藥劑的擴(kuò)散效果為主要目標(biāo),隨著單井修復(fù)半徑的擴(kuò)大,所需的注射井?dāng)?shù)量就會(huì)相應(yīng)減少,特別是在大面積布井修復(fù)時(shí),這將大大降低實(shí)際修復(fù)工程成本[16]139。以微生物修復(fù)為主的多種技術(shù)組合也是目前的研究熱點(diǎn),例如將空氣噴注[34]與土著微生物原位修復(fù)技術(shù)組合,利用已有注射井,在菌劑注入后進(jìn)行噴注,促進(jìn)菌劑與地下水的結(jié)合。在歐洲各國(guó),表面活性劑微泡也被嘗試泵入地下水中,在多個(gè)超級(jí)基金項(xiàng)目中已被證明可加快生物降解速率。此外,循環(huán)井技術(shù)、多相抽提技術(shù)、可滲透反應(yīng)墻(PRB)技術(shù)等與微生物修復(fù)技術(shù)聯(lián)用已被用于治理硝酸鹽、磷酸鹽、石油烴等多種污染物,取得了較好效果。未來(lái)的研究還需要加強(qiáng)對(duì)土著微生物特定的電子供體如Fe、Mn、可溶性有機(jī)碳(DOC)和無(wú)機(jī)氮上限和下限的測(cè)定[35]。在土著微生物的固定化方面,復(fù)雜流向、大流速的地下水環(huán)境常需要固定化吸附材料的應(yīng)用,以活性炭為代表的菌劑吸附材料具有較好吸附性能,注入藥劑前在注射井中加入活性炭,使微生物菌劑吸附在活性炭中,可在單井有效范圍內(nèi)穩(wěn)定降解污染物。在修復(fù)區(qū)域設(shè)置PRB或止水帷幕也可防止菌劑流失,使菌劑濃度維持在具有較好修復(fù)污染物效果的范圍。在未來(lái)的土著微生物原位修復(fù)技術(shù)工程應(yīng)用中,可探索將數(shù)字可視化技術(shù)融入地質(zhì)條件測(cè)量和地下水各項(xiàng)指標(biāo)監(jiān)測(cè)中,通過(guò)模擬軟件和優(yōu)化算法確定原位修復(fù)的最佳施工參數(shù),對(duì)修復(fù)場(chǎng)地的高程、井點(diǎn)、地層結(jié)構(gòu)、加藥時(shí)間、污染物深度、地下水樣定期監(jiān)測(cè)結(jié)果以及其他有必要說(shuō)明的問(wèn)題等信息進(jìn)行全面匯總和記錄,并開(kāi)發(fā)地下水流動(dòng)擴(kuò)散模型,結(jié)合軟件和算法做出對(duì)應(yīng)的修復(fù)活動(dòng)[36-37]。稀土元素已被嘗試作為示蹤劑來(lái)探測(cè)地下水是否與土壤中的活性物質(zhì)相互作用[38]。在未來(lái)的地下水修復(fù)工程中,基于大數(shù)據(jù)調(diào)查的數(shù)據(jù)化分析結(jié)果是精準(zhǔn)修復(fù)和科學(xué)治理的前提和基礎(chǔ)。

6 結(jié) 語(yǔ)

土著微生物原位修復(fù)技術(shù)以其高效、綠色、可持續(xù)、對(duì)地下水環(huán)境擾動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)引起了眾多學(xué)者和環(huán)境管理機(jī)構(gòu)的關(guān)注。針對(duì)地下水中氨氮、COD、氯代烴的微生物原位修復(fù)已經(jīng)有了大量的研究,但大多數(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)室小試或現(xiàn)場(chǎng)中試階段。復(fù)雜水文地質(zhì)條件下,污染地下水原位修復(fù)工程的建設(shè)和性能優(yōu)化將是今后研究和探索的重點(diǎn)。此外,規(guī)模化、低成本的土著微生物原位修復(fù)技術(shù)的探索是實(shí)際工程應(yīng)用的重要方向。

隨著我國(guó)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的提質(zhì)升級(jí),土著微生物原位修復(fù)技術(shù)可在基本不影響工業(yè)園區(qū)正常生產(chǎn)的情況下進(jìn)行,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益結(jié)合。更高效益土著微生物菌劑的研發(fā)應(yīng)用、依靠軟件計(jì)算實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)注入點(diǎn)位、注入所需材料的資源再利用等,將真正發(fā)揮微生物修復(fù)技術(shù)高效低耗的優(yōu)點(diǎn),提高其作為獨(dú)立修復(fù)技術(shù)在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。