技術(shù)應(yīng)用 | 污染土壤修復(fù)技術(shù)

 土壤是人類生產(chǎn)活動的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，土壤受污染面積不斷擴大，影響到實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標。我國現(xiàn)有耕地約1.3億hm²，其中約0.2億hm²耕地受到不同程度的污染，由土壤污染導(dǎo)致的農(nóng)產(chǎn)品的生態(tài)安全問題已不容忽視，開展污染土壤修復(fù)活動，對阻斷污染物進入食物鏈，防止對人體健康造成危害，實現(xiàn)社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

污染土壤修復(fù)是通過轉(zhuǎn)移、吸收、降解和轉(zhuǎn)化土壤中的污染物，使其濃度降低到可接受的水平，或?qū)⒂卸居泻ξ廴疚镛D(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的過程。我國的污染土壤修復(fù)研究起步較晚，在“十五”期間才得到重視，隨后列入國家高技術(shù)研究規(guī)劃發(fā)展計劃。根據(jù)修復(fù)原理的不同，污染土壤修復(fù)可分為物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)3種類型。

1、污染土壤物理修復(fù)技術(shù)

物理修復(fù)是指通過各種物理過程將污染物從污染土壤中去除或分離的技術(shù)。其中熱處理技術(shù)是應(yīng)用于場地土壤有機物污染去除的主要物理修復(fù)技術(shù)，常用的包括土壤蒸氣浸提、微波加熱、熱脫附等技術(shù)。

1.1　熱脫附技術(shù)　

熱脫附技術(shù)是指通過直接或間接的熱交換，加熱土壤中有機污染組分到足夠高的溫度，使其蒸發(fā)并與土壤介質(zhì)相分離的過程。熱脫附技術(shù)具有污染物處理范圍寬、設(shè)備可移動、修復(fù)后土壤可再利用等優(yōu)點，特別是對PCBs等含氯有機污染物，非氧化燃燒的處理方式可以顯著減少二噁英的生成。

1.2　土壤蒸氣浸提技術(shù)　

土壤蒸氣浸提技術(shù)是能有效去除土壤中揮發(fā)性有機污染物(VOCs)的一種原位修復(fù)技術(shù)。該技術(shù)是將新鮮空氣通過注射井注入污染區(qū)域，利用真空泵產(chǎn)生負壓，空氣流經(jīng)污染區(qū)域時，解吸并夾帶土壤孔隙中的VOCs經(jīng)由抽取井流回地上；抽取出的氣體在地上經(jīng)過活性炭吸附法以及生物處理法等凈化處理，可排放到大氣中或重新注入地下循環(huán)使用。該方法具有成本低、可操作性強、可采用標準設(shè)備、處理有機物的范圍寬、不破壞土壤結(jié)構(gòu)和不引起二次污染等優(yōu)點。應(yīng)用該方法可使苯系物等輕組分石油烴類污染物的去除率達90%。

1.3　超聲/微波加熱技術(shù)

超聲/微波加熱技術(shù)是利用超聲空化現(xiàn)象所產(chǎn)生的機械效應(yīng)、熱效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)對污染物進行物理解吸、絮凝沉淀和化學(xué)氧化作用，從而使污染物從土壤顆粒上解吸，并在液相中被氧化降解成CO2和H2O或環(huán)境易降解的小分子化合物。

 2、污染土壤化學(xué)修復(fù)技術(shù)

    污染土壤的化學(xué)修復(fù)技術(shù)發(fā)展較早，主要有土壤固化—穩(wěn)定化技術(shù)、淋洗技術(shù)、氧化—還原技術(shù)、光催化降解技術(shù)和電動力學(xué)修復(fù)技術(shù)等。

2.1　固定/穩(wěn)定化技術(shù)　

固定/穩(wěn)定化技術(shù)是指將污染物固定在土壤中，使其長期處于穩(wěn)定狀態(tài)，防止或降低污染土壤釋放有害化學(xué)物質(zhì)的修復(fù)技術(shù)。該技術(shù)通過將特殊添加劑與污染土壤相混合，利用化學(xué)、物理或熱力學(xué)過程來降低污染物的物理、化學(xué)溶解性或在環(huán)境中的活潑性。該處理技術(shù)的費用比較低廉，對一些非敏感區(qū)的污染土壤可大大降低場地污染治理成本。常用的固化/穩(wěn)定劑有飛灰、石灰、瀝青和硅酸鹽水泥等。固定/穩(wěn)定化技術(shù)可以處理多種復(fù)雜金屬廢棄物，形成的固體毒性低，穩(wěn)定性強，處置費用也較低，但其所需的儀器設(shè)備較多，如螺旋轉(zhuǎn)井、混合設(shè)備、集塵系統(tǒng)等。另外，污染物埋藏深度、土壤pH值和有機質(zhì)含量等都會在一定程度上影響該技術(shù)的應(yīng)用及有效性的發(fā)揮。固化/穩(wěn)定化技術(shù)也應(yīng)用于我國部分重金屬污染土壤和鉻渣清理后的堆場的修復(fù)，獲得了較好效果。

2.2　淋洗/浸提技術(shù)　

    淋洗/浸提是將水或含有沖洗助劑的水溶液、酸/堿溶液、絡(luò)合劑或表面活性劑等淋洗劑注入到污染土壤或沉積物中，洗脫土壤中的污染物的過程。淋洗的廢水經(jīng)處理后達標排放，處理后的土壤可以再安全利用。這種離位修復(fù)技術(shù)在多個國家已被工程化應(yīng)用于修復(fù)重金屬污染或多污染物混合污染介質(zhì)的處理。

2.3　化學(xué)氧化—還原技術(shù)　

化學(xué)氧化—還原技術(shù)是通過向土壤中投加化學(xué)氧化劑(Fenton試劑、臭氧、H₂O₂、KMnO₄等)或還原劑(SO₂、FeO、氣態(tài)H₂S等)，使其與污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來實現(xiàn)凈化土壤的目的?；瘜W(xué)氧化法可用于土壤和地下水同時被有機污染物污染的修復(fù)。運用化學(xué)還原法修復(fù)對還原作用敏感的有機污染物是當前研究的熱點。

2.4　光催化降解技術(shù)　

土壤光催化降解技術(shù)是一項新興的深度土壤氧化修復(fù)技術(shù)，可應(yīng)用于農(nóng)藥等有機污染物污染土壤的修復(fù)。土壤質(zhì)地、粒徑、氧化鐵含量、土壤水分、土壤pH值和土壤厚度等對光催化氧化有機污染物有明顯的影響，如高孔隙度的土壤中污染物遷移速率快，黏粒含量越低，光解越快；土壤中氧化鐵對有機物光解起著重要調(diào)控作用。

2.5 電動力學(xué)修復(fù)技術(shù) 

電動力學(xué)修復(fù)是通過電化學(xué)和電動力學(xué)的復(fù)合作用(電滲、電遷移和電泳等)驅(qū)動污染物富集到電極區(qū)，再進行集中處理或分離的過程。即通過在污染土壤兩側(cè)施加直流電壓形成電場梯度，土壤中污染物質(zhì)在電場作用下通過電遷移、電滲流或電泳的方式被帶到電極兩端從而修復(fù)污染土壤。與其他技術(shù)相比，電動修復(fù)技術(shù)也更容易為大眾所接受。但電動修復(fù)技術(shù)對電荷缺乏的非極性有機污染物去除效果不好，對于不溶性有機污染物，需要化學(xué)增溶，易產(chǎn)生二次污染。

 3、污染土壤生物修復(fù)技術(shù)

    廣義的污染土壤生物修復(fù)技術(shù)是指利用土壤中的各種生物(包括植物、動物和微生物)吸收、降解和轉(zhuǎn)化土壤中的污染物，使污染物含量降低到可接受的水平或?qū)⒂卸居泻Φ奈廴疚镛D(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的過程。狹義的污染土壤生物修復(fù)是指微生物修復(fù)，即利用土壤微生物將有機污染物作為碳源和能源，將土壤中有害的有機污染物降解為無害的無機物(CO2和H2O)或其他無害物質(zhì)的過程。生物修復(fù)技術(shù)近幾年發(fā)展非常迅速，不僅較物理、化學(xué)方法經(jīng)濟，同時也不易產(chǎn)生二次污染，適于大面積污染土壤的修復(fù)。同時由于其具有低耗、高效、環(huán)境安全、純生態(tài)過程的顯著優(yōu)點，已成為土壤環(huán)境保護技術(shù)的最活躍的領(lǐng)域。

由于土壤復(fù)合污染的普遍性、復(fù)雜性和特殊性，復(fù)合污染土壤的修復(fù)不可能單獨依靠一種修復(fù)措施就能徹底解決，往往需要多途徑、多方式的修復(fù)手段，可以將多種方法融合起來構(gòu)成一個復(fù)合污染修復(fù)技術(shù)體系，以發(fā)揮各自優(yōu)勢，摒棄各自缺點；另一方面，即使是單一污染土壤，也必須綜合考慮各種因素，采用多種修復(fù)技術(shù)結(jié)合，形成適應(yīng)于現(xiàn)場污染土壤狀況及條件、集多種方法優(yōu)點于一體的綜合修復(fù)技術(shù)，以達到徹底修復(fù)污染土壤的目的。