摘要：在當(dāng)前城市工業(yè)化經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的背景下，大型企業(yè)如石油、化工企業(yè)等，在擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模創(chuàng)造巨大生產(chǎn)效益的同時(shí)，產(chǎn)生的工業(yè)廢棄物也對(duì)生態(tài)環(huán)境安全造成一定程度的威脅，城市內(nèi)出現(xiàn)了大量有機(jī)污染場(chǎng)地。由于土壤修復(fù)在我國(guó)起步較晚，相關(guān)的技術(shù)、設(shè)備基礎(chǔ)較國(guó)際水平較為落后。因此，需大力加強(qiáng)先進(jìn)的有機(jī)污染土壤處理技術(shù)研發(fā)，提升相關(guān)設(shè)備處理能力，有效防治土壤有機(jī)污染問題，促進(jìn)綠色可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，本文主要分析并闡述了國(guó)內(nèi)常見有機(jī)污染土壤修復(fù)技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：有機(jī)污染；土壤；修復(fù)技術(shù)；應(yīng)用

Recent application of soil remediation techniques in organic contaminated sites

Zhou Yongxin

Guangxi BOSSCO environmental protection Co.，Ltd.

Abstract：Under the rapid development of the urbanism，a large number of organic contaminated sites are left in the cities.The industrial waste generated from big enterprises like petroleum and chemical plants pose a significant threat to the ecology.Due to the late start of soil remediation in China，the relevant techniques and equipment are not well developed compared with other ries like EU and US.Therefore，the investigation of advanced organic-contaminated soil treatment technologies is highly demanding in China.The efficiency and treatment capacity of the equipment should also be further studied to prevent and control organic pollution problems in the soil，as well as to promote sustainable economic development.This paper mainly introduced the common soil remediation techniques applied in the organic contaminated sites and their limitations in China.

Keywords：organic contaminants；soil；remediation technique；application

在工業(yè)化進(jìn)程推進(jìn)、城市用地調(diào)整過程中，大量冶金、石化、化工、農(nóng)藥等工業(yè)工程遷出城市，城市中形成了較大規(guī)模的有機(jī)污染遺留場(chǎng)地[1]。我國(guó)對(duì)這一污染狀況的關(guān)注較晚，直至2004年原國(guó)家環(huán)保總局才要求對(duì)工業(yè)搬遷遺留的城市污染場(chǎng)地進(jìn)行監(jiān)測(cè)和修復(fù)。目前，這類污染場(chǎng)地形成了城市地區(qū)對(duì)土壤修復(fù)的主要需求[2]。同時(shí)，在“綠水青山就是金山銀山”的大背景下，針對(duì)土壤修復(fù)行業(yè)，我國(guó)也陸續(xù)發(fā)布了一系列關(guān)于加強(qiáng)污染場(chǎng)地管理和治理的通知要求、指導(dǎo)意見和法律法規(guī)。土壤污染的修復(fù)成為當(dāng)前社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)問題[3]。因此，本文主要介紹了目前國(guó)內(nèi)在有機(jī)污染土壤修復(fù)過程中較常使用的物理、化學(xué)、生物修復(fù)技術(shù)及其適用條件。

1 物理修復(fù)技術(shù)

1.1 熱解吸技術(shù)

指利用熱交換系統(tǒng)，直接或間接對(duì)土壤污染物或其他含污染物的介質(zhì)進(jìn)行加熱（加熱溫度通常在150-540℃之間），使污染物從土壤或其他介質(zhì)中揮發(fā)出，從而分離污染物的過程。土壤熱解吸處理過程的影響因素，主要包括溫度、處理時(shí)間、污染物特性、土壤理化性質(zhì)（如含水率、土壤粒徑、滲透系數(shù)等）的影響。由于土壤加熱過程會(huì)消耗大量能量，如何在降低能耗的同時(shí)并保證處理效果是熱解吸技術(shù)成功運(yùn)用的關(guān)鍵[4]。通常在工程應(yīng)用中，會(huì)根據(jù)土壤含水率及污染物特性，選擇不同的加熱方式。若土壤含水率較高或污染物沸點(diǎn)在200℃以下，應(yīng)優(yōu)先選擇電阻加熱；若污染物沸點(diǎn)在200℃以上，宜采用熱傳導(dǎo)加熱。目前，熱解吸法主要應(yīng)用在多環(huán)芳烴、苯系物或石油烴等揮發(fā)/半揮發(fā)性有機(jī)污染物的處理中[5]。

1.2 氣相抽提技術(shù)

自20世紀(jì)80年代起，在歐美國(guó)家應(yīng)用廣泛流行的土壤有機(jī)物污染修復(fù)技術(shù)，該方法最早由美國(guó)Terra Vac公司開發(fā)。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(fù)壓，注入的空氣流經(jīng)污染區(qū)域時(shí)，解吸并夾帶土壤孔隙中的揮發(fā)性有機(jī)物經(jīng)由抽取井流回地上[6]。氣相抽提技術(shù)是一種原位修復(fù)技術(shù)，對(duì)土壤中揮發(fā)性有機(jī)污染物具有較高的去除效率，因而適用于化工廠、石化場(chǎng)地等[7]。相關(guān)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，氣相抽提技術(shù)應(yīng)用于輕組分石油烴類污染物地時(shí)，對(duì)該類污染物的去除率可達(dá)90%以上[8]。

2 化學(xué)修復(fù)技術(shù)

2.1 氧化還原法

指通過向污染土壤中添加化學(xué)氧化劑（Fenton試劑、臭氧、雙氧水、高錳酸鉀等）或還原劑（二氧化硫、氧化亞鐵、氣態(tài)硫化氫等），使其與重金屬、有機(jī)物等污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成毒性更低或易降解小分子物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)土壤凈化的過程[9]。有研究人員通過實(shí)地采樣，對(duì)金屬鐵屑修復(fù)氯代有機(jī)物污染土壤進(jìn)行了針對(duì)性研究，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，金屬鐵屑可以有效還原氯代有機(jī)化合物，整體反應(yīng)條件比較溫和，且實(shí)際投入成本較少。金屬鐵屑對(duì)有機(jī)氯化合物還原脫氯的原理主要包括吸附、氫解、還原消除等，且氯代烯烴反應(yīng)性會(huì)隨鹵化度的增加而呈現(xiàn)明顯下降的趨勢(shì)[10]。

2.2 土壤淋洗技術(shù)

指將淋洗劑滲透到被污染土壤中，充分與土壤顆粒作用，使污染物溶解進(jìn)入液相，或促進(jìn)其遷移轉(zhuǎn)化，污染物脫離土壤顆粒，從固相進(jìn)入液相，降低土壤中污染物含量。淋洗作用原理包括：1.利用淋洗液溶解氣液相污染物，及吸附相污染物；2.利用液體沖洗力帶走土壤顆?？紫秵柡臀皆谕寥辣砻娴奈廴疚铩３Ｒ姷牧芟磩┌ㄋ?堿溶液、絡(luò)合劑、表面活性劑等[11]。研究人員對(duì)非離子型表面活性劑的淋洗效果進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，該類型表面活性劑對(duì)有機(jī)氯農(nóng)藥污染場(chǎng)地的修復(fù)效果明顯[12]。土壤淋洗技術(shù)具有快速、高效、可操作性強(qiáng)的特點(diǎn)，有利于大面積重度污染土壤的修復(fù)，但其對(duì)土壤質(zhì)地具有較高要求，輕質(zhì)、砂質(zhì)土修復(fù)效果較好，滲透性較差的粘質(zhì)土壤修復(fù)效果較差，同時(shí)若淋洗劑使用不當(dāng)易造成土壤養(yǎng)分大量流失、二次污染及地下水污染，因此篩選環(huán)境友好、易降解的淋洗劑成為淋洗法修復(fù)污染土壤的關(guān)鍵[13]。另外，土壤粒徑、污染物性質(zhì)和濃度、水土比、淋洗時(shí)間等因素也會(huì)對(duì)淋洗效果產(chǎn)生影響[14]。

2.3 電化學(xué)修復(fù)技術(shù)

指在直流電壓形成的電場(chǎng)作用下，通過電化學(xué)和電動(dòng)力學(xué)的復(fù)合作用（以電滲透、電遷移、電泳和擴(kuò)散為主）驅(qū)動(dòng)污染物沿電場(chǎng)方向富集到電極區(qū)，再將電極區(qū)集聚的污染物進(jìn)行集中處理或者分離；或者通過電動(dòng)效應(yīng)增加土壤中的有機(jī)污染物、營(yíng)養(yǎng)物和降解菌之間的傳質(zhì)作用，提高土著或外源微生物的降解效率，該技術(shù)是一種新興的原位修復(fù)技術(shù)[15]。相關(guān)研究表示，在處理有機(jī)污染土壤的過程中，電化學(xué)修復(fù)技術(shù)受到電極反應(yīng)、土壤酸堿度、表面化學(xué)能及污染物的電化學(xué)特征影響，并且主要依靠在外加電場(chǎng)作用下發(fā)生在土壤中電遷移和電滲析作用以及發(fā)生于電極表面的氧化作用。該技術(shù)適用于處理密質(zhì)和低水力滲透率土壤中的有機(jī)污染物，然而對(duì)于緩沖容量較高的天然土壤，在實(shí)際修復(fù)過程中單靠電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的酸很難使土壤的 pH 值降低到較低的水平，因此很難達(dá)到預(yù)期的修復(fù)效果，制約了電化學(xué)修復(fù)的實(shí)際應(yīng)用[16]。

3 生物修復(fù)技術(shù)

污染土壤生物修復(fù)技術(shù)是指利用土壤中的植物、動(dòng)物和微生物等生物吸收、降解和轉(zhuǎn)化土壤中的污染物質(zhì)，使得其含量降低到一定水平或者轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的方法。根據(jù)污染土壤生物修復(fù)主體的不同，可以分為植物修復(fù)技術(shù)、動(dòng)物修復(fù)技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)[17]。

3.1 植物修復(fù)技術(shù)

指利用植物及其根際圈微生物體系的吸收、揮發(fā)和轉(zhuǎn)化、降解等作用機(jī)制來清除土壤中的污染物。植物修復(fù)過程可分為：植物提取、植物揮發(fā)、植物固定、植物轉(zhuǎn)化等。植物對(duì)有機(jī)污染土壤的修復(fù)作用主要表現(xiàn)在利用植物對(duì)有機(jī)污染物的吸收，植物體內(nèi)釋放的各種分泌酶或酶類物質(zhì)促進(jìn)了污染物的降解及在植物根際微域的礦化，使污染的土壤生態(tài)功能得到恢復(fù)。植物降解有機(jī)污染物的成功與否，取決于有機(jī)污染物的生物有效性，即植物微生物的吸收與代謝能力。該技術(shù)適用于多環(huán)芳烴、氯代有機(jī)物為主的污染土壤的修復(fù)[18]。相關(guān)研究表明，植物通過將污染物吸收至木質(zhì)素中，進(jìn)行及時(shí)有效的濃縮固化、降解，可有效去除氯代有機(jī)污染物[19]。

3.2 微生物修復(fù)技術(shù)

指基于微生物自身的新陳代謝功能將土壤中污染物濃度降低一定水平，從而達(dá)到去除污染物質(zhì)的修復(fù)方法。微生物具有分布廣、種類多、繁殖快、適應(yīng)強(qiáng)和易變異等特點(diǎn)，具有較強(qiáng)的分解代謝能力和較高的代謝速率，降解潛力大，并且經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、二次污染少，因此微生物修復(fù)在污染土壤修復(fù)的研究和應(yīng)用中備受關(guān)注[20]。相關(guān)實(shí)驗(yàn)證明，細(xì)菌、真菌等微生物可以有效消除土壤中的農(nóng)藥殘留。微生物降解農(nóng)藥的主要方式是酶促反應(yīng)，即化合物通過一定方式進(jìn)入微生物體內(nèi)，在各種酶的催化作用下，最終將農(nóng)藥完全降解或分解成毒性較小或無毒性的小分子化合物[21]。近年來，微生物修復(fù)污染土壤的研究報(bào)道較多，但投入實(shí)際應(yīng)用的較少，主要的局限性體現(xiàn)在：（1）環(huán)境因素或污染物存在狀態(tài)的改變都會(huì)使微生物的降解難以進(jìn)行；（2）當(dāng)污染物濃度太低不足以維持一定數(shù)量的降解菌時(shí)，殘余的污染物就會(huì)留在土壤中，使污染物不能達(dá)到100%降解；（3）特定的微生物只能夠降解特定的化合物類型，化合物形態(tài)一旦變化就難以被原有微生物酶系降解；（4）其他物質(zhì)對(duì)微生物修復(fù)的抑制及促進(jìn)效應(yīng)及修復(fù)過程中的基因調(diào)控機(jī)理還有待研究[22]。

國(guó)內(nèi)的土壤環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，并且呈現(xiàn)多樣化、毒性大、濃度高的特點(diǎn)。但我國(guó)在土壤修復(fù)技術(shù)、工程化實(shí)踐運(yùn)用、修復(fù)和監(jiān)測(cè)設(shè)備上起步較晚，加之國(guó)內(nèi)的法律、監(jiān)管體系還不完善。因此，需要加快技術(shù)研發(fā)進(jìn)程，結(jié)合實(shí)際污染情況，靈活選用一種或多種土壤修復(fù)治理技術(shù)，提升污染土壤修復(fù)技術(shù)水平與效率；進(jìn)一步制定相關(guān)法律規(guī)程、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范土壤修復(fù)技術(shù)運(yùn)用市場(chǎng)。