土壤苯酚污染的化学修复技术研究

摘 要：苯酚对人类健康有较严重危害，易通过受来源广泛的苯酚污染土壤而间接进入人体。本文总结与探讨了土壤苯酚污染的各种化学治理和修复技术与当前研究进展。主要探讨了化学淋洗、化学氧化、电化学动力学修复、土壤性能改良等技术，以及化学修复与其他修复方法联用的技术等，以期对日益关注的土壤环境污染修复研究提供有益的帮助。

关键词：土壤;苯酚污染;化学修复

0 引言

土壤是人类生存的重要物质基础，土壤污染自然成为普遍关注的环境问题中不可缺少的重要组成部分。随着对环境问题重视，对各种排放严格的控制，各种点源污染已得到较有效控制，关注的焦点逐渐转移到多介质非点源污染[1-2]。

苯酚来源广泛，主要由炼焦，炼油，石油化工，化肥，农药，制造塑料，燃料等过程产生[3]。苯酚通过工业废气排放、汽车尾气排放、医院及建材挥发等途径进入大气，通过湿沉降、石油化工的合成生产过程及产品使用过程中排放污水等途径进入水体，又通过灌溉、雨水、洪水泛滥等途径，在土壤环境中被吸收、积累而造成土壤环境的污染。进而通过所种植的农作物对污染物的吸收所富集，将危害扩大到生物链与食物链中，最终对人类的健康、生存、繁衍造成危害。由于苯酚具有很大的毒性和致癌作用，我国1989年将其列入到“水中优先控制污染物黑名单”中。

土壤苯酚污染治理的技术主要有物理、生物、化学、植物等方法。因各种高浓度废水（包括液体苯酚）直接污染、固体苯酚由于事故倾洒或工业生产企业搬迁遗留场地等原因导致土壤苯酚点污染，最为广泛应用的应急处理方法是使用机械清除被污染土壤并在安全区进行处置，如焚烧。如环境不允许大量挖掘和清除土壤时，可综合使用物理、化学和生物方法消除污染。

本文针对多介质非点源污染的、不能机械清除的土壤苯酚污染，总结与探讨其中化学治理和修复土壤苯酚污染的方法。化学修复方法主要有化学淋洗、化学氧化、电化学动力学修复、土壤性能改良等技术。

1 化学淋洗

1.1 化学淋洗原理

化学淋洗法利用水流的水力压头推动淋洗液透过土壤，借助淋洗液使吸附在土壤颗粒表面的苯酚脱附，使其溶解于水流中，从而使苯酚随水流从土壤中携带出来，最后对含有苯酚的淋洗液进行处理与回收。

1.2 化学淋洗特点

污染土壤淋洗处理技术是一种原位修复技术，可以去除土壤中大量苯酚，有效限制污染物的扩散转移，修复效果彻底、稳定，周期短、效率高，同时能够节约大笔土壤挖掘运输费用。但也存在处理过程不易控制管理，淋洗过程的水流容易导致土壤营养元素流失或者沉淀，土壤肥力降低等问题。

1.3 化学淋洗的应用

化学淋洗广泛用于苯酚污染严重土壤的修复，表面活性剂对污染物的洗脱能力高于水。阴离子表面活性剂（LAS）对强极性污染物洗脱效果好，而非离子表面活性剂对弱极性污染物洗脱效果较好。例如，研究表明，用1.0g/L的十二烷基苯磺酸钠溶液为淋洗剂，对含苯酚10.1mg/kg的模拟污染土壤样品及现场土壤样品（苯酚437.25mg/L）进行淋洗，可有效去除模拟污染土壤样品及现场土壤样品中苯酚，洗脱率高达93.97%[4]。

2 化学氧化

2.1 化学氧化原理

该技术是通过向土壤中投加化学氧化剂（Fenton试剂、臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等），在化学氧化反应过程中，氧化剂从苯酚等有机污染物获得电子被还原成环境中固有的无机物质，苯酚等有机污染物失去电子被氧化成对土壤无害的C02和水，从而降低苯酚污染。

2.2 化学氧化特点

化学氧化修复技术能有效去除污染物，具有修复后监测维护容易，二次污染小、修复污染物的速度快等优势，且能节约修复过程中的材料、监测和维护成本。其次，化学氧化修复具有药剂投放方式多样、治理方案灵活性高等特点，可根据场地实际情况需要因地制宜调整优化，因此被广泛应用于污染场地修复。常用的氧化剂包括高锰酸盐、臭氧、过氧化氢及过硫酸盐等。适用于土壤和地下水同时被苯酚污染的原位修复。

2.3 化学氧化的应用

目前原位化学氧化技术已作为成熟技术广泛应用于挥發性、半挥发性有机污染及多环芳烃、农药、炸药等污染土壤和地下水的原位治理，并在美国、欧洲、澳洲等十几个国家和地区进行成功示范案例。在国内，崔朋等通过建设注药井等方式将双氧水作为氧化剂注入污染土壤中，利用其生成的强氧化性羟基自由基（OH·）修复某化工厂的旧址处被苯酚类有机物污染的土壤[5]。

Fenton氧化剂可与其他方法联用，如超声浸提-Fenton氧化法治理土壤苯酚污染，采用蒸馏水作浸提剂，结合超声，将土壤中的苯酚浸提到水溶液中，浸提得到的水溶液加入Fenton试剂氧化其中的苯酚。浸提后的土壤可以保持原有功能，经过Fenton试剂氧化处理后的含酚废水水质达到污水排放标准，再予以排放。此法具有较高的提取率，且处理后既没有破坏土壤肥力和生态环境功能，又不会导致二次污染的发生[6]。

3 电化学动力学修复

3.1 电化学动力学修复原理

电化学动力学修复（简称电动修复）是通过电化学和电动力学的复合作用（电渗、电迁移和电泳等），利用电动力学过程对土壤中酚类物质的解吸附和迁移，将分散在土壤中的苯酚污染物定向迁移富集到电极区，再向其中加入处理药剂或活性微生物进行集中处理或分离的过程。同时也通过加速苯酚污染物向土壤微生物运动，增强其生物可利用性和原位生物降解过程。

3.2 电化学动力学修复特点

除苯酚外，电化学动力学修复方法也适用于其他有机物和重金属污染土壤修复。其优点为修复速度较快、成本较低，特别适用于小范围的多种重金属污染粘质土壤和可溶性有机物污染土壤的修复。缺点在于针对不溶性有机污染物，需要化学药剂增加溶解度，易产生二次污染。发展电动强化的复合污染土壤联合修复技术将是未来一项非常具有研究价值的课题。

3.3 电化学动力学修复的应用

在电动修复技术中，电动--渗透性反应墙技术（Elec trokinetics-Permeable Reactive Barrier，简称EK-PRB）是近些年国际上新兴的一种土壤、地下水原位修复技术[7]。该技术主要通过电渗流的作用将苯酚污染物迁移到渗透性反应墙处，与渗透性反应墙内的填料发生物理化学反应，从而去除苯酚污染物[8]。

具体来说就是利用土壤中的电极在污染土壤的两端加上低压直流电场，在直流电的驱动下，使得水溶的或吸附在土壤颗粒表层的污染物向不同的电极方向运动，从而富集在电极区进行分离或集中处理的过程。单一电动修复技术只能使污染物迁移到阴阳极附近，很难再进一步去除污染物，而电动--渗透性反应墙技术能很好地弥补这一不足，且具有修复周期短、修复效果较好、经济代价小和无二次污染等优点。

影响电动--渗透性反应墙对苯酚污染的去除效果的主要因素有电场强度、LAS浓度和控制液成分等[9]。

4 土壤性能改良

污染物的迁移转化与土壤性质有密切关系，因此土壤改性也可作为治理苯酚污染的一种方法。阳离子改良后的有机膨润士可作为固定和生物降解表层土壤混合污染物的活性介质。

研究表明，在用未处理的膨润土进行的实验中，土壤微生物在含重金属的情况下经过25h的滞后期后开始生长，在350h内完全降解苯酚。50mg/kg浓度的重金属能轻微抑制土壤微生物的生长从而阻碍苯酚的降解。在土壤中加入阳离子表面活性剂能大大提高土壤吸附固定苯酚的能力。孟昭福研究了十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）单一修饰和十六烷基三甲基溴化铵+十二烷基磺酸钠（CTMAB+SDS）混合修饰土壤耕层、粘化层土样对苯酚吸附机理，表明填土耕层和粘化层土样经修饰后对苯酚的吸附能力显著增大，且与修饰剂的比例成正相关关系。耕层原土吸附苯酚能力高于粘化层原土，但修饰后粘化层修饰土样对苯酚的吸附能力超过耕层[10]。

5 联合修复技术

5.1 物理--化学联合修复技术

土壤物理--化学联合修复技术是适用于苯酚污染土壤离位处理的修复技术。

溶剂萃取--光降解联合修复技术是利用有机溶剂或表面活性剂提取苯酚有机污染物后进行光解的一项新的物理--化学联合修复技术，也可以利用光调节的TiO2催化修复苯酚污染土壤。

5.2 化学/物化--生物联合修复技术

化学/物化--生物联合修复技术能发挥化学或物理化学修复的快速优势，同时结合非破坏性的生物修复特点，取长补短，使其具有两者的优点。例如化学淋洗--生物联合修复基于化学淋溶剂作用，通过增加污染物的生物可利用性而提高生物修复效率。

6 结语

目前，处于研究阶段的土壤苯酚污染的化学处置方法较多，有的方法尚停留在实验室阶段，未见成熟实际修复案例;有的使用成本高、技术复杂，还可能对环境产生二次影响。

总体上有机物污染土壤的修复具有较大的难度，采取单一化的生物修复技术、物理修复技术或者化学修复技术都难以达到预计效果[11]。实践中多倾向于化学修复法与其他方法联用，发挥联合优势，突破治理难点。

参考文献：

[1]Naylor R，Steinfeld H，Falcon Weta1.Agriculture：Losing the Links between Livestock and Land[J].Science，2005，310：1621-1622.

[2]周启星.土壤环境污染化学与化学修复研究最新进展[J].环境化学，2006，25（3）：257-265.

[3]斯琴高娃，乌云，田艳飞.浅析苯酚对环境的污染[J].内蒙古石油化工，2006（12）：50-51.

[4]高士祥，高松亭，韩朔睽.表面活性剂清洗法在污染土壤修复中的应用[J].环境科学，2000，21（1）：84-86.

[5]崔朋，劉骁勇，刘敏等.原位化学氧化技术在苯酚类污染场地修复中的应用[J].山东化工，2020，49（9）：242-244.

[6]彭进进.超声浸提-Fenton氧化联用法对土壤中苯酚污染物的治理研究[D].武汉：中国地质大学，2011.

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[8]D.Banerjee， B.K.Niyogi，S.Mandal.Biodegradation of phe-nol using soi1 bacteria[J].Environment and Ecology，2002，20（2）：259-264.

[9]李丽，朱琨，张兴，孙晋方.电动力学技术修复苯酚污染土壤的研究[J].环境污染与防治，2008（11）：35-44.

[10]边归国.土壤中苯酚污染治理技术研究进展[J].青海环境，2007（3）：109-112.

[11]陈正梁.有机物污染土壤修复技术的应用概述[J].环境与发展，2020（3）：84-85.

作者简介：

蒋凡（1997- ），女，本科，西北农林科技大学环境与资源学院环境工程专业。