土壤及地下水有机污染的化学与生物修复

杨升洪，饶健(云南省生态环境厅驻保山市生态环境监测站，云南 保山 678000)

0 引言

现阶段，我国部分地区土壤及地下水遭受有机污染现象十分严重，这给该区域的居民日常饮食、居住、生活等构成了明显的安全威胁。导致土壤及地下水中的有机污染物产生的来源主要有两种，一种是在自然状态下自然生产的有机污染物。一般来讲，自然界中存在的地质连接层，这一连接层会长期和地下水相接触，自然而然就会产生各种各样的有机污染物，这些污染物中最主要成分为腐殖酸，它们存在的时间越长，对于土壤造成的污染就愈发严重[1-2]。另外一种则是来自于人类活动过程中所带来的有机污染物。这类污染物不仅分布广，而且形成原因十分复杂。比如在石油开采和原油运输过程中的石油泄漏现象所产生的污染、或者一些生产型企业不遵守规定胡乱排放污水也会导致土壤和地下水出现有机污染[3-4]。近些年以来，各地环保部门都在致力于修复遭受有机污染的土壤及地下水生态系统。因此，物理、化学和生物等多种污染修复技术应运而生，其中，化学修复和生物修复技术因其产生的二次污染较少、成本低廉且清洁效率较高等优势，在清洁土壤和地下水中有机污染物方面受到广泛欢迎。

1 化学修复

1.1 有机污染土壤的化学修复

目前，对土壤中有机污染物进行化学修复的过程中使用的方法主要是土壤淋洗技术，包括表面活性剂淋洗和助溶剂淋洗两种类型。前者主要使用吐温80、磺基硫拍酸二己酷钠等，而后者主要使用水、甲醇、正戊醇等。在修复过程中，化学清洗剂的自身属性、土壤吸收污染物和清洗剂的能力都会影响到最终的修复效果。但在通过使用一些表面活性剂去处理有机污染化合物时，它的亲水性以及可利用性都能得到明显提高，因此在对有机污染土壤进行化学修复时，经常会选择使用这类表面活性剂。现如今，市面上流通的用于修复污染土壤的表面活性剂类型众多，但在进行实际修复工作中，如何选用何种表面活性剂进行修复，还是要科学依据实际情况进行确定。例如，在选用价格合适的活性剂的同时还应具备良好的生物降解能力，以及较小的表面张力和较低的临界胶束浓度。经研究证明，在对遭受有机污染的土壤进行修复时，动植物和微生物中的天然表面活性剂对于处理土壤中有机污染物的效果更为显著，而且这种活性剂更加容易被降解，因此发展前景更为广阔。

1.2 有机污染地下水的化学修复

1.2.1 有机黏土法

有机黏土法主要是通过向地下水中加入人工合成的有机黏土，通过黏土自身具备的吸附作用，在进入地下水层后，它会将有机污染物吸附到自身从而达到清洁地下水中有机污染物的目的。具体过程主要为：首先在蓄水层中加入表面活性剂，在该区域中能够形成一个有机粘土矿区域，然后使得该区域逐渐具备一定的吸附能力以拦截可能进入到地下水层中的有机污染物，防止它对地下水带来污染。最后，通过利用该活性剂的吸附作用，这些有机污染物将会聚集在这个区域里面，紧接着就可以进行下一步的降解富集，从而彻底清除这些污染物。

1.2.2 电动力化学修复技术

电动力化学修复技术的原理是把电极插入受污染水体中，使其能够产生自身的电解场，因为电场的作用，水体中的原有原子会跟着电场的运动方向进行运动，这会把污染物集中到一个区域，更便于集中降解。而此时，电极表面会发生电解反应，水体中会产生大量氧气，出现这种情况后将会大大提高其对有机污染物的降解速度。从相关研究结果中可以看出，该项修复技术在即时修复这方面更加适用，而且它不会受到土壤深度的干扰，因此该技术也可用于土壤水层及气层。并且由于该项技术的安装和操作过程较为简单，所以一经问世便得到了许多国家的广泛使用。但是这项技术现阶段还存在一些不完美之处，需要在之后的研究中进行进一步的优化和改进。

2 生物修复

2.1 有机污染土壤的生物修复

在对受到有机物污染的土壤进行生物修复时，主要是通过植物和微生物对该土壤进行修复，而且，生物修复技术有机污染土壤中最为重要的一项技术，因其二次污染小且修复效率高在土壤修复技术中具有非常广阔的应用前景。

2.1.1 植物修复

植物修复技术主要是利用植物可以忍耐和超量吸收许多的化学元素这一特性，或者利用某些植物、根际微生物可以对有机污染物进行吸收、过滤、降解、固定等作用从而使污染物可以降解转化为无毒物质，从而净化环境。经过大量实验证明，和其他修复技术相比较，植物修复技术主要是利用植物可以萃取、挥发和降解污染物来进行土壤修复，而且它具有低成本、高效率的优势，它不会产生场地破坏和环境扰动情况，同时还会大大提高土壤的肥力，增加有机质的含量。但该技术还存在一定缺点，它的土壤修复深度低，周期长，而且对于污染场地和环境也有较高的要求。

2.1.2 微生物修复

这个方法实际上就是将微生物放入土壤里面，利用微生物的降解作用将土壤中本身含有的有毒有害污染物转化为无毒物质。它也可以通过加入外源性降解微生物，或者强化土壤中的微生物来实现。在20世纪70年代，一些国家已经开始使用生物修复技术，通过在污染地下水或土壤中注入微生物以及优势菌种，以达到降解污染物的目的。经过实践证明，该项技术同样不会带来二次污染，且成本更低、操作方法更为简便，而且该技术的降解效率更高，污染物基本上可以全部被氧化，基本上可以完全消除污染物。比如，在含有石油烃类、衍生物高浓度的有机污染土壤中使用微生物修复技术都可以取得不错的效果。但是该项技术所需要的修复时间较长，并且对使用环境要求很高，在具体应用中，研究人员应该对有机土壤污染的温度、pH值、营养状况以及土壤湿度等进行全面分析，以保证选择微生物修复技术的合理性。

2.1.3 植物-微生物修复

顾名思义，该方法就是将植物修复和微生物修复技术相结合的方法来对污染土壤进行修复。因为高等植物会生产出各种各样的酶和有机酸，这些物质中的部分微生物将会为受到有机物污染的土壤补充许多营养成分，这将会大大加快微生物的繁殖速度，这些源源不断产生的微生物将会通过植物的叶片将空气中的氧气传送到植物的根部，并将氧气输送到植物根部周围缺氧的区域，在根部四周产生一个充满氧化物的环境，从而利用这些好氧微生物对土壤内部的有机污染物进行吸收分解。

2.2 有机污染地下水的生物修复

通常情况下，在使用生物修复技术来清理地下水中的污染物时，经常会使用的方法主要包括有机黏土法、生物反应器法、生物注射法、抽取地下水系统和回注系统相结合法。一般来说，由于污染物的情况都不尽相同，所以使用哪种方法更加合适还是要结合实际污染情况来决定。生物反应器法的主要原理是先把地下水回抽到地面，随后在反应设备中对污染地下水进行处理；而生物注射法相反，它主要是利用压强将空气注入到存在地下水污染物的地方，从而让地下水下部进行生物降解活动以清洁有机污染物；与此相比，有机黏土法的明显优势则是可以控制地下水迁移；相较而言，使用抽取地下水系统和回注系统相结合的方法不仅所需花费成本更低，而且它所需时间也极其短暂，是目前在修复地下水污染中相对来说效率更高的一种方法，已经得到了广泛使用。除此之外，相关研究已经表明，生物修复技术除了可以在正常环境下使用，还可以发生在厌氧条件下，修复范围非常广阔，但该项技术还存在很多的不足。例如该项技术在应用中会受到污染物质本身属性以及修复环境中的空气、营养和能量物质的限制，这些问题还需要长期的研究来改善。虽然生物修复技术目前还有很多需要完善的方面，但它在处理地下水有机污染物方面仍具有明显优势，相信它在未来将会有更为显著的应用前景及优良效果。

3 结语

近些年来，世界上许多国家工农业的快速发展，使得地下水及土壤中的有机物污染现象越发突出，他们已经慢慢开始将研究重点放在土壤及地下水有机污染的修复工作中来，并且给予这方面越来越多的关注。其中，化学修复和生物修复技术因其具有使用成本低、净化效率高、产生污染较少等优点，许多国家和地区在进行有机物污染修复时会优先选用这两种技术，并且在这方面的研究中也取得了一定的成就，但总的来说，这两种技术都还存在许多的不足和需要提升的地方。虽然使用化学和生物修复技术在一定程度上大大节约了成本，但这两种修复技术在修复过程中受到的影响因素较多，相对来说环境对于修复的影响因素较大，研究者应该将研究重点放在对于复杂环境体系寻找如何快速进行定量污染检测的方法，注重将两种修复技术相结合，因地制宜，充分考虑到实际应用情况，满足当地污染修复需求。