多相抽提—原位微生物 联合修复石油烃污染土壤的技术

高耘飞(上海申环环境工程有限公司，上海 200092)

0 引言

这些年发展以来，我国的社会经济在经过长期的超高速发展后，使我国社会经济、财富极其吩咐，但也同时遏制了我国的生态环境的发展。目前，随着社会生态文明建设的发展与提升，老百姓追求生活质量、品质的欲望更强，民众对生态环境的保护意识日渐增强，在城市群的产业更新换代之时，老旧重点工业城市的生产制造业进行产业更新，在过往的生产活动中，造成了土壤石油烃污染等有机物污染风险[1]。现阶段，国家对生态环境的重视也日益增加，土壤污染治理工程也是现如今较热门的事件，也频频成为社会民众讨论的问题[2-3]。对石油烃污染土壤的治理，传统的物理化学处理方法、植物修复技术、微生物修复技术等单一修复方法不仅可能会造成二次污染，处理成本高，同时处理周期也较长，导致修复治理不彻底，还会增加经济负担。本文主要分析了目前石油烃污染土壤修复技术的研究概况以及论述了多相抽提和原位微生物联合修复石油烃污染土壤技术的研究及进展，以便于能够为石油烃污染的土壤治理修复技术研究、扩大实际工程施工应用等提供参考。

1 土壤石油烃污染修复技术

现阶段，国内外针对石油烃产生的土壤污染所采用的修复治理技术均进行了很多的研究以及现场实际试验应用，主要的修复技术可以分成三个大类：物理、化学修复治理技术，植物修复治理技术和微生物修复治理技术[4]。

1.1 物理、化学修复技术

物理、化学修复技术常规做法是使用物理的方式以及化学反应的方式，以此种方式来对土壤中的石油烃污染物质进行去除的技术手段。

采用物理的修复方法在形式上归于一般传统方法，通常情况下有这两类：

一是吸附、翻抛、客土和多相抽提，但是采取这种方式方法从土壤中实际情况来看，没有减少土壤中的石油烃的量，只能把这当作一种从这转移到那的过程。扰动和翻动污染的土壤，或者往污染土壤中添加新鲜客土这种经典的常规做法在现阶段也已经落后淘汰了。吸附作用是指采取利用活性炭等具备吸附石油烃作用的材料，能够将污染的土壤中石油烃转换出来。多相抽提技术本身就是一种对土壤生态环境有益的修复治理技术，不仅投资较低、土壤扰动小、修复效率较高、修复的范围较大、占地面积较小而且可以处理高浓度的污染土壤等优点，并且可以同时对污染范围内的土壤气体、地下水、非水相液态污染物等一并修复治理[5-6]。

二是现阶段较为常用的对石油烃污染土壤进行热脱附，是指将土壤经过直接接触或者间接接触的方式热升温，土壤中石油烃经过高温挥发出来[7]，杨振等[8]研究在300 ℃条件下处理石油烃浸提土壤，热脱附4 h去除率可达93.8%。土壤的加热高温处理，经过工程实践经验发现，热升温过程中，升高的温度才是该技术见效的较根本的因子，在实际应用中发现150～350 ℃的状态下，已经可以使石油烃挥发出来，当继续对土壤加热升温到而400 ℃及以上的时候，不仅可以使得石油烃挥发出来而且可以使得石油烃发生分解，同时生出石油烃热解的气体和固体的形态碳[9]。

化学修复的方法是指向污染的土壤中添加合适的化学药剂，使其与土中现存的目标污染物质发生既定的化学反应作用效应，从而使用这种方法能够达到修复的目的。此种方式办法通常情况下发生的作用时间很短，且能够得到的预计目标也好等等优点，但是，在一般的施工项目中会受到化学反应的条件所限制，就像有些项目上采取芬顿修复有机物的时候，原先的土壤性质和条件都一样，但是在对污染土壤处理后检测发现，处理后的土壤经检测发现石油烃被去除了约50%～60%，经研究发现，产生这种变化主要是因为土壤的pH不同[10]。采取添加化学药剂来进行修复时，虽然修复效果显著，但是会存在破坏原有土壤中的结构，对土壤中存在的微生物的种群、种类的构成等会由于发生一些条件的变化同时产生相应的变化，会对土壤中的植物的生产产生遏制的作用，对植物生长产生坏的影响等。Chen等[11]曾通过研究过高猛酸钾盐类、双氧水及过硫酸钠盐类投加到被柴油污染过的土壤后，并对处理后的土壤的进行检测效果，对比发现使用原位化学氧化处理的土壤中的石油烃的去除率在48%～93%之间，经过上述实验结果对比，发现使用过硫酸钠的治理后的效果最好(＞93%)，此外还发现，使用过硫酸钠盐类来进行修复的对土壤中的微生物生长的遏制比较明显，发现当使用过硫酸钠盐类投加量为1%、3%、5%的时候，土壤中的富存的细菌丰度从1.1×104CFU/g分别减少到1.0×103CFU/g、1.0×103CFU/g和1.2×102CFU/g，在5 d的反应作用时间内。

1.2 植物修复技术

植物修复技术是指通过植物来对土壤中污染物进行代谢的技术[12]，一般都是经过植物对石油烃物质的积累、代谢和转化，使用土壤中本身的复合体(土壤—植物—土著微生物组成)，协同联合作用，强化土壤中的石油烃德降解能力，以此来完成土壤中石油烃去除降解的作用，其过程机制包括：

(1)植物作用的吸收及代谢[13]。土壤中的植物的根系能够对石油烃进行富集，再通过自身的代谢作用以及矿化等一些作用反应成一些小分子物质，例如：H2O、CO2等。

(2)土壤中植物的根系产生的分泌物会发生降解的反应作用[14]。土壤中生长的植物，它自身的根系部位会分泌一些物质，可以来为存在的微生物提供基质，而且分泌物中含有的一些酶类能够对微生物加快降解，像还原性质的酶有硝酸还原性质的、去除氯代烃的等。土壤中存在的石油烃，一般情况下疏水性都比较强，能够与土壤中的颗粒物相结合，从而形成石油烃的老化作用，然后土壤中的生长的植物，其自身的根系产生的分泌物中通常会有小分子物质，例如：草酸、柠檬酸等，能够对土壤中的石油烃进行溶解，以此来达到将其从土壤中去除的目的[15]。

(3)土壤中的生长的植物的根系会与微生物产生共修复效应[16]。土壤中的植物，其生长的根系能够与土壤中现存的真菌物质的菌丝协同作用发展，会生长成菌根，与此同时，土壤中的污染物质能使得真菌在一些条件下生产出特殊的酶，因此也会增加一些污染物质的降解能力。

1.3 微生物修复技术

利用微生物修复的技术一般解释为通过土壤中现有的微生物来进行物质的分解降解作用，把土壤中的石油烃作为碳源来提供能量进行分解。这种方式的目的性强且方便快捷，基本不会有次生污染产生等优点，该方法具有经济性、对生态友好、环境可持续。目前，利用微生物来修复治理土壤的技术经常分作原位、异位的方式，根据大量的施工项目可知，只采用微生物来修复，项目的周期会很长，效率低下，惯用做法是多种方式并进等来提高效率，其中，在土壤中添加一些促进物质、能提高激活作用等外源的物质，能使得土壤中的微生物繁衍速度加快，从而达到原位修复石油烃污染土壤的效果。与原位不同的是，采取异位修复后发现，去除效果很一般，且在实际施工过程中程序繁琐，还会增加额外的资金使用，目前来看趋势大多是原位修复的多了。

2 多相抽提和原位微生物复合修复技术

污染土壤中的石油烃如果仅是靠着土壤中的本身的微生物以及添加的额外的降解菌，一般也会出现周期长的情况，实际施工可操作性不行，所以现阶段有研究学者会将这种技术与其他的技术一起复合使用，例如电动—微生物复合修复[17]、化学氧化—微生物复合修复、多相抽提—原位微生物联合修复等。其中多相抽提—原位微生物多重联合处理石油烃污染的土壤，尤其是对于存在非水相液体污染的现场，简单最直接的污染修复方法是从源头上去除自由相的污染源。而多相抽提方法能够实现直接消除NAPL污染，通过使用真空抽提、提取等手段，与此同时将污染范围的土壤中的有机气体、地下水和油类物质抽提到后端处理系统中再进行多级分离、治理，以此来完成修复土壤中有机物的目标，进而能够增强土壤中微生物对有机污染物质的分解的效应。多相抽提—原位微生物联合修复不仅在不破坏土壤基本结构的前提下，而且对污染土壤不造成搅动或移动[18]，该技术无需进行土方开挖、转运土方，施工灵活简便，修复资金投入相对较低，对土壤的原生生态环境的影响也很小，也可高效的完成污染物的去除。

3 结语

目前国内对土壤中的石油烃污染的修复治理技术主推物理、化学修复治理技术，植物修复治理技术和微生物修复治理技术和复合多种修复治理技术。其中，微生物的修复技术在其本源上就有天然的经济性的优点，实践推广好基本不会产生次生产物等特点，现阶段该技术已经成为石油烃污染的土壤修复治理技术的广泛研究热潮。但是目前对于比较单一的修复技术，复合多种修复技术协调作用可以让不同的修复技术之间发挥各自优点，而且对不同土壤环境的适应性和修复后的效果可见性更直观，因此可以被用来广泛推广实践。尽管现阶段对石油烃污染土壤采用多相抽提—原位微生物复合修复也有一些科学研究方面的报道，但至今应用工程案例还很少，总体来看多相抽提—原位微生物联合修复石油烃污染的土壤还需要在实际工程中应用研究。