土壤及地下水有机污染的化学与生物修复技术

2021-07-19张立奉广东省工程勘察院

节能与环保 2021年6期

文_张立奉广东省工程勘察院

1 土壤及地下水有机污染的化学修复

1.1 土壤的化学修复

1.1.1 稳定和固定化技术

稳定和固定化技术是一种化学修复技术，实际上为两种技术，即稳定化和固定化。稳定化是运用化学类的药物把受到污染的土壤转化为毒性更低或有毒物质不易迁移的土壤。固定化是通过运用材料把受到污染土壤中的物质进行包裹，使得有毒的物质可以以更大的颗粒状存在，以此将土壤中污染物的性质维持在相对稳定的状态。稳定和固化技术的优势在于技术非常成熟，成本不高且很安全。但劣势也很明显，会将污染物质固定下来，而不是进行去除，土壤中污染物的数量并未减少。稳定和固定化技术修复流程详见图1。

图1 稳定和固定化技术修复流程

1.1.2 化学氧化还原技术

化学氧化还原技术是在土壤中加入具有氧化或还原功能的试剂，使得土壤中的污染物发生氧化或还原，从而让有机污染物质发生降解或者转化。化学氧化还原技术成本适中，是一种运用非常广泛的污染处理技术。采用这种技术，需要对土壤中的污染物性质和成分进行分析，且可能会改变土壤中有机质等离子含量，其擅长对于被油类物质、卤代烃类、氯代芳烃等污染的土壤进行处理。如，浙江省一化工厂的土壤污染物主要为邻甲苯胺、对氯甲苯等，将受到污染的土壤取出后，采用氧化技术进行修复然后回填土壤，各检测指标显示，土壤中的污染物有效降低，达到治理要求。

1.1.3 蒸气浸提技术

蒸气浸提技术是把产生负压的新鲜空气注射到土壤受到污染的区域，通过精确计算空气流量和流速，使新鲜空气流经这些区域时，会将土壤中具有挥发性的有机化合物一起带流，从而实现对受污染土壤的治理。这些空气从土壤中经抽取后，再采用活性炭进行吸附，则能再次回流，循环使用。这种技术本质上是一种原位修复的技术，其成本比较低廉，能够大范围处理土壤中的有机物，且不会对土壤进行二次污染，尤其对于苯类物质和石油烃类物质，其有效率能够达到90%以上。蒸气浸提技术应用条件详见表1。

表1 蒸气浸提技术应用条件

1.2 地下水的化学修复

1.2.1 有机黏土法

有机黏土法在地下水中加入有机黏土，这种采用人工合成的有机黏土具有一定的吸附能力，当其到达地下水中，便能将水中的有机污染物进行吸附带离，从而使得这种有机黏土经过的地下水域得到治理，其具体流程是：①在地下水层注入表面活性剂，从而在此处形成有机黏土区；②地下水经过该区域，有机黏土吸附拦截水中的有机污染物；③利用加入的活性剂吸附作用，将这部分有机污染物进行聚集，并发生降解。四川省彭州市一处油库附近发生污染，由于该处油库已经生产超过5年时间，地下水污染情况较为严重，采用有机黏土法，将有机污染物进行了吸附，从而达到了修复效果。

1.2.2 ISCO技术

ISCO技术是将氧化剂注入到污染源区的地下水中（详见图2），利用氧化剂本身或所产生的自由基氧化地下的污染物，使污染物转变为二氧化碳、水等无害的或毒性更小的物质，从而达到修复污染场地的目的。ISCO技术的优点主要在于：①化学反应速度快，能在很短时间内清除污染物；②化学氧化反应强度大，能够处理各种地下水污染物；③不需要采集地下水，直接将氧化剂注入地下即可；④污染物发生氧化后，产生水和二氧化碳等并无二次污染的无害的反应产物。

图2 地下水ISCO技术示意图

2 土壤及地下水有机污染的生物修复

2.1 土壤的生物修复技术

微生物修复技术是利用微生物治理土壤，将受到污染的土壤进行降解。这种技术需要培养适合不同污染类型土壤的微生物，成本较低，但是培养微生物的过程相对复杂，且修复周期比较长，若是需要急于进行修复的土壤，则不适合采用该技术，且某些微生物可能本身对土壤具有一定的污染性，在治理土壤污染的同时，可能还会带来新的污染。

2.2 地下水的生物修复技术

2.2.1 生物曝气修复技术

（1）生物注气法

生物注气法的主要原理是将空气注入到地下水的饱和层中，促使地下水中氧的浓度升高，从而使水中的好氧生物发生降解，而挥发性的有机物也会自然而然迁移到包气带发生生物修复，具体流程请见图3。

图3 生物注气法修复地下水示意图

（2）曝气塘法

曝气塘法需挖掘水塘，并结合人工曝气的方法对地下水进行修复。在国外的一项研究中发现，椰子纤维及聚丙烯织物的表面产生的生物膜能够有效促使曝气塘中的各类有机污染物，诸如苯、甲基叔丁醚等物质发生降解，这两类物质的表面均能产生高代谢的苯类化合物细菌。并且，椰子纤维比聚丙烯织物更容易生成促使甲基叔丁醚发生降解的生物膜。

2.2.2 被动反应墙生物修复技术

这种方法主要依靠地下水的自然流动对水体进行修复（见图4）。在地下层建立处理墙，当受到污染的地下水经过该墙体时，水中的污染物便会被截留在此，并转化为各种对地下水无害的物质。泥炭和沙质渗透墙是较为常用的技术，这种技术受地下水中含氧浓度的影响较大，但治理效果是非常有成效的。