等离子体修复技术在土壤污染治理中的应用

张文娟

（安徽禾美环保集团有限公司，安徽 合肥 230000）

土壤是人类生存繁衍的重要基础资源，在环境污染愈发严重的情况下，土壤自身具备相应的污染净化、缓冲功能，这也是维持人类长久生存发展的关键所在。随着我国工业化和城市化进程的加快，污染物的大量排放，环境污染时间的不断延长，新旧污染物的融合使土壤污染控制难度增大，再加上现阶段土壤污染类型、污染途径不断增多，使土壤自带的净化功能难以有效应对当前污染持续严重的局面。土壤污染问题轻则对我国农业产业造成不同程度影响，重则因土壤中的重金属含量超标导致人体健康受到威胁。基于此，加强对等离子体修复技术的研究与应用，对于强化土壤污染治理效果有着重要影响。

1 土壤污染治理现状分析

土壤污染程度与人类生存繁衍之间存在密切关联，而现阶段工业化进程持续推进的背景下，大量固体废物难以被有效处理，出现随意丢弃、堆积的现象[1]。土壤表层的固体废物堆积量持续增多，大量有害废水透过表层逐渐渗透到内层，使土壤污染情况愈发严重。土壤污染不同于水污染、大气污染，其难以通过肉眼判断，再加上部分城市缺乏对土壤污染控制的重视度，导致土壤污染问题持续加重，并且对当地生态、经济系统发展产生负面影响。近几年，我国在土壤污染治理方面逐渐加大力度，并尝试在污染治理过程中进行不同治理技术的综合应用，目前常用的修复治理技术包括化学治理手段、物理治理手段、生物治理手段、等离子体修复技术等。

2 土壤污染治理技术

2.1 传统修复技术

目前，我国土壤污染治理中传统治理技术的应用已取得一定成效，主要包括：（1）物理法。该技术是以热挥发原理为主，即在治理过程中对污染土壤采用热处理手段进行升温处理，在达到相应温度后污染物被解析或挥发，以此获取相对理想的污染治理效果。该技术适用于具有挥发性、半挥发性的污染土壤，如农药污染、氯代物污染等[2]。相对于其他技术应用，物理治理方法在能量消耗、修复效果等方面优势显著，其劣势是无法作用于大规模污染土壤。（2）化学法。主要是依托于化学淋洗试剂的应用来达到污染治理的目的，污染土壤中的污染物遇到淋洗试剂出现脱附、螯合以及溶解等反应，实现将土壤中相应污染物进行有效分离。目前土壤污染治理中淋洗试剂的应用包括表面活性剂、酸碱液、络合试剂等[3]。在实际治理过程中通过氧化、还原反应进行污染物的剥离，或者是将污染物转化为无毒害的沉淀物。相对于其治理手段，化学修复技术的优势体现在避免植物吸收、污染迁移，并保证其生态系统不受到土壤污染的影响。（3）生物法。该技术主要是将土壤中的污染物质利用植物、微生物进行降解，通过生命代谢活动将污染物质降解为水、无污染物质以及二氧化碳等[4]。在治理污染过程中，可根据实际污染情况进行植物种植，土壤中的污染物会通过植物吸收或者是微生物降解。生物治理技术应用所取得的治理成效，会受到植物自身代谢降解、吸附过滤功能的直接影响。相对于其他治理技术而言，生物治理技术在治理成本、治理环保性等方面优势显著，但是其治理成果涉及到较长周期，并且污染环境条件的不同，微生物或植物的治理效果也不同。

2.2 等离子体修复技术

等离子体修复技术最早应用于大气污染治理，是高级氧化技术之一，随着该技术的持续开发，目前在水体、土壤污染治理的应用中已取得一定成效。经大量实践研究表明，在土壤污染治理中合理应用等离子修复技术，能够做到对土壤中液相、气相污染物的有效分解[5]。例如，土壤中的污染物会在H2O2、OH、O3等氧化活性粒子的作用下逐渐氧化降解。相对于其他污染治理技术，等离子体修复技术在使用范围、无毒害性、降解效率等方面存在显著优势，但缺点是成本过高。

3 等离子体修复技术在土壤污染治理中的实际应用

3.1 等离子体修复技术的应用

在土壤污染治理中应用等离子体修复技术，治理成效会受到电子密度、污染物浓度、电子能量等方面的综合影响[6]。其在处理土壤污染过程中，活性粒子在放电作用下形成较强的氧化性，一般情况下，活性粒子可存在土壤表面或土壤中，污染物在接触活性粒子后逐渐被氧化分解。等离子体修复技术应用于土壤污染治理有以下优势：治理过程效率高、在环境污染、能源消耗方面影响较小，普适性较强。因此，在现阶段土壤污染治理中，等离子体修复技术具有十分广阔的发展空间。等离子体修复技术在土壤治理过程中，因气体受到电极电场的影响与刺激，产生前移、电离现象，并在其作用下形成H2O2、O3活性粒子以及OH、O2等自由基，土壤中的污染物在活性粒子与自由基的影响下逐渐被分解。同时，活化状态下的高能粒子在反应过程中可以做到对活性分子、自由基的持续产生，进而实现在污染物质分解中进行氧化物质的持续补充。另外，土壤中污染物质在等离子体冲击波、紫外光的影响下会加速分解进程。由此可以看出，等离子体修复技术对污染土壤进行治理能够做到高效率、高质量。

3.2 等离子体修复技术的发展

目前，等离子体修复技术已经可以应用到工业发展中，但其在土壤修复领域中的应用相对落后[7]，然而，在石油、多环芳烃、农药等有机污染土壤治理中获得一定成果。例如，①相关学者在研究中将等离子体技术应用于被柴油污染的土壤，将等离子体技术与生物技术联合应用，然后对治理后的二氧化碳含量进行监测，取得较为显著的效果；②将等离子体技术应用在多环芳烃污染土壤治理中，可把臭氧法与等离子体修复技术进行对比。研究表明采用脉冲电压等离子技术，其污染土壤处理效率最佳效果达到95%；③在农药污染土壤中进行等离子体技术应用，如在被大量农药-滴滴涕污染的土壤进行修复实验，研究结果表明当等离子修复技术将放电功率、处理时间分别控制在1 kw、20 min，污染土壤条件在土壤含水量处于4.5%～10.5%范围内、土壤粒径处于0～0.9 mm范围内时，应用等离子体修复技术可达到99.9%的处理效率。

3.3 等离子体修复技术存在不足

目前，等离子体技术在土壤污染治理中表现出许多优势，但受到多方面因素的影响，该技术还有不足之处，主要包括：（1）若应用等离子技术期间丧失高温或电，等离子体会大量消失；（2）在使用该技术过程中，如受到磁能、弱磁场膨胀等因素的影响，等离子体会出现不稳定的现象，其梯度、温度以及密度等都会产生不同程度变化；（3）测试器探测能力无法满足需求。因等离子体存在多样性、复杂性等特点，而现有的探测技术仍无法做到对能量更新、衰减等方面的实时捕捉。

4 结论

综上所述，土壤污染问题不仅会影响我国生态系统的平衡发展，还会对人类的健康、安全生活造成严重威胁。鉴于此，需加大对土壤污染的治理力度，充分认知等离子体修复技术在土壤污染治理中的作用；相关技术人员也要加大对等离子体修复技术的开发、研究力度，在保证其优势持续发挥的前提下，提高治理技术水平，强化等离子体技术在土壤污染治理中的应用，进而推动我国土壤污染治理工作顺利开展，为社会绿色可持续发展做出贡献。