土壤与地下水污染修复主要技术研究

崔小鹤，周敏杰

（漯河市生态环境局舞阳分局，河南 漯河 462400）

土壤和地下水资源的重要性不言而喻，这些资源为人类生产及生活提供了重要的物质基础。但是在城市中，人们的生产及生活产生的大量工业“三废”、生活垃圾导致土壤和地下水资源被严重污染，这在一定程度上反噬人类，导致人类生存安全受到威胁。所以一直以来，减少土壤及地下水污染都是我国环境治理工作中的重要课题。

1 土壤与地下水污染修复技术应用概况

早在上世纪80年代，欧美和日本等发达国家就已经制定了针对本国土壤及地下水的污染修复计划，并且在现场修复技术应用与工程建设方面积累了大量的先进经验。我国在土壤和地下水污染修复技术研究方面起步较晚，上世纪末才正式颁布国家水污染防治法规，2015年颁布了“土壤污染防治行动计划”。目前，我国针对土壤和地下水污染的修复技术逐步完善，但很多实际问题未能得到有效解决，大量土壤与地下水环境污染问题依然存在，这也说明了我国在技术的实践应用方面相比于发达国家依然存在较大差距，所以针对我国土壤与地下水污染修复技术的应用研究非常必要。

土壤污染修复技术主要指结合物理、生物、化学、生态等学科原理对土壤进行人工调控，确保土壤中污染物浓度水平大幅度降低，进而实现污染物的无害化与稳定化，达到人们所预期的解毒效果。目前，国内外最先进的土壤污染修复技术主要围绕可降解有机污染物、重金属污染物等修复技术展开，这说明土壤污染修复技术已经经过了“物理、化学、生物”发展过程，真正开始了高效率的环保操作，其在技术内容方面愈发充实和完善。

地下水污染修复技术主要是采用抽提、气提、生物修复、渗透反应墙等技术，确保受污染的地下水能够快速恢复，形成合格甚至纯净的水质。在地下水污染修复技术中，原位修复或异位修复技术非常常见，这些技术都要经历明确的“自然衰减”监测技术发展阶段，这就呈现出了修复技术的多样化发展态势，其中像抽出处理修复技术、曝气处理修复技术等都是比较常见的技术[1]。

2 土壤与地下水污染修复技术的实践应用要点

在过去50年，全球各国在土壤与地下水污染修复技术的研究和实践应用方面都有了巨大进步，我国也不例外。

2.1 土壤污染修复技术的实践应用要点研究

土壤污染修复技术涉及物理、化学、生物、生态等多学科知识内容，且这些知识内容已实现了相互之间的有机组合，在技术应用方面相当灵活，甚至已经形成了良好的修复技术体系，且在不同污染类型的土壤综合工程中积累了经验，使土壤污染修复技术的实践应用水平有所提高。

2.1.1 生物修复技术的实践应用要点

土壤污染生物修复技术的内容相当丰富，它主要围绕植物、动物、微生物三大类型展开，其中更涉及有机物、重金属、放射性物质等污染物质修复类型。早在上世纪80年代，发达国家就已经在研究、运用生物修复技术，其重点是利用植物净化土壤，最终达到修复污染土壤目的。其中较重要的技术要点是植物超积累吸收修复，它主要利用植物的根系来控制污染物的扩散，能够达到恢复生态功能、确保植物稳定修复并健康生长的良好效果。当然，充分运用植物的新陈代谢功能也能实现植物降解和自我修复，植物根系所吸附的大量植物过滤物能够实现自主转化，同时也有一定的过滤能力。目前在农业及工业生产中，大量有机物、污染源对土壤造成的污染压力非常大，而随着分子生物学及基因工程技术研究的逐渐深入和普及应用，针对土壤污染的生物修复技术也得到快速发展。目前，农药高效降解菌筛选技术、农药残留生物降解田间应用技术纷纷出现，与这些技术相关的生物泥浆反应器在微生物修复技术应用方面也表现得非常突出，其修复工程与移植技术嫁接，使生物修复技术的实践应用更加丰富，研究也更加深入。

2.1.2 物理修复技术的实践应用要点

针对土壤污染处理的物理修复技术更加快速便捷，效果立竿见影，其中比较流行的技术方法包括换土法、客土法、深耕翻土法等。这些方法在本质上是更换土壤，利用未被污染的土壤深耕替换已经存在混合污染的土壤，由此达到降低污染影响程度的目标。另外，热脱附法及整体浸提法也比较常见，但是它们属于非传统土壤污染物理处理方法，这两种方法在技术修复过程中，需要提前优化处理工艺，配合废弃处理过程来降低成套设备成本，并需要分析相关处理技术的重点问题。其在分析土壤不同组分的过程中，也尝试基于VOCs传质机理展开，有效解决气提过程中可能产生的拖尾效应，最大限度降低尾气净化成本，提高污染物的去除效率。针对土壤的物理修复技术，目前已经获得巨大进步，但其技术内容还有待相关人员进一步推广优化。

2.1.3 化学修复技术的实践应用要点

化学修复技术相比于传统的物理修复技术发展历史更为久远，技术的主要功能是稳定和固化，比较典型的技术类型包括氧化还原技术、化学淋洗修复技术、光催化降解修复技术等。其中稳定、固化修复技术比较常用，它在暂时降低污染物在土壤中的移动性与毒性方面相当突出，且在一定条件下可以对污染物的再次释放创造环境限制；目前，为了全面发展电动强化复合土壤联合修复技术，相关人员也采用了化学淋洗修复技术，这一技术在修复重金属污染以及多污染物混合污染介质方面表现突出，能够有效提高污染土壤中的污染物溶解度，同时降低污水的整体处理费用，并避免二次污染；氧化还原修复技术也具有一定的应用可行性，它配合原位钻井，直接注入氧化剂，主要还原作用于相对敏感的有机污染物，能够明确污染修复研究的重点内容。上述技术对于多种有机污染物的综合修复相当有效，目前还有个别技术处于实验室试验阶段，有待研究人员进一步研究发展。

2.1.4 组合修复技术的实践应用要点

组合修复技术所囊括的修复方法至少在两种以上，是典型的联合修复技术方法，该技术在克服单项修复技术方法应用局限性方面表现突出，是目前土壤修复技术应用中的核心技术。目前，在实际应用中颇具代表性的组合修复技术模式包括微生物、动物以及植物联合修复技术模式，物理化学、物理生物、生物化学联合修复技术模式等，其中植物联合修复技术模式最为有名，因为这种技术能够对土壤中的生物进行修复。就植物修复技术而言，其技术应用在稳定性方面有保证，在快速修复及优化调整破坏性内容方面表现突出，属于目前最具潜力的修复技术。物理化学联合修复技术比较适合土壤污染离位处理，其在应用方面表现更加全面，基本能够满足组合修复技术应用要求[2]。

2.2 地下水污染修复技术的实践应用要点研究

相比于土壤污染修复技术，地下水污染修复技术更为复杂，这主要是因为其修复工作难度高，需要结合不同修复方式将地下水提取出来，再进行修复。比较常见的地下水污染修复技术主要有异位修复技术、原位修复技术以及自然衰减修复技术三种。

2.2.1 异位修复技术的实践应用要点

在城市中，针对地下水系统的异位修复技术应用相对广泛，它主要运用收集系统配合抽提系统，将地下水体中的污染物直接抽提到地上位置，然后再进行进一步处理。该技术的主要应用类型包括主动抽出处理以及被动收集处理，其中主动抽出处理在城市地下水污染处理中更为常见，它主要根据受污染的地下水分布展开分析，在地下水污染场地中布置大量抽水井，配合水泵抽提受污染的地下水，最后使用处理设备实施地下水污染治理。该技术的整个操作过程都追求地下水体的全面修复，其应用技术重点是在地下水系统中安装抽提井群系统，该技术在国内外相关领域应用比较广泛。另一种被动收集技术，主要用于治理地下水系统中的水面漂浮污染物质，例如油类污染物质等。该技术需要在地下水体中，深挖一条专用沟道，并将收集系统布置其中，被动收集各种地下水体污染物。这种收集技术专门针对地下水中的轻质污染物，如上文所提到的油类污染物，处理效果相当理想[3]。

2.2.2 原位修复技术的实践应用要点

不同于异位修复技术，原位修复技术并不破坏任何土体与地下水体，它能够在原有自然环境的基础上实现对地下水污染的原位修复，这一过程中不会搬运污染物到地面处理，而是通过微生物进行修复处理。该技术整体处理费用较低，且地表处理设施布置较少，能够将污染物的暴露率降到最低水平，对环境扰动影响更小。原位修复技术的实践应用类型包括电动修复、微生物修复、渗透反应墙修复等诸多技术类型，其中结合土壤抽气联合使用生物修复技术表现效果更佳，能够确保土壤中挥发性有机污染物消解过程的顺利推进。在原位修复技术应用过程中会建立PRB渗透反应格栅，这一格栅并不需要任何外部驱动力驱动运行，能够节省大量地面空间，相比于传统提抽技术表现更加便捷，更节省成本，且拥有更为理想的应用效果。当然，该技术应用是否到位还取决于某些活性反应介质，因为这些介质能够快速、大面积拦截污染斑块及其污染物，在工作人员定期更换、处置反应介质的过程中，也能有效解决FeO反应介质二次污染的问题，对相应技术问题进行进一步的拓展与优化，体现更大的技术应用优势[4]。

2.2.3 自然衰减监测技术的实践应用要点

自然衰减监测技术也属于一种典型的生物修复技术，它从生物内部展开修复，主要依赖修复场地所提供的自然衰减作用，促使污染物浓度不断降低及总量不断减少，在合理时间内达到修复标准水平。该技术涉及物理、化学、生物等多种学科，是相当复杂的修复技术类型。具体来讲，它运用了对流、挥发、吸附、沉淀等物理作用；同时也运用了氧化还原、水解等化学作用；还运用了生物中的微生物降解作用。以微生物降解作用为例，它需要将污染物有效降解为无害物质，达到一个自然衰减目标，该技术对处理地下水二次污染作用明显，且环境扰动最小，整体看来其施工简单且易于操作，所消耗成本费用也相对偏低。但是，该技术的整体适用范围还相对较小，修复期限不太固定，该技术更适合于某些轻污染但自然衰减能力相对较强的区域。

上述技术内容目前已经在我国各地付诸实践，其中国内四大直辖市都是土壤和地下水环境污染修复技术的主要实践应用地区，我国在修复技术方面已经拥有一定经验。为此，国家也结合地方技术研究、探索结果先后发布了大量标准规范，为其它地区同类工作开展提供了有价值的宝贵经验。从国家层面来看，规范并形成良好的技术应用，且能够前后呼应，做好技术补充非常必要[5]。

3 问题与未来展望

3.1 我国土壤与地下水污染修复技术实践应用中存在的问题

客观来说，目前在国内土壤与地下水污染修复技术的实践应用过程中存在诸多问题亟待解决，比如土壤与地下水在污染修复治理方面协同性表现较差，为此我国也颁布了大量的行动计划以及修复导则。这些内容在实际执行过程中，出现了“水土分离”与各自为政等问题，在一定程度上降低了土壤、地下水污染的修复质量，浪费了大量人力、财力与物力[6]。其次，土壤环境基准建设不够健全，土壤环境质量标准制定基础不到位，无法客观、科学地反映土壤污染物的环境影响，导致相关受体也因此受到相应风险的影响，无法满足科学制定土壤环境质量标准的要求。从某种程度来讲，目前的土壤环境质量标准与全国土壤类型以及土壤利用方式是相互脱节的，对于国家以及区域土壤环境的标准化、差异化管理影响也相对偏大[7]。再次，在风险评估与风险管理过程中也存在诸多局限性，这一局限性主要体现在土壤、地下水健康风险评估模型的建立与计算上，缺乏理性的参数指标作为支撑，造成了风险控制过程的保守。就这一点来讲，本文认为国内的土壤以及地下水生物安全、生态系统建设还不够健全，存在大量的健康生态风险问题，且在评估方法应用上也不够到位，在地下水安全环境迁移与风险评估方法建设上欠缺技术支持，有待日后改善和加强[8]。

3.2 我国土壤与地下水污染修复技术实践应用展望

在我国，针对土壤与地下水的一体化修复技术应用非常多元化，污染物在土壤中并非固定不变，而是伴随土壤水分、生物活动影响越来越大，相关人员也需要分析污染物的状态及性质变化，了解污染物的具体迁移情况。土壤污染与地下水污染二者密不可分，所以相关人员在进行土壤污染修复的过程中需要统筹考虑，也要了解地下水污染修复情况。在未来，我国还需要深入研究及发展组合修复技术，推动新兴技术向前发展，深层次考量土壤、地下水中污染物种类及类型繁多这一现实状况，分析相应污染的差异性问题[9]。正如本文所阐述，多技术组合背景下的土壤、地下水修复模式非常有效，这也是未来修复技术的实践应用发展方向。而在未来，相关人员还需要对植物、微生物、动物等修复技术进行深入研究，争取创建绿色环保修复技术体系，并融入基因工程、细胞工程等技术方法及内容，确保传统技术与新兴技术全面结合。在这一过程中，相关人员也要特别加强对PRB反应介质材料的研究与应用，实现对修复技术组合的深化处理，这对于优化修复技术效果以及降低后期生产维护成本都有极大好处[10]。

4 结语

目前，我国各个地区的土壤与地下水污染治理体系已经形成，其中涉及大量技术应用内容，某些地区在土壤及地下水污染防治策略布局与实践应用方面比较出色，对国家社会经济的综合发展也有一定促进作用。在结合保护优先、综合防治的相关原则展开操作的过程中，也希望相关人员以土壤、地下水污染防治作为关键点，实施基准化监管操作，建立水土一体化的修复技术体系，进行治理与技术的全面创新，提高土壤与地下水的污染综合治理能力。未来我国还必须基于更多学科融合、部门协同以及产学研结合来促进国际合作，建立自主创新的污染防治技术体系，确保土壤与地下水污染问题被妥善解决。