技術應用 | 污染土壤修復技術

 土壤是人類生產活動的重要物質基礎，隨著社會經濟的高速發展，土壤受污染面積不斷擴大，影響到實現可持續發展的戰略目標。我國現有耕地約1.3億hm²，其中約0.2億hm²耕地受到不同程度的污染，由土壤污染導致的農產品的生態安全問題已不容忽視，開展污染土壤修復活動，對阻斷污染物進入食物鏈，防止對人體健康造成危害，實現社會經濟可持續發展具有重要意義。

污染土壤修復是通過轉移、吸收、降解和轉化土壤中的污染物，使其濃度降低到可接受的水平，或將有毒有害污染物轉化為無害物質的過程。我國的污染土壤修復研究起步較晚，在“十五”期間才得到重視，隨后列入國家高技術研究規劃發展計劃。根據修復原理的不同，污染土壤修復可分為物理修復、化學修復和生物修復3種類型。

1、污染土壤物理修復技術

物理修復是指通過各種物理過程將污染物從污染土壤中去除或分離的技術。其中熱處理技術是應用于場地土壤有機物污染去除的主要物理修復技術，常用的包括土壤蒸氣浸提、微波加熱、熱脫附等技術。

1.1　熱脫附技術　

熱脫附技術是指通過直接或間接的熱交換，加熱土壤中有機污染組分到足夠高的溫度，使其蒸發并與土壤介質相分離的過程。熱脫附技術具有污染物處理范圍寬、設備可移動、修復后土壤可再利用等優點，特別是對PCBs等含氯有機污染物，非氧化燃燒的處理方式可以顯著減少二噁英的生成。

1.2　土壤蒸氣浸提技術　

土壤蒸氣浸提技術是能有效去除土壤中揮發性有機污染物(VOCs)的一種原位修復技術。該技術是將新鮮空氣通過注射井注入污染區域，利用真空泵產生負壓，空氣流經污染區域時，解吸并夾帶土壤孔隙中的VOCs經由抽取井流回地上；抽取出的氣體在地上經過活性炭吸附法以及生物處理法等凈化處理，可排放到大氣中或重新注入地下循環使用。該方法具有成本低、可操作性強、可采用標準設備、處理有機物的范圍寬、不破壞土壤結構和不引起二次污染等優點。應用該方法可使苯系物等輕組分石油烴類污染物的去除率達90%。

1.3　超聲/微波加熱技術

超聲/微波加熱技術是利用超聲空化現象所產生的機械效應、熱效應和化學效應對污染物進行物理解吸、絮凝沉淀和化學氧化作用，從而使污染物從土壤顆粒上解吸，并在液相中被氧化降解成CO2和H2O或環境易降解的小分子化合物。

 2、污染土壤化學修復技術

    污染土壤的化學修復技術發展較早，主要有土壤固化—穩定化技術、淋洗技術、氧化—還原技術、光催化降解技術和電動力學修復技術等。

2.1　固定/穩定化技術　

固定/穩定化技術是指將污染物固定在土壤中，使其長期處于穩定狀態，防止或降低污染土壤釋放有害化學物質的修復技術。該技術通過將特殊添加劑與污染土壤相混合，利用化學、物理或熱力學過程來降低污染物的物理、化學溶解性或在環境中的活潑性。該處理技術的費用比較低廉，對一些非敏感區的污染土壤可大大降低場地污染治理成本。常用的固化/穩定劑有飛灰、石灰、瀝青和硅酸鹽水泥等。固定/穩定化技術可以處理多種復雜金屬廢棄物，形成的固體毒性低，穩定性強，處置費用也較低，但其所需的儀器設備較多，如螺旋轉井、混合設備、集塵系統等。另外，污染物埋藏深度、土壤pH值和有機質含量等都會在一定程度上影響該技術的應用及有效性的發揮。固化/穩定化技術也應用于我國部分重金屬污染土壤和鉻渣清理后的堆場的修復，獲得了較好效果。

2.2　淋洗/浸提技術　

    淋洗/浸提是將水或含有沖洗助劑的水溶液、酸/堿溶液、絡合劑或表面活性劑等淋洗劑注入到污染土壤或沉積物中，洗脫土壤中的污染物的過程。淋洗的廢水經處理后達標排放，處理后的土壤可以再安全利用。這種離位修復技術在多個國家已被工程化應用于修復重金屬污染或多污染物混合污染介質的處理。

2.3　化學氧化—還原技術　

化學氧化—還原技術是通過向土壤中投加化學氧化劑(Fenton試劑、臭氧、H₂O₂、KMnO₄等)或還原劑(SO₂、FeO、氣態H₂S等)，使其與污染物發生化學反應來實現凈化土壤的目的?；瘜W氧化法可用于土壤和地下水同時被有機污染物污染的修復。運用化學還原法修復對還原作用敏感的有機污染物是當前研究的熱點。

2.4　光催化降解技術　

土壤光催化降解技術是一項新興的深度土壤氧化修復技術，可應用于農藥等有機污染物污染土壤的修復。土壤質地、粒徑、氧化鐵含量、土壤水分、土壤pH值和土壤厚度等對光催化氧化有機污染物有明顯的影響，如高孔隙度的土壤中污染物遷移速率快，黏粒含量越低，光解越快；土壤中氧化鐵對有機物光解起著重要調控作用。

2.5 電動力學修復技術 

電動力學修復是通過電化學和電動力學的復合作用(電滲、電遷移和電泳等)驅動污染物富集到電極區，再進行集中處理或分離的過程。即通過在污染土壤兩側施加直流電壓形成電場梯度，土壤中污染物質在電場作用下通過電遷移、電滲流或電泳的方式被帶到電極兩端從而修復污染土壤。與其他技術相比，電動修復技術也更容易為大眾所接受。但電動修復技術對電荷缺乏的非極性有機污染物去除效果不好，對于不溶性有機污染物，需要化學增溶，易產生二次污染。

 3、污染土壤生物修復技術

    廣義的污染土壤生物修復技術是指利用土壤中的各種生物(包括植物、動物和微生物)吸收、降解和轉化土壤中的污染物，使污染物含量降低到可接受的水平或將有毒有害的污染物轉化為無害物質的過程。狹義的污染土壤生物修復是指微生物修復，即利用土壤微生物將有機污染物作為碳源和能源，將土壤中有害的有機污染物降解為無害的無機物(CO2和H2O)或其他無害物質的過程。生物修復技術近幾年發展非常迅速，不僅較物理、化學方法經濟，同時也不易產生二次污染，適于大面積污染土壤的修復。同時由于其具有低耗、高效、環境安全、純生態過程的顯著優點，已成為土壤環境保護技術的最活躍的領域。

由于土壤復合污染的普遍性、復雜性和特殊性，復合污染土壤的修復不可能單獨依靠一種修復措施就能徹底解決，往往需要多途徑、多方式的修復手段，可以將多種方法融合起來構成一個復合污染修復技術體系，以發揮各自優勢，摒棄各自缺點；另一方面，即使是單一污染土壤，也必須綜合考慮各種因素，采用多種修復技術結合，形成適應于現場污染土壤狀況及條件、集多種方法優點于一體的綜合修復技術，以達到徹底修復污染土壤的目的。