第6章 李阳 有机污染土壤修复新技术与土壤—污染物不可逆作用过程.docVIP

第6章 有机污染土壤修复新技术与土壤—污染物不可逆作用过程 孙红文 李阳 南开大学环境科学与工程学院 6．1有机污染土壤修复新技术 6．1．1前言 6．1．1．1土壤污染 土壤是生态系统的重要组成部分，也是人类赖以生息的环境资源之一。但是在过去几十年间，随着经济的飞速发展和人口的不断增加，由于对土地的不合理利用和各种污染物的肆意排放，土壤环境正在受到越来越大的威胁，越发暴露出不堪负重的迹象。 作为各种物质生物地球化学循环的关键环节，土壤通常是大气、水体及固体废弃物中的污染物在环境中迁移、滞留和沉积的目的地。所以和海洋一样，土壤是污染物主要的汇，是环境污染的最终承受者。土壤可能受到来自大气干湿沉降、地表径流、污水灌溉、农药施用、工业及矿山废水排放、固体废弃物堆放、垃圾填埋以及由于事故造成的化学品泄漏等污染。一旦进入土壤环境的外源物质超出了土壤本身的自净能力，影响土壤原有的功能，危及土壤的生态安全，就造成了土壤污染。 土壤污染不仅直接导致生活在其中的生物衰亡，而且通过土壤—植物系统经由食物链危及人类的健康和安全，还通过污染物的迁移引起地表和地下水的污染，在多个层面上构成对人类生存环境的威胁，使人类暴露于更大的环境风险之中。鉴于土壤污染危害的严重，而且其治理和恢复比大气和水体困难得多，土壤环境的保护和治理正在逐渐受到人们的广泛关注，因此受污染土壤的修复技术也成为环保专业工作者的研究热点。 按照污染物的种类，土壤污染可以分为以重金属为代表的无机污染和各种有机污染，后者通常包括石油、农药、木材防腐剂、能源燃烧产生的多环芳烃（polycyclic aromatic hydrrocarbons，PAHs）以及垃圾渗漏形成的各种有毒有害化合物等。相对于重金属污染，有机污染物由于种类繁多、结构各异，产生的环境问题以及相应的修复技术也更复杂。 6．1．1．2有机污染土壤修复技术 从上个世纪70年代末和80年代初，国外已经开始关注受有机物污染的土壤，并尝试各种修复技术。初期一般采用物理和化学方法进行污染土壤的修复，如挖掘填埋法和焚烧法，但费用高昂，不适于大规模应用。80年代末和90年代初，国内外的研究人员开始探索基于微生物分解代谢有机污染物过程的生物修复方法。微生物修复技术不仅比物理、化学方法经济高效，操作简便，而且不破坏土壤结构，不易产生二次污染，更适于大面积土壤的修复，因此近年来发展迅速，目前已经成为有机污染土壤的主要修复技术。 微生物修复技术，就是在人为优化的条件下，利用微生物的生命代谢活动，将土壤中的各种污染物降解为无害产物，或最终矿化为二氧化碳和水，使受污染的土壤得到恢复。修复方法主要采用原位处理法、异位处理法和原位—异位结合处理法三类。在修复过程中，为提高降解速度，实现高效修复，通常采取以下措施： （1）寻找高活性降解菌 除了利用土著菌，还可以接种经筛选驯化的外来菌或基因工程菌。 （2）提高疏水有机污染物的生物可利用性 添加表面活性剂、分散剂等，增大污染物的溶解度。 （3）创造有利于微生物代谢的最佳环境条件 向土壤提供足够的电子受体（好氧条件为氧气或过氧化氢等，厌氧条件为硝酸盐等），投加氮、磷等营养物质，以及改变土壤的温度、湿度、pH值等理化条件。 微生物法用于有机污染土壤的修复，已经有很多成功运用的实例。目前国内也有专著出版[1，2]，对微生物修复法的理论和应用作了详尽论述。 但是在实际应用中，微生物修复技术并不是万能的，成本上也不是最低的。特别是对于污染物浓度很高，不适合微生物存活的污染土壤，以及微生物难降解的有机污染物（特别是那些持久性有机污染物，persistent organic pollutants，POPs），或者会产生高毒性中间代谢产物的有机污染物，还有某些急需处理的事故现场（微生物修复往往需要较长时间），根本无法使用微生物修复方法。因此，目前对开发和推广有机污染土壤修复新技术越来越重视。可以预见，安全可靠、经济高效的新技术在污染土壤修复中将扮演越来越重要的角色，并产生巨大的经济效益和社会效益。 近年来，有机污染土壤的各种修复技术逐渐兴起并蓬勃发展，本章将介绍其中几项新兴的技术——植物修复、深度氧化和湿式氧化，分别对其研究现状、应用实例和发展前景加以论述。 6．1．2植物修复 6．1．2．1概述 作为一项新兴的环境修复技术，植物修复（phytoremediation）直接利用各种活体植物，通过提取、降解和固定等过程清除环境中的污染物，或消减污染物的毒性，可以用于受污染的地下水、沉积物和土壤的原位处理。植物也有助于防止风、雨和地下水把污染物从现场携带到其它区域。 植物修复在低到中度污染的现场效果最好。植物的根从土壤、水流或地下水吸收水分和营养，根能伸展到多深，就能清除多深的污染。常用于土壤修复的植物，如印度芥菜根