土壤及地下水有機污染的化學與生物修復

楊升洪，饒健(云南省生態環境廳駐保山市生態環境監測站，云南 保山 678000)

0 引言

現階段，我國部分地區土壤及地下水遭受有機污染現象十分嚴重，這給該區域的居民日常飲食、居住、生活等構成了明顯的安全威脅。導致土壤及地下水中的有機污染物產生的來源主要有兩種，一種是在自然狀態下自然生產的有機污染物。一般來講，自然界中存在的地質連接層，這一連接層會長期和地下水相接觸，自然而然就會產生各種各樣的有機污染物，這些污染物中最主要成分為腐殖酸，它們存在的時間越長，對于土壤造成的污染就愈發嚴重[1-2]。另外一種則是來自于人類活動過程中所帶來的有機污染物。這類污染物不僅分布廣，而且形成原因十分復雜。比如在石油開采和原油運輸過程中的石油泄漏現象所產生的污染、或者一些生產型企業不遵守規定胡亂排放污水也會導致土壤和地下水出現有機污染[3-4]。近些年以來，各地環保部門都在致力于修復遭受有機污染的土壤及地下水生態系統。因此，物理、化學和生物等多種污染修復技術應運而生，其中，化學修復和生物修復技術因其產生的二次污染較少、成本低廉且清潔效率較高等優勢，在清潔土壤和地下水中有機污染物方面受到廣泛歡迎。

1 化學修復

1.1 有機污染土壤的化學修復

目前，對土壤中有機污染物進行化學修復的過程中使用的方法主要是土壤淋洗技術，包括表面活性劑淋洗和助溶劑淋洗兩種類型。前者主要使用吐溫80、磺基硫拍酸二己酷鈉等，而后者主要使用水、甲醇、正戊醇等。在修復過程中，化學清洗劑的自身屬性、土壤吸收污染物和清洗劑的能力都會影響到最終的修復效果。但在通過使用一些表面活性劑去處理有機污染化合物時，它的親水性以及可利用性都能得到明顯提高，因此在對有機污染土壤進行化學修復時，經常會選擇使用這類表面活性劑。現如今，市面上流通的用于修復污染土壤的表面活性劑類型眾多，但在進行實際修復工作中，如何選用何種表面活性劑進行修復，還是要科學依據實際情況進行確定。例如，在選用價格合適的活性劑的同時還應具備良好的生物降解能力，以及較小的表面張力和較低的臨界膠束濃度。經研究證明，在對遭受有機污染的土壤進行修復時，動植物和微生物中的天然表面活性劑對于處理土壤中有機污染物的效果更為顯著，而且這種活性劑更加容易被降解，因此發展前景更為廣闊。

1.2 有機污染地下水的化學修復

1.2.1 有機黏土法

有機黏土法主要是通過向地下水中加入人工合成的有機黏土，通過黏土自身具備的吸附作用，在進入地下水層后，它會將有機污染物吸附到自身從而達到清潔地下水中有機污染物的目的。具體過程主要為：首先在蓄水層中加入表面活性劑，在該區域中能夠形成一個有機粘土礦區域，然后使得該區域逐漸具備一定的吸附能力以攔截可能進入到地下水層中的有機污染物，防止它對地下水帶來污染。最后，通過利用該活性劑的吸附作用，這些有機污染物將會聚集在這個區域里面，緊接著就可以進行下一步的降解富集，從而徹底清除這些污染物。

1.2.2 電動力化學修復技術

電動力化學修復技術的原理是把電極插入受污染水體中，使其能夠產生自身的電解場，因為電場的作用，水體中的原有原子會跟著電場的運動方向進行運動，這會把污染物集中到一個區域，更便于集中降解。而此時，電極表面會發生電解反應，水體中會產生大量氧氣，出現這種情況后將會大大提高其對有機污染物的降解速度。從相關研究結果中可以看出，該項修復技術在即時修復這方面更加適用，而且它不會受到土壤深度的干擾，因此該技術也可用于土壤水層及氣層。并且由于該項技術的安裝和操作過程較為簡單，所以一經問世便得到了許多國家的廣泛使用。但是這項技術現階段還存在一些不完美之處，需要在之后的研究中進行進一步的優化和改進。

2 生物修復

2.1 有機污染土壤的生物修復

在對受到有機物污染的土壤進行生物修復時，主要是通過植物和微生物對該土壤進行修復，而且，生物修復技術有機污染土壤中最為重要的一項技術，因其二次污染小且修復效率高在土壤修復技術中具有非常廣闊的應用前景。

2.1.1 植物修復

植物修復技術主要是利用植物可以忍耐和超量吸收許多的化學元素這一特性，或者利用某些植物、根際微生物可以對有機污染物進行吸收、過濾、降解、固定等作用從而使污染物可以降解轉化為無毒物質，從而凈化環境。經過大量實驗證明，和其他修復技術相比較，植物修復技術主要是利用植物可以萃取、揮發和降解污染物來進行土壤修復，而且它具有低成本、高效率的優勢，它不會產生場地破壞和環境擾動情況，同時還會大大提高土壤的肥力，增加有機質的含量。但該技術還存在一定缺點，它的土壤修復深度低，周期長，而且對于污染場地和環境也有較高的要求。

2.1.2 微生物修復

這個方法實際上就是將微生物放入土壤里面，利用微生物的降解作用將土壤中本身含有的有毒有害污染物轉化為無毒物質。它也可以通過加入外源性降解微生物，或者強化土壤中的微生物來實現。在20世紀70年代，一些國家已經開始使用生物修復技術，通過在污染地下水或土壤中注入微生物以及優勢菌種，以達到降解污染物的目的。經過實踐證明，該項技術同樣不會帶來二次污染，且成本更低、操作方法更為簡便，而且該技術的降解效率更高，污染物基本上可以全部被氧化，基本上可以完全消除污染物。比如，在含有石油烴類、衍生物高濃度的有機污染土壤中使用微生物修復技術都可以取得不錯的效果。但是該項技術所需要的修復時間較長，并且對使用環境要求很高，在具體應用中，研究人員應該對有機土壤污染的溫度、pH值、營養狀況以及土壤濕度等進行全面分析，以保證選擇微生物修復技術的合理性。

2.1.3 植物-微生物修復

顧名思義，該方法就是將植物修復和微生物修復技術相結合的方法來對污染土壤進行修復。因為高等植物會生產出各種各樣的酶和有機酸，這些物質中的部分微生物將會為受到有機物污染的土壤補充許多營養成分，這將會大大加快微生物的繁殖速度，這些源源不斷產生的微生物將會通過植物的葉片將空氣中的氧氣傳送到植物的根部，并將氧氣輸送到植物根部周圍缺氧的區域，在根部四周產生一個充滿氧化物的環境，從而利用這些好氧微生物對土壤內部的有機污染物進行吸收分解。

2.2 有機污染地下水的生物修復

通常情況下，在使用生物修復技術來清理地下水中的污染物時，經常會使用的方法主要包括有機黏土法、生物反應器法、生物注射法、抽取地下水系統和回注系統相結合法。一般來說，由于污染物的情況都不盡相同，所以使用哪種方法更加合適還是要結合實際污染情況來決定。生物反應器法的主要原理是先把地下水回抽到地面，隨后在反應設備中對污染地下水進行處理；而生物注射法相反，它主要是利用壓強將空氣注入到存在地下水污染物的地方，從而讓地下水下部進行生物降解活動以清潔有機污染物；與此相比，有機黏土法的明顯優勢則是可以控制地下水遷移；相較而言，使用抽取地下水系統和回注系統相結合的方法不僅所需花費成本更低，而且它所需時間也極其短暫，是目前在修復地下水污染中相對來說效率更高的一種方法，已經得到了廣泛使用。除此之外，相關研究已經表明，生物修復技術除了可以在正常環境下使用，還可以發生在厭氧條件下，修復范圍非常廣闊，但該項技術還存在很多的不足。例如該項技術在應用中會受到污染物質本身屬性以及修復環境中的空氣、營養和能量物質的限制，這些問題還需要長期的研究來改善。雖然生物修復技術目前還有很多需要完善的方面，但它在處理地下水有機污染物方面仍具有明顯優勢，相信它在未來將會有更為顯著的應用前景及優良效果。

3 結語

近些年來，世界上許多國家工農業的快速發展，使得地下水及土壤中的有機物污染現象越發突出，他們已經慢慢開始將研究重點放在土壤及地下水有機污染的修復工作中來，并且給予這方面越來越多的關注。其中，化學修復和生物修復技術因其具有使用成本低、凈化效率高、產生污染較少等優點，許多國家和地區在進行有機物污染修復時會優先選用這兩種技術，并且在這方面的研究中也取得了一定的成就，但總的來說，這兩種技術都還存在許多的不足和需要提升的地方。雖然使用化學和生物修復技術在一定程度上大大節約了成本，但這兩種修復技術在修復過程中受到的影響因素較多，相對來說環境對于修復的影響因素較大，研究者應該將研究重點放在對于復雜環境體系尋找如何快速進行定量污染檢測的方法，注重將兩種修復技術相結合，因地制宜，充分考慮到實際應用情況，滿足當地污染修復需求。