污染土壤的修復方法在生態環境保護中運用分析

余錫軍

（上饒市德興生態環境服務中心，江西 上饒 334200）

引言

土壤污染物來源廣泛，按照污染物進行劃分, 無機污染是指工業污染、尾氣排放、農業污染等導致土壤中放射性物質增加、重金屬含量超標的污染問題。重金屬、鹽、放射性物質、無機化合物等是土壤無機污染的主要物質，有機農藥、酚類、洗滌劑、苯等是土壤有機污染的主要物質。使用聯合污染修復技術，可以有效解決無機土壤污染和有機土壤污染問題。

1 植物修復技術應用

植物可吸收土壤中的部分污染物，將土壤中的Hg、As、Se 等有害物質吸收，將污染物轉化為氣體排放至大氣之中，部分植物的根系具有分解污染物的作用，可起到隔斷、鈍化的作用（如圖1）。例如，在對無機污染的土壤進行修復過程中使用植物修復技術，在污染區域大面積種植富集植物，植物可吸收土壤中的N、P 等物質，可去除土壤中的含有N、P 等元素的污染物，對N 的吸收量可以達到0.3 g/（m2·d），對P 的吸收量可以達到15 g/（m2·a）。不同類富集植物的吸收效率不同，薺菜、遏菜、龍葵等植物均可以起到良好的修復效果。1 公頃植物可吸附2 t 鉛，累積吸收鋅離子數濃度可達到4 000 mg/kg。

圖1 植物修復原理

植物修復方法在大面積種植后可將污染土壤中的重金屬物質如鉛、鈣、鎘、鎳等污染物進行累積吸收，植物各器官位置均可以伴隨污染濃度提升累積系數，被動進行污染物的吸收，可有效去除土壤中的重金屬污染物。例如，通過種植薺菜可主要用于去除土壤中的鎘、鉛、放射性物質Cs137，鎘去除效率可以達到72%，鉛去除效率可以達到28%，銫去除效率可以達到48%，蜈蚣草可以用于去除土壤中的砷，去除效率可以達到84%。具體植物修復土壤公式如下:

CH3COOH,C2H5OH-CO2,H2O 離子

使用單一的植物難以達到最佳的修復效果，針對重金屬污染土壤，在污染區域聯合種植多種類型植物進行針對性修復，修復效果良好，同時種植薺菜、東南景天、龍葵、向日葵，其各類污染去除效率見表1。

表1 聯合植物種植污染物去除效率

2 物理修復技術

2.1 熱脫附技術

熱脫附技術使用高溫環境對土壤地塊進行溶解，將土壤中的揮發性化合物和半揮發性化合物進行降解，去除地下土壤環境中的混合物質（如圖2）。該技術應用可以有效降低土壤的黏度和吸附能力，對于土壤中存在非水相液體的情況修復效果良好[1]。將熱脫附修復技術應用到有機農藥污染的土壤之中，可起到良好的效率，在使用熱脫附技術，并將氫作為催化劑，用于處理土壤之中的聚氯聯苯污染物，燮制溫度在225 ℃左右，經過3 d 的高溫處理，土壤中聚氯聯苯的回收效率達到70%以上，去除率達到99.5%以上，且聚氯聯苯的濃度越高，解吸率也隨之上升。使用蒸汽熱脫附技術進行土壤中五氯酚的去除，將其使用到含水量在0.5%左右的土壤中，五氯酚的去除效率達到99.6%，熱脫附土壤修復技術可以用于脫除土壤中有機物，且在合理燮制溫度和時間的情況下，對土壤中不同類型有機物的處理效率存在明顯的差異。汽油操作溫度在121 ℃～178 ℃，煤油處理溫度在150 ℃～320 ℃，處理時間在30 min～90 min。

圖2 熱脫附技術原理

因此，在使用過程中需要結合土壤的理化性質、污染物反應條件、反應設備等，對熱脫附修復技術進行科學、合理應用。例如，土壤的理化性質屬于農藥污染場地，土壤中污染物含有多種氯類有機污染物包括三氯乙醛、氯乙烯、氯苯、多環芳烴（PAHs）等，使用低溫熱脫附技術，使用自動熱脫附解析儀進行土壤的修復處理，燮制溫度指標為150 ℃，其對不同有機污染物的去除效率見表2。

表2 熱脫附修復技術應用效果

2.2 蒸汽浸提修復技術

蒸汽浸提修復技術通過將空氣注入土壤之中，在土壤縫隙之中進行氣體和空氣的交換，將土壤之中的氣態污染物進行轉移，實現對土壤中污染物的科學修復。使用蒸熏劑可促進土壤中污染氣體的交換，提升污染氣體的揮發效率，在進行氯仿氣體處理中應用，峰值揮發速率可以達到2.5 ug·m-2·s-1，實現污染物與土壤的科學分離[2]。

3 化學修復技術應用

3.1 化學淋洗修復技術

該修復技術主要根據污染物的溶解性和遷移性，通過在土壤中添加酸堿、結合劑、活性劑的方式，實現土壤污染物反應的乳化效果和增溶效果。化學淋洗技術重點對淋洗劑的篩選和土壤性質的分析，根據調查結果確定具體的淋洗時間、水土比、淋洗液組合，并使用固定劑、活性劑等輔助開展具體的淋洗工作[3]。修復測定計算公式如下

式中，W 為含水量，G0 為金屬元素重量，G1 為添加活性劑重量，G2 為樣本重量。進行重金屬淋洗稱取ZnSO4·7H2O，溶于8 mlHCL 之中，燮制濃度為1 000 Ug/ml，進行淋洗。例如，在緊急性的有色重金屬污染土壤快速修復處理過程中，使用移動淋洗修復方案進行土壤的修復處理，投入移動淋洗土壤皮水篩分系統，對污染土壤進行破碎和混合，并在系統作業過程中添加適量的固化劑和藥劑，使用淋洗分選系統進行污染物轉移（如圖3）。使用的化學淋洗溶劑為酸堿鹽、螯合劑、清水，用于去除土壤之中的重金屬物質，燮制淋洗時間為30 min，土壤中的鎘的去除率為98.6%，鎳的去除率為99.2%，鉛的去除率為99.8%，汞的去除率為99.7%，對土壤起到了良好的修復效果。

圖3 化學淋洗技術

3.2 氧化還原修復技術

氧化還原修復技術在土壤修復中的應用包括Fenton 氧化法、活化過硫酸鹽氧化法、CaO2氧化法等，通過在土壤中添加不同類型氧化劑或者還原劑的方式，使得其發生不同的化學反應，將土壤中的污染物質轉化為低毒或者無毒的成分[4]。使用Fenton 氧化法在土壤之中依次添加高濃度的H2O2物質，促進土壤之中TPH 的降解，在土壤修復過程中添加表面活性劑，對PCBs 的降解效率可以達到98%以上。使用活化過硫酸鹽氧化法去除土壤之中的PAHs 有良好的作用，使用腐殖酸聯合亞鐵離子進行過硫酸鹽活化處理可以去除土壤中多環芳烴類物質，去除效率可以達到90%以上。具體公式如下

例如，在對有機氯農藥污染的土壤修復之中，將生物炭活化過硫酸鹽，產生硫酸自由基后，用于去除土壤之中污染物，從而保護土壤生態環境，具體去除效果見表3。

表3 生物炭活化過硫酸鹽修復效果

3.3 光催解修復技術

光催解修復技術在污染土壤修復技術中的應用是通過光照、光催化的方式，促進污染土壤之中有機污染物的自由基轉化，在自由基渠道和電子傳遞的過程中，將原本的污染物降解成為無危害或者毒性比較小的物質，實現對土壤的深層修復。使用TiO2作為土壤修復的主要催化劑，將催化劑納米復合離子添加到ATZ 溶液之中，可以起到良好的分解作用。因此，可以使用光催解修復技術進行有機物土壤的科學修復，可以起到良好的修復效果[5]。

4 生物修復技術應用

4.1 生物通風技術

土壤中的汽油、煤油、柴油等物質，均可以通過通氣降解的方式進行處理，且降解率可以達到75%以上，如果土壤中的石油物質在未通氣的情況下進行生物降解，則降解率不足0.5%。該技術適用于土壤滲透系數在0.1 kρg/η，含水率18%，通風降解溫度24 ℃，土壤PH 值范圍6.0～7.5。

4.2 微生物修復技術

將其應用到有機農藥污染土壤的修復處理之中，土壤中的污染物質包括多環芳烴、多氯聯苯、苯、氯乙烯、六氯環已烷等有機污染物，在泥漿生物反應器中進行處理，每噸土壤處理成本在500 元左右。經過反應后，原本土壤中的苯濃度從原本的618 mg·kg-1降到4 mg·kg-1、氯乙烯濃度從原本的318 mg·kg-1降低至10 mg·kg-1，具體修復效果見表4。

表4 微生物技術在有機農藥污染土壤修復中的效果

微生物處理技術在污染土壤修復中的應用根據微生物的反應條件進行降解，通過添加表面活性劑的方式可以促進微生物的繁殖，提高污染土壤的修復效率[6]。使用生物堆制法進行污染土壤處理，進行有機土壤的吸附,微生物陰離子型基團-NH2、-SH、PO43-，在離子交換中進行土壤修復。微生物菌馴化后，耐Cu2+水平在5 000 mg/L 上下，在PH 值4-8 狀態下生長良好，經過PH 值7 環境內24 h 菌株培養，去除土壤污染物75%以上。微生物將4 價Cr 還原為3 價Cr，生物活性提高，CSB 菌耐受900 mg/L4 價Cr，還原速度為2.2 mgCr（Vi）/（Lh），最佳還原條件為900 mg/L，PH7、35℃環境下，經過45 h 處理，污染物濃度為0.05 mol。

4.3 生物清潔技術

生物清潔技術是利用動物、植物進行土壤修復的方法，該方法依據自然界的生態修復原理，進行污染土壤中污染物質吸附、降解、轉化，將有機污染物生產CO2以及H2O 等物質，具有安全、成本低等優勢。例如，使用生物清潔技術進行污染土壤處理時，可在土壤中增加動物種群的數量，如蚯蚓、鼠類等，動物在土壤之中進行進食、消化、排泄過程中可以促進污染土壤相關有機物質的降解，去除土壤之中的污染物。蚯蚓糞便中全氮含量2%，全磷含量2.5%，全鉀含量0.98%，有機質含量26.7%，腐殖質含量24.6。氨基酸種類18 種，其中冬氨酸0.55%，蘇氨酸0.28%，絲氨酸0.36%，蛋氨酸0.14%，脯氨酸0.18%，蚯蚓糞便中的物質可降解污染物。

5 結論

綜上所述，土壤污染使用熱脫附修復技術，污染物的脫附效率可以達到98%以上，微波熱解修復技術脫除效率可以達到95%以上，化學淋洗修復技術的脫除效率可以達到80%以上，微生物修復技術可以達到97%以上。在對污染土壤進行修復過程中，應對比不同修復技術應用效率和應用成本，以綠色發展為原則，嘗試應用新型綠色技術，實現對污染土壤的科學治理和有效修復。