趙義君

(上海市政工程設(shè)計研究總院集團(tuán)第六設(shè)計院有限公司,安徽 合肥 230000)

隨著工業(yè)化的發(fā)展，大量有機(jī)污染物排放到環(huán)境中，造成嚴(yán)重的水污染、大氣污染及土壤污染?；瘜W(xué)農(nóng)藥、石油、多氯聯(lián)苯及多環(huán)芳烴是土壤中常見的有機(jī)污染物。此外，大氣中的有機(jī)污染物通過沉降、降水等方式進(jìn)入土壤，水環(huán)境中的有機(jī)污染物則通過河湖、農(nóng)田灌溉、污泥回用等方式進(jìn)入土壤，加劇了土壤污染。相比于水污染和大氣污染，土壤污染具有隱蔽性、滯后性及積累性，對生態(tài)環(huán)境及身體健康的影響更為嚴(yán)重。

1 土壤有機(jī)物修復(fù)技術(shù)

土壤污染修復(fù)是指通過物理的、化學(xué)的和生物的方法，吸收、降解、轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化土壤中的污染物，使土壤污染物濃度降低到可以接受的水平，或者將有毒有害的污染物轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的過程[1]?，F(xiàn)階段，針對土壤有機(jī)污染物污染的修復(fù)技術(shù)主要有物理法、生物法、化學(xué)法[2]。

1.1 物理修復(fù)技術(shù)

物理修復(fù)技術(shù)主要是通過物理的手段對土壤中的污染物進(jìn)行稀釋或分離，進(jìn)而實現(xiàn)土壤中有機(jī)污染物含量降低或去除的修復(fù)技術(shù)。具體修復(fù)方法主要有覆土稀釋、蒸汽抽提法以及熱脫附技術(shù)等。物理修復(fù)技術(shù)能夠在修復(fù)污染土壤的同時，減少對土壤結(jié)構(gòu)的破壞，但是物理修復(fù)技術(shù)的成本通常較高，且修復(fù)效果和效率受土壤結(jié)構(gòu)及質(zhì)地等客觀因素影響。

1.2 生物修復(fù)技術(shù)

生物修復(fù)技術(shù)是通過土壤生物(包括動物、植物及微生物)代謝使土壤中有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為水、二氧化碳、無機(jī)鹽等無毒害成分，達(dá)到土壤中有機(jī)物含量降低或者無害化的技術(shù)[3]。具體修復(fù)方法有動物修復(fù)、植物修復(fù)、微生物修復(fù)及聯(lián)合修復(fù)。生物修復(fù)技術(shù)是一種低投資、高效益、發(fā)展?jié)摿^大的新興技術(shù)，但是也有其自身的局限性，如不能降解所有進(jìn)入環(huán)境的有機(jī)污染物、受外界環(huán)境因素(如溫度、氧氣、水分、pH值、碳氮比等)影響較大。

1.3 化學(xué)修復(fù)技術(shù)

化學(xué)修復(fù)技術(shù)是利用化學(xué)修復(fù)劑的氧化性、還原性及催化性，將土壤中的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無毒或者是低毒的物質(zhì)，從而達(dá)到土壤修復(fù)的目的。具體修復(fù)方法有化學(xué)清洗法、化學(xué)還原與還原脫氯技術(shù)、化學(xué)固化/穩(wěn)定化技術(shù)及化學(xué)氧化技術(shù)等。相對于化學(xué)修復(fù)的其他各項技術(shù)，化學(xué)氧化技術(shù)是對污染物類型和濃度均不敏感的修復(fù)方式，是一種快捷的修復(fù)方法，其中以芬頓氧化、過硫酸鹽氧化、臭氧氧化等為主導(dǎo)的高級氧化技術(shù)引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，成為現(xiàn)有的主流化學(xué)氧化技術(shù)[4]。

2 高級氧化技術(shù)修復(fù)有機(jī)污染土壤

高級氧化修復(fù)技術(shù)是通過催化或能量輸入的方法使體系中產(chǎn)生高氧化活性物種，如羥基自由、單線態(tài)氧、硫酸根自由基等，進(jìn)攻有機(jī)污染物基團(tuán)，從而使大分子有機(jī)污染物降解為水、二氧化碳、小分子酸、無機(jī)鹽等無毒產(chǎn)物。利用高級氧化技術(shù)修復(fù)有機(jī)物污染土壤，可將難揮發(fā)、生物難降解、難溶于水的污染物進(jìn)行降解，具有成本低、見效快的特點。

2.1 芬頓氧化修復(fù)技術(shù)

自19世紀(jì)法國科學(xué)家Henry J Fenton發(fā)現(xiàn)芬頓試劑以來，F(xiàn)e2+和H2O2被廣泛應(yīng)用于水中有機(jī)污染物的治理?，F(xiàn)階段，該技術(shù)在土壤有機(jī)污染物的治理也被廣泛研究和應(yīng)用。在酸性條件下，F(xiàn)e2+會催化H2O2產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的羥基自由基，通過奪氫反應(yīng)或加羥基反應(yīng)降解有機(jī)污染物[5]。經(jīng)過多年的研究，該技術(shù)的操作工藝不斷升級，從只有Fe2+和H2O2參與的暗芬頓反應(yīng)，發(fā)展成為有紫外光參與的UV/芬頓反應(yīng)，再慢慢演化為在體系中加入各種助劑促進(jìn)芬頓反應(yīng)，使得體系的降解效率越來越高。肖鵬飛等人[6]研究發(fā)現(xiàn)在六氯苯污染的黑土壤中加入表面活性劑，能夠顯著提高類芬頓試劑對六氯苯的降解率。但是有機(jī)質(zhì)含量高或其他物質(zhì)(如螯合劑、表面活性劑)含量高的土壤需要消耗大量的氧化劑，是芬頓氧化的一大缺點。此外，由于土壤中的氧化鐵和酶(如過氧化氫酶和過氧化物酶)可以分解H2O2，導(dǎo)致氧化劑利用率低。

2.2 臭氧氧化修復(fù)技術(shù)

臭氧是一種自然界存在的氣體強(qiáng)氧化劑，是一種環(huán)保、清潔的土壤修復(fù)技術(shù)。臭氧的強(qiáng)氧化性可以直接氧化土壤中的有機(jī)污染物。此外，臭氧在環(huán)境分解產(chǎn)生的自由基也能夠高效地降解土壤中的有機(jī)污染物。張暉等人[7]研究表明，被蒽污染的土壤經(jīng)臭氧氧化后，生物利用性明顯提高。臭氧在土壤中擴(kuò)散，可以降低易揮發(fā)有機(jī)污染物在土壤中的濃度，縮短修復(fù)時間，但是臭氧氧化法的修復(fù)效率顯著受修復(fù)土壤含水率的影響。

2.3 過硫酸鹽修復(fù)技術(shù)

基于硫酸根自由基的高級氧化技術(shù)是一種新型的高級氧化技術(shù)。相比傳統(tǒng)的芬頓氧化技術(shù)，該技術(shù)以固體過硫酸鹽作為氧化劑，便于儲存和運輸；過硫酸經(jīng)活化后產(chǎn)生的活性氧物種其氧化性比傳統(tǒng)的芬頓試劑更高，硫酸根自由基的氧化還原電位為2.5～3.1 V，與有機(jī)物反應(yīng)更徹底[8]；過硫酸鹽的活化途徑多樣，如過渡金屬、碳基材料、紫外光、超聲波等。這些優(yōu)點使得過硫酸鹽高級氧化技術(shù)在有機(jī)污染土壤的修復(fù)治理中具有獨特的優(yōu)勢和良好的應(yīng)用前景。李永濤等人[9]研究了熱活化過硫酸鹽法修復(fù)柴油污染土壤，結(jié)果表明，在合適的反應(yīng)條件下，反應(yīng)72h后柴油的降解率可達(dá)到77.85%。Zhou等人[10]比較文獻(xiàn)中各種氧化劑修復(fù)有機(jī)污染土壤的研究，發(fā)現(xiàn)過硫酸鹽體系在修復(fù)有機(jī)污染土壤，特別是多環(huán)芳烴污染土壤方面具有不可忽視的優(yōu)勢。

3 總結(jié)

雖然高級氧化技術(shù)修復(fù)污染土壤具有快速高效的特點，且在技術(shù)研究上已有一定的進(jìn)展，但仍存在許多技術(shù)上的難題，例如，在修復(fù)過程中往往需要添加化學(xué)藥劑，可能會造成土壤結(jié)構(gòu)或土壤生態(tài)系統(tǒng)的改變。土壤修復(fù)是一個多因素復(fù)雜影響的過程，需要進(jìn)一步完善高級氧化技術(shù)的基礎(chǔ)研究，加強(qiáng)與其他修復(fù)技術(shù)間的協(xié)同作用。