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【关键词】 土壤保护 土壤质量 监测项目 监测点位 取样深度
导致土壤污染的方式有很多,包括固体污染物渗沥液进入土壤,地表水和地下水污染物通过水力联系进入土壤,大气污染物降落到土壤,甚至将污染物直接向土壤倾倒等违反环保法的行为也一定程度上存在。进行土壤污染治理的前提是土壤监测,只有在掌握了土壤污染的污染物种类、成分和浓度等数据,并再次基础上对区域的土壤污染规律进行研究后,才能找到解决土壤污染问题的正确方法。本文将在分析土壤中污染物来源和迁移规律的基础上,对土壤监测的项目、点位布设和采样深度进行原则性的讨论。
1 土壤监测的项目
根据土壤应用功能和保护目标,我国将土壤划分为三类:
I类为主要适用于国家规定的自然保护区(原有背景重金属含量高的除外)、集中式生活饮用水源地、茶园、牧场和其他保护地区的土壤,土壤质量基本上保持自然背景水平。
Ⅱ类主要适用于一般农田、蔬菜地、茶园果园、牧场等到土壤,土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染。
Ⅲ类主要适用于林地土壤及污染物容量较大的高背景值土壤和矿产附近等地的农田土壤(蔬菜地除外)。土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染。
从土壤分类中可以看出,土壤监测项目的确定必须考虑两方面的因素,第一是土壤的使用功能,即土壤肥力;第二是土壤中可以通过食物链进入人体,并且易于在人体中累积的污染物。
因此对于土壤污染的监测,监测项目选择应该重点考虑持久性有机污染物、有毒有害物质和重金属。
持久性有机污染物中最突出的是含卤素有机化合物,这种污染物非常不易于被土壤中的微生物降解,因此易于通过食物链进入人体。《斯德哥尔摩公约》规定的持久性有机污染物包括三大类12种。第一类是有机氯杀虫剂,包括滴滴涕、氯丹、灭蚁灵、艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、七氯、毒杀酚;第二类是工业化学品,包括六氯苯和多氯联苯;第三类是工业副产品,包括二f英(多氯二苯并-p-二f英)、呋喃(多氯二苯并呋喃)。从《斯德哥尔摩公约》中所列举的持久性有机物之中,我们可以得出结论,对于利用类型为农田的土壤污染,持久性有机污染物主要是第一类,则监测对象要根据农田的农作物类型,试用农药的种类、用量和浓度来确定;对于利用类型为工业用地的土壤,持久性有机污染物主要是第二类,则监测对象要根据工艺流程和产污环节涉及到的主要产品、副产品、污染物和原辅材料来确定,尤其要注意含氯化学工业。
对于可能向土壤中排放或者泄露的有毒有害物质,如硝基苯、氰化物等,要列为重点监测项目,可以用类比调查分析和物料衡算的方法计算进入环境土壤中有毒有害物质和元素的数量,不可忽略风险泄露的可能性。
重金属如汞、铅、镉、铬等易于在土壤中累积,不易通过土壤治理和修复的方法清除,对农作物的危害很大,如烷基汞等有些重金属可以通过食物链进入人体富集,对人体的伤害很大。因此,重金属应该列为重点土壤污染物监测项目。
2 土壤监测的点位布设和取样深度
土壤污染点位的布设要研究污染物的来源和迁移规律,通过对污染物来源和迁移规律的研究来分析土壤中污染物浓度的分布。应重点布设在污染严重区域和土壤环境敏感区域,同时污染点位的布设要考虑风险监测和例行监测的需求。土壤中污染物的来源和迁移主要有以下三个途径,根据各自途径的特点和规律采取不同的监测布点方式:
(1)固体污染物堆放在土壤表层,在防渗措施和雨污分流措施不完善的情况下,随着雨水以渗滤液的方式进入包气带,随着地下潜水扩散,在地质结构比较脆弱的地方有可能越层进入承压水层。或者固体污染物地下储存,在防渗措施不完善的情况下,渗滤液直接进入潜水层和承压水层。在这种情况下,土壤污染监测的若干点位应该布设在地下水径流方向的下游一定范围内的土壤环境敏感点,同时可以在地下水径流方向的上游布设一个参照点。在取样深度方面,靠近污染源的一定范围内,考虑到土壤表面到包气带再到潜水的污染物迁移过程,应该兼顾表层和深层土壤,重点监测表层土壤;远离污染源一定距离后,考虑到污染物从潜水通过毛细作用到包气带再到土壤的迁移过程,应该兼顾表层和深层土壤,重点监测深层土壤。
(2)大气污染物排放源,污染物在空气中飘散一定距离后降落到土壤。这种情况下土壤污染监测点位的布设要综合考虑气象条件、地形条件、污染源方位和污染物飘散特性等情况,根据污染物在下方向一定距离内的近地面浓度分布,在近地面浓度较高的区域和下方向土壤环境敏感点布设监测点位。考虑到这种情况下污染物浓度比较低,所以通过包气带进入潜水的可能性比较低,取样深度重点考虑表层土壤。
(3)地表水携带的污染物进入土壤,主要通过两种方式,第一种是污染物随着地表水的漫滩进入土壤,在丰水期尤其明显,这种情况下监测点位应该布设在漫滩区域,丰水期监测范围和频率要大于平水期和枯水期。考虑到这种情况,地表水和受污染土壤的接触时间段,监测点位采样深度应重点考虑表层土壤。第二种是地表水中的污染物通过水力联系进入地下水,进而随着地下水污染土壤,在地表水和地下水水力联系紧密的水文地质结构趋于尤其明显,这种情况下监测点位应该布设在地下水径流方向的下游,取样深度应重点考虑深层土壤。
3 结语
土壤监测点位的布设,污染项目的选择和取样应该根据该地土壤污染的机理、途径和过程,坚持有所侧重和代表性的原则进行具体分析,才能让监测结果有针对性和可靠性。
参考文献:
[1] HJ/T166-2004.土壤环境监测技术规范[S].
[2]陆泗进,王业耀,何立环.中国土壤环境调查、评价与监测[J].中国环境监测,2014,06:19-26.
[3]陆泗进,何立环.浅谈我国土壤环境质量监测[J].环境监测管理与技术,2013,03:6-8+12.
关键词:农田土壤污染;重金属污染;土壤修复;耕地质量;防治对策;中国;
万物土中生,人们吃的粮食、瓜果、蔬菜,以及植物油料、糖料、中药材等几乎全部产自土壤;人们吃的肉、蛋、奶等畜禽产品,以及淡水产品多数也是由土中生长的饲料转化而来。只有保有清洁的土壤,才有可能生产出安全的食物,才能从源头上保障舌尖上的安全。然而,目前我国的土壤污染问题日趋严重,舌尖上的安全受到了严重威胁,已到了必须采取行动的时刻。
1我国农田土壤污染状况
1.1农田土壤受污染率呈明显上升之势
根据国家环保部公布的资料,1989年全国受污染农田600万hm2[1],占当年耕地总面积的4.6%;1990年全国受污染农田面积667万hm2[2],占当时全国耕地总面积的5.1%;1991全国受污染农田1000万hm2[3],占当年全国耕地总面积的7.7%;2000年对30万hm2基本农田保护区土壤有害重金属抽样监测结果表明,土壤重金属超标率达12.1%[4];2011年在全国31个省(市、区)364个村庄的监测结果表明,农村土壤样品污染物超标率达21.5%[5]。根据宋伟等人的测算,我国受到重金属污染的农田面积占耕地总面积的16.67%[6]。根据赵其国院士的材料[7],我国重金属污染农田土壤超过2000万hm2,占耕地总面积的16.4%,加上农药污染农田土壤933万hm2、污水灌溉污染农田217万hm2、受石油污染的土壤50万hm2、受工业废渣污染的农田10万hm2和受采矿污染的土壤面积20万hm2,共计3230万hm2,相当于当时全国耕地面积的26.5%(1)。首次全国土壤污染状况调查结果表明,全国耕地土壤点位超标率为19.4%,其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为13.7%、2.8%、1.8%和1.1%,主要污染物为镉、镍、铜、砷、汞、铅、滴滴涕和多环芳烃[8]。
综合各方面的材料,我国农田土壤受污染率已从20世纪80年代末期的不足5%,上升至目前的近20%。尤其令人震惊的是,部分经济发达地区农田污染问题非常突出,例如,广东省清洁土壤只有11%,轻度污染农田占耕地总面积的77%,重度污染农田占耕地总面积的12%左右[9]。
1.2土壤污染趋向多源性和复杂性,并且治理难度巨大
我国土壤污染正从常量污染物转向微量持久性毒害污染物;土壤污染从局部蔓延到大区域,从城市郊区延伸到乡村,从单一污染扩展到复合污染,从有毒有害污染发展至有毒有害污染与氮、磷营养污染的交叉,形成点源与面源污染共存,生活污染、农业污染和工业污染叠加、各种新旧污染与二次污染相互复合或混合的态势[10]。目前,受到重金属污染的农田已遍布我国多个省(市、区)[11]。
土壤污染与大气污染和水污染不同,大气污染和水污染一般比较直观,容易被人们发觉;而土壤污染往往不易被人们发现,一般要等到农产品发生危害时,人们才会追溯到土壤,并且需要通过对土壤样品进行分析化验和农作物的残留检测才能确定。另外,污染物质在大气和水体中一般容易扩散和稀释,所以只要切断污染源并采取有效的治理措施,很快就会见效;而污染物在土壤中一般难以扩散和稀释,土壤污染一旦发生,则很难恢复,治理成本较高、治理周期较长,甚至被某些重金属污染的土壤需要200~1000年的时间才能够恢复[10]。
2农田土壤中主要污染物质及污染物进入农田路径
2.1农田土壤中的主要污染物质
农田土壤污染有化学污染、物理污染和生物污染。影响农产品安全质量的主要是化学污染。因此,目前引人关注的也主要是化学污染及化学污染物。
化学污染物质可分为:无机污染物和有机污染物两大类[12]。无机污染物包括对生物有危害作用的元素和化合物,主要指重金属元素如汞(Hg)、镉(Cd)、砷(As)、铅(Pb)、铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)、锌(Zn)、钴(Co)等,当前最引人关注的是Hg、Cd、As、Pb、Cr等,尤其是2013年湖南“镉米”事件给人们带来了很大的恐慌;有机污染物包括有机氯类、有机磷类、氨基甲酸酯类、苯氧羧酸类、苯酰胺类等,主要来自化工厂排放和化学农药。
2.2污染物质进入农田的主要路径
众所周知,土壤中的污染物主要来自工矿业三废(废水、废气、废渣)、机动车尾气排放,以及生活垃圾、污泥、肥料、农药和农膜。但这些污染物质是怎么进入农田中的?概括起来主要有以下3种路径:
2.2.1大气沉降
工矿企业每天向大气排放大量的粉尘和废气,热电厂、餐饮企业和家庭每天向大气排放大量的烟尘,机动车每天向大气排放大量的尾气,大风将地表有害的粉尘吹向天空,机动车在行驶过程中将路面的粉尘抛向天空。可以说,每天有大量的粉尘和废气排向大气,而这些物质又以降尘的形式,或伴随着降水回到地面,进入农田,污染土壤。大气沉降物质包括Hg、Pb、Cd、Zn等重金属[13],以及二氧化硫、氟化物、氮氯化物、碳氢化合物等;有的地方,大气沉降甚至是农田土壤污染物的主要来源,如据天津郊区农田重金属来源分析结果,农田土壤中Cd和Pb的90%来自于大气沉降[14]。大气污染物沉降所造成的土壤污染具有区域范围广和外源污染的特点。某一个区域,即使不使用任何污染物质,也有可能受周边大气污染的影响,以大气污染物沉降的方式造成土壤污染。酸雨是一种典型的大气沉降污染,目前,全国近12.2%的国土受到酸雨的影响[15]。
2.2.2洪水冲积
在矿区经常看到堆积如山的矿渣堆放场,或规模巨大的尾矿库;在一些工矿企业周边星状分布着大大小小的渣山或废水塘。这些含有大量有害物质的尾矿、废渣、废水,平时只危害当地的水体和土壤,但一旦遇到暴雨和洪水,大量的有害物质就会冲向周边和下游地区的农田,污染水体和土壤。如2001年6月广西壮族自治区环江毛南族自治县遭遇特大暴雨袭击,环江河上游的3家选矿企业尾矿库溃坝,洛阳镇、大安乡、思恩镇600hm2农田被尾矿及废矿渣淹没[16],庄稼大面积死亡,到了第二年,地里种什么作物都不长,严重的地方寸草不生。土壤化验结果表明,农田土壤酸度过大,Pb、Zn、As等元素超标。因洪水造成矿区尾矿库溃坝,或因暴雨造成工矿企业污水泛滥的现象时有发生,造成大面积农田土壤污染,同时还造成灌溉水源的污染。
2.2.3农业生产
农业生产过程,包括灌溉、用肥、用药、覆膜,已成为污染物质进入农田土壤的主要路径。
(1)污水灌溉。包括在北方缺水地区和南方特旱季节,人们为了保障农产品产量无奈地利用未经处理或处理不彻底的生活污水、工业废水浇灌田地;也包括在广大的灌区,人们并未意识到灌溉用水受到了污染,无意之中将含有污染物质的水浇灌到了农田,造成土壤污染。白银市污水灌区调查分析结果表明,Cd为重度污染,Hg、As、Ni、Pb、Cu、Zn等在大部分区域内属于中度污染,个别区域为重度污染[17]。西安市西北郊沣惠渠灌区调查分析结果表明,长期污水灌溉,农田土壤Cd、Hg、Cr、Cu、Zn5种元素表现出不同程度污染,其中Cd和Hg污染尤为严重[18]。利用污水浇灌农田是造成土壤污染的主要原因,我国80%的土壤污染与灌溉有关[19];环境保护部和国土资源部开展的首次土壤污染状况调查结果表明,55个污水灌溉区中有39个(占71%)存在土壤污染问题,在1378个土壤点位中,超标点位占26.4%,主要污染物为镉、砷和多环芳烃[8]。
(2)不合理地使用农药。农药包括各种杀虫剂、杀菌剂、杀螨剂、杀线虫剂、杀鼠剂、除草剂、脱叶剂、植物生长调节剂等。不合理地使用农药主要体现在3个方面:一是违规使用高毒高残留农药;二是过量使用农药;三是在不适宜的时间使用农药。农药在农业保产增产中发挥了重要作用,但不合理使用农药所造成的土壤污染问题日益突出,全国受农药污染的农田土壤已达933万hm2[7]。
(3)不合理地使用肥料。关于肥料对土壤的污染问题,人们一般只关注化肥,很少关注有机肥。实际上,不仅化肥会污染土壤,有机肥同样也会污染土壤。
化肥污染包括3个方面:一是某些用于生产化肥的原料中所伴生的天然重金属物质在化肥生产过程中未被完全清除,导致化肥中含有重金属而污染土壤,在部分磷肥中存在这种现象[20-21],如有学者认为,2013年湖南的“镉米”事件主要是农田使用的磷肥中镉含量高[16],吴卓耕等人的分析结果也表明土壤镉含量高与长期大量施用磷肥有直接关系[22];二是过量使用化肥和化肥与有机肥比例失衡造成土壤结构恶化和土壤微生物环境的改变,或因土壤环境的改变加剧土壤中有害重金属物质活化,危害农作物;三是由于过量使用化肥,未被作物吸收的化学成分进入水体(包括地下水和地表水),污染水环境。
有机肥污染主要是指有机肥中含有的有毒有害物质对土壤的污染。农民自家粗制的农家肥,有的因掺入含毒生活垃圾(包括电子产品废弃物、各类化学试剂)而含大量有害污染物质,有的是掺入含重金属的湖塘底泥或污水处理厂含重金属的污泥,有的是牲畜粪便本身含有病原菌、重金属、激素、抗生素及其他有机污染物[23];另外,不少商品有机肥同样含有重金属等有害物质。如刘荣乐等人对162个商品有机肥样品测试分析结果表明:按照我国现有的有机-无机复混肥料国家标准(GB18877-2002)在162个测试样品中有1个样品Cr超标,2个样品Pb超标,9个样品Cd超标;但按照德国腐熟堆肥中部分重金属限量标准,在162个样品中有110个Cd超标,73个Ni超标,31个Zn超标[24],等等。王飞等人于2012年8~11月对华北地区42个商品有机肥样品测试分析结果表明:按照中国有机肥行业标准,Pb的超标率高达80.56%,其他测试重金属不超标;但按照德国腐熟堆肥标准,大部分测试重金属超标[25]。
(4)不合理使用地膜。2012年全国地膜使用量131.1万t,地膜覆盖面积1758万hm2。地膜在我国各地的广泛推广使用,大大延长了冷凉地区农作物种植季节,扩大了某些农作物的种植区域,提高了农产品产量。但与此同时,大量的废弃残膜也带来了农田白色污染问题[26]。
3农田土壤污染防治对策
3.1首要工作是强化土壤污染防控
土壤污染具有隐蔽性、滞后性以及累积性和治理的艰难性,农田土壤一旦受到污染,其治理难度很大,成本很高。因此,必须强化污染防控,控制污染物进入土壤。当前最为迫切的工作有8个方面:
(1)严控工矿企业三废(废水、废气、废渣)排放,强化垃圾堆放场和矿区尾矿库的防渗、防漏、防刮(风吹)、防冲(洪水冲击)能力,防止污染物质进入水体、大气和农田。
(2)强化灌溉水源质量监控工作。一旦发现水源受到污染,及时通报相关灌区,严控未经处理和处理不达标的污水灌溉农田。
(3)严控高毒、高残留农药的使用,并强化农药使用知识的宣传,做到科学用药。
(4)强化化肥质量监控,尤其是强化对磷肥重金属的监控,严控重金属超标化肥进入市场,并强化科学用肥技术的推广,做到化肥用量适度、化肥施用时机与频率适宜、化肥与有机肥比例合理。
(5)强化对商品有机肥重金属等有害物质的监控,严控重金属等有害物质超标的有机肥进入市场。
(6)开展对农村粗制农家肥质量的抽查检测工作,并加大宣传力度,让广大农民认识到含毒生活垃圾等有害物质进入农家肥的危害性。
(7)强化农家肥无害化处理技术的研发与推广,并针对广大农民自制农家肥所存在的重金属污染问题,开展有机肥安全生产与使用专项行动。
(8)科学使用地膜,广泛推广可降解地膜或可回收地膜,严控地膜对土壤的污染。
3.2因情而宜,走综合治理之路
首先应强化对土壤污染状况的调查,包括污染物类型、污染物来源、污染程度、污染区域的水热环境与土壤环境状况,以及不同作物对各类污染物的响应机理等,针对不同区域、不同类型的污染土壤走不同的治理之路。
(1)改善土壤环境,促使有害重金属固化,减轻对农作物的危害。重金属在自然界是一种客观存在的微量元素,也普遍存在于土壤之中。重金属成害需要一定的条件,一是含量超过一定的标准,二是有适宜的环境条件。比如,重金属Cd在pH值为4.5~5.5时最容易被水稻吸收[27]。通过增施有机肥和在土壤中加入化学试剂,提升土壤pH值到5.5以上,土壤中黏土矿物和氧化物与重金属生成络合、螯合物,性质趋于稳定[28],水稻对镉的吸收性大大降低。
(2)调整粮食作物品种结构,躲避重金属污染。不同的作物品种对重金属有着不同的吸附能力,通过调整粮食作物品种结构,可以大大地降低重金属的污染。如粳稻与籼稻相比,其对重金属Cd的吸收性小得多,台湾在镉米事件之后,大力推广粳稻种植,劝阻农户在Cd浓度较高的区域种植籼稻[27]。
(3)暂时性退出可食用性农作物的生产,改种非食用性植物。某些受到污染的农田不能继续从事粮食、蔬菜、水果等可食性农产品的种植,但可以种植绿化植物或其他非食用性工业原料作物。当然,在选择非食用性工业原料时,必须考虑它们在后续可能对人类造成的危害。
关键词:土壤修复;表面活性剂;增溶作用;吸附;胶束
中图分类号:X131.3文献标识码:A文章编号:16749944(2013)05016305
1引言
土壤是各种污染物的源和汇。农业生产中的化肥、农药大量施用,城市垃圾的随意堆放,油井开采的措施不当等人为因素都造成土壤有机污染的加剧。土壤是一类特殊的环境体系,由固-液-气-生物等多相介质构成。土壤成分的复杂性决定了其污染状态的复杂性,有机物、重金属等以不同的结合态或游离态存在于土壤中[1],因此,土壤污染的修复难度很大,选择合适的修复方法对于防止污染物的迁移扩散及恢复土壤的生态功能有着重要意义。
2土壤有机污染及修复方法概述
选择合适的修复方法首先要了解有机污染物在土壤中的存在状态,通常认为污染物吸附于土壤有机质上,但来源不同的土壤或不同种类的污染物其吸附行为存在差异,还没有统一的理论。目前土壤有机污染的修复方法包括热修复、生物修复和化学修复,实践中需综合考虑被污染土壤的特点和所要达到的目的从而选择合适的修复方法。
2.1土壤有机污染的特点
有机污染物在土壤上的吸附行为决定着其在土壤环境中的迁移转化、归趋、生物生态效应及修复、缓解途径和机制。目前较为认可的吸附理论是分配理论,认为弱极性非离子有机物从水相吸附到土壤有机相是有机物在土壤中的分配过程,土壤吸附作用的强弱取决于有机质含量[2]。但分配理论无法解释土壤分配系数与土壤复杂的有机成分之间的关系及吸附等温线的非线性
Key words:the cities of Guangzhou,Foshan and Zhaoqing;API;SO2;NO2;PM10等问题,相应的,关于土壤分配系数变化、低浓度非线性吸附、复合污染吸附行为及效应的研究成为焦点。
2.1.1土壤分配系数随土壤成分而变化
同一种有机物在不同土壤上的分配系数相差数倍。土壤有机质(SOM)的组成影响土壤分配系数,研究者以不同方法证明,SOM极性越高,其吸附有机污染物的能力越低。综合研究表明,有机污染物在土壤上的分配系数变化受以下因素影响[3]:土壤的来源和有机质的腐殖化程度,特别是有机质的组成与结构(如极性、方向性、脂肪性);水中存在溶解性有机质(Dissolved Organic Matter,DOM)。
这些影响因素表明,在选择土壤有机污染的修复方法时,要注意对土壤状况的调查,对方法的小规模试验,对于不同的土壤来源,其修复方法和操作过程应有所差异。
2.1.2污染物的低浓度影响吸附等温线
由于土壤中有机污染物的浓度通常较低,有机物的吸附行为更为复杂[4,5]。SOM可能存在不同的形态,如玻璃态对有机物的吸附速率大于橡胶态;焦炭类物质的存在与SOM形成竞争吸附,并且焦炭类物质的浓度较低时,非表面吸附现象较明显;另一方面,当SOM被水饱和后将增加极性有机物的表面吸附位。上述因素都会导致吸附等温线出现非线性的特征,由此引出的特殊吸附作用理论也成为研究的焦点。
2.1.3土壤有机污染属于复合型污染体系
土壤环境是由固-液-气-生物等多相介质构成的复杂体系,污染物来源众多,组成复杂,而污染造成的生态效应具有长期性综合性的特点[6,7]。因此,研究土壤有机污染的修复也应建立在多介质多过程的复合体系理论基础之上[8]。本文介绍的表面活性剂修复技术就是基于这一理论的修复方法之一。
土壤有机污染的特点是,污染物在土壤中的迁移变化属于多介质多过程的复合污染体系,污染物的低浓度吸附超出了线性理论的研究范畴,不同来源的土壤对污染过程和修复过程作用差别很大,因此,研究土壤有机污染现状需要针对实际土壤环境的特点做详细的分析和试验才能进一步寻找合适的修复方法。
2.2土壤有机污染的常见修复方法
土壤有机污染往往超出了土壤环境的自净能力,为了恢复土壤的生态和农业效用,已有多种用于土壤有机污染的修复方法。下面介绍其中应用较为广泛的几种,同时与表面活性剂修复方法加以比较。
2.2.1热修复方法
土壤有机污染的热修复方法原理是,利用有机物的热挥发性,采用加热的方法将污染物从土壤中解吸出来。热修复方法工艺简单,技术成熟,但该方法能耗过大,导致操作费用很高,而且从适用范围来讲,加热方法也只适用于易挥发的有机污染物[9]。
2.2.2生物修复方法
土壤有机污染的生物修复方法是利用土壤定的微生物将有机污染物降解,以恢复土壤的生态能力[10]。土壤中通常存在高效降解污染物的微生物,如能将其驯化成优势微生物,通过优化操作条件,可以加速微生物的降解作用,修复被污染土壤[11]。
生物修复方法效果较好,但所需修复时间较长。在各种污染介质的修复中,生物方法都因成本较低、副作用小而受到较多关注。但是在土壤污染的修复中,因为土壤成分和生物结构的复杂性,生物修复方法的修复效率还有待提高。
2.2.3化学修复方法
土壤有机污染的化学修复方法相对生物修复方法更为简单,在土壤中注入表面活性剂和有机溶剂,提高有机污染物的溶解性和流动性,使其从土壤中洗脱出来,即利用表面活性剂和有机溶剂实现强化的洗脱效果[12]。
由于污染物常常被土壤有机质强烈吸附,降低了其生物可利用性,因此,从解吸的角度修复土壤有机污染是可行的。化学方法正是利用了洗脱剂在有机物相互吸附过程中的影响,使有机污染物脱离土壤有机相。
以上3种方法是常见的土壤有机污染的修复方法,分别从不同角度解决土壤有机污染的问题,从修复效率和恢复土壤的生态功能来讲,化学修复是相对温和而有效的方法。其中,表面活性剂修复技术是一种应用广泛的化学洗脱方法,下面将就土壤有机污染的表面活性剂修复技术做详细的介绍。
3表面活性剂修复技术概述
土壤中的有机污染物往往以吸附态存在,而大多数修复技术针对溶解态污染物最有效,因此吸附影响了其修复效率。表面活性剂能够增加污染物的溶解性和迁移性,因此利用表面活性剂的化学洗脱技术收到重视。
3.1表面活性剂的特点及其增溶作用
表面活性剂分子的特点是具有两性基团,亲水基团和疏水基团(亲脂基团)。表面活性剂能够显著降低接触界面的表面张力,增加有机污染物特别是疏水有机污染物在水相的溶解性[13]。
当表面活性剂浓度很低时,表面活性剂的存在形式为:单体的疏水基团靠拢而亲水基团分散在溶液相;当表面活性剂达到一定浓度时,单体迅速聚集,形成球状、棒状或层状的“胶束”,该浓度称为临界胶束浓度(Critical Micelle Concentration,CMC)[14]。胶束是由以疏水性基团为核心,亲水性基团包裹疏水核心构成的集合体,胶束外表面的亲水性使其可以在土壤水相中自由运动,摄取溶解态有机污染物而发挥增溶作用。表面活性剂单体也可以增加有机污染物的溶解性,但其效果相对于胶束态并不明显。胶束态是表面活性剂的高效作用状态,胶束态的表面活性剂可以显著增加有机污染物的溶解性。
根据“相似相溶”的原理,疏水性有机污染物有进入胶束内部的趋势,因此当表面活性剂浓度超过CMC时,污染物分配趋于进入胶束核心,大量胶束的形成增加了污染物的溶解性。
3.2用于土壤有机污染修复的表面活性剂类型
表面活性剂按亲水性离子分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性离子表面活性剂。目前常用于土壤有机污染修复的表面活性剂列于表1[14]。
2013年5月绿色科技第5期表1表面活性剂类型举例
类型名称目标污染物非离子型表面活性剂十二烷基聚氧乙烯醚十二烷、癸烷、苯、甲苯、氯苯、二氯苯、三氯乙烯、多环芳烃辛烷基聚氧乙烯醚多环芳烃壬烷基聚氧乙烯醚多环芳烃辛基苯基聚氧乙烯醚三氯乙烯、四氯乙烯、三氯苯、DDT、多氯联苯壬基苯基聚氧乙烯醚三氯乙烯、四氯乙烯、二氯苯、四氯苯、多环芳烃聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯烷烃聚氧乙烯油酸酯十二烷、甲苯、三甲苯、菲十二烷基硫酸钠广泛用于去除各种有机污染物阴离子表面十二烷基苯磺酸钠活性剂十二烷基双苯磺酸钠其他皂角甘萘、六氯苯石油磷酸盐DDT、三氯乙烯、多环芳烃环糊精多环芳烃乙烯吡咯烷酮/苯乙烯多环芳烃
带有阳离子的表面活性剂不常使用,因为土壤颗粒带负电,会吸附表面活性剂的阳离子,使其难以发挥增溶作用。一般,非离子表面活性剂比阴离子表面活性剂洗脱效率更高,可能原因有两方面,一是阴离子表面活性剂的CMC较高,同等浓度下不容易形成胶束,二是因离子表面活性剂组分在含水层的沉积,沉积在介质表层的表面活性剂会增加土壤的有机碳含量,增加了土壤的疏水性,不利于有机污染物从土壤上解吸下来[14]。
3.3表面活性剂修复土壤的影响因素
表面活性剂用于土壤有机污染的修复效果受到各种因素影响,这些因素可能会影响表面活性剂的CMC,或影响土壤有机质的成分,或影响表面活性剂增溶有机物的过程,下面分别说明。
3.3.1表面活性剂的性质
表面活性剂的性质包括其类型、在土壤中的饱和浓度及水油平衡值(HLB)[15]。
表面活性剂分子的疏水基团一般是由烃基构成的,而亲水基团则由各种极性基团组成,种类繁多,因此,表面活性剂在性质上的差异,除与烷基的大小和形状有关外,主要与亲水基团的类型有关。前面已提到表面活性剂用于土壤有机污染修复常见的类型是非离子型和阴离子型,两种类型的作用效果不同,非离子型的表面活性剂CMC低,易形成胶束,修复效果好[16-18]。但部分污染物反而在因离子表面活性剂作用时效果好,在实际修复时,要做详细的分析和试验才能确定。
表面活性剂在土壤中存在饱和浓度,研究表明:表面活性剂接近饱和浓度时,才会有明显的洗脱作用,当表面活性剂用量远远低于土壤饱和量时,表面活性剂被土壤所吸附,反而不利于洗脱作用的发挥。
表面活性剂作为一种两性物质也有分配于水相和油脂相的动态平衡,水油平衡值(HLB)是描述表面活性剂在水相和油脂相达到动态平衡时其分配比例的参数。表面活性剂的HLB越低,修复作用越好。原因是表面活性剂在一定范围内越易溶于油脂相,与有机污染物的亲和力越强,越易将其从土壤中洗脱下来[19]。
3.3.2被污染土壤的成分
有机污染物在土壤上的吸附受到SOM含量的影响,实际环境中,表面活性剂也会被SOM吸附[20],影响其增溶或洗脱作用。若土壤有机质含量偏低,粘粒含量将成为影响洗脱效果的重要因素[3]。粘粒含量高的土壤洗脱过程较慢,且表面活性剂的有实际浓度低。原因是粘粒含量高时,土壤对有机污染物和表面活性剂的吸附同时加强,导致洗脱作用的滞后。如果仅考虑表面活性剂的洗脱修复作用,这也造成了表面活性剂的浪费,但有研究发现,表面活性剂吸附于土壤可以从土壤内部降低相界面表面张力,从而增加有机污染物的渗出。
3.3.3共溶剂的辅助作用
共溶剂指的是甲醇等小分子有机溶剂,在水相中加入适当浓度的有机溶剂可以大大提高有机物在水相的溶解度。共溶剂与表面活性剂共同使用时,由于共溶剂分子大小比表面活性剂胶束分子小得多,能有效地帮助疏水性有机污染物由土壤有机相向水相迁移。另外,共溶剂本身也能溶解于胶束核心,形成一个溶剂-表面活性剂大胶束,增大了核心的有效容积,提高了有机污染物的分配能力[14]。
4表面活性剂修复机理
表面活性剂对土壤的修复主要通过增加有机污染物的溶解性,使污染物从土壤上解吸下来,并随洗脱液迁移离开土壤。表面活性剂的修复机理可以从其增溶过程来理解[3,14,20]。表面活性剂对有机污染物的增溶过程分为直接增溶和间接增溶两种机制,下面分别详细说明,并引入公式对表面活性剂的增溶能力进行评价。
4.1表面活性剂的增溶机理
大部分有机污染物通过各种化学作用力吸附在土壤有机质(SOM)上,其中主要是疏水作用力,另有部分有机污染物溶解于土壤颗粒周围的水相中,溶于水相的污染物和吸附与SOM的污染物形成动态平衡。表面活性剂对有机污染物也靠疏水作用力而吸附,且表面活性剂对有机污染物的吸附能力强于土壤有机质,作用的结果即是有机污染物从SOM上解吸下来,进入水相。表面活性剂夺取有机污染物的过程尚不确定,根据表面活性剂是否直接接触污染物,分为直接增溶和间接增溶两种过程[21]。
4.1.1直接增溶过程
表面活性剂对有机物的直接增溶过程认为表面活性剂单体先接触污染物的分子,再形成胶束。
表面活性剂随洗脱液进入土壤颗粒周围的水相,接触溶解态的污染物并通过疏水作用吸附污染物,随着表面活性剂浓度的增加,直至超过CMC,吸附了污染物的单体将以污染物为核心形成胶束。胶束在洗脱液中扩散,携带污染物迁移离开被污染土壤。由于污染物的溶解态和吸附态存在动态平衡,吸附于SOM的污染物会进入水相,进而重复表面活性剂夺取污染物的过程。最终,大部分污染物都将被表面活性剂夺取,并洗脱出去。
4.1.2间接增溶过程
表面活性剂对有机物的间接增溶过程认为表面活性剂先形成胶束,再通过水相介质获取污染物,使其进入胶束核心。
表面活性剂也是先进入土壤颗粒周围的水相,由于浓度高于CMC,迅速形成胶束态,分散于水相。由于胶束表面是亲水的,与疏水的污染物相互排斥而无法接近。间接增溶机理认为有机物在水相的溶解态是以被水相包围的状态存在的,因此表面活性剂胶束可以通过接触水相而间接摄取污染物。接下来的扩散迁移过程与直接增溶相同,也造成动态平衡的移动,而增加污染物的溶解性。
4.2表面活性剂的增溶能力评价
为了选择合适的表面活性剂进行土壤修复,需要先确定其对污染物的增溶能力,可以通过理论对比或试验分析来确定。下面引入评价表面活性剂增溶能力的两个公式。
公式(1)[3]:
S*w/Sw=1+XmnKmn+XmcKmc(1)
其中各参数的含义如下:S*w-有机物的表观溶解度;Sw-有机物在纯水中的溶解度;Xmn-单体形式的表面活性剂浓度;Xmc-胶束形式的表面活性剂浓度;Kmn-有机物在表面活性剂单体和水之间的分配系数;Kmc-有机物在表面活性剂胶束和水之间的分配系数。
该公式考虑到表面活性剂单体和胶束两方面的增溶能力,是相对于没有任何增溶剂时污染物的溶解能力来表述的。当表面活性剂浓度低于CMC时,考虑Kmn大小,即表面活性剂单体相对对有机物的增溶能力,同理,高于CMC时,则主要考虑Kmc大小。Kmn和Kmc均与有机污染物的疏水性正相关,与表面活性剂的水油平衡值(HLB)负相关。
公式(2)[22]:
MSR=S-SCMCCS-CMC(2)
其中各参数的含义如下:MSR-摩尔增溶比;CMC-临界胶束浓度;CS-表面活性剂浓度大于CMC时的任一浓度;S-表面活性剂浓度为CS时有机物的表观溶解度;SCMC-表面活性剂浓度为 时有机物的表观溶解度。
该公式只考虑表面活性剂胶束的增溶作用,以达到临界胶束浓度(CMC)前的溶解性参数作为对照。可以利用该公式通过试验来估计表面活性剂对某种污染物的增溶效果,如图1。
图1以试验方法估计表面活性剂增溶效果的示意图
评价表面活性剂增溶能力的公式还有多种,例如与表面活性剂的辛醇水分配系数相关的评价公式,以及考虑到表面活性剂在土壤上的吸附而对增溶产生的负作用的公式等[20]。不管哪种公式,在应用时都要考虑到土壤环境的复杂性以及表面活性剂与污染物的多种作用力综合增溶的效果。
5表面活性剂修复技术的展望与思考
5.1表面活性剂修复技术的展望和应用
土壤有机污染日益严重,寻找快速高效的修复土壤有机污染的方法十分重要。表面活性剂由于其特殊的结构、性质及性能,在土壤有机污染修复中的应用获得越来越多的关注。
表面活性剂属于化学洗脱法的一种,利用水头压力推动洗脱液通过被污染土壤,将污染物从土壤中洗脱出去,然后再用泵将洗脱液抽提出来,并对含有污染物的洗脱液进行处理。洗脱液中含有表面活性剂和共溶剂,也可以针对被污染土壤的特点加入络合剂[14]。表面活性剂在土壤有机污染修复中的作用主要是通过自身在多介质中的吸附和溶解行为,形成不同的吸附态和溶解态,从各方面对有机污染物产生增溶作用,来改变有机污染物在土壤上的吸附行为和生物可利用性,进而达到修复土壤有机污染的目的。
化学与生物相结合修复是当前土壤有机污染最具潜力的修复方式,基于表面活性剂和其他化学试剂的活化作用,洗脱土壤污染物,增大污染物在水中的溶解度,改善其生物可利用性,促进微生物对污染物的降解或植物对污染物的吸收,提高被污染土壤的修复效率[8]。
表面活性剂修复技术已广泛用于土壤有机污染的修复,但其推广应用仍存在一些问题。主要是表面活性剂的回收和存留于土壤中的毒性问题。
表面活性剂的回收是从修复成本和环境保护两个角度来考虑的。表面活性剂用于土壤有机污染修复中,使用的浓度一般较高,同时表面活性剂在洗脱中损失很大,这一部分损失多是在土壤中的吸附截留。表面活性剂的回收需将有机污染物与表面活性剂彻底分离,利用空气吹脱法、萃取法和沉淀法等方法可以将污染物从洗脱液中分离出去,再通过膜分离、泡沫分离等方法将表面活性剂浓缩提取。回收费用与损失造成的浪费相比,仅占一小部分,因此回收表面活性剂在经济上是可行的。同时,可以将环境影响减到更小。
表面活性剂的毒性问题是一直以来关注的焦点,虽然目前的研究表明表面活性剂对生物没有毒性作用,也无生物积累效应[23],但表面活性剂种类繁多、性质各异,长期存在于土壤中仍然存在环境隐患。在工程应用时,除了注入洗脱液进行修复外,还需在修复完成后,冲洗残留的表面活性剂,将其从土壤上解吸下来。另外,表面活性剂的降解主要靠生物降解,因此,在修复完成后应创造有利条件加快表面活性剂的生物降解。
近年来,“生物表面活性剂”开始受到关注。生物表面活性剂是由微生物、植物或动物产生的天然表面活性剂[15]。由于其临界胶束浓度(CMC)低,修复效果好,易被生物降解,可以减少二次污染,因而应用前景良好。
5.2关于表面活性剂修复技术的思考
表面活性剂因其特殊的化学结构和对良好的活化性能,已广泛应用于人类生活和生产的各个领域,在环境保护领域,表面活性剂既是环境治理的去除对象,又是环境修复的有效工具。表面活性剂进入地表水环境中,将改变水的感官性状,产生泡沫,如果造成水源污染,将难以彻底清理。同时,表面活性剂在废水当中大量存在还会造成有机物的乳化、分散,增加废水处理的难度。可见,表面活性剂大量使用会给环境带来不利影响,应适当控制表面活性剂的使用。
表面活性剂的修复机理尚不完全清楚,对实践的指导作用还要靠详细的试验和分析来确定修复方案。目前的研究多集中于利用表面活性剂修复被特定有机物污染的土壤,而对于多污染成分和非均质土壤的复杂情况还不能全面了解其作用机理和修复过程,研究力度有待加强,且对修复机理的深入研究不应被忽视。
随着人类生活范围的扩张和工业生产规模的扩大,有机污染迅速扩张到土壤环境中,土壤作为一种多相多成分的复杂介质,往往是污染物的最终去向,同时土壤还承担着生态修复的重要任务。土壤环境的保护应该受到更多的重视,不仅包括被污染土壤的修复和污染物的彻底隔离,还应对污染的产生和扩散加以控制,这样也将避免因修复导致的负作用使土壤失去生态功能。
综上所述,表面活性剂对土壤有机污染的修复主要靠其对污染物的增溶作用,将污染物从土壤有机质中解吸下来,进一步通过洗脱去除污染物,或由生物降解和富集作用缓解土壤受污染的程度。表面活性剂在土壤有机污染修复中具有很大的应用潜力,并已积累了一定的研究成果,但仍存在许多问题有待于进一步的研究和实践来阐明其修复机理。另一方面,从污染控制的角度,应着力减少有机污染物向环境中的排放,保持土壤的生态功能。
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关键字:土壤包气带,防污性能
中图分类号:Q938文献标识码: A
1、 试验材料及原理
本次土柱淋滤试验共进行了4组,污染物淋滤液分别为柴油、苯、CODcr、Cr6+。80cm厚粉砂土的土柱各1组,编号分别为1、2、3、4。试验目的主要是为了确定包气带土层对污染物的吸附能力及其浸出污染物情况。
将所取包气带土样装填于内径Φ10.10cm的土柱中,装填过程中每隔3cm左右用木桩捣实,土柱下部垫一层碎石(粒径0.2-0.3cm)。
2、试验方法及检测方法
试验装置见图2-1,试验时,由供水瓶向土柱顶部输送淋入液,并保持土柱上部土层处于饱和状态,水位10cm。当底部出水口处无水溶液渗出时,测量体积,并取样分析,据此计算试验时段内吸附在包气带土壤中的污染物量和浸出量。
吸附在土柱中的离子量W由下式计算:
W =(c0 V进- ct V出- V孔 c0)×10-3(1)
式中:V进―进入土柱的污染溶液总体积(mL);
V出―达到穿透后从土柱中渗出的溶液总体积(mL);
V孔―穿透后残留在土柱孔隙中淋滤液的体积(mL);
c0―污染溶液初始浓度(mg/L);
ct―渗出液中污染物的平均浓度(mg/L)。
单位重量包气带土样在试验时段污染物的吸附量w计算公式为:
w=W/(ρ土V柱)(2)
式中:ρ土―土柱中土样的密度(kg/cm3);
V柱―土柱总体积(mL),计算公式如下:
(3)
式中:Ф―土柱内径(cm);
L―土柱高(cm);
图2-1 土柱淋滤试验装置示意图
3、 试验结果及讨论
本次试验的初始淋滤浓度、试验时间、监测样品数量和监测方法见表3-1。
表3-1拟建工程厂区试验测试参数和方法表
序号 项目 淋滤浓度(mg/L) 试验时间(天) 检测样品(个) 检测方法
1 柴油 0.603 0.83 8 色谱
2 苯 21.28 1.5 9 色谱
3 CODCR 798 0.83 6 重铬酸钾法
4 Cr6+ 75 1.5 10 色谱
按照污染物因子种类分别对淋滤实验结果做出论述;4组实验的开始时间均定为:由供水瓶向土柱顶部输送淋滤液时开始计时,淋滤试验渗出液浓度数据如表3-2。
表3-2 淋滤试验渗出液浓度数据
项目 柴油 苯 CODcr Cr6+
样品编号 渗出时间(h) 渗出液浓度(mg/L) 渗出时间(h) 渗出液浓度(mg/L) 渗出时间(h) 渗出液浓度(mg/L) 渗出时间(h) 渗出液浓度(mg/L)
1 1 0.211 2 3.24 4 592 1 55
2 2 0.239 4 3.6 8 715 2 54
3 4 0.267 6 4.11 12 781 4 55
4 6 0.344 12 9.1 16 784 6 56
5 8 0.429 14 9.97 18 790 8 56.5
6 12 0.475 16 12.24 20 791 12 70
7 16 0.458 24 18.41 16 71
8 20 0.475 30 20.03 20 71
9 36 21.11 28 71.5
10 36 71.5
表3-3包气带吸附量计算一览表
项目 柴油 苯 CODCR Cr6+
W(mg) 66.02 108.00 304.73 125.01
w(mg/kg) 6.61 10.81 30.52 12.52
通过对吸附试验结果的统计,可知:柴油、苯、CODcr、Cr6+分别在8h、24h、12h和12h时达到吸附平衡,其污染物去除率分别达到42.9%、13.5%、2.1%和6.7%。饱和吸附量分别为6.61 mg/kg、10.81 mg/kg、30.52 mg/kg和12.52 mg/kg。粉砂土对柴油、苯、CODcr、和Cr6+都有一定的吸附能力。对比4组实验结果可以看出,包气带对CODcr的吸附性能较强,达到30.52mg/kg,对石油类(柴油)的吸附量较弱,单位吸附量仅为6.61mg/kg。
由试验结果可以得出:包气带土壤对与石油类污染物的吸附能力较差,很快即达到吸附饱和,这是因为包气带土壤中所含的粘土矿物中存在着大量可交换的亲水性无机阳离子,使其表面形成一层薄的水膜,阻碍了疏水性有机污染物的表面吸附,而本研究中的石油类污染物和苯系物均为疏水性有机物,包气带土壤有机污染物的吸附主要是通过其层间结构来实现的。为了减小水分子竞争吸附,提高土壤对有机污染物吸附的能力,需对其进行改性处理。通常采用某种有机阳离子,通过离子交换作用将粘土矿物中原有的无机阳离子置换出来,使其成为疏水性有机粘土,从而提高其有机吸附能力。包气带土壤对于重金属离子较大的吸附量则是由于其含有的粘土矿物具有较大的比表面积及离子交换容量。根据刘长礼的研究结果,胶泥土、粘土、粉砂质粘土对污染物的防护能力依次减小,即粒径越小,胶结程度越高,土壤对污染物的截留能力越强。本研究中包气带土壤对各种污染物的吸附能力均较低,这是由于所取用的包气带土壤以粉砂土为主,相应的土壤颗粒的粒径较大,所含粘土矿物较少,故对各种污染物的截留吸附能力较小。
【关键词】土壤石油污染 化学治理 物理治理 生物治理
中图分类号:x55文献标识码:a文章编号:1003-8809(2010)-08-0002-01
随着经济的发展和能源的紧缺,石油在现代社会中占据着越来越重要的地位。石油的开采规模在不断的增加,应用越来越广泛。但是随着石油的大规模开采以及石油化工业的发展,石油及石油化工生产中的产生的环境问题也愈加严重,已经成为一个不容忽视的问题。
在石油和石化产业的开采和生产过程中以及在石油的运送过程中造成了一系列的环境问题:
首先,大量的石油物质泄露到周围的土地。含油物质进入土壤后,破坏土壤结构,降低土壤的透水性,同时含油物质中的反应基能够与土壤中的无机氮磷结合从而降低了土壤中有机质含量。最终破坏微生物的生存环境,影响微生物的生存,降低土壤的活性。
其次,是化工厂中的石油以及泄漏到土壤中的石油气体的挥发,会对周边的空气产生恶劣的影响,甚至直接影响到周围人群的身体健康。研究表明,部分脂溶性物质对神经系统有很大的副作用,而一些多环芳烃类物质则会直接影响肝、肾和心血管系统等的正常功能,甚至引起癌变。
再次,石油和石化产业还能够产生严重的水污染。针对石油污染愈加严重的现象,对于如何治理石油污染也进行了深入的研究并在具体的治理过程中积累了经验和教训。这里仅就石油引起的土壤石油污染的治理进行论述,以资参考。
根据在治理土壤石油污染中的原理的不同可以将治理方法分成:物理治理、化学治理和生物治理。
1、 土壤石油污染的物理治理
物理治理是利用土壤和污染物物理特性的不同,通过一些物理方法降低污染物对土壤的方法。土壤石油污染的物理方法主要有换土方法、焚烧方法和隔离方法。
换土方法顾名思义就是用有污染的土壤将污染的土壤换掉。这种方法适合重度污染且难以治理的土壤石油污染,但是这种治理方法显然没有将污染的土壤治理彻底、指标不治本。
焚烧法是根据石油类污染物易燃烧的性质,在高温条件下将污染物燃烧掉,从而实现土壤石油污染治理的目的。在焚烧法治理土壤石油污染的过程中,又会产生空气污染,且焚烧的面积不宜过大,这就使得焚烧法在治理土壤石油污染的过程中有了很大的局限。
隔离法只采用粘土或者采用惰性材料将被石油污染的土壤和没有污染的土壤隔离起来,这种方法只是暂时的防治了石油污染物的迁移、防治污染的扩展,并没有起到真正的污染治理的作用。
2 、土壤石油污染的化学治理
化学治理方法是指在土壤石油污染治理的过程中理由污染物和改良剂之间不同的化学性质通过发生化学反应来治理土壤石油污染的治理方法。主要的化学治理方法有:化学氧化方法、萃取方法和土壤洗涤方法。
化学氧化方法是利用向污染的土壤中喷洒或注入化学氧化剂,使其与污染物质发生化学反应从而改变污染物的化学性质来实现治理土壤石油污染治理的目的。使用化学氧化法治理污染土壤中常用的化学氧化剂主要有臭氧、过氧化氢、高锰酸钾、二氧化氯等。其中以二氧化氯的性价比最高。
萃取方法是依据相似兼容原理,对石油污染土壤中的石油进行萃取、回收,实现对污染土壤的治理的方法。但是萃取法有很大局限性,不仅要污染土壤中的石油含量高,而且代价高,不适宜大面积使用,不能彻底治理。
土壤洗涤方法是将污染土壤混入到洗涤剂中,利用洗涤剂、污染物不同的性质从水相中将部分污染物从土壤中分离出来最终实现对污染土壤的治理。但是土壤洗涤方法操作复杂且成本很高,因此也不适宜大范围的使用。
3 、生物治理方法
生物治理污染土壤的方法是指利用特定的生物吸收、降解土壤中的石油污染物,从而是想净化土壤、修复生态的治理方法。
3.1 利用微生物治理土壤石油污染的方法
微生物治理技术是一定的微生物,在可调控的环境条件下将有毒污染物转化为无毒污染物的处理技术。由于利用微生物方法处理环境污染时具有速度快、消耗低、效率高且无二次污染的显著优点,因此,对微生物治理方法研究较为成熟。在利用微生物治理土壤石油污染的过程中,根据是否取土又可以将微生物治理方法分成两类:原位生物修复方法和异位生物修复方法。原位生物修复方法是不取土在污染土壤所在地进行治理的方法,较为常用的方法有:生物培养法、生物通气法。异位生物修复方法是将污染土壤移至专门的地点进行治理的方法。常用的方法有:土壤堆腐法、生物反应器法。
3.2 利用植物自治理土壤石油污染的方法
此种方法是利用植物及其共存微生物体系对土壤中的石油污染物进行降解,从而实现清除土壤中的石油污染物目的。与其它的治理方法相比,利用植物治理的方法成本较低并且对周边的环境影响小在某种程度上还具有改善生态环境的功效。但是这种治理方法对于植物的选择有特殊的要求:首先,要有较强的对污染物质的吸收能力:其次,要有强大生命力和繁殖能力;再次,不能够影响人们的健康。
目前,我国虽已初步建立起了石油污染土壤修复的理论和技术体系,但这个体系还不成熟,尤其在微生物修复方面,尚缺乏全面的调查资料,更重要的是该体系中的大部分研究仍处于模拟实验阶段,还未找到一套可用于现场的、修复费用低、修复效率高、修复效果好、可操作性强的技术和工艺,石油污染土壤的修复技术仍需深入改革。 编辑
参考文献: