摘要

難降解的污染物進(jìn)入土壤對(duì)土壤生態(tài)結(jié)構(gòu)和對(duì)生物體的危害是難以恢復(fù)的。相比地表水污染和大氣污染，土壤和地下水污染更隱蔽，污染范圍更難以確定，隨著污染物在土壤中不斷遷移，污染也會(huì)不斷累積超標(biāo)，從而增大了修復(fù)難度。本文通過對(duì)比中美發(fā)展現(xiàn)狀，重點(diǎn)污染物修復(fù)技術(shù)介紹對(duì)中美土壤地下水修復(fù)進(jìn)行一個(gè)概述。

◆ 美國土壤地下水修復(fù)行業(yè)發(fā)展穩(wěn)定，法律法規(guī)相對(duì)完善，健全，技術(shù)應(yīng)用相對(duì)成熟，中國仍處理于起步階段，各項(xiàng)法律法規(guī)仍需進(jìn)一步完善，技術(shù)應(yīng)用相對(duì)單一。

◆ 土壤/地下水污染按污染物種類大致可以分為：重金屬污染、有機(jī)物污染、放射性污染、病原菌污染等多種類型。按污染源分類又可分為：工業(yè)污染源，農(nóng)業(yè)污染源和生活污染源。

◆ 本文重點(diǎn)討論針對(duì)重金屬污染及有機(jī)物污染的土壤地下水修復(fù)技術(shù)。技術(shù)的選擇需根據(jù)污染場地的具體情況進(jìn)行選擇，單一技術(shù)到聯(lián)合多技術(shù)也是未來的發(fā)展趨勢。

研究員介紹

邱薪瞳

杜克大學(xué)環(huán)境工程研究生畢業(yè)?，F(xiàn)于加州環(huán)保署洛杉磯水質(zhì)管理局從事地下水排污許可證的相關(guān)工作。

吳彤

南加州大學(xué)環(huán)境工程研究生畢業(yè)?，F(xiàn)于加州環(huán)保署洛杉磯水質(zhì)管理局從事地下水排污許可證的相關(guān)工作。

中美土壤地下水修復(fù)的發(fā)展現(xiàn)狀比較

1美國土壤地下水修復(fù)的發(fā)展現(xiàn)狀二十世紀(jì)后半葉，美國經(jīng)濟(jì)發(fā)生了深刻的變革，經(jīng)濟(jì)發(fā)展經(jīng)歷了從城市到郊區(qū)的轉(zhuǎn)移，污染場地伴隨城市擴(kuò)張或城市結(jié)構(gòu)布局的調(diào)整而產(chǎn)生。許多企業(yè)在搬遷后留下了大量的“棕色地塊”(Brownfield Site)，包括工業(yè)用地，汽車加油站，廢棄的廠房等，這些場地的土壤和水體在不同程度上被有害物質(zhì)所污染。“先污染、后治理”的彎路，誰都在走，美國走的尤為慘烈。不得不提，美國超級(jí)基金的來源。

美國拉夫運(yùn)河(Love Canal)地區(qū)位于紐約州北部的水牛城市附近。1942年至1953年間，胡克化學(xué)工廠在一條失去功能的運(yùn)河洼地中填埋了21800噸的化學(xué)廢棄物，上面只覆蓋了一層黏土。然后工廠將土地以一美金的價(jià)格賣給了紐約市政府。隨后該地區(qū)規(guī)劃建設(shè)，開發(fā)為住宅區(qū)，擁有近千戶居民和兩所學(xué)校。70年代開始居民發(fā)現(xiàn)地下水中出現(xiàn)異味。掩埋的化學(xué)廢物開始侵蝕容器，滲入土壤，對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦慕】翟斐晌：Γ用癯霈F(xiàn)畸形兒，居民癌癥的發(fā)病率與死亡率增高。到70年代末期，經(jīng)過多年的雨水沖刷，化學(xué)廢物已經(jīng)開始滲入到住宅地下室并形成毒氣釋放。1978年紐約州政府被迫將該地區(qū)封閉，學(xué)校關(guān)閉，幾百戶居民遷出。隨后，美國聯(lián)邦政府緊急宣布拉夫運(yùn)河地區(qū)為國家災(zāi)難區(qū)，成為了轟動(dòng)全美的“拉夫運(yùn)河事件”。

該事件的發(fā)生像一個(gè)導(dǎo)火索，導(dǎo)致各地紛紛調(diào)查，牽出一系列的驚人發(fā)現(xiàn)：美國境內(nèi)有成千上萬個(gè)類似于拉夫運(yùn)河的危險(xiǎn)廢物簡易填埋場和廢物傾倒場，猶如無數(shù)顆定時(shí)炸彈，嚴(yán)重威脅公眾健康和環(huán)境安全。由于已有法律體系無法解決大量廢棄場地所帶來的嚴(yán)重危害，在強(qiáng)大的社會(huì)輿論壓力下，國會(huì)于1980年通過了《全國性環(huán)境應(yīng)變補(bǔ)償及責(zé)任法》(Comprehensive Environmental Response, Compensation, and Liability Act, CERCLA)，該法案因其中設(shè)立的國家級(jí)污染修復(fù)基金而聞名，也被稱為《超級(jí)基金法案(Super Fund)》。相關(guān)的法律還包括：

◆《超級(jí)基金修正及再授權(quán)法》(Superfund Amendments and Reauthorization Act, SARA)

◆《緊急規(guī)劃及社區(qū)知情權(quán)利法》(Emergency Planning And Community Right to Know Act， EPCRA)

◆《資源保護(hù)及恢復(fù)法》(Resource Conservation and Recovery Act，RCRA)

對(duì)于污染較為嚴(yán)重的場地，在美國主要是由《超級(jí)基金法案》和《資源保護(hù)及恢復(fù)法》共同管理。后者則重在強(qiáng)調(diào)污染的預(yù)防，通過建立從“搖籃到墳?zāi)埂钡娜^程危險(xiǎn)廢物監(jiān)管體系來防治新增土壤污染。在超級(jí)基金的管理模式下，先對(duì)污染場地進(jìn)行初步調(diào)查評(píng)估，主要評(píng)估污染物對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境及居民生活的影響。之后再根據(jù)相關(guān)評(píng)分系統(tǒng)，將可能威脅人體健康、風(fēng)險(xiǎn)較大的場地列入國家優(yōu)先名錄(National Priorities List)。一旦被列入名錄，就需要對(duì)該場地進(jìn)行進(jìn)一步治理調(diào)查，并選擇適合場地狀況的處理方法進(jìn)行可行性研究，治理方案及計(jì)劃獲得批準(zhǔn)后，實(shí)施方才開始進(jìn)行修復(fù)治理。在場地修復(fù)達(dá)標(biāo)后，一般還需要進(jìn)行5年的跟蹤監(jiān)測，確認(rèn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)后，才將其從優(yōu)先名錄中刪除。在超級(jí)基金場地管理的各階段，需通知潛在的責(zé)任者參與相關(guān)管理事宜，同時(shí)及時(shí)向公眾公布在污染場地上將要采取的措施及各項(xiàng)決定。污染場地經(jīng)修復(fù)后若發(fā)現(xiàn)再被污染，還可列入名錄?！俺?jí)基金”不僅保證污染嚴(yán)重的項(xiàng)目優(yōu)先及時(shí)治理，更解決了治理資金的來源問題。美國污染場地的治理資金主要由責(zé)任方承擔(dān)(追溯歷史，追究責(zé)任主體，美國國家環(huán)境保護(hù)局可以要求相關(guān)責(zé)任方治理污染或者進(jìn)行處罰賠償，當(dāng)責(zé)任方難以確定時(shí)，資金將由聯(lián)邦“超級(jí)基金”或州一級(jí)政府承擔(dān)。據(jù)美國聯(lián)邦環(huán)保局的環(huán)境報(bào)告中顯示，自2000年到2016年，在《資源保護(hù)及恢復(fù)法》清理基線管理場地中，地下水污染已被控制的場地所占百分比由32%增加至84%，而存在污染擴(kuò)散問題的場地所占比例由18%降至1.5%。

注：圖片來源 [16]

從超級(jí)基金法案的確立到現(xiàn)在，美國土壤地下水修復(fù)行業(yè)已有近40多年的發(fā)展歷史，修復(fù)產(chǎn)業(yè)也已進(jìn)入平穩(wěn)發(fā)展階段。污染場地修復(fù)技術(shù)方面，美國也居于世界領(lǐng)先地位，技術(shù)方案也因地制宜針對(duì)不同的污染源而制定。對(duì)于地下水污染，隔離污染物、將污染水體抽出處理(Pump and Treat)、固定無害化污染物都是常見的治理方案。對(duì)美國超級(jí)基金管理的場地中地下水污染所使用的技術(shù)分類統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，從1986年至2008年，使用抽出處理技術(shù)的場地所占比例從68%下降至17%，原位修復(fù)技術(shù)使用比例也逐漸增至17%，在各種原位技術(shù)中，又以化學(xué)處理和生物修復(fù)為主。而土壤修復(fù)項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，直至2005年，原位和異位修復(fù)技術(shù)應(yīng)用比例各約占48%和52%，其中以原位氣相抽提和異位固化穩(wěn)定化技術(shù)為主，熱脫附、焚燒技術(shù)應(yīng)用比例較低。如今美國土壤地下水修復(fù)技術(shù)發(fā)展也從之前單一的修復(fù)技術(shù)逐漸發(fā)展到多技術(shù)聯(lián)合修復(fù)，并采用原位修復(fù)和異位修復(fù)相結(jié)合的模式。地下儲(chǔ)油罐泄漏項(xiàng)目也都開始使用綠色、環(huán)境友好的生物修復(fù)技術(shù)，但有些工程耗時(shí)可達(dá)5-10年。

注：圖片來源 [17]

2中國土壤地下水修復(fù)發(fā)展現(xiàn)狀

2016年初發(fā)生在江蘇常州外國語學(xué)校的環(huán)境污染事件將中國土壤及地下水污染及修復(fù)問題推向風(fēng)口浪尖。相關(guān)涉事化工廠由于違規(guī)偷埋固廢造成場塊土壤地下水嚴(yán)重污染，有機(jī)污染物和金屬污染物嚴(yán)重超標(biāo)，氯苯和四氯化碳超標(biāo)甚至達(dá)到數(shù)萬倍。自2005年至2013年，我國開展了首次全國土壤污染狀況調(diào)查，全國土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，土壤總超標(biāo)率達(dá)16.1%。工礦業(yè)廢棄地環(huán)境問題突出，類似于常州污染事件涉事重污染企業(yè)的超標(biāo)率多達(dá)36.3%。而2011年至2013年，全國地下水基礎(chǔ)環(huán)境狀況調(diào)查初步結(jié)果顯示，地下水質(zhì)量狀況極差水質(zhì)比例達(dá)到15%左右?？梢?，土壤及地下水污染已嚴(yán)重威脅公共健康環(huán)境，隨之而來一系列問題更會(huì)制約了地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

注：圖片來源 [18]

我國的土壤地下水修復(fù)產(chǎn)業(yè)起步與美國相比較晚，但市場潛力巨大。污染場地狀況復(fù)雜，場地監(jiān)管不足，是導(dǎo)致國內(nèi)修復(fù)項(xiàng)目進(jìn)展緩慢的主要原因，相關(guān)法律制度不健全也導(dǎo)致污染難以及時(shí)處理。國內(nèi)土壤保護(hù)相關(guān)法律法規(guī)主要有《環(huán)境保護(hù)法》、《土地管理法》、《水土保持法》，但這些法律規(guī)定分散且不系統(tǒng)，無法真正滿足國內(nèi)土壤保護(hù)的實(shí)際需求，比如“棕色場地”這樣的基本概念，很多法規(guī)都未明確界定。資金方面，國內(nèi)項(xiàng)資金一般來自政府和土地開發(fā)商，由于國內(nèi)污染主體大多是國有工廠，所以政府主要承擔(dān)治理資金，然而完全依靠政府為大量項(xiàng)目提供資金并不現(xiàn)實(shí)。只有少數(shù)開發(fā)商愿意為商業(yè)化項(xiàng)目場地的治理埋單。對(duì)于責(zé)任方難以明確的污染場地，資金來源不確定也會(huì)直接導(dǎo)致場地修復(fù)難以開展。在這一方面，美國超級(jí)基金法案這種商業(yè)模式是值得中國學(xué)習(xí)借鑒的，比如通過污染場地評(píng)估，設(shè)立“優(yōu)先級(jí)”列表，國家優(yōu)先統(tǒng)籌規(guī)劃污染較嚴(yán)重的場地，對(duì)于責(zé)任方不明確的場地，國家出資主導(dǎo)修復(fù)同時(shí)引進(jìn)民間資本注入。對(duì)于商業(yè)開發(fā)價(jià)值高的場地，未來也可采用“公私合營模式”(Public-Private-Partnership，縮寫為PPP)吸引資金注入，待商業(yè)場地修復(fù)達(dá)標(biāo)獲得收益后，環(huán)境修復(fù)企業(yè)再獲得利潤。

2014-2015年之間，中國環(huán)境修復(fù)工程領(lǐng)域也逐步加大投資，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2014、2015年資金投入分別約為25億～35億、45億～60億元人民幣，主要側(cè)重于工業(yè)污染場地和農(nóng)田污染修復(fù)工程。技術(shù)的創(chuàng)新也隨著資金不斷投入得到更多支持。國內(nèi)土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今，異位修復(fù)一直處于主導(dǎo)地位。2007年之前，工業(yè)場地土壤修復(fù)項(xiàng)目主要采用水泥窯混燒和安全填埋這兩種技術(shù)處理，2010年使用水泥窯混燒的比例也由約70%減少到約30%，熱脫附、固化穩(wěn)定化以及化學(xué)處理技術(shù)的使用比例逐漸上升，近兩年，國內(nèi)很多修復(fù)項(xiàng)目在運(yùn)用熱脫附技術(shù)實(shí)施治理方案?？傮w來說，國內(nèi)修復(fù)技術(shù)的發(fā)展還未能真正滿足市場的需求，很多技術(shù)仍未得到商業(yè)化的廣泛運(yùn)用。

隨著2016年《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，即“土十條”的頒布，全國各地對(duì)土壤地下水修復(fù)的重視程度也不斷增加。未來幾年，國家也會(huì)建立更多執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)法律法規(guī)，從而完善的立法體系，在政策上支撐土壤地下水修復(fù)行業(yè)的發(fā)展，對(duì)土壤地下水修復(fù)的監(jiān)管也會(huì)逐漸步入正軌。同時(shí)，《水污染污染防治法》中新增加油站儲(chǔ)罐地下水治理的相關(guān)規(guī)定以及相關(guān)防治指南的發(fā)布，也有望扭轉(zhuǎn)目前重土輕水的局面。

土壤地下水常見污染問題

隨著工業(yè)化、城市化以及農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，化工產(chǎn)業(yè)、礦山開采、金屬冶煉、農(nóng)藥化肥的使用、生活廢水的排放都在不斷引發(fā)土壤地下水環(huán)境安全問題。

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工業(yè)污染問題

注：圖片來源 [19]

“廢水、廢渣、廢氣”(三廢)的排放，以及儲(chǔ)存裝置和輸運(yùn)管道的事故性泄漏都會(huì)對(duì)土壤地下水構(gòu)成嚴(yán)重威脅，例如未處理的含有重金屬污染物的礦山廢水、化工廠偷排的超標(biāo)工業(yè)水都會(huì)造成污染物在土壤地下水中沉積。此外，垃圾和工業(yè)廢棄物填埋廠的泄漏也造成嚴(yán)重的土壤地下水污染問題，美國早在1987年監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，近萬個(gè)填埋廠需要重點(diǎn)治理，耗資近1000萬美元。而加油站地下儲(chǔ)油罐和地下輸油管線銹蝕、破損導(dǎo)致泄漏的石化產(chǎn)品也如“惡性腫瘤”一般嚴(yán)重威脅土壤地下水安全。據(jù)了解，美國的地下水及水庫，有近一半污染是地下液體儲(chǔ)罐的滲漏而造成的。在北美地區(qū)地下水污染治理過程發(fā)現(xiàn)，滲漏于地下的非水相流體(NAPL)數(shù)量之大遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人們的預(yù)料。

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農(nóng)業(yè)污染問題

注：圖片來源 [20]

農(nóng)業(yè)方面，由于化肥、農(nóng)藥的大量使用造成的土壤地下水污染問題也越來越多，比如氮、磷污染引起的水體富營養(yǎng)化，再比如過度施肥導(dǎo)致土地結(jié)塊造成硝酸根污染地下水的問題。美國雖在早期就禁止使用DDT，但如今部分使用地區(qū)地下水中依然存在。另一方面，污水灌溉作為農(nóng)業(yè)灌溉的重要組成部分，長期利用含有污染組分的污水進(jìn)行灌溉也會(huì)造成土壤地下水環(huán)境惡化。比如2013年5月中國廣東發(fā)現(xiàn)的含鎘毒大米一度引起轟動(dòng)，鎘通常通過廢水排入環(huán)境中，再通過灌溉進(jìn)入食物，而水稻是典型的“受害作物。

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生活排污污染問題

注：圖片來源 [21]

城鎮(zhèn)居民區(qū)每天排放大量生活污水和固體垃圾，其中包括含碳水化合物、氮、磷、硫等微生物營養(yǎng)元素的有機(jī)物和多種病原微生物。當(dāng)這些污染物進(jìn)入水體后，造成水中溶解氧大量消耗，在厭氧菌作用下容易產(chǎn)生惡臭物質(zhì)，同時(shí)造成病原菌和病毒的滋生與蔓延。其次藥品和個(gè)人護(hù)理用品(Pharmaceutical and Personal Care Products，縮寫為PPCPs)等一大批新興污染物正在成為嚴(yán)重污染源，它們會(huì)通過滲透等途徑進(jìn)入水體，最終通過飲用水和食物危害人體健康。

土壤地下水修復(fù)技術(shù)

在實(shí)際的修復(fù)項(xiàng)目中，污染情況往往比較復(fù)雜，針對(duì)不同的污染種類及場地的具體情況，往往需要綜合地選擇合適的修復(fù)技術(shù)，最終形成系統(tǒng)的場地修復(fù)方案。按照是否將污染源進(jìn)行清挖后處理分為原位修復(fù)技術(shù)和異位修復(fù)技術(shù)，前者不需要挖掘和輸送土壤，因此可節(jié)約處理成本，但其通常需要較長的實(shí)施周期，且由于土壤及含水層存在差異性，不能保證處理的一致性;后者所需的修復(fù)周期相對(duì)較短，且可通過勻化、篩分、連續(xù)攪拌等手段更好地控制處理的一致性，但其需挖掘土壤，因此所需費(fèi)用較高且需增加工程設(shè)施。按照處理介質(zhì)又可分為土壤修復(fù)技術(shù)和地下水修復(fù)技術(shù)，按照技術(shù)原理主要分為物理化學(xué)技術(shù)、生物技術(shù)、熱處理技術(shù)等。

1重金屬污染修復(fù)技術(shù)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量工業(yè)活動(dòng)，如化工、采礦、冶金等行業(yè)的擴(kuò)展，重金屬污染物隨著工業(yè)廢氣、廢水，礦山尾礦等的不當(dāng)處置，逐漸累積到土壤地下水中。其中最常見的污染包括鉛(Pb)，鉻(Cr)，砷(As)，鋅(Zn)，鎘(Cd)，銅(Cu)，汞(Hg)和鎳(Ni)。目前國內(nèi)外主要采用物理、化學(xué)和生物修復(fù)方法，主要的修復(fù)途徑包括兩種，一種是通過改變重金屬形態(tài)，使其固定或鈍化從而降低其在環(huán)境中的遷移性和生物可利用性;另一種是從土壤中直接去除重金屬，或使其存留濃度接近或達(dá)到土壤重金屬背景值或標(biāo)準(zhǔn)。

固化/穩(wěn)定化是較普遍應(yīng)用于土壤重金屬污染的快速控制修復(fù)方法，主要是通過向土壤中加入添加劑(固化劑 )從而改變土壤的理化性質(zhì)。通過重金屬的吸附或共沉淀作用改變其在土壤中的存在形態(tài)，從而降低其生物有效性和遷移性。最常用的固化穩(wěn)定劑是水泥，其他常用穩(wěn)定劑還包括飛灰、石灰和瀝青等。該處理技術(shù)的費(fèi)用較低廉，修復(fù)周期較短，對(duì)于一些非敏感的項(xiàng)目此技術(shù)可大大降低污染治理成本。但此技術(shù)不會(huì)降低污染物的毒性，修復(fù)后的土壤無法恢復(fù)原狀，難進(jìn)一步利用。此工藝不但可以應(yīng)用于重金屬污染，其應(yīng)用還包括，石棉、放射性物質(zhì)等無機(jī)物以及農(nóng)藥/除草劑、石油或多環(huán)芳烴類等有機(jī)化合物的修復(fù)。

植物修復(fù)技術(shù)作為另一種常用土壤重金屬修復(fù)技術(shù)，近年來在國內(nèi)外也有了廣泛的研究應(yīng)用。該技術(shù)是將某種對(duì)特定金屬元素有吸收富集能力的植物種植在重金屬污染的土壤上，通過植物富集重金屬后并妥善處理(如灰化回收) 后，將該種重金屬移出土體，從而達(dá)到污染治理的目的。植物修復(fù)技術(shù)有修復(fù)周期較長，且收到氣候地質(zhì)條件限制較大的缺點(diǎn)，但與傳統(tǒng)的物化和工程修復(fù)等技術(shù)相比，具有投資和維護(hù)成本低、操作簡便、不造成二次污染的優(yōu)點(diǎn)。其他土壤重金屬技術(shù)還包括土壤淋洗和電動(dòng)修復(fù)。這兩種技術(shù)對(duì)于大面積的土壤污染修復(fù)經(jīng)濟(jì)可行性較低，但都具有周期短，效率高的特定，在國外已有成功案例，工程應(yīng)用也趨于成熟，我國技術(shù)發(fā)展較晚，對(duì)于這兩項(xiàng)技術(shù)，廉價(jià)環(huán)境友好型淋洗劑如天然有機(jī)酸和表面活性劑是未來淋洗劑發(fā)展的方向，降低電動(dòng)修復(fù)的成本，提高重金屬的移動(dòng)性是電動(dòng)修復(fù)的主要研究方向。

針對(duì)地下水的重金屬污染修復(fù)往往可分為原位修復(fù)技術(shù)及異位修復(fù)技術(shù)。

1. 抽出處理技術(shù)從20世紀(jì)80年代發(fā)展至今，仍是地下水修復(fù)的重要異位修復(fù)技術(shù)。抽出處理技術(shù)可主要分為地下水動(dòng)力控制過程和地上污染物處理過程。通過在污染場地布設(shè)水井及水泵，將污水送至地上處置裝置(如污水處理場)進(jìn)行處置。經(jīng)過處置的污水也可以排入地表徑流、回灌到地下或用于當(dāng)?shù)毓┧?。

2. 典型的地下水原位修復(fù)技術(shù)包括，滲透性反應(yīng)墻，原位生物修復(fù)技術(shù)，原位化學(xué)修復(fù)技術(shù)和植物修復(fù)技術(shù)等。滲透性反應(yīng)墻技術(shù)的工程設(shè)施及安裝操作相對(duì)簡單，有效降低了修復(fù)后期的運(yùn)轉(zhuǎn)及維護(hù)費(fèi)用。但是，與抽出處理技術(shù)相比較，滲透性反應(yīng)墻技術(shù)工程設(shè)施投資較大，且修復(fù)方案一旦實(shí)施，設(shè)施安裝于地下后就很難再對(duì)方案做出改動(dòng)。原位化學(xué)氧化/還原技術(shù)，用于地下水重金屬污染擁有去除率高、修復(fù)周期較短、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，也常于其他修復(fù)技術(shù)聯(lián)合使用。最常用的還原劑是零價(jià)鐵(ZVI)，用于一些金屬/準(zhǔn)金屬如鉻，砷和鈾等。而對(duì)于地下水化學(xué)氧化技術(shù)的應(yīng)用，常用化學(xué)氧化劑有臭氧、過 氧化氫、高錳酸鉀、二氧化氯及Fenton試劑等。但氧化劑在地下水中有效作用時(shí)間一般較短以及氧化劑本身的健康與安全問題等問題很大程度限制了此技術(shù)的發(fā)展。

2有機(jī)物污染修復(fù)技術(shù)

土壤地下水中有機(jī)污染物主要包括揮發(fā)性有機(jī)污染物和半揮發(fā)性有機(jī)污染物。常見的土壤地下水有機(jī)污染物的主要種類包括：石油烴類污染物、鹵代烴類污染物，農(nóng)藥類污染物、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、二惡英、鄰苯二甲酸酯等有機(jī)污染物。下面本文將著重介紹污染物修復(fù)技術(shù)及氯代烴類污染物修復(fù)技術(shù)。

石油污染

石油污染是指在石油的開采、煉制、貯運(yùn)、使用過程中原油和各種石油制品進(jìn)入環(huán)境而造成的污染。土壤中石油主要成分為C15～C36的烷烴、多環(huán)芳香烴等，石油的污染會(huì)造成土壤有機(jī)質(zhì)、微生物群落的變化，破話土壤生態(tài)環(huán)境。石油烴也會(huì)隨土壤水分遷移而達(dá)地下含水層從而污染地下水，經(jīng)過地下水的輸送與使用而危害人類健康。常用的修復(fù)技術(shù)可分為物理法、化學(xué)法和生物法。

土壤氣相抽提技術(shù)是一種應(yīng)用廣泛的物理修復(fù)技術(shù)，主要通過抽氣使土壤中高濃度的揮發(fā)性污染物揮發(fā)至氣相中，并收集于地上處理從而降低土壤中石油污染物的含量。該技術(shù)具有可操作性強(qiáng) 、處理污染物范圍寬、不破壞土壤結(jié)構(gòu)及可回收利用廢物等優(yōu)點(diǎn)，是目前使用較為廣泛的技術(shù)之一。但該技術(shù)受土壤性質(zhì)限制較大，對(duì)于低滲透性場地的處理效果差。

微生物修復(fù)技術(shù)與植物修復(fù)技術(shù)作為生物修復(fù)技術(shù)具有環(huán)境友好且費(fèi)用低廉的優(yōu)勢，但此類技術(shù)還是局限于修復(fù)周期長、效率低等缺點(diǎn)。高效石油分解菌和植物降解植株的培育也是未來此類技術(shù)的發(fā)展熱點(diǎn)。 熱脫附技術(shù)處理通過將污染物直接或間接地暴露在高溫中，通過對(duì)系統(tǒng)的控制選擇性地促使一些揮發(fā)性有機(jī)物氣化揮發(fā)，從而使石油污染物與土壤顆粒分離，去除。該技術(shù)在國外廣泛應(yīng)用，技術(shù)發(fā)展也已較為成熟。近年來，國內(nèi)熱脫附技術(shù)以其效率高，修復(fù)速度快等優(yōu)點(diǎn)逐漸受到重視，其但能耗高，后續(xù)尾氣處理等問題仍需進(jìn)一步優(yōu)化。與地下水重金屬污染問題類似，針對(duì)石油烴類引起的地下水污染問題修復(fù)技術(shù)也可以分為原位修復(fù)技術(shù)與異位修復(fù)技術(shù)。抽出處理技術(shù)仍是常用的異位處理手段，原位修復(fù)技術(shù)則可結(jié)合土壤處理運(yùn)用氣體抽提技術(shù)、化學(xué)氧化技術(shù)及生物修復(fù)技術(shù)等。在美國，空氣吹脫修復(fù)技術(shù)也發(fā)展成熟，該技術(shù)是在一定的壓力條件下，將壓縮空氣注入污染場地，將溶解在地下水中的揮發(fā)性化合物、吸附在土壤顆粒表面上的化合物以及阻塞在土壤空隙中的化合物驅(qū)趕出來。 在實(shí)際應(yīng)用中，空氣吹脫技術(shù)往往與抽提技術(shù)相組合使用。

在國內(nèi)，化學(xué)氧化技術(shù)也是常用的石油烴類污染修復(fù)技術(shù)，具有高效、快速、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，但容易造成二次污染，且在低滲透性土壤中的處理效果受限。前文提到的土壤淋洗技術(shù)也適用于此類污染。其中高效表面活性劑的使用可顯著提高原油的回收率，但藥劑用量大，易產(chǎn)生二次污染仍是此種技術(shù)的最大缺點(diǎn)，開發(fā)綠色廉價(jià)的有機(jī)溶劑也是未來該技術(shù)的發(fā)展熱點(diǎn)。在石油污染土壤的生物修復(fù)中，微生物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。該方法通過利用或者強(qiáng)化環(huán)境微生物特有的代謝分解有毒物質(zhì)的能力，去除土壤中的有毒有害污染物，將有機(jī)污染物分解轉(zhuǎn)化成其他無害物質(zhì)。微生物修復(fù)技術(shù)與植物修復(fù)技術(shù)作為生物修復(fù)技術(shù)具有環(huán)境友好且費(fèi)用低廉的優(yōu)勢，但此類技術(shù)還是局限于修復(fù)周期長、效率低等缺點(diǎn)。

氯代烴污染

由于氯代溶劑在電子加工、金屬加工、干洗等行業(yè)中的廣泛使用，以三氯乙稀(TCE)、四氯乙烯(PCE)為主的氯代烴都列于中美優(yōu)先檢測和控制的有機(jī)物中。且由于三氯乙烯的密度大、黏滯性低， 遷移能力強(qiáng)且能達(dá)更深層的地下環(huán)境中， 從而導(dǎo)致其治理難度比普通污染物更大。TCE\PCE都屬于重質(zhì)非水相液體(Dense Non-aqueous Phase Liquid, DNAPL)，所以早期的抽出處理技術(shù)很難將污染完全清除。

目前，原位化學(xué)氧化法已應(yīng)用于TCE的土壤地下水污染處理，常用的氧化劑主要有：高錳酸鹽，F(xiàn)enton試劑，過硫酸鹽和臭氧。近年來，原位熱修復(fù)技術(shù)也被應(yīng)用于TCE污染場地的研究中，其主要原理是通過提高土壤和地下水環(huán)境中的溫度進(jìn)而提高污染物的回收，此技術(shù)具有不引入化學(xué)試劑和可應(yīng)用于不同種類以及低滲透性的多孔介質(zhì)區(qū)域的優(yōu)點(diǎn)。熱修復(fù)技術(shù)也被提出可與生物修復(fù)技術(shù)相結(jié)合，通過加熱處理環(huán)境提高微生物代謝過程。對(duì)于氯代烴在土壤地下水中的污染處理技術(shù)，相比國外，中國起步較晚，但目前也有很多新的技術(shù)在不斷開發(fā)，針對(duì)氯代烴污染的表面活性劑技術(shù)、反應(yīng)滲透格柵技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)等也為未來的技術(shù)發(fā)展提供了更開闊的思路。

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[20] 中國農(nóng)業(yè)污染總量超過工業(yè)，http://money.163.com/15/0414/22/AN6PD17Q002524SO.html

[21] 三里河下游區(qū)域污染嚴(yán)重，誰來管，http://www.sohu.com/a/131343691_249721

來源:水基因  作者:邱薪瞳等

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