多氯联苯污染土壤修复技术研究进展

多氯联苯污染土壤修复技术研究进展周霞1，李拥军2,3，熊文明4，温贤有2,3，刘红2,3（1.中山火炬职业技术学院，广东中山528436；2.中山市农产品质量监督检验所，广东中山528403；3.农业部生态农业重点开放实验室，广东广州510642；4.中国广州分析测试中心/广东省分析测试技术公共实验室，广东广州510070）摘要：多氯联苯（PCBs）是一类在环境中广泛分布且难以降解的持久性有机污染物，对受多氯联苯污染土壤进行修复越来越受到重视。

介绍了多氯联苯污染的危害性及其在土壤的迁移吸附行为，综述了近年来国内外多氯联苯污染土壤的修复技术，并对多氯联苯污染土壤修复技术的发展趋势进行了预测和展望。

关键词：土壤；多氯联苯（PCBs）；修复中图分类号：X53文献标识码：A文章编号：1004-874X（2011）02-0158-03Advance in remediation technique of PCBs-contaminated soilZHOU Xia1,LI Yong-jun2,3,XIONG Wen-ming4,WEN Xian-you2,3,LIU Hong2,3(1.Zhongshan Torch Polytechnic,Zhongshan528436,China;2.Zhongshan Quality Supervision&Test Center of Agricultural Products,Zhongshan528403,China;3.Key Laboratory of Ecological Agriculture of Ministry of Agriculture,Guangzhou510642,China;4.Guangdong Provincial Public Laboratory of Analysis and Testing Technology/China National Analytical Center,Guangzhou510070,China)Abstract:Polychlorinated biphenyls(PCBs)are ubiquitous and persistent organic pollutants in environment,the importance of remediation is increasing in soil contaminated with polychlorinated biphenyls.This paper described harmfulness of PCBs pollution in soil and the migration adsorption behavior in soil.The advance in remediation technique for soil contaminated with polychlorinated biphenyls inside and outside China recent years was reviewed.This paper also presented the prospect of developping direction of remediation technique for soil contaminated with polychlorinated biphenyls.Key words:soil;polychlorinated biphenyls(PCBs);remediation多氯联苯（PCBs）是19世纪80年代首先从煤焦油萃取物中分离出的，由德国人H·施米特和G·舒尔茨首次在实验室合成，并于20世纪20年代开始商业合成。

这种化合物由于具有良好的阻燃性、热稳定性、化学惰性和低电导率，被广泛运用于电力工业、塑料加工业、化工和印刷等领域。

然而，早在1933年人们就发现了PCBs具有毒性，作为斯德哥尔摩公约首批优先控制的12种持久性有机污染物之一，其具备难降解性、生物毒性、生物蓄积性和远距离迁移性等特性。

PCBs在进入环境后，受各种因素影响，在不同的介质中会发生一系列的转化，并最终进入土壤中，严重威胁着人类和其他生物的健康。

国内外有关PCBs在土壤中的污染情况报道较多[1-3]，在未直接受污染的土壤中也有检出[4]。

土壤作为构成生态系统的基本元素之一，是人类赖以生存的物质基础，土壤环境状况不仅直接影响到国民经济的发展，而且直接关系到农产品安全和人体健康。

因此，PCBs引起的环境问题已受到全社会极大的关注，如何去除土壤环境中的PCBs成为人们亟需解决的问题。

1多氯联苯（PCBs）在土壤中的迁移吸附行为在研究PCBs污染土壤的修复方法之前，首先需弄清PCBs在土壤中的含量高低及其迁移吸附行为。

当前关于PCBs在土壤中的吸附研究较多集中于吸附等温线模型的确定[5-7]及土壤有机质对吸附过程的影响[8-9]上。

结果表明，其吸附机理较为复杂，有研究认为其吸附过程在低浓度的情况下可以观察到线性关系，也有研究指出经验方程Freundlich吸附等温式符合其吸附特征；有学者提出PCBs 的吸附过程可以用Langmuir吸附等温式表达。

前人的研究还发现，土壤中的PCBs主要来源于干沉降，有少量来源于作肥料的污泥、填埋场的渗漏以及在农药配方中使用的PCBs等。

土壤中的PCBs含量一般比空气中的含量高出10倍以上。

若按仅存在挥发损失计，Harner等[10]测得土壤中PCBs的半衰期可达10～20年。

Occhiucci等[11]的研究结果表明，PCBs的挥发速率随着温度的升高而升高，但随着土壤中粘土含量和联苯氯化程度的增加而降低。

2多氯联苯（PCBs）污染土壤修复技术研究现状近年来，国内外学者对PCBs污染土壤的修复开展了广泛的研究，目前研究的修复方法可分为物理修复、化学修复和生物修复三大类。

2.1物理修复大多数污染土壤的物理分离修复基本上与化学、采矿和选矿工业中的物理分离技术一样，主要是根据土壤介质及污染物的物理特征而采用不同的操作方法。

物理修复（如安全填埋、高温焚烧等）适合于高污染土壤，但同时它们对土壤物理、化学、生物学性质具有极大的破坏性，而且往往耗资巨大、运行成本也相对较高，再加上存在二噁英污染的风险，其广泛应用受到了很大的限制[12]。

2.2化学修复收稿日期：2010-12-09基金项目：国家自然科学基金（30670380）；农业部生态农业重点开放实验室开放课题（2009k07）；中山市科技计划项目（20092A219）作者简介：周霞（1970-），女，讲师，E-mail：491715336@ 广东农业科学2011年第2期158化学修复技术，包括溶剂抽取修复技术、电化学修复技术、微波分解技术、光化学降解技术、化学淋洗修复技术、化学氧化修复技术以及化学还原与还原脱氯修复技术。

前4种方法由于实际操作困难，不适宜用于污染土壤的修复中。

土壤中的PCBs由于受到毛细管力、粘附力和内聚力作用而形成残留形态，如果对存在残余PCBs的土壤用表面活性剂溶液冲洗，毛细管力、粘附力和内聚力可以大大降低。

表面活性剂冲洗是美国环保局推荐使用的土壤和地下水污染原位治理疏水性有机污染物的方法之一[13]。

在现场用表面活性剂冲洗去除PCBs的工程修复中，已经取得很好的效果[14]，这是一种前瞻性原位处理技术，主要利用两种作用机理去除土壤及地下水污染中的有机污染物[15]：一是利用表面活性剂胶束的增溶作用提高污染物在土壤水中的溶解度；二是通过表面活性剂降低水-污染物界面间的界面张力，以增强其易流动性。

在有机物污染土壤的化学修复方法中，国内常见有化学氧化法和化学还原法。

化学氧化技术是通过向土壤中投加化学氧化剂Fenton试剂、臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等，使其与污染物质发生化学反应来实现净化土壤的目的。

李秀华等[16]以长江三角洲地区某典型PCBs污染土壤为研究对象，研究不同剂量的Fenton试剂在不同作用时间下对土壤中PCBs的去除效果，及其对PCBs各同系物的作用，并评价Fenton试剂对土壤基本性质的影响，为研发PCBs污染土壤的化学修复技术提供理论依据。

国外有学者将β-环糊精等生物可降解螯合剂引入到土壤中PCBs的类Fenton 试剂降解体系中，研究表明，β-环糊精的加入强化了PCBs 的类Fenton法降解，减少了对土壤性质的破坏[17]。

陈少瑾等[18]利用零价铁或铁的双金属对模拟污染土壤中PCBs在常温常压下的还原脱氯情况进行研究，结果表明，零价铁或镍铁双金属对土壤中PCBs有明显的脱氯效果。

PCBs污染土壤的化学修复技术在国外应用比较广泛的是热分解技术[19]。

热分解技术作为一种有机物污染土壤的修复技术，其通过加热土壤的方法（90～650℃），使土壤中的有机污染物挥发，实现污染物和土壤的分离，从而达到净化土壤的目的。

挥发出的有机污染物经过冷凝、活性炭吸附或燃烧等过程进行后续处理，以免污染物逃逸而污染大气。

该技术适合于高污染土壤，但对土壤物理、化学、生物学性质具极大的破坏性，运行成本也相对较高，其广泛应用受到了很大的限制。

2.3生物修复在对PCBs利用物理修复和化学修复的同时，人们还在用生物修复技术处理PCBs污染方面做了很多研究工作。

生物修复是利用生物对环境污染物的吸收、代谢、降解等功能，加速去除环境中污染物质的过程。

一般是针对自然环境的污染而言，它是一个受控过程或自发过程[20]。

PCBs污染土壤的生物修复类型有多种划分标准，根据修复所用的主体可分为微生物修复、植物修复、植物-微生物联合修复和微生物-动物联合修复等。

2.3.1微生物修复微生物修复技术是指通过微生物的作用清除土壤和水体中的污染物，或是污染物无害化的过程。

它包括自然和人为控制条件下的污染物降级或无害化的过程。

人为修复工程一般采用有降解能力的外源微生物，用工程化手段来加速生物修复的进程，这种在受控条件下进行的生物修复又称强化生物修复。

工程化的生物修复一般采用生物刺激技术（如提供电子受体、供体氧以及营养物等）和生物强化技术（向污染环境投入外源微生物、酶、其他生长基质或氮、磷无机盐）来加强修复的速率。

生物强化技术又可分为土著微生物强化法和投菌法。

目前，土著微生物强化法在生物修复工程中实际应用较多，其中最重要的原因之一是土著微生物对污染物的降解潜力巨大，另一方面是因为接种的外源微生物在土壤中难以保持较高的活性以及工程菌的广泛应用受到严格限制。

滕应等[21-22]研究发现，PCBs复合污染土壤中存在部分优势革兰氏阴性降解菌，如鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、伯克霍尔德菌属（Burkholderia）以及假单胞菌属（Pseudomonas）。