挥发性有机物污染土壤修复技术研究进展_刘沙沙

40 卷 12 期
刘沙沙等 挥发性有机物污染土壤修复技术研究进展
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量过高会降低光降解速率； 有机质含量越高，石油在土壤表 面的光降解速率越慢； pH 对石油的光降解速率没有明显的 影响。
光催化氧化是一项有效处理挥发性有机物的光降解技 术。纳米级 TiO2 是光催化氧化领域的一个新的研究方向。 在常温、常压条件下，光催化氧化法能快速、高效地将挥发性 有机物分解为 CO2 、H2 O 和无机物，效率高且无二次污染［1］。 目前，主要采用间歇和连续流光化学反应系统进行气 － 固相 纳米级 TiO2 光催化氧化反应研究。据相关报道，许多研究 者在循环流动间歇反应器中进行了一氧化氮、乙醇、乙醛、 吡啶、丙醛等的光催化氧化研究，也有研究者用连续流动固 定床反应器 光 催 化 氧 化 一 氧 化 碳、二 氧 化 氮、三 氯 乙 烯、乙 烯、三 氯 丙 烯、异 丙 醇、苯、甲 苯、甲 硫 醚、1-丁 醇、甲 基 丁 醇等［8］。 2． 1． 3 土壤淋洗技术。土壤淋洗技术主要用于处理化学吸 附在土壤微粒孔隙及周围的挥发性有机污染物，既可以原位 修复，又可以异位修复。其运行方式有单级淋洗和多级淋洗 2 种。淋洗液可以是清水，也可以是无机溶液（ 碱、盐） 、有机 溶液和螯合剂、表面活性剂、氧化剂及超临界 CO2 流体。土 壤淋洗技术主要通过淋洗液溶解液相、吸附相或气相污染物 和利用冲淋水力带走土壤孔隙中或吸附于土壤中的污染 物［2］。巩宗强等用植物油淋洗受多环芳烃污染的土壤，去除 率达 90% 以 上，残 留 在 土 壤 中 的 植 物 油 可 在 几 天 内 被 降解［9］。
Research Advance in Remediation Techniques for Volatile Organic Compounds Contaminated Soil LIU Sha-sha et al （ South China Institute of Environmental Sciences，MEP，Guangzhou，Guangdong 510655） Abstract Based on reviewing volatile organic compounds，the research advances in remediation for volatile organic compounds contaminated soil at home and abroad were summarized，which include the physical / chemical remediation，bioremediation and co-remediation． The advantages and disadvantages were elaborated，the application prospect was forecasted，which will provide basis for carrying out VOCs contaminated soil prevention work in the future． Key words Volatile organic compounds； Contaminated soil； Remediation
摘要 在对挥发性有机物概述的基础上，综述了国内外挥发性有机污染土壤修复研究进展，主要包括物理 / 化学修复、生物修复及联合 修复，并对其优缺点进行归纳，展望了挥发性有机污染土壤修复技术的应用前景，为我国今后开展挥发性有机物污染土壤的控制工作提 供依据。 关键词 挥发性有机物； 污染土壤； 修复 中图分类号 S 154． 1； X 33 文献标识码 A 文章编号 0517 － 6611（ 2012） 12 － 07130 － 03
近几年来，主要用表面活性剂作为淋洗液来修复受挥发 性有机物污染的土壤。有关研究表明，使用多种表面活性剂 进行连续的土壤清洗，去除效果往往要优于使用单一表面活 性剂。生物表面活性剂由于具有高度特异性、良好的生物降 解性和生物适应性而具有广泛的应用前景。这类生物表面 活性剂可为微生物提供碳源且更易被生物降解。Grigiskis 等 研究了生物表面活性剂和化学表面活性剂清洗油污染土壤 的效果，发现用生物表面活性剂作淋洗剂时的修复效果是用 化学表面活性剂作淋洗剂时的 1． 5 倍［10］。 2． 2 生物修复技术 生物修复技术是在生物降解的基础上 发展起来的一种新型的污染土壤修复技术。它是传统的生 物处理方法的发展［6］。生物修复技术不仅能够处理其他技 术难以应用的污染场地，而且可以同时处理受污染的土壤和 地下水，处理效果好，费用低，对环境影响小，不破坏植物生 长所需要的土壤环境，但所需修复时间较长、易受污染物类 型限制。 2． 2． 1 微生物修复。微生物修复技术是目前研究较多且相 对成熟的一种技术。早期的生物修复均指该类修复。微生 物修复可进行原位、异位及原位 － 异位联合修复，主要包括 生物通风法、投菌法、生物培养法、生物堆肥法、生物反应器 法（ 生物泥浆法） 、土壤耕作法等。微生物修复技术的一个突 出缺点就是挥发性有机物污染的降解速度缓慢，致使治理过 程的延续时间较长。因此，寻找高效污染物降解菌是当前微 生物修复技术的研究热点。据报道，能降解烃的微生物有 70
安徽农业科学，Journal of Anhui Agri． Sci． 2012，40（ 12） ： 7130 － 7132
责任编辑 刘月娟 责任校对 傅真治
挥发性有机物污染土壤修复技术研究进展
刘沙沙1，2 ，董家华1 ，陈志良1* ，彭晓春1 ，吴彦瑜1 ，徐玉新2
（ 1． 环境保护部华南环境科学研究所，广东广州 510655； 2． 山东农业大学，山东泰安 271018）
2 挥发性有机污染土壤的修复技术 近年来，世界各国开始重视挥发性有机物污染土壤的治
理技术。欧美国家先后投入大量的人力、物力对污染土壤进 行修复和治理。针对不同的污染状况，已形成一系列挥发性 有机物污 染 土 壤 的 修 复 技 术。从 修 复 原 理 来 说，可 分 为 物 理 / 化学修复和生物修复。由于单一的修复方法不足，联合 修复技术的应用越来越广泛。 2． 1 物理 / 化学修复技术 物理 / 化学修复是最传统的修复 方法，修复周期短，操作简单，适应范围广，但费用高，易产生 二次污染，破 坏 土 壤 及 微 生 物 结 构。该 技 术 主 要 包 括 隔 离 法、换土法、焚烧法、热解吸技术、土壤气相抽提技术、土壤淋 洗技术、萃取法、化学氧化法、光降解技术、CSP 法等［4］。 2． 1． 1 热解吸技术。热解吸技术是一项新型的非燃烧土壤 异位物理修复技术，多用于能够热分解的挥发性有机污染物 如石油污染［2］。加热温度范围通常在 200 ～ 600 ℃ ，可以通 过红外线辐射、微波和射频等方式产生热量。在国内外一些 工程实践中，利用管道输入水蒸气，打井引入地热等方式来 加热土壤，污染物变为气态挥发去除，处理效果良好。Aresta 等利用热解吸技术和催化氢化技术联合修复多氯联苯污染 土壤［5］。研究表明，在足够的时间和适宜的温度下，多氯联 苯的处理效率达到 99% 以上，连续运行 12 h 的修复效率可 达 100% 。美国海军工程服务中心采用热气抽提系统在 154 ℃ 下修复油类污染土壤，总石油烃浓度由 4 700 mg / kg 降至 257 mg / kg，去除率达 95%［6］。 2． 1． 2 光降解技术。光降解技术是目前研究较为活跃的挥 发性有机物处理方法之一，主要有土壤表层直接光解、土壤 悬浮液光解、溶 剂 萃 取 与 光 降 解 联 合 处 理、光 催 化 氧 化 等。 土壤表层的直接光解应用较广泛，适用于处理水溶性低、具 强光降解活性的化学物质［2］。李智冬等利用模拟可见光照 射土壤样品，分析了土壤中的初始含油量、土壤类型、pH 对 石油在土壤表面光降解过程的影响［7］。研究表明，土壤含油
个属（ 其中，细菌 28 个属，真菌 30 个属） 200 多个种［11］。一 般认为，细菌分解原油比真菌、放线菌容易得多。但也有研 究表明，某些种类真菌比细菌更有效地降解原油。
目前，国外许 多 微 生 物 修 复 方 法 已 应 用 于 污 染 场 地 修 复。我国大部分还处于实验室研究阶段，应用最广泛且修复 效果最好的修复方法是生物通风法，对于其他修复方法也有 相关的报道。Balba 等比较了土地耕作、生物堆肥和生物通 风 3 种修复方法对科威特沙漠地区油污染土壤的修复效果， 结果表明 静 态 生 物 通 风 效 果 最 显 著［12］。 丁 克 强 等 研 究 表 明，自行设计的生物反应器能够快速、高效地消除菲污染土 壤中的有机物［13］。毛丽华等通过生物通风堆肥法模拟试验 修复吉林油田原油污染土壤，当含油量为 7. 00 × 104 mg / kg 时，经过 40 d 处理，原油的去除率达 45% 以上［14］。 2． 2． 2 植物修复。植物修复是植物利用太阳能动力处理系 统修复污染物的一项绿色技术。该技术对环境影响小、成本 低，不仅可以修复污染土壤，清除污染土壤周围大气和水体 中的污染物，而且有利于改善生态环境，但易受污染物特性 和土壤类型、气候等因素的限制，修复周期较长。植物修复 作为一个单独技术进行研究的时间短（ 至今只有 10 年左右 的时间） ，研究重点集中在根系具有特异分泌能力和高吸附 能力植物的筛选及有机污染物降解微生物的接种上。
挥发性有机物主要包括芳香烃、卤代烃、脂肪烃等，在土 壤中以挥发态、溶解态、固态和自由态（ 以单独相存留于毛管 孔隙或非毛管孔隙） 存在，可在土壤中滞留或通过挥发、扩散 等进入空气、水体中，对环境、人类生命造成极大危害。挥发 性有机物污染土壤具有隐蔽性、潜伏性、不可逆性和中间产 物复杂等特征，可以在土壤中长期积累，与土壤中的物质发 生一系列吸附、置换、结合作用，其降解需要很长的时间。
基金项目 作者简介 收稿日期
国家高技术研究发展计划（ 863 计划） 项目“典型工业污染 场地土壤修复关键技术研究与综合示范”（ SQ2009AA06XK 1482462） 。 刘沙沙（ 1986 － ） ，女，山东潍坊人，硕士研究生，研究方向： 污染场地修复与生态学方面的研究。* 通讯作者，副研究 员，硕士生导师，从 事 城 市 污 染 场 地 修 复 与 生 态 学 研 究，Email： chenzhiliang@ scies． org。 2012-01-17