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土壤有機物污染及其治理技術

  
評論: 更新日期:2019年11月11日

摘要:土壤作為人類賴以生存的基礎是一種有限的自然資源,面對土壤污染,應堅持預防為主,防治結合的策略,根據(jù)我國發(fā)展現(xiàn)狀,建立相適宜的土壤污染治理理論體系和技術體系。由于土壤污染自身的特點很難引起公眾關注,所以在預防和治理土壤污染的同時還應加強土壤污染科普與宣傳,充分利用輿論導向作用,加強公眾參與力度,提高全社會保護土壤環(huán)境的意識和責任,使土壤污染防治成為一種自覺行為。

關鍵詞:土壤有機物污染;治理技術

引言

盡管國內外已經(jīng)開發(fā)出幾十種物化和生物方法用于治理石油污染土壤,但由于污染物和土壤本身性質的多樣性使得每一種治理方法只能用于特定的治理場地。因此整合各種土壤治理技術,提高治理效率,減少土壤的二次污染是我們需要關注的問題。

1.土壤污染的主要來源

1.1重金屬污染

土壤中重金屬來源于各種各樣的渠道,其中包括大氣沉降、污水灌溉、工業(yè)固體廢物堆放不當、采礦活動和使用農藥和化肥等。污染物中包含具有生物毒性的金屬如:Hg、Cd、Pb、Cr、As等;也包含只對特定生物具有毒性的金屬,如:Zn,Cu,Ni,Sn,V等。隨著經(jīng)濟的發(fā)展土壤中重金屬的種類和含量不斷增加,重金屬不易被降解,在食物鏈中易累積嚴重威脅著人類身體健康,成為學者和大眾關注的問題。治理重金屬污染土壤的主要方法有:物理法、化學法(化學浸出、化學固定、電動力治理、vitrifytechnology)、生物治理法(植物吸收、微生物降解、動物吸收降解)。

1.2有機物污染

土壤中有機污染物(HOCs)常包含石油烴、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴(PAHs)、多氯二苯和一些難以降解的農藥。有機物的疏水性使其具有潛在的毒性,致癌性,生物有效性弱,易在食物鏈中積累,土壤中的有機污染然成為關注的熱點。合成有機化合物種類的多樣性及用途的廣泛性,使得有機物污染來源廣泛,如食品的生產(chǎn)和保鮮、工業(yè)制造,以及人類和動物醫(yī)療保健均有大量有機污染物產(chǎn)生,這迫使研究者在土壤有機污染治理上做了大量工作,接下來將簡要介紹土壤中有機污染物治理方法。

2.土壤有機物治理方法介紹

2.1物理化學治理方法

溶劑清洗土壤是一種用單一溶劑或多種溶劑混合物萃取土壤中的有機污染物非原位修復法。常采用溶劑有:水與其他溶劑的混合溶液、共溶劑、表面活性劑。近年來溶劑的無毒性和生物有效性成為眾多學者關注的問題,大量研究提出用環(huán)糊精(CDs)和植物油等作為無毒萃取溶劑。土壤清洗——水+有機溶劑/共溶劑。水與有機溶劑共同作用萃取土壤中的 PAHs 等污染物,學者已經(jīng)做出大量研究,常采用一種或多種有機溶劑與去離子水混合萃取或清洗土壤中的污染物,文獻中提到的有機溶劑有:乙醇、丙醇、三氯甲烷、環(huán)己烷、戊烷、丙酮、甲苯、石油醚等。

2.1.1溶劑清洗

2.1.2土壤淋洗(SoilFlushing)

土壤淋洗是在受污染的土地上,通過添加萃取劑提高土壤中非水相有機污染物的流動性,加強污染物從土壤中脫附原位治理技術。土壤性質,污染物性質及飽和度嚴格制約該治理方法的有效性。土壤淋洗效果的差異性主要取決于選取萃取劑的不一樣,必須根據(jù)實際污染情況選取。也有研究者用電動力和表面活性劑輔助土壤淋洗治理,這樣取得較好的治理效果。

2.2化學氧化

化學氧化可用于治理有機物污染的土壤。氧化劑從常見的Fenton試劑與臭氧到不常見的過氧酸、高錳酸鉀、過氧化氫和活性過硫酸鉀鈉。Flotronetal.在研究Fenton試劑解吸和降解土壤中的熒蒽時,雖然對污染物有很好的降解作用,但是在該過程中產(chǎn)生具有極強毒性的副產(chǎn)物。Kawaharaetal.用Fenton試劑處理雜酚油污染的土壤,結果發(fā)現(xiàn)有機物種類反而增多。這表明Fenton試劑有可能只是初步治理,將難降解的污染物轉化成分子量較小的化合物。

2.3光催化降解

光催化降解是在光照條件下利用光催化劑促進土壤中有機物的氧化反應。該項技術已廣泛用于廢水處理,也有學者將其應用于飽和烴污染土壤治理。Zhangetal.在使用紫外光照射下用TiO2作光催化劑降解土壤中的菲、蒽等有機物,發(fā)現(xiàn)該方法促進了有機物的降解。在過程中盡管產(chǎn)生了TiO2的多種衍生物,但對有機物的降解沒有影響,土壤的pH在酸性條件下有利于對有機物的降解。

2.4電動力治理

電動力原位治理技術是在土壤兩端添加電極產(chǎn)生低直流電,讓污染物(重金屬,放射性核素和部分有機污染物)移動至相反電極。在污染物移動的過程中電滲流起主要作用,因此需要提供溶解劑。常用的溶解劑有:表面活性劑(3%Tween80,lgepalCA-720),共溶劑(20%n-butylamine),環(huán)糊精(10%HPCD);實驗所用的電壓是在2.0VCD/cm的周期性電壓范圍內。R.E.Saicheket.al在研究中發(fā)現(xiàn)陽極的pH影響熒蒽在高嶺土中的溶解和遷移,兩端電極的pH是電動力治理中需要關注的因素。

2.5微生物治理法

由于微生物治理成本低廉,在廢水處理上受到廣泛關注。土壤的物理化學性質,微生物條件將影響污染物的生物降解。微生物降解有機污染物的三種途徑:有氧降解、無氧降解、厭氧降解。一些合成的化學物質生物可利用性差只有特定的微生物菌落和酶才對其起作用。已報道的微生物能夠治理土壤中的多種有機化合物如鹵化有機物、硝基芳香化合物、石油烴、多氯二苯或多氯聯(lián)苯。微生物治理法由于其成本低廉,無毒受到青睞。

2.6植物治理法

植物治理法是一種原位生物治理技術。長久以來因其重金屬有萃取,降解,隔離作用廣受關注,直到1991年研究發(fā)現(xiàn)植物對土壤中有機物的降解有著重要作用,在治理有機物污染土壤中掀起熱潮。植物龐大的根系能深入土壤中,與微生物有密切的關系,這些因素將影響植物治理法的有效性,植物的選擇成為應用該方法的關鍵要素。

2.7熱解法

熱解法就是在溫度輔助作用下分解或使污染物從土壤中揮發(fā)的修復方法,一般該過程需要在 870~1200℃的高溫下。美國 EPA 將路易斯安那州重雜酚油污染的土壤挖掘出來并送入高溫模塊化的焚燒廠。在該項目中 PAH 的濃度降低十倍,取得良好的修復效果。但該過程中不得不添加石灰或其他化學物質使得土壤中的水分完全移出;同時產(chǎn)生的 HCl、SOx、NOx 造成空氣污染。

結束語

總而言之,土壤是生態(tài)環(huán)境的重要組成部分,是人類賴以生存的主要資源之一,也是物質生物地球化學循環(huán)的儲存庫,對環(huán)境變化具有高度的敏感性。近幾年來,我國土壤污染已比較嚴重,直接或間接危及了人體健康,對不利于社會可持續(xù)發(fā)展。我國對土壤污染治理和治理技術的研究還處在起步階段,需加強應用研究的力度。

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