地下水中重金属污染原位修复技术的研究进展

程科+廖容+杨旅涵+朱泊丞+侯彪+林坤

摘 要：地下水重金属污染是当前人们面临的重要环境问题之一，成为当前人类生存和发展亟待解决的重要问题之一。文章综述了原位修复技术在治理地下水重金属污染的应用，并且主要介绍了原位修复技术中可渗透反应墙修复技术（PRB）、原位生物修复技术和原位电动修复技术的研究进展，以及原位修复技术的发展前景。

关键词：地下水；重金属污染；原位修复技术

地下水是指地表以下，赋存于岩石空隙中的水。地下水是自然界水循环的重要组成部分，同时也是人类生存和发展所必需的重要资源。但是随着人类工业化和城市化进程的快速发展，矿产资源的开发与利用过度，使地下水环境的污染变得日益严重。特别是地下水的重金属元素污染，地下水中的重金属元素含量超标，通过食物链进入人的身体，严重影响了人们的身体健康，导致了各种罕见疾病的出现。

地下水重金属元素污染已经引起了国家的高度关注，与此同时国内专家学者积极参与地下水重金属元素污染治理技术的研究工作。在借鑒国外专家提出方法的情况下，根据国内的实际情况，使地下水重金属元素污染修复技术在大量的实践应用中得到不断的改进。

现在较为有效的地下水重金属元素污染修复技术已经达到十多种了，但由于诸多原因使得各种修复技术不利于推广使用和管理。本文主要是根据地下水重金属元素污染修复技术的方式，将修复技术分为原位修复技术和异位修复技术。原位修复技术是指在基本不破坏土地和地下水的自然条件下，对于被污染对象不做搬运，而在原地进行修复的技术；异位修复技术是指被污染对象先做收集和抽提，将其转移到地面上，然后对其进行修复的技术。由于原位修复技术不但可以节约成本、减少修复的工程量、修复效果也较好，而且最大限度的减少污染物对环境的扰动。同时，专家学者也将原位修复技术作为地下水重金属元素污染治理的研究重点和主要方向。本文将重点介绍地下水重金属元素污染原位修复技术的主要方法。

1 地下水重金属元素污染的原位修复技术

在地下水重金属元素污染的原位修复技术中，将重点介绍处理效果好、处理周期相对较短的几种技术，主要包括可渗透反应墙修复技术（PRB）、原位生物修复技术和原位电动修复技术。

1.1 可渗透反应墙修复技术（PRB）

可渗透反应墙修复技术（PRB）是由美国在20世纪80年代提出的，目前在欧美国家作为地下水重金属元素污染原位修复技术主要的技术手段之一。可渗透反应墙修复技术（PRB）是通过在污染区域放置一个活性反应介质的被动反应区，当污染的地下水经过时，地下水中的污染物质与活性反应介质发生反应，污染物质被降解、吸附、去除和沉淀，使地下水中的污染物质能有效的降低，并且符合地下水的环境质量标准。

可渗透反应墙修复技术（PRB）对于地下水重金属元素污染的修复周期和效果，是由选择何种活性反应介质决定的。目前，在可渗透反应墙修复技术（PRB）的研究中主要是使用活性炭、Fe0、微生物、泥炭等物质作为活性反应介质。这些活性反应介质具有吸附和降解污染物能力强、持续的时间长、不会产生二次污染等特点。

FDi Natale等选择使用活性炭作为充填的活性反应介质，来建立对于地下水中重金属污染镉元素的吸附反应格栅，最后的结论显示，活性炭对地下水中镉元素吸附能力最强的时候，是在较高的酸碱度和低含盐量的条件下；李金英等使用体积比例为1：1：0.5的砂、零价铁、活性炭作为混合的活性反应介质，对地下水中重金属元素锰、锌、铬和硒的去除率分别达到了93%、89%、90%和87%。

1.2 原位生物修复技术

原位生物修复技术是指在基本不破坏地下水原始环境的条件下，利用地下水中原始的或通过人工培养放置于地下水中的特定微生物群，通过吸收、吸附和降解等作用使地下水中的重金属污染物减少，同时地下水系统的环境恢复正常。原位生物修复技术具有其它修复技术无法比拟的独特优势，主要表现在现场进行、能与其它修复技术联合使用、降解时间短、费用低等方面。

在治理地下水重金属元素污染的微生物研究中取得了大量的成果。Charm I S等发现在重金属元素超标的地下水和土壤中分布着多种可以让铬酸盐和重铬酸盐产生还原反应的微生物（如：产碱菌属、芽孢杆菌属等微生物），铬酸盐和重铬酸盐通过微生物的作用可以使六价铬转换成三价铬，同时铬的毒性也大大降低；任茂明在研究趋磁细菌对于去除地下水中重金属元素效果的实验发现了，趋磁细菌能够吸收外部环境中的铁元素，同时在体内形成具有磁性的铁的化合物。最后，研究结果表明了这种方法对于水中二价铁、三价铬、以及二价镍等重金属离子的去除率达到了95%以上。

1.3 原位电动修复技术

原位电动修复技术也称原位电化学动力修复技术，是利用电的动力学原理对污染体进行修复的一种有效的技术手段，特别是对于去除地下水重金属元素污染具有很好的效果。具体方式是通过施加直流电压形成电场的梯度，使地下水中的重金属离子向设定的方向发生迁移，并且在设定的地方对集中后的污染物进行处理。

近年来随着修复技术的不断发展，原位电动修复技术也在不断完善。尹晋等使用原位电动修复技术对地下水中的重金属污染物进行修复时，发现电动修复技术对铬有很高的去除率（三价铬的去除率明显低于六价铬）。

2 结束语

目前，地下水重金属污染问题在一定程度上得到很大的缓解，但是要想地下水重金属污染被彻底解决还有很长的路要走。同时，人类社会的快速发展对于水资源的需求也在日益加大，受污染水体与人类的需求之间存在巨大的矛盾，所以对于受污染水体的修复成为了当前社会的重大难题之一。随着对原位修复技术研究的不断发展，有大量的原位修复技术被应用于治理地下水的重金属污染中。当前，修复技术的联合应用于治理地下水重金属污染已经成为了新的研究方向，在实践中也取得了更好的修复效果。

参考文献

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作者简介：程科（1992-），男，四川成都人，成都理工大学地球科学学院硕士研究生。