污染土壤的修复方法在生态环境保护中运用分析

余锡军

（上饶市德兴生态环境服务中心，江西 上饶 334200）

引言

土壤污染物来源广泛，按照污染物进行划分, 无机污染是指工业污染、尾气排放、农业污染等导致土壤中放射性物质增加、重金属含量超标的污染问题。重金属、盐、放射性物质、无机化合物等是土壤无机污染的主要物质，有机农药、酚类、洗涤剂、苯等是土壤有机污染的主要物质。使用联合污染修复技术，可以有效解决无机土壤污染和有机土壤污染问题。

1 植物修复技术应用

植物可吸收土壤中的部分污染物，将土壤中的Hg、As、Se 等有害物质吸收，将污染物转化为气体排放至大气之中，部分植物的根系具有分解污染物的作用，可起到隔断、钝化的作用（如图1）。例如，在对无机污染的土壤进行修复过程中使用植物修复技术，在污染区域大面积种植富集植物，植物可吸收土壤中的N、P 等物质，可去除土壤中的含有N、P 等元素的污染物，对N 的吸收量可以达到0.3 g/（m2·d），对P 的吸收量可以达到15 g/（m2·a）。不同类富集植物的吸收效率不同，荠菜、遏菜、龙葵等植物均可以起到良好的修复效果。1 公顷植物可吸附2 t 铅，累积吸收锌离子数浓度可达到4 000 mg/kg。

图1 植物修复原理

植物修复方法在大面积种植后可将污染土壤中的重金属物质如铅、钙、镉、镍等污染物进行累积吸收，植物各器官位置均可以伴随污染浓度提升累积系数，被动进行污染物的吸收，可有效去除土壤中的重金属污染物。例如，通过种植荠菜可主要用于去除土壤中的镉、铅、放射性物质Cs137，镉去除效率可以达到72%，铅去除效率可以达到28%，铯去除效率可以达到48%，蜈蚣草可以用于去除土壤中的砷，去除效率可以达到84%。具体植物修复土壤公式如下:

CH3COOH,C2H5OH-CO2,H2O 离子

使用单一的植物难以达到最佳的修复效果，针对重金属污染土壤，在污染区域联合种植多种类型植物进行针对性修复，修复效果良好，同时种植荠菜、东南景天、龙葵、向日葵，其各类污染去除效率见表1。

表1 联合植物种植污染物去除效率

2 物理修复技术

2.1 热脱附技术

热脱附技术使用高温环境对土壤地块进行溶解，将土壤中的挥发性化合物和半挥发性化合物进行降解，去除地下土壤环境中的混合物质（如图2）。该技术应用可以有效降低土壤的黏度和吸附能力，对于土壤中存在非水相液体的情况修复效果良好[1]。将热脱附修复技术应用到有机农药污染的土壤之中，可起到良好的效率，在使用热脱附技术，并将氢作为催化剂，用于处理土壤之中的聚氯联苯污染物，燮制温度在225 ℃左右，经过3 d 的高温处理，土壤中聚氯联苯的回收效率达到70%以上，去除率达到99.5%以上，且聚氯联苯的浓度越高，解吸率也随之上升。使用蒸汽热脱附技术进行土壤中五氯酚的去除，将其使用到含水量在0.5%左右的土壤中，五氯酚的去除效率达到99.6%，热脱附土壤修复技术可以用于脱除土壤中有机物，且在合理燮制温度和时间的情况下，对土壤中不同类型有机物的处理效率存在明显的差异。汽油操作温度在121 ℃～178 ℃，煤油处理温度在150 ℃～320 ℃，处理时间在30 min～90 min。

图2 热脱附技术原理

因此，在使用过程中需要结合土壤的理化性质、污染物反应条件、反应设备等，对热脱附修复技术进行科学、合理应用。例如，土壤的理化性质属于农药污染场地，土壤中污染物含有多种氯类有机污染物包括三氯乙醛、氯乙烯、氯苯、多环芳烃（PAHs）等，使用低温热脱附技术，使用自动热脱附解析仪进行土壤的修复处理，燮制温度指标为150 ℃，其对不同有机污染物的去除效率见表2。

表2 热脱附修复技术应用效果

2.2 蒸汽浸提修复技术

蒸汽浸提修复技术通过将空气注入土壤之中，在土壤缝隙之中进行气体和空气的交换，将土壤之中的气态污染物进行转移，实现对土壤中污染物的科学修复。使用蒸熏剂可促进土壤中污染气体的交换，提升污染气体的挥发效率，在进行氯仿气体处理中应用，峰值挥发速率可以达到2.5 ug·m-2·s-1，实现污染物与土壤的科学分离[2]。

3 化学修复技术应用

3.1 化学淋洗修复技术

该修复技术主要根据污染物的溶解性和迁移性，通过在土壤中添加酸碱、结合剂、活性剂的方式，实现土壤污染物反应的乳化效果和增溶效果。化学淋洗技术重点对淋洗剂的筛选和土壤性质的分析，根据调查结果确定具体的淋洗时间、水土比、淋洗液组合，并使用固定剂、活性剂等辅助开展具体的淋洗工作[3]。修复测定计算公式如下

式中，W 为含水量，G0 为金属元素重量，G1 为添加活性剂重量，G2 为样本重量。进行重金属淋洗称取ZnSO4·7H2O，溶于8 mlHCL 之中，燮制浓度为1 000 Ug/ml，进行淋洗。例如，在紧急性的有色重金属污染土壤快速修复处理过程中，使用移动淋洗修复方案进行土壤的修复处理，投入移动淋洗土壤皮水筛分系统，对污染土壤进行破碎和混合，并在系统作业过程中添加适量的固化剂和药剂，使用淋洗分选系统进行污染物转移（如图3）。使用的化学淋洗溶剂为酸碱盐、螯合剂、清水，用于去除土壤之中的重金属物质，燮制淋洗时间为30 min，土壤中的镉的去除率为98.6%，镍的去除率为99.2%，铅的去除率为99.8%，汞的去除率为99.7%，对土壤起到了良好的修复效果。

图3 化学淋洗技术

3.2 氧化还原修复技术

氧化还原修复技术在土壤修复中的应用包括Fenton 氧化法、活化过硫酸盐氧化法、CaO2氧化法等，通过在土壤中添加不同类型氧化剂或者还原剂的方式，使得其发生不同的化学反应，将土壤中的污染物质转化为低毒或者无毒的成分[4]。使用Fenton 氧化法在土壤之中依次添加高浓度的H2O2物质，促进土壤之中TPH 的降解，在土壤修复过程中添加表面活性剂，对PCBs 的降解效率可以达到98%以上。使用活化过硫酸盐氧化法去除土壤之中的PAHs 有良好的作用，使用腐殖酸联合亚铁离子进行过硫酸盐活化处理可以去除土壤中多环芳烃类物质，去除效率可以达到90%以上。具体公式如下

例如，在对有机氯农药污染的土壤修复之中，将生物炭活化过硫酸盐，产生硫酸自由基后，用于去除土壤之中污染物，从而保护土壤生态环境，具体去除效果见表3。

表3 生物炭活化过硫酸盐修复效果

3.3 光催解修复技术

光催解修复技术在污染土壤修复技术中的应用是通过光照、光催化的方式，促进污染土壤之中有机污染物的自由基转化，在自由基渠道和电子传递的过程中，将原本的污染物降解成为无危害或者毒性比较小的物质，实现对土壤的深层修复。使用TiO2作为土壤修复的主要催化剂，将催化剂纳米复合离子添加到ATZ 溶液之中，可以起到良好的分解作用。因此，可以使用光催解修复技术进行有机物土壤的科学修复，可以起到良好的修复效果[5]。

4 生物修复技术应用

4.1 生物通风技术

土壤中的汽油、煤油、柴油等物质，均可以通过通气降解的方式进行处理，且降解率可以达到75%以上，如果土壤中的石油物质在未通气的情况下进行生物降解，则降解率不足0.5%。该技术适用于土壤渗透系数在0.1 kρg/η，含水率18%，通风降解温度24 ℃，土壤PH 值范围6.0～7.5。

4.2 微生物修复技术

将其应用到有机农药污染土壤的修复处理之中，土壤中的污染物质包括多环芳烃、多氯联苯、苯、氯乙烯、六氯环已烷等有机污染物，在泥浆生物反应器中进行处理，每吨土壤处理成本在500 元左右。经过反应后，原本土壤中的苯浓度从原本的618 mg·kg-1降到4 mg·kg-1、氯乙烯浓度从原本的318 mg·kg-1降低至10 mg·kg-1，具体修复效果见表4。

表4 微生物技术在有机农药污染土壤修复中的效果

微生物处理技术在污染土壤修复中的应用根据微生物的反应条件进行降解，通过添加表面活性剂的方式可以促进微生物的繁殖，提高污染土壤的修复效率[6]。使用生物堆制法进行污染土壤处理，进行有机土壤的吸附,微生物阴离子型基团-NH2、-SH、PO43-，在离子交换中进行土壤修复。微生物菌驯化后，耐Cu2+水平在5 000 mg/L 上下，在PH 值4-8 状态下生长良好，经过PH 值7 环境内24 h 菌株培养，去除土壤污染物75%以上。微生物将4 价Cr 还原为3 价Cr，生物活性提高，CSB 菌耐受900 mg/L4 价Cr，还原速度为2.2 mgCr（Vi）/（Lh），最佳还原条件为900 mg/L，PH7、35℃环境下，经过45 h 处理，污染物浓度为0.05 mol。

4.3 生物清洁技术

生物清洁技术是利用动物、植物进行土壤修复的方法，该方法依据自然界的生态修复原理，进行污染土壤中污染物质吸附、降解、转化，将有机污染物生产CO2以及H2O 等物质，具有安全、成本低等优势。例如，使用生物清洁技术进行污染土壤处理时，可在土壤中增加动物种群的数量，如蚯蚓、鼠类等，动物在土壤之中进行进食、消化、排泄过程中可以促进污染土壤相关有机物质的降解，去除土壤之中的污染物。蚯蚓粪便中全氮含量2%，全磷含量2.5%，全钾含量0.98%，有机质含量26.7%，腐殖质含量24.6。氨基酸种类18 种，其中冬氨酸0.55%，苏氨酸0.28%，丝氨酸0.36%，蛋氨酸0.14%，脯氨酸0.18%，蚯蚓粪便中的物质可降解污染物。

5 结论

综上所述，土壤污染使用热脱附修复技术，污染物的脱附效率可以达到98%以上，微波热解修复技术脱除效率可以达到95%以上，化学淋洗修复技术的脱除效率可以达到80%以上，微生物修复技术可以达到97%以上。在对污染土壤进行修复过程中，应对比不同修复技术应用效率和应用成本，以绿色发展为原则，尝试应用新型绿色技术，实现对污染土壤的科学治理和有效修复。