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土壤有机物污染及其治理技术

  来源:万博亚洲网 
评论: 更新日期:2019年11月11日

摘要:土壤作为人类赖以生存的基础是一种有限的自然资源,面对土壤污染,应坚持预防为主,防治结合的策略,根据我国发展现状,建立相适宜的土壤污染治理理论体系和技术体系。由于土壤污染自身的特点很难引起公众关注,所以在预防和治理土壤污染的同时还应加强土壤污染科普与宣传,充分利用舆论导向作用,加强公众参与力度,提高全社会保护土壤环境的意识和责任,使土壤污染防治成为一种自觉行为。

关键词:土壤有机物污染;治理技术

引言

尽管国内外已经开发出几十种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质的多样性使得每一种治理方法只能用于特定的治理场地。因此整合各种土壤治理技术,提高治理效率,减少土壤的二次污染是我们需要关注的问题。

1.土壤污染的主要来源

1.1重金属污染

土壤中重金属来源于各种各样的渠道,其中包括大气沉降、污水灌溉、工业固体废物堆放不当、采矿活动和使用农药和化肥等。污染物中包含具有生物毒性的金属如:Hg、Cd、Pb、Cr、As等;也包含只对特定生物具有毒性的金属,如:Zn,Cu,Ni,Sn,V等。随着经济的发展土壤中重金属的种类和含量不断增加,重金属不易被降解,在食物链中易累积严重威胁着人类身体健康,成为学者和大众关注的问题。治理重金属污染土壤的主要方法有:物理法、化学法(化学浸出、化学固定、电动力治理、vitrifytechnology)、生物治理法(植物吸收、微生物降解、动物吸收降解)。

1.2有机物污染

土壤中有机污染物(HOCs)常包含石油烃、多氯联苯、多环芳烃(PAHs)、多氯二苯和一些难以降解的农药。有机物的疏水性使其具有潜在的毒性,致癌性,生物有效性弱,易在食物链中积累,土壤中的有机污染然成为关注的热点。合成有机化合物种类的多样性及用途的广泛性,使得有机物污染来源广泛,如食品的生产和保鲜、工业制造,以及人类和动物医疗保健均有大量有机污染物产生,这迫使研究者在土壤有机污染治理上做了大量工作,接下来将简要介绍土壤中有机污染物治理方法。

2.土壤有机物治理方法介绍

2.1物理化学治理方法

溶剂清洗土壤是一种用单一溶剂或多种溶剂混合物萃取土壤中的有机污染物非原位修复法。常采用溶剂有:水与其他溶剂的混合溶液、共溶剂、表面活性剂。近年来溶剂的无毒性和生物有效性成为众多学者关注的问题,大量研究提出用环糊精(CDs)和植物油等作为无毒萃取溶剂。土壤清洗——水+有机溶剂/共溶剂。水与有机溶剂共同作用萃取土壤中的 PAHs 等污染物,学者已经做出大量研究,常采用一种或多种有机溶剂与去离子水混合萃取或清洗土壤中的污染物,文献中提到的有机溶剂有:乙醇、丙醇、三氯甲烷、环己烷、戊烷、丙酮、甲苯、石油醚等。

2.1.1溶剂清洗

2.1.2土壤淋洗(SoilFlushing)

土壤淋洗是在受污染的土地上,通过添加萃取剂提高土壤中非水相有机污染物的流动性,加强污染物从土壤中脱附原位治理技术。土壤性质,污染物性质及饱和度严格制约该治理方法的有效性。土壤淋洗效果的差异性主要取决于选取萃取剂的不一样,必须根据实际污染情况选取。也有研究者用电动力和表面活性剂辅助土壤淋洗治理,这样取得较好的治理效果。

2.2化学氧化

化学氧化可用于治理有机物污染的土壤。氧化剂从常见的Fenton试剂与臭氧到不常见的过氧酸、高锰酸钾、过氧化氢和活性过硫酸钾钠。Flotronetal.在研究Fenton试剂解吸和降解土壤中的荧蒽时,虽然对污染物有很好的降解作用,但是在该过程中产生具有极强毒性的副产物。Kawaharaetal.用Fenton试剂处理杂酚油污染的土壤,结果发现有机物种类反而增多。这表明Fenton试剂有可能只是初步治理,将难降解的污染物转化成分子量较小的化合物。

2.3光催化降解

光催化降解是在光照条件下利用光催化剂促进土壤中有机物的氧化反应。该项技术已广泛用于废水处理,也有学者将其应用于饱和烃污染土壤治理。Zhangetal.在使用紫外光照射下用TiO2作光催化剂降解土壤中的菲、蒽等有机物,发现该方法促进了有机物的降解。在过程中尽管产生了TiO2的多种衍生物,但对有机物的降解没有影响,土壤的pH在酸性条件下有利于对有机物的降解。

2.4电动力治理

电动力原位治理技术是在土壤两端添加电极产生低直流电,让污染物(重金属,放射性核素和部分有机污染物)移动至相反电极。在污染物移动的过程中电渗流起主要作用,因此需要提供溶解剂。常用的溶解剂有:表面活性剂(3%Tween80,lgepalCA-720),共溶剂(20%n-butylamine),环糊精(10%HPCD);实验所用的电压是在2.0VCD/cm的周期性电压范围内。R.E.Saicheket.al在研究中发现阳极的pH影响荧蒽在高岭土中的溶解和迁移,两端电极的pH是电动力治理中需要关注的因素。

2.5微生物治理法

由于微生物治理成本低廉,在废水处理上受到广泛关注。土壤的物理化学性质,微生物条件将影响污染物的生物降解。微生物降解有机污染物的三种途径:有氧降解、无氧降解、厌氧降解。一些合成的化学物质生物可利用性差只有特定的微生物菌落和酶才对其起作用。已报道的微生物能够治理土壤中的多种有机化合物如卤化有机物、硝基芳香化合物、石油烃、多氯二苯或多氯联苯。微生物治理法由于其成本低廉,无毒受到青睐。

2.6植物治理法

植物治理法是一种原位生物治理技术。长久以来因其重金属有萃取,降解,隔离作用广受关注,直到1991年研究发现植物对土壤中有机物的降解有着重要作用,在治理有机物污染土壤中掀起热潮。植物庞大的根系能深入土壤中,与微生物有密切的关系,这些因素将影响植物治理法的有效性,植物的选择成为应用该方法的关键要素。

2.7热解法

热解法就是在温度辅助作用下分解或使污染物从土壤中挥发的修复方法,一般该过程需要在 870~1200℃的高温下。美国 EPA 将路易斯安那州重杂酚油污染的土壤挖掘出来并送入高温模块化的焚烧厂。在该项目中 PAH 的浓度降低十倍,取得良好的修复效果。但该过程中不得不添加石灰或其他化学物质使得土壤中的水分完全移出;同时产生的 HCl、SOx、NOx 造成空气污染。

结束语

总而言之,土壤是生态环境的重要组成部分,是人类赖以生存的主要资源之一,也是物质生物地球化学循环的储存库,对环境变化具有高度的敏感性。近几年来,我国土壤污染已比较严重,直接或间接危及了人体健康,对不利于社会可持续发展。我国对土壤污染治理和治理技术的研究还处在起步阶段,需加强应用研究的力度。

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