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石油污染土壤修复的技术应用的秘密
发布时间:2019-07-31 13:17

  北极星环境修复网讯:石油作为重要的工业原料,在能源、材料、化工等领域有着至关重要的作用。然而石油在开采、加工、储藏及运输等环节的非正常泄漏会造成土壤及水污染,进而通过土壤中的植物或者饮用水进人人体对人类健康造成危害,从而产生一系列的经济、环境和社会问题。

  土壤受到石油污染后,有机质和碳含量大量增加,氮、磷等营养成分的严重缺乏及土壤pH值的改变,破坏土著微生物的生长,进而影响地表农作物对营养成分的摄取,破坏了局部的生态环境。同时,迁移性强的石油烃会随土壤水分迁移,穿过土壤包气带到达地下含水层而污染地下水,再随地下水的输送与使用而危害人类健康。除此之外,一些难降解石油烃组分,如萘、甲苯、菲、蒽、芘等,可长期蓄积在土壤中,通过食物链进人人体,影响肝、肾及心血管系统,对人类产生危害。

  由于石油的流动性大、渗透性强、对土壤黏附作用显著等特点,石油污染土壤具有体系复杂、范围广、治理难、周期长、危害大等特点。目前石油污染土壤的修复技术主要包括物理法、化学法和生物法。澳门皇冠

  物理法包括气相抽提技术、电修复技术等。土壤气相抽提是一种广泛应用于石油类污染土壤修复过程中的原位修复技术,主要通过抽气使土壤中高浓度的挥发性污染物挥发而降低土壤中石油污染物的含量。利用真空泵产生的负压驱使气体流过污染的土壤孔隙,将地下土壤不饱和区域的挥发性有机物解吸并收集于地上处理。王贞国等应用该技术在野外试验场地进行了石油污染土壤的原位修复,发现在适宜的曝气深度下,石油类物质去除率可达88%。刘沙沙等通过在广东某石油污染场地开展土壤气相抽提修复技术示范工作进一步掌握和完善了该技术,经过三个月的修复,土壤中总石油烃的去除率达到64.88%,修复后污染场地恢复使用功能。气相抽提技术主要是通过抽气使土壤中高浓度的挥发性污染物挥发而除去,但土壤中低浓度、难挥发性污染物依然存在。土壤电修复技术是在20世纪90年代后发展并得到重视的修复技术。此方法将电极插人受污染土壤中,土壤孔隙中的带电离子和颗粒物质可在施加直流电后沿电场方向进行定向的迁移运动。与其他土壤修复技术相比,具有经济效益高、能保护现场生态环境、安全等优点,适合治理渗透系数低的密质土壤。其主要缺点在于对于电荷缺乏的非极性有机污染物,利用电修复技术无法高效去除,且对于不溶性有机污染物需要化学增溶,易产生二次污染。国外科研人员研究了多种修复效率高的土壤电修复技术并已经成功应用于实际工程中,如Electro-Klean TM电动力学分离技术、LasagnaTM技术。

  化学法存在的主要问题是表面活性剂的加人会破坏土壤微生态,同时成本较高。以淋洗法为例,淋洗法是用流体淋洗出土壤中的污染物,或对于石油污染土壤可用表面活性剂清洗土壤中的有机污染物。挥发性有机物等有机污染土壤清洗技术主要用的淋洗剂为表面活性剂。许多研究者采用不同的表面活性剂清洗修复受不同组分挥发性有机物污染的土壤,取得了显著效果。Fountain等在美国Hill AFB基地场地修复过程中使用不同的表面活性剂进行淋洗,成功降低TCE(三氯乙烯)污染物浓度,这在美国应用表面活性剂修复技术领域极具代表性。德国Eckenfelder公司的研究人员成功地研究了如何回收及再利用土壤污染清洗液中的表面活性剂,为进一步提高表面活性剂在污染土壤处理中的效率打下基础。

  土壤生物修复技术发源于20世纪80年代。相对于物理和化学法,生物修复技术具有操作简单、 有机物降解彻底、不造成二次污染、能实施原位处 理等优点而受到各国学术界、工业界和政府部门的高度重视,是当前土壤修复技术研究领域的前沿,也是美国环境总署推荐的优选土壤生物修复技术之一。植物修复是指植物可以通过直接吸收和降解有机污染物及释放各种分泌物刺激微生物活性,以加强其生物转化作用和强化有机污染物在植物根部区域的矿化作用来降解土壤中的有机污染物。该方法具有低能耗、低成本、操作简单且符合可持续发展战略等优点,适合修复大面积的污染土壤。但多数植物根系集中在土壤表层,无法修复土壤深层的污染物,且受季节、环境温度影响较大,因此植物修复技术存在一定的局限性。张娟娟等研究了利用紫花苜蓿加上优化菌群抑制剂,并调控土壤温度和营养物质来降解石油污染土壤中的石油烃,经过99d的修复,土壤中石油烃的降解率达到95%。土壤动物在土壤生态系统中占有重要地位,维持着土壤生态结构的稳定。土壤动物可对一些有机物进行破碎、消化和吸收转化,把土壤中的污染物转化为性能良好的粪肥,但其能利用的有机物种类及含量有限,适合轻度污染土壤。土壤中有些动物如蚯蚓的活动可促进微生物的生长和转移,使微生物修复效果更加明显,因此动物修复与微生物修复结合更有益于土壤的修复过程。在石油污染土壤的生物修复中,微生物修复应用最广泛。该方法通过利用或者强化环境微生物特有的代谢分解有毒物质的能力,去除土壤中的有毒有害污染物,将有机污染物分解转化成其他无害物质。

  将其在质量浓度为3.78 g/L的柴油培养基中培养,降解率高达60.98%。其研究结果为柴油污染土壤的生物修复提供一定的理论依据。

  最新研究表明,为提高土壤中污染物的降解率,可采取多种修复技术相结合的方法。例如电修复技术与生物修复技术优化组合,就成为了高效且环保的复合修复技术。李婷婷等将电动-微生物联合修复技术用于去除石油污染物,在施加电场后,石油降解菌的数量有所增加,石油降解率是对照组的2.4倍。

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