杨敬杰
（斯坦德技术工程（青岛）有限公司，山东 青岛 266000）
土壤和地下水可以共同作为生态循环系统中的因子，且二者又是相融合的关系。当土壤遭遇人类排放污染物的侵袭，就会污染地下水。这时，人类依赖土壤而展开的活动，如务农、居住等，都将受到负面影响；
而依赖地下水而展开的活动，如灌溉、饮水等，也会受到影响。因此，人类对土壤与地下水中的有机污染物进行分析研究，并经案例验证，总结出合理的修复方案具有非常现实的意义。
土壤污染类型很多，包括放射性元素污染、重金属污染、有机物污染等，其中，工业生产会排放化学废物、农业生产中的化肥农药的使用会影响土质、生活垃圾中的塑料制品及污水会带来污染等。由于污染源头多且不易严格把控，污染类型又多种多样，使土壤质量受到很大影响，并通过生态循环，使有机污染物不断迁移，最终会影响人类的生产生活，如有害成分进入农产品或饮水中，就会危害人体健康。农田中的土壤肥沃程度下降，粮食产出率降低也是土壤污染导致的[1]。土壤污染的危害还会迁移至多个领域，不是只有农业。污染物日积月累排放到自然环境中，经过正常的运动以及渗透进入地下水[2]，使土壤污染的危害急速放大，导致土壤的自净能力下降，从而造成土壤环境质量逐渐下降。
化学污染物进入地下水与土壤中，形成了新的有机污染物[3]，成为污染地下水与土壤环境的首要因素[4]。因而针对该类污染物进行有深度、有预期的修复技术研究具有重要意义。
2.1 化学修复技术分析
该类修复技术的应用，应以确定土壤中有机污染物的实际含量、挥发特性为基础。常用的化学修复方式是氧化处理，以硫酸盐为主要化学试剂。在氧化处理过程中，最优试剂为芬顿试剂。该试剂的氧化性质要明显优于其他类型的试剂，且反应速度快，能产生较好的氧化分解土壤有机污染物的效果。而且这类试剂的适用性强，不会受周围温度、气压等环境因素的约束。硫酸盐在实际应用中，经活化反应会生成硫酸根离子，即一种在氧化性方面更优于硫酸盐的物质。人们通过实践需求进行评估和判断，得知可从硫酸盐氧化或硫酸根离子氧化中选择一种更适合的方式完成污染修复工作。当然，为了使两种氧化方式能够互相取长补短，在实际修复过程中也可以综合使用两种方式。尽管芬顿修复技术的修复效果较好，且成本不高，然而其对环境的整体酸碱度较为敏感，可能会因为环境的酸度不达标而不能充分发生反应。此外，该试剂也存在二次污染环境的问题，因为其氧化分解过程会伴随一定程度的化学残留。而如果直接选用硫酸盐对土壤进行修复，虽然可以扩大修复范围，但是其反应速度较缓慢，整个修复过程所耗费的时间较长，而且很难保证硫酸盐不与其他污染物发生反应。
在化学修复中，如果有机污染物具有挥发特性，就可以选择常温热解析的方式进行修复。该方式的应用条件是常温，并借助光催化技术进行，主要是把污染物转化为无害的二氧化碳和水。该方式偏温和，应用效果也较好，但也存在一定的缺陷，比如在修复进行过程中，其相应的催化剂会失活，发生如芬顿试剂反应不充分一样的情况，即仅部分产物实现了降解，因而出现了对环境的再次污染。为了减少修复过程中发生的降解不充分的问题，在修复实践中应该把降解反应的环境向液相转移，但这样做的结果也会因氯化钙的大量消耗而提高修复成本。
2.2 生物修复技术分析
生物修复技术作为经济有效、绿色可持续的修复技术，在有机污染土壤和地下水修复上具有广阔的应用前景[5]。
2.2.1 对土壤进行修复
生物技术并不会使土壤中现有污染物的化学性质发生改变，而主要是要实现无害的目标。生物修复的无害化转变，具有化学修复不具备的优势。一方面是投入少，因而对修复工作责任单位的压力小。生物修复的修复成本较低，且不会破坏土壤的原有环境[6]。另一方面，使污染物充分氧化的概率高，降低了形成二次污染的概率，且越是分子量不高的污染，修复完成度就越高。此外，生物修复法的操作更加简单，可以仅在原本定位下施策。
2.2.1.1 原位修复
该修复方法适用于不饱和土壤，即其土层渗透性强。这种土壤不需经过搅动即可直接采取降解操作，使其氧气浓度更高、营养性能更好。在修复过程中，修复人员可借助细菌接种来促进降解，亦可利用经过生物处理的地下水来注灌土壤，经过多次反复操作，可以促进水土的循环，进而改善土壤的状态。
2.2.1.2 就地修复
该修复方法是先对土壤进行预处理，预处理后仍含有污染物的情况下，修复人员将其置于特定的场地上；
场地经石灰、肥料处理后，能具备土壤修复功能。经过一定的时长，在土壤间的相互影响下，原污染土壤的酸碱值、水分、营养等情况会渐趋良好和稳定，从而实现了降解的目的。土壤间相互影响的原理即依托于土壤中原有的微生物群系实现了改良，如果实际中有需要，亦可额外加入其他微生物，从而加快修复和改良的速度。
2.2.1.3 生物反应器修复
生物反应器是用于土壤污染修复的专业设施，对其的应用，是在修复场地对污染土壤进行反应“过滤”，即污染土壤先被泥浆化改造，而后进入该反应器，其内的污染物被置于降解环境，继而发生反应，达到高修复程度。
2.2.2 对地下水进行修复
地下水污染主要是土壤污染的延伸，其会因土壤污染类型的复杂性而变得复杂。因此，地下水修复需要具体问题具体施策。
2.2.2.1 生物注射法
该方式是充分利用空气加压的方法，把地上空气下注到准备修复的地下水中，这样，地下水受更强的气流驱动，就会更有力地促使污染物降解。该方式适合反复使用，让气流更长时间地存在于地下水中，以显著提高其功效。另外，也可以使用表面活性剂微泡来置换空气要素，通过利用注射的方法，在增加地下水中空气含量的同时，为其提供更多的有机营养，促进其代谢。
2.2.2.2 制造有机粘土
该方式的应用原理是合理控制地下水的移动，也就控制了污染物的移动，这样再进行吸附，就能促使修复作业的完成。有机粘土法这种方式主要是使用人工合成的有机粘土来清洁地下水中的污染物[7]，在修复过程中，修复人员会把季铵盐阳离子表面活性剂作为重点工具，向对应的蓄水层进行适量地注射，这样就促使其变成一个吸附力非常大的区域，在这期间，周围的微生物会作为助力因子，帮助吸附区进行更高效率的降解。
2.2.2.3 生物反应器修复
该方式与土壤修复方法一致，也是要把修复对象先进行处理和准备妥当（抽至地上），而后将其置于反应器，再利用反应器的特殊氧化设置形成对水的氧化分解效应，继而在修复结束后，将水回灌。在相关操作中，反应器就相当于地下水的“洗涤器”、“补养站”，使水内含有的养分、氧气更足。这些水回到地下后，也将成为自带更强降解能力的驱动要素。
3.1 项目概况分析
本项目所涉及的区域是某科技园区的中心场地，对项目的要求是同时修复其场地内的受污染土层和地下水循环系统，修复区域的土壤约达到8万立方米，预算约为260万元，允许的操作周期为半年。
在前期的预备阶段，修复人员根据基础勘探的结果，判断出该场地地块的受污染情况较为复杂，认定其为有机物污染而且浓度超出了预期。该类污染物具有不同程度的挥发性，且不易处理，因而修复人员决定摒弃常规技术手段，结合新思路、新设备来改进技术手段，从而能够更有针对性地改良污染地块。
3.2 遇到问题分析
鉴于勘探结果，此次修复任务的实施需要充分分析土壤所含污染物的结构，以确定分别为哪些挥发性或半挥发性有机污染物，以及其比例情况。如果半挥发性的污染物浓度明显偏高，就不能使用常规的化学、生物处理方法，而是需要进行综合施治。若其浓度处在低位，就应该适当使用原位处理法，借助植物的生长来钝化污染物。然而，这种方法也有缺陷，一方面植物的生长及其修复土壤能力的释放需要较长的时间，而半年的工程修复期会成为植物修复的限制；
另一方面，该地块的污染情况复杂，难以找到能够耐受其非良性环境的植物，特别是半挥发有机物会攫取植物的生存能量和空间，因而相关的操作过程面临较大的挑战。
在梳理了以上难点后，修复人员最终确定了化学氧化技术手段。其一，以半挥发性有机物的特征为根据，混合施用芬顿试剂法、过硫酸盐活化法。其二，以挥发性有机物的特征为根据，主要施用温热解析法，其次配合其他综合化的处理方式，达到强效修复的效果。
3.3 处理方案分析
3.3.1 关于半挥发性有机物
在相关处理中，芬顿试剂效力强、反应快，对温度、压力等条件要求不算苛刻，所以在项目时限不长的情况下，适合选择；
而过硫酸盐活化，会在保持原氧化能力的基础上，因生成SO4-物质而出现氧化效应的骤升，这就强化了修复效能，也是较好的修复方案思路。
在修复实践中，工作人员引入了专业机构的一体化修复设备，依靠设备操作把用于降解的药物掺拌到土壤中，其前提要明确污染程度，计算好氧化剂的合适用量；
要严把环境条件，包括控制酸碱值、温度、光照等。同时，利用过硫酸盐氧化时，污染物、实验方法不同，其对应的合适的pH条件也会不同，不一定是酸性的，也可能是中性和碱性的。修复人员会具体结合要求来施策。
3.3.2 关于挥发性有机物
在相关处理中，常温热解析法的应用是主方向，该方法的环境适应性强，常温常压即可，反应效率高而且温和，但须特别注意催化剂的处理，尽可能减少其失活的情况，避免额外生成的物质再次污染地块。其方案中，为了解决该问题，采取了向液相转移的思路，既环保，又保证了修复效应。当然，考虑到项目提供的有限预算，必须限制液相处理所涉及的氧化钙药品消耗，其综合了活性炭吸附的办法，保证了修复工作的最终效益。
3.4 技术改进优化
3.4.1 引进筛分破碎设备
在修复处理中，常温热解析法虽然经证实非常适用于挥发性有机物的降解，但是其修复效率仍有较大的提升空间。对此，修复人员可以借助更为先进的设备，例如筛分破碎设备，来提高降解效率。该设备能够更加充分和均匀地混合土壤与氧化钙，产基于翻抛作业，高效逸散挥发性有机物，使修复工作的时长更短，且成效不减。筛分破碎设备的运作可调节，可在工作中就氧化钙药品进行从装载、提纯，到筛分、破碎等的有关操作，以便于使用于掺拌的氧化钙、土壤等物料能够充分接触，而且该设备的操作替代了部分人工，因而节约了人工成本。
新设备引进后，为保证修复技术持续性实施，须做好设备调试及保养工作。
3.4.2 改造小松BZ-200一体化设备
在对应的修复工作中，修复人员应用了小松BZ-200一体化设备，基于因地制宜的原则，修复人员可进一步改造该设备。其中，本地区的土壤综合环境特点、污染物类型、污染物分布等，均可作为设备改进的具体化依据。上述案例中就是展开了对一体化修复设备中原有液体加药系统的改造，使其尽可能趋于轻量化，从而在操作时长以及便捷度方面更显出其优势。此外，经过改良的设备，雾化能力增强，能在保持更大喷洒面积的基础上，使土壤与所应用的药品深度混合。
综上所述，土壤与地下水有机污染物修复工作乃是时代的特殊产物，其修复工作的根本目的是使土壤、地下水还本归元，因此应杜绝二次污染。通过本案例可获得启示，即各修复工程的实际情况存在差异，对修复技术的应用要以合适为前提，同时注意对高效能设备的引进和改造，以提高终期的修复成效。此外，鉴于对人类社会繁荣、稳定的考虑，工业、农业发展也应思考如何施策，以减轻对土壤、地下水的污染。
猜你喜欢 硫酸盐挥发性污染物 铈基催化剂在挥发性有机物催化燃烧治理中的研究进展分子催化(2022年1期)2022-11-02不同取样方式下船机污染物排放结果的研究汽车工程师(2021年12期)2022-01-17菌株出马让畜禽污染物变废为宝今日农业(2021年11期)2021-11-27疲劳荷载作用下混凝土硫酸盐腐蚀寿命预测建材发展导向(2021年15期)2021-11-05工业园区废水中硫酸盐与硝态氮的去除研究绿色科技(2021年16期)2021-09-09你能找出污染物吗？少儿科学周刊·儿童版(2021年23期)2021-03-24基于GC-MS流苏树种子挥发性成分分析林业科技(2020年3期)2021-01-21挥发性有机物污染环保治理新思路的探讨皮革制作与环保科技(2020年14期)2020-03-17陆克定：掌控污染物寿命的自由基科学中国人(2018年8期)2018-07-23Water is Found in Moon Rocks中学科技(2015年3期)2015-04-29