Ⅰ 地下水污染的生物修復主要有哪兩種形式
滲透反應牆(PRBs)修復技術是一種被動反應區,填充有活性反應介質材料,當受污染的地下水通過時,其中的污染物質與反應介質發生物理、化學和生物作用,被降解、吸附、沉澱或去除,從而實現地下水的凈化。PRBs使用的反應材料根據污染物的組分及修復目的不同而各異,最常見的材料是零價鐵(FeO)。零價鐵的機理是基於化學熱力學和化學反應動力學理論,FeO易被氧化,失去的電子傳遞給具有氧化性的有毒重金屬離子和有機氯代烴等有機物,使其被還原,從而達到地下水修復的目的。
原位曝氣技術作為一種與土壤氣相抽提互補的技術,將空氣注入污染區域以下,將揮發有機物從地下水中解析到空氣流並引至地面上處理,被認為是最有效的去除地下水揮發性有機物的方法。結合原位曝氣法和土壤蒸氣抽提法,可以有效去除砂質地下含水層中的石油烴。與單獨使用土壤蒸氣抽提法相比,聯用技術28天後石油烴去除量提高了19倍。曝入的空氣為地下水中的好氧微生物提供了足夠氧氣,促進了土著微生物的降解作用。該技術成本適中,能處理較多的受污染地下水,系統安裝和轉移方便,易於與其他技術結合使用。然而,對於既不容易揮發又不易生物降解的污染物,其處理效果不佳,且對土壤和地質結構有較高要求。
Ⅱ 土壤污染修復用什麼技術來支撐
▇ 物理修復技術:省錢、高產、可持續
物理分離修復特點和應用:物理分離技術主要應用在污染土壤中無機污染物的修復技術上。它最適合用來處理小范圍內射擊場污染的土壤,從土壤、沉積物、廢渣中分離重金屬、清潔土壤、恢復土壤正常功能。大多數物理分離修復技術都有設備簡單、費用低廉、可持續高產出等優點,但是在具體分離過程中,其技術的可行性,要考慮各種因素的影響。
蒸氣浸提修復特點和應用:該技術能夠原位操作,比較簡單,對周圍的干擾能夠限定在盡可能小的范圍之內;非常有效地去除揮發性有機物;在可接受的成本范圍之內能夠處理盡可能多的受污染的土壤;系統容易安裝和轉移;容易與其他技術組合使用。浸提技術主要用於揮發性有機鹵代物和非鹵代物的修復,通常應用的污染物是那些亨利系數大於0.0或蒸氣壓大於66.7Pa的揮發性有機物,有時也應用於去除環境中的油類、重金屬及其有機物、多環芳烴等污染物。在美國,蒸氣浸提幾乎已經成為修復受加油站污染的地下水和土壤的「標准」技術。限制土壤蒸氣浸提技術應用效果的因素主要有下層土壤的異質性、土壤的滲透性、地下水位以及排出的氣體需要進行進一步處理等。
電動力學修復特點與應用:電動力學技術主要用於低滲透性土壤(由於水力傳導性問題,傳統的技術應用受到限制)的修復,適用於大部分無機污染物,也可用於對放射性物質及吸附性較強的有機物的治理。電動力學技術可以有效地去除土壤和地下水中的重金屬離子,也可以去除土壤中強吸附性的極性有機化合物,如苯酚和乙酸等。最新的發展趨向是將電動力學技術與其他技術相結合,強化電動力學修復。
熱力學修復特點與應用:高溫原值加熱技術主要處理的污染物有半揮發性的鹵代有機物和非鹵代有機物、多氯聯苯以及密度較高的非水質的液體有機物。低溫原位加熱處理的污染物主要有半揮發性的鹵代物和非鹵代物以及濃的非溶性的液態物質,揮發性有機物也可以用此方法進行處理。此外,原位電磁波加熱修復技術屬於高溫原位加熱技術,它利用高頻電壓產生的電磁波能量對現場土壤進行加熱,利用熱量強化土壤蒸氣浸提技術,使污染物在土壤顆粒內解吸而達到修復污染土壤的目的。
▇ 化學修復技術:方式多樣、適用性強,防止二次污染是關鍵
固化—穩定化技術特點與應用:該技術是將污染物在污染介質中固定,使其處於長期穩定狀態,固定化技術是將污染物囊封入惰性基材中,或在污染物外面加上低滲透性材料,通過減少污染物暴露的淋濾面積達到限制污染物遷移的目的;穩定化是指從污染物的有效性出發,通過形態轉化,將污染物轉化為不易溶解、遷移能力或毒性更小的形式來實現無害化,以降低其對生態系統的危害風險。是較普遍應用於土壤重金屬污染的快速控制修復方法,對同時處理多種重金屬復合污染土壤具有明顯的優勢。其優點為固化技術具有工藝操作簡單、價格低廉、固化劑易得等。固化產物方便進行運輸;而穩定化不一定改變污染土壤的物理性狀,從而提高危險廢物處理處置系統的總體效率和經濟性。由此可見,穩定化技術有望成為土壤重金屬污染修復技術領域的主力。
化學淋洗修復技術特點與應用:土壤淋洗修復技術是將水或含有沖洗助劑的水溶液、酸P鹼溶液、絡合劑或表面活性劑等淋洗劑注入污染土壤或沉積物中,洗脫和清洗土壤中的污染物的過程。淋洗的廢水經處理後達標排放,處理後的土壤可以再安全利用。適用於重金屬污染或多污染物混合污染介質。其優點為:適用性強,目前這種離位修復技術在多個國家已被工程化應用。其缺點為需要用水,所以修復場地要求靠近水源,同時因需要處理廢水而增加成本。
氧化—還原技術特點與應用:該技術是通過向土壤中投加化學氧化劑(Fenton試劑、臭氧、過氧化氫、高錳酸鉀等)或還原劑(SO2、FeO、氣態H2S等),使其與污染物質發生化學反應來實現凈化土壤的目的。適用於土壤和地下水同時被有機物污染的修復。運用化學還原法修復對還原作用敏感的有機污染物。其優點為使用該技術清理污染源區的速度相對較快,通常需要3~24個月的時間。技術缺點為零價鐵還原脫氯降解含氯有機化合物技術的應用還存在諸如鐵表面活性的鈍化、被土壤吸附產生聚合失效等問題。
光催化降解技術特點與應用:土壤光催化降解(光解)技術是一項新興的深度土壤氧化修復技術,可應用於農葯等污染土壤的修復。土壤質地、粒徑、氧化鐵含量、土壤水分、土壤pH值和土壤厚度等對光催化氧化有機污染物有明顯的影響:高孔隙度的土壤中污染物遷移速率快,黏粒含量越低光解越快;自然土中氧化鐵對有機物光解起著重要調控作用;有機質可以作為一種光穩定劑;土壤水分能調解吸收光帶;土壤厚度影響濾光率和入射光率。
電化學動力學修復技術特點與應用:電動力學修復(簡稱電動修復)是通過電化學和電動力學的復合作用(電滲、電遷移和電泳等)驅動污染物富集到電極區,進行集中處理或分離的過程。適用於銅、鉻等重金屬、菲和五氯酚等有機污染土壤修復。其優點為電動修復速度較快、成本較低,特別適用於小范圍的黏質的多種重金屬污染土壤和可溶性有機物污染土壤的修復。缺點為對於不溶性有機污染物,需要化學增溶,易產生二次污染。發展電動強化的復合污染土壤聯合修復技術將是值得研究的課題。
▇ 植物修復技術:適用大范圍治理,兼有生物能源功能
植物修復技術包括利用植物超積累或積累性功能的植物吸取修復 、利用植物根系控制污染擴散和恢復生態功能的植物穩定修復、利用植物代謝功能的植物降解修復 、利用植物轉化功能的植物揮發修復 、利用植物根系吸附的植物過濾修復等技術。適用於重金屬、農葯、石油和持久性有機污染物、炸葯、放射性核素等。其中,重金屬污染土壤的植物吸取修復技術在國內外都得到了廣泛研究,已經應用於砷、鎘、銅、鋅、鎳、鉛等重金屬以及與多環芳烴復合污染土壤的修復,並發展出包括絡合誘導強化修復、不同植物套作聯合修復、修復後植物處理處置的成套集成技術。
技術優點:植物修復技術不僅應用於農田土壤中污染物的去除,而且同時應用於人工濕地建設、填埋場表層覆蓋與生態恢復、生物棲身地重建等。近年來,植物穩定修復技術被認為是一種更易接受、大范圍應用、並利於礦區邊際土壤生態恢復的植物技術,也被視為一種植物固碳技術和生物質能源生產技術。
缺點:雖然開展了利用苜蓿、黑麥草等植物修復多環芳烴、多氯聯苯和石油烴的研究工作,但是有機污染土壤的植物修復技術的田間研究還很少,對炸葯、放射性核素污染土壤的植物修復研究有待加強。
▇ 聯合修復技術:發揮組合優勢,破解治理難題
微生物/動物—植物聯合修復技術:微生物(細菌、真菌)—植物、動物(蚯蚓)—植物聯合修復是土壤生物修復技術。
化學/物化—生物聯合修復技術:發揮化學或物理化學修復的快速優勢,結合非破壞性的生物修復特點。化學淋洗—生物聯合修復是基於化學淋溶劑作用,通過增加污染物的生物可利用性而提高生物修復效率。這些技術多處於室內研究的階段。
物理—化學聯合修復技術:土壤物理—化學聯合修復技術是適用於污染土壤離位處理的修復技術。溶劑萃取—光降解聯合修復技術是利用有機溶劑或表面活性劑提取有機污染物後進行光解的一項新的物理—化學聯合修復技術。例如,可以利用環己烷和乙醇將污染土壤中的多環芳烴提取出來後進行光催化降解。此外,可以利用PdPRh支持的催化—熱脫附聯合技術或微波熱解—活性炭吸附技術修復多氯聯苯污染土壤,也可以利用光調節的TiO2催化修復農葯污染土壤。