石油污染地的土壤修復技術

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上石油污染地的土壤修復技術環(huán)保所 楊國華 摘要：對石油污染土壤的各類修復技術進行了總結和歸納，并對各項技術的優(yōu)缺點加以比較，提出了一套石油污染地生態(tài)恢復的流程。關鍵詞：石油污染地；土壤修復；生物修復；原位修復石油是我們主要的能源產(chǎn)品，我們?nèi)祟惷刻煜牡氖土渴欠浅＞薮蟮?，在石油大量的開采儲存運輸使用的過程中，石油污染土壤的情況也越來越頻繁 石油污染泛指由原油、石油初級加工品（汽油、煤油、柴油、重油、潤滑油等）以及各類油的分解產(chǎn)物引起的污染。石油對土壤的污染主要集中于20cm 左右的表土層，主要表現(xiàn)為改變土壤結構， 影響土壤微生物群落的變化，妨礙土壤上栽種的作物生長甚至隨

2、食物鏈傳遞至高級生物體內(nèi)，影響體內(nèi)相關器官的正常功能，甚至引發(fā)癌變1。據(jù)統(tǒng)計， 我國石油企業(yè)每年可生產(chǎn)落地原油約701040t，其中有71040t 可能進入土壤環(huán)境2。石油污染的區(qū)域主要分布在油田周圍、儲油罐周圍以及用含油水灌溉的農(nóng)田等地區(qū)。由于油類物質(zhì)可以在土壤中滲透，甚至到達含水層，因此還要考慮對石油污染地地下水中污染物的去除問題。目前， 石油污染土壤的修復技術大致可以分為3 類，即物理方法、化學方法和生物方法。前兩類方法通常被認為修復效果有限，費用高，且容易造成二次污染，而第3 類方法則不會產(chǎn)生類似的問題， 被認為有廣闊的發(fā)展空間，是目前國內(nèi)外研究的熱點。物理方法熱處理法熱處理法是將受污

3、染的土壤加熱，使得石油烴類物質(zhì)受熱分解或者揮發(fā)，從而達到凈化土壤的目的。常用的加熱方法主要有紅外線、微波和射頻、管道注入水蒸氣等。該方法由于成本較高，因此，僅適用于小面積且污染情況比較嚴重的情況。隔離法隔離法是利用防滲材料，如水泥、粘土、石板、塑料板等，把污染土壤就地與未污染土壤或水體分開，以減少污染物的擴散作用。該方法主要用于污染嚴重，易擴散，且污染物在一段時間內(nèi)可以分解的情況下。由于石油中的某些組分不易分解，因此，此法對于去除土壤中石油污染效果較差。換土法換土法主要分為翻土、換土和客土3 種方法，其主要思路都是利用新鮮的未受污染的土壤替換或者部分替換被污染的土壤，達到稀釋污染物的目的，其去

4、除污染物的機理主要利用了土壤的環(huán)境容量。其中翻土是利用深層未受污染的土壤來稀釋，換土則是將受污染的土壤轉移換成未受污染的土壤，客土則是在原土中直接加入未受污染的土壤，從而達到降低污染物濃度水平的目的。顯然這種方法主要用于處理受污染面積較小的情況。其它物理方法除上述3 種方法外，常見的物理方法還有焚燒法、空氣吹脫法等。物理方法去除石油污染的機理主要是污染物的轉移，并沒有從根本上解決污染問題， 因此這類方法不值得提倡。但對于一些突發(fā)緊急情況，仍有應用的必要?；瘜W方法萃取法萃取法是利用有機溶劑來萃取土壤中的石油類物質(zhì)，然后對有機相內(nèi)的物質(zhì)進行分離，回收石油類物質(zhì)，這種方法適合于面積小且石油污染濃度高

5、的情況。由于有機溶劑的使用，使得修復的成本明顯升高，且有機溶劑的回收率通常很低，因此制約著該方法的發(fā)展。有一種比較特殊的萃取法，又稱為浮選法，它利用了油類物質(zhì)憎水的特點，用水作為萃取劑來萃取土壤，使得土壤中的石油類物質(zhì)與水分層，從而達到去除油類污染物的目的，這種方法對于粒徑在758300m 的土壤顆粒中的石油類物質(zhì)去除率可達65%80%。由于這種方法不需要額外的有機溶劑，因此被認為有廣闊的發(fā)展空間。土壤洗滌法土壤洗滌法是利用表面活性劑和水混合而成的洗滌液，浸泡破碎的污染土壤，從而在水相中富集了含有污染物的表面活性劑，將經(jīng)過洗滌后的土壤回填至原地。常用的表面活性劑為含有815 個碳的支鏈醇與28

6、 個環(huán)氧乙烷單元的加成物。為了防止油和洗滌液形成乳化液，必須限制表面活性劑的量（體積分數(shù)）少于0.050%5。土壤洗滌法可以有效地去除土壤中的石油污染，但容易造成二次污染等問題?；瘜W氧化法化學氧化法是利用化學物質(zhì)的氧化性使得土壤中的石油烴組分得到去除，常用的氧化劑有二氧化氯、臭氧、過氧化氫、高錳酸鉀等，其中認為二氧化氯造價低，且對石油烴類有較高的處理效率?；瘜W氧化法去除土壤中的石油污染通常與去除地下水中的石油污染同時進行，可以與空氣吹脫法結合進行。其它方法除上述3 種方法外， 光催化法、CSP 法也是目前經(jīng)常使用的方法。光催化法的主要思路是尋找合適的催化劑，使得光對石油烴的分解速度加快；CSP

7、 法則是利用含碳的物料，如煤、焦炭等，當作吸附物，結合浮選法等工藝，使得石油烴與土壤分開。生物方法由于生物方法主要依托生物對于污染物的富集、吸收以及降解能力，因此尋找合適的微生物和植物成為了生物方法研究的一個重要內(nèi)容；另一方面的內(nèi)容是研究如何在土壤中創(chuàng)造有利于生物生長的理化條件，即各種生物如何實現(xiàn)土壤修復的具體技術。投加法a）第1 種類型是為了改善微生物的生長環(huán)境。經(jīng)過石油污染的土壤中往往存在著大量嗜油菌，在合適的條件下，這些微生物可以大量繁殖，從而去除土壤中的石油烴。通常投放的營養(yǎng)物質(zhì)主要是N、P 等營養(yǎng)元素， 也有投加Ca、Mg 等元素的實例。需要指出的是，營養(yǎng)元素并非加得越多越好，需要滿

8、足一定的比例，如微生物生長所需的碳、氮、磷質(zhì)量比大約為12001001。土壤中的氧氣水平直接影響微生物對于石油烴類的氧化速率，常用的供氧方式為通風、H2O2等。通風過程是對被污染的土壤進行真空或者加壓曝氣，使得土壤中的微生物活性提高；H2O2可以直接氧化一部分烴類污染物， 又可為微生物的氧化過程提供充足的電子受體,強化它們對烴類污染物的氧化降解作用， 但濃度過高時又會毒害微生物。b）第2 種類型是為了促進微生物對于石油烴類的吸收，如投加表面活性劑、生物膨脹劑等。研究表明，表面活性劑可以促進微生物對于石油烴類的降解，其主要機理是表面活性劑可以增加微生物與石油烴的接觸機會，從而提高微生物對石油烴的

9、降解能力。例如從玫瑰紅中制得的生物表面活性劑可以明顯提高微生物對于石油烴的降解能力，與傳統(tǒng)表面活性劑相比，可提高1.42.3 倍。目前在石油污染土壤中添加生物膨脹劑也是一個主要方法， 該方法主要利用各種植物的殘體與土壤混合，可以使土壤中的微生物生長迅速。N.0Vasudevan 等人發(fā)現(xiàn)投加小麥糠的土壤油類去除率可達到76%，而投加營養(yǎng)鹽的土壤油類去除率僅為66%。c）第3 種類型是引入特異性微生物來降解、吸收石油烴。引用外來種來解決本地的污染問題一定要慎重，根據(jù)物種競爭理論，外來種的侵入往往具有使本地種滅亡的危險。因此只有當本地微生物種群已經(jīng)完全消失或者對于本地區(qū)的污染物去除能力十分有限的前

10、提下，再引入外來菌種進行污染物的降解和吸收。Andrew 等人總結了能夠降解若干持久性有機污染物的菌種，這些持久性有機物質(zhì)主要包括菲、蒽等多環(huán)芳烴組分，以及多氯聯(lián)苯等。上述幾種投加法具有一個相同的特征，就是對于石油烴的去除過程是在原地完成的，因此，上述幾項技術又被稱作原位處理技術， 與之相對應的就是異位處理技術，即對土壤中的石油烴的去除過程在異地進行。異位處理方法a）預制床法： 將受污染的土壤平鋪在不滲漏的平臺上，向土壤中加入營養(yǎng)液和水，定期翻動充氧，將處理過程中產(chǎn)生的溶液回灌以去除污染物。該法實際與前面的投加法類似，只是避免了污染物的進一步向下遷移。b）堆肥法：將受污染的土壤與其它物質(zhì)，如樹

11、皮等，混合堆肥，在堆肥的過程中，污染物可以通過與其它物質(zhì)的共代謝作用得到去除，難降解有機物/0易降解有機物(堆料比)在130時可取得較好的降解效果。c）生物反應器法： 該法是一種人工強化微生物降解的過程， 去除效果的好壞主要取決于反應器的構造和功能，泥漿反應器是應用比較廣泛的一種。將受污染的土壤制成泥漿，并使其維持在適合生物降解的條件下，使得泥漿中的污染物質(zhì)被清除。這種方法處理效果較好，且上一批處理的泥漿可用于接種下一批的泥漿，加快降解速率。異位處理方法由于涉及到遠距離的輸送，成本相對提高；且由于場地和條件限制，不適合大批量的處理污染土壤。植物修復技術植物去除有機污染物的機理主要包含3 個方面

12、，即植物對于有機物的直接吸收，植物的分泌物，如硝酸鹽還原酶可以還原TNT 等成分，以及植物通過提高根系微生物的數(shù)量和活性去除有機污染物。其中，植物能夠直接吸收的組分主要為二甲苯、含氯有機溶劑和短鏈脂肪族化合物。思考與建議生態(tài)恢復工程是一項復雜的系統(tǒng)工程，不可能單純依靠技術解決，還應當有法律、政策等的配合，綜合整個生態(tài)系統(tǒng)恢復過程，必須考慮以下6 點：a）尋找污染的原因，終止污染行為，這是一切修復措施得以成功實施的最基本前提。b）在石油污染地的生態(tài)恢復過程中， 要始終把去除污染地的石油烴這一目標放在生態(tài)恢復的前面。只有石油污染水平下降了，生態(tài)環(huán)境才有可能恢復。c）石油污染的去除技術中，物理、化學和生物方法并沒有明確的界限，應當結合使用。d）方法選擇應以當?shù)氐奈廴緺顩r、環(huán)境特點為基礎。在高溫、低溫、高鹽、高堿地區(qū)就無法使用常用的一些生物進行恢復，而需要引入特殊的生物