下面简要介绍土壤修复的有关技术和方法及其最近研究进展:
一、物理修复及蒸汽浸提技术
污染土壤的物理修复过程主要是利用污染物与土壤颗粒之间、污染土壤颗粒与非污染土壤颗粒之间各种物理特性的差异,达到污染物从土壤中去除、分离的目的,主要的技术包括基本物理分离、电磁分离和蒸汽浸提(vapor extraction)。
土壤蒸汽浸提是典型的原位物理修复过程,是一类通过降低土壤孔隙内的蒸汽压把土壤环境中的污染物转化为气态形式而加以去除的方法。
一方面,清洁空气被通入土壤;另一方面,土壤中的污染物随之被排出。
该技术最适用于汽油及有机溶剂(如全氯乙烯、三氯乙烯、二氯乙烯、三氯乙烷、苯、甲苯、乙基苯和二甲苯)等高挥发性化合物污染土壤的修复。
注:空气注入井系统的应用,提高了土壤空气流的速率,扩大了清洁空气穿过土壤的范围,使得这一技术的实际效率大大提高。
二、化学修复
化学修复总体上分为原位化学修复和异位化学修复。
原位化学修复是指在污染土地的现场加入化学修复剂与土壤和地下水中的污染物发生各种化学反应,从而使污染物得以降解或通过化学转化机制去除污染物的毒性以及对污染物进行化学固定,使其活性或生物有效性下降的方法。
根据化学修复剂投递系统的不同,可进一步细分为:1,农耕法;2,中耕法;3螺钻法;
4,灌溉法;5,喷雾法。
相反,异位化学修复主要是把土壤或地下水中的污染物通过一系列化学过程,甚至通过富集途径转化为液体形式,然后把这些含有污染物的液状物质输送到污水处理厂或专门的处理场所加以处理的方法,该方法因此常依赖注入化学反应器甚至化工厂来解决最终污染物。
PCBs,二噁英/呋喃,含卤有机物,挥发性/半挥发性有机污染物场地的修复,主要采用脱氯反应,使用碱金属氢氧化钠(如氢氧化钾)等。完成这类修复大约需以下七个步骤:
-挖出污染土壤并进行过筛,去除石块等粗颗粒物;
-在化学反应器中使待修复的土壤颗粒与化学修复剂完全混合、充分接触,在混合过程中温度被加热到100-180摄氏度,并至少持续1-5h。
-使土壤颗粒 与化学修复剂分开,其中的化学修复剂循环使用;
-反应过程中蒸发出的水分收集于冷凝管并被清楚和再循环;
-上述步骤中不能被冷凝的挥发性有机污染物,用炭过滤器进行吸收;
-土壤中带走的化学修复剂用酸进行中和处理;
-对经过处理的土壤进行脱水,准备再用或处置。
其中,可渗活性栅技术(PRB)是原位化学修复的一种特殊技术类型,主要有注入井、浸提井和监测井三部分组成。
三、淋洗修复技术
实际上,污染土壤的淋洗修复是物理化学修复。包括原位土壤淋洗和溶剂浸提两种方式。
原位土壤淋洗是指在污染现场用物理化学过程去除非饱和区或近地表饱和区土壤中污染物的方法。
溶剂浸提原理是把土壤污染物从土壤中转移到有机溶剂或超临界流体中,然后进行进一步处理。
四、生物修复技术
生物修复主要依靠生物(特别是微生物)的活动使得土壤或地下水中的污染物得以降解或转化为无毒或低毒物质的过程,
土壤修复目前比较成熟的生物修复技术有:
1异位生物修复,主要有生物处理床技术(如生物农耕法、堆积翻耕法和生物堆腐法)和生物反应器法(如泥浆生物反应器)两大类型。
2原位生物修复,主要有生物泵吸处理法,慢速渗滤法,工程螺钻法,生物通气法等。
污染地下水的原位生物修复和生物降解主要有以下三种方法:
1穿流法;2泵、治理和再注入法;3空气喷雾法。
五、植物修复技术
见往期植物修复技术专门介绍。
六、水泥/石灰固化修复技术
该技术成功与否,常取决于是否选择了与污染物进行特定混合作用的束缚剂及土壤类型。水泥作为束缚剂使用已有若干年实践。
基本原理是土壤中的污染物与水泥中的硅酸钙或羟基硅铝酸钙等固定而形成低溶解度的化合物,使污染物得以固定。
有效的束缚剂还包括石灰、飞灰(飘尘)和可溶性硅酸盐等。特别是石灰,可以利用其中所含的氧化钙有效地固定矿物油污染的土壤。其基本过程是,氧化钙与水之间的放热反应形成氢氧化钙:
Cao+H2O——Ca(OH)2+热
该反应热使反应物产生热膨胀导致反应物表面积增大,致使污染物被束缚到固态的氢氧化钙“矩阵”中。
实际应用中,常常将以上几种束缚剂按一定比例(实验与经验)进行混合,在用于土壤修复。
七、玻璃化修复技术(vitrification)
通常为异位修复过程,是指利用热能或高温使污染土壤融化而形成玻璃产品或玻璃状的物质。
八、电动力学修复技术
原位电修复,是指使用低能级的直流电流(每平方米几安培)穿过污染的土壤,通过电化学和电动力学的复合作用而去除土壤中污染物的过程。