土壤及地下水有机污染的化学与生物修复

第7卷第2期1999年4月环境科学进展ADVANCESINENVIRONMENTALSCIENCEVol.7,No.2Apr.,1999土壤及地下水有机污染的化学与生物修复X朱利中(浙江大学环境科学系,杭州310028)摘要本文综述了土壤及地下水有机污染的化学与生物修复技术研究的最新进展。比较详细地介绍了土壤及地下水有机污染的化学修复、生物修复、化学与生物相结合修复的具体方法、治理效率及其影响因素。关键词:土壤地下水有机污染修复随着化学污染物多途径进入土壤系统,如大量施用化肥、农药,工业废水不断侵袭农田及有毒有害污染物的事故性排放;固体废弃物,特别是有毒、有害固体废物的填埋所引起有毒物质泄漏,造成土壤严重污染;同时对地下水及地表水造成次生污染;污染物可通过饮用水或通过土壤-植物系统,经由食物链进入人体,直接危及人类健康。因此,修复已被污染的土壤及地下水,保障人类健康,以实现经济社会的可持续发展,已引起各国政府及环境科学家的广泛关注。近年来,欧美诸国已投入大量人力财力开展土壤及地下水污染修复研究。1995年仅德国就投资60多亿美元进行土壤修复;美国已投入100亿美元对一万多个政府超级基金项目中,上千个项目开展对土壤(包括地下水)的修复技术研究。土壤及地下水污染的化学与生物修复已成为当前国内外环保研究的热点。土壤及地下水污染的修复技术主要有化学修复、生物修复及化学与生物相结合的修复。目前,油污染的现场生物修复已有应用实例;利用表面活性剂、改性粘土矿物吸附和固定有机物已获重要进展;化学与生物技术相结合修复污染土壤及地下水的研究正在进行中。本文简要评述土壤及地下水有机污染的化学与生物修复技术及其进展。一、化学修复1.污染土壤的化学修复污染土壤的化学修复是用表面活性剂或有机溶剂清洗土壤中的有机污染物。化学清洗的效率与清洗剂本身的物理化学性质(如表面张力、亲水/亲油平衡值、表面活性剂的临界胶束浓度、加溶性能等)及土壤对有机污染物、化学清洗剂的吸附作用等有关。由于表面活性剂能改进憎水性有机化合物的亲水性和生物可利用性,因而被广泛应X国家自然科学基金(No.29777005)资助课题用于土壤及地下水有机污染的化学与生物修复中。常用于污染土壤清洗修复的表面活性剂有:非离子表面活性剂(如乳化剂OP、TritonX-100、平平加、AEO-9等)、阴离子表面活性剂(如十二烷基苯磺酸钠SLS、AES等)、阳离子表面活性剂(如溴化十六烷基三甲铵CTMAB)、生物表面活性剂以及阴-非离子混合表面活性剂。在土壤污染修复中选择表面活性剂的主要依据有:(1)商品化;(2)价格低廉;(3)生物降解性好;(4)临界胶束浓度(C.M.C)和表面张力(RCM)较小等。表面活性剂是常用的污染土壤的清洗剂。有机污染物的清洗效率与表面活性剂的种类、性质及其浓度等密切相关。朱玫等[1]比较研究了平平加O-15、AEO-9、SA-20、OP-10等9种非离子表面活性剂对油和苯的乳化增溶及对土壤的分散能力等,优选出AEO-9、SA-20两种最佳的脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂,试验了它们的一次性清洗效率和对土柱、石灰岩柱中油的清洗效率。结果表明,AEO-9及SA-20的最佳去油浓度分别为1.0%和2.0%;一次性清洗效率最高可达94%(1.0%SA-20),土柱淋洗最高效率为500mg/kg(2.0%SA-20),块状石灰岩柱的最高去油率达2200mg/kg(1.0%AEO-9)。刘新华等[2]在我国首次选择水力冲洗和表面活性剂水溶液冲洗两种技术对土层残油的去除效果进行初步研究。结果表明,在相同的水力负荷下,经过大约17个孔隙体积的冲洗,AES水溶液的除油率(138mg/kg土)为清水的两倍;表面活性剂水溶液能够加速土层残油的去除。Deitsch等[3]用非离子表面活性剂TritonX-100清洗土壤中的三氯甲烷,并研究了TritonX-100浓度、土壤有机碳含量、土壤/污染物接触时间等对清洗效率的影响。Sun等[4]则研究了TritonX-100对土壤吸附p,p′-DDT、2,2′,4,4′,5,5′-PCB和1,2,4-TCB性能的影响。由微生物、植物或动物产生的天然表面活性剂称为生物表面活性剂(Biosurfactants)。它们通常比合成表面活性剂的化学结构更为复杂和庞大,单个分子占据更大的空间,因而临界胶束浓度(CMC)较低,清除土壤有机污染物效果较好,且生物表面活性剂更易降解。因而生物表面活性剂用于清洗土壤有机污染物具有独特的优点,在污染土壤修复中有良好的应用前景。Roy等[5]从Sapindusmukurossi果皮中提取生物表面活性剂,其分子式为(C26H31O10)n;将其应用到土壤中六六六的清洗;0.5%和1.0%生物表面活性剂溶液去除土壤中六六六的效率分别是清