上世紀70-80年代,美國、英國、加拿大等國家在凈化石油污染土壤技術(shù)方面取得了很多基礎(chǔ)研究成果和應(yīng)用案例。我國石油污染土壤修復(fù)技術(shù)起步略晚,本世紀初開始在低濃度有機烴污染物的生物降解、中濃度有毒有機污染土壤的電動-生物強化、高濃度石油組分中溫減壓的熱解析等方面進行了大量原創(chuàng)性研究。
由于石油的流動性大、滲透性強、對土壤黏附作用顯著等特點,石油污染土壤具有體系復(fù)雜、范圍廣、治理難、周期長、危害大等特點。目前根據(jù)修復(fù)原理,石油污染的修復(fù)技術(shù)目前主要有物理、化學(xué)、生物三種修復(fù)技術(shù)。根據(jù)污染物的濃度,可以初步確定采用相應(yīng)的處理技術(shù)。
1、物理修復(fù)技術(shù)
物理修復(fù)是指以物理手段為主的客土法、焚燒法、物理分離法、溶液淋洗法、固化穩(wěn)定法、熱脫附法及電動力法等污染治理技術(shù)。其中前幾種方法是早期的石油污染土壤治理技術(shù),雖然可以取得一定的修復(fù)效果,但投資巨大,污染物消除不徹底,潛在危險性較大,已逐漸被淘汰。取而代之的是熱脫附法、電動修復(fù)等一批技術(shù)經(jīng)濟可行的新工藝。
2、化學(xué)修復(fù)技術(shù)
化學(xué)修復(fù)主要包括溶液淋洗萃取法、光催化氧化法和化學(xué)氧化法等。相對于其他污染土壤修復(fù)技術(shù),化學(xué)修復(fù)技術(shù)發(fā)展較早,也相對成熟。但其修復(fù)過程可能嚴重影響土壤的物理結(jié)構(gòu)和生物學(xué)活性,技術(shù)成本較高,容易產(chǎn)生二次污染。到目前為止,化學(xué)修復(fù)技術(shù)只適宜在特定的情況下使用。
3、生物修復(fù)技術(shù)
生物修復(fù)是利用生物的生長代謝過程對有機污染物進行降解轉(zhuǎn)化的方法,具有安全可靠、修復(fù)成本低的特點。石油污染場地土壤生物修復(fù)的基礎(chǔ)研究始于20世紀70年代,工程實踐始于20世紀80年代。在歐美等發(fā)達國家,目前已形成了比較完善的技術(shù)體系,包括關(guān)鍵工藝、修復(fù)制劑、配套設(shè)備等核心技術(shù)系統(tǒng)和指標評價、工程軟件、風(fēng)險評估等支撐技術(shù)系統(tǒng)。生物修復(fù)作為土壤污染治理技術(shù)發(fā)展過程中的一個里程碑,已得到世界各國環(huán)保部門的認可。
國內(nèi)外基礎(chǔ)研究和場地實踐的結(jié)果表明:土壤生物修復(fù)效果受污染物性質(zhì)、土壤介質(zhì)中微生物的種類及數(shù)量、土壤的理化性質(zhì)及水力學(xué)性質(zhì)、土層中的含氧量、營養(yǎng)物質(zhì)、濕度、pH值、溫度等環(huán)境條件的影響和制約,是一個復(fù)雜過程。由于石油污染土壤的特殊性及其對土壤結(jié)構(gòu)和生態(tài)的嚴重破壞,使分析污染土壤的微生態(tài)非常困難。因此,在修復(fù)過程中需要通過利用分子生態(tài)學(xué)技術(shù)來得到更為全面和可靠的土壤微生態(tài)的信息,揭示土壤微生物多樣性與石油烴降解能力之間的內(nèi)在聯(lián)系,進而指導(dǎo)土壤微生物生態(tài)的構(gòu)建和生物修復(fù)過程的強化。
4、聯(lián)合聯(lián)合技術(shù)
石油是烷烴、芳烴、環(huán)烷烴及含氮、硫、氧等非烴類組分的混合物,其中多環(huán)、雜環(huán)芳烴以及膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等組分生物降解性較差。石油及次生代謝產(chǎn)的組成特征決定了修復(fù)的難度和復(fù)雜性。因此,單一聯(lián)合技術(shù)不能很好的解決污染問題時,需要考慮聯(lián)合使用各種處理技術(shù)。
存在問題
石油類污染土壤的修復(fù)是世界性難題,主要難點在于:
1、土壤系統(tǒng)作為石油類污染物的最終承納體,系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)分布不均勻,可控性差;
2、石油類產(chǎn)品成分復(fù)雜,不利于單一菌種的生物修復(fù);
3、石油產(chǎn)品的生物降解性隨其組分的種類和大小的不同而改變;
4、重質(zhì)含量較高,生物修復(fù)速度慢,修復(fù)后毒性較強;
5、污染物在系統(tǒng)局部形成動態(tài)相平衡及化學(xué)平衡;
6、有毒有害污染物改變了土壤—生物系統(tǒng)的正常生命行為;
7、石油類污染物的疏水性降低了生物反應(yīng)活性;
8、影響土壤微生物修復(fù)的因子較多,研究較困難。
未來展望
目前石油類污染修復(fù)的研究方向及熱點有:
1、石油類污染物在環(huán)境中的集散狀況及賦存狀態(tài)研究;
2、利用傳統(tǒng)的生物學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代分子生物學(xué)檢測技術(shù),選育高效降解石油污染物的微生物菌株及其配伍;
3、脅迫環(huán)境下,污染物組成與微生物區(qū)系內(nèi)種群組成、群落的結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系;
4、微生物降解代謝途徑的調(diào)控;
5、污染條件下微生物資源開發(fā)、利用及技術(shù)途徑;
6、植物與專性降解菌的聯(lián)合修復(fù)技術(shù)研究。
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