土壤中多氯联苯的污染现状及修复方法的研究进展
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化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 12 期污染土壤生物修复技术的进展与工程应用现状房晓宇,卢滇楠,刘铮(清华大学化学工程系,北京 100084)摘要:人类生产和生活中对于污染物的不当处理会导致土壤污染,威胁生态安全、粮食安全和可持续发展。
土壤生物修复利用微生物来降解土壤中的有机污染物、转化重金属污染物价态或者降低其生物可利用度而降低其危害。
伴随现代生物技术的发展,土壤生物修复技术被日益广泛地应用于污染耕地和污染工业场地的修复。
本文从污染物质的转化与利用角度,概述了土壤污染物的主要类型及其所适用的生物修复技术及其进展。
重点综述了生物修复菌株的筛选、土壤微生态分析、生物修复过程强化三方面的最新进展,介绍了生物修复技术在加油站、废弃化工厂的生物修复及秸秆还田中的工程实施案例,分析了土壤生物修复技术应用中存在的问题,如土壤修复效果评估和降解菌剂性能强化等,讨论了土壤生物修复技术的研究方向和应用前景。
关键词:污染土壤;土壤生物修复;废弃秸秆中图分类号:TQ033 文献标志码:A 文章编号:1000-6613(2023)12-6498-09Recent advancements and applications of soil bioremediation techniquesFANG Xiaoyu ,LU Diannan ,LIU Zheng(Department of Chemical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China)Abstract: Soil contamination is often caused by the inappropriate treatment of industrial wastes andmunicipal sewage threatening the safety of environment, food and ecology as well as the sustainability of society. Bioremediation refers to the application of microorganisms to dissociate organic compounds, detoxifying heavy metal ions or reducing their bioavailability. The advancement of biotechnology has empowered technical innovation of bioremediation methods and their applications in the treatment ofcontaminated farmland and wasted plant site. This review starts with a brief introduction to bioremediationtechniques and their applications to three major types of soil contaminants. The applicability of these methods was discussed from the viewpoint of contaminates transformation and utilization. The technical advancement in the selection and screening of degradation microorganisms, molecular biology methods for assessing microbiological ecology as well as novel bioaugmentation principles were detailed. The applications of bioremediation techniques in the treatment of gas stations, abandoned plants and straw mulching were described. The problems in the development of soil bioremediation techniques such as the assessment of soil remediation outcome, formation of high performance degrading microbial consortia wereoutlined, as well as the prospects of soil remediation techniques.Keywords: contaminated soil; soil bioremediation; straw综述与专论DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0046收稿日期:2023-01-10;修改稿日期:2023-02-20。
基于生命周期评价的多氯联苯污染场地修复技术的筛选摘要:本文探讨了基于生命周期评价的多氯联苯污染场地修复技术的筛选方法。
为了实现这一目标,本文开展了一系列的实验来评估不同的氯联苯污染物的影响程度和不同的土壤污染修复技术如土壤建模、土壤抽检等的效果。
实验结果表明,土壤抽检是一种有效和可行的技术,可以为等生命周期评价有效地减少氯联苯污染场地的影响。
关键词:多氯联苯,生命周期评价,土壤抽检,土壤建模,土壤污染修复正文:本文旨在通过生命周期评价的方法,来探索多氯联苯污染场地修复技术的筛选方法。
首先,我们进行了相关污染测试,以确定氯联苯污染场地的影响范围和污染物类型。
随后,本文对几种常见的土壤污染修复技术,包括土壤建模、土壤抽检等进行了评估,并采用生命周期评价的方法,识别最优的土壤污染修复技术。
实验结果表明,土壤抽检是一种有效的技术,可以为等生命周期评价有效地减少多氯联苯污染场地的影响。
最后,本文总结出土壤污染修复技术的最佳实施措施,以期能帮助未来的技术研究者们更好地应对多氯联苯污染场地的问题。
土壤抽检也是一种更为精准的检测方法。
土壤抽检可以更准确地识别多氯联苯污染场地,并为进一步的治理活动提供重要的参考信息。
土壤抽检可以检测出深层土壤中的污染物,这有助于提高多氯联苯污染场地的修复效率。
此外,合理的采样位置和密度也对污染物的检测有着重要的意义。
因此,在筛选氯联苯污染场地修复技术时,应当重视土壤抽检的精确性和有效性。
土壤建模也是一种有效的土壤污染治理技术,可以有效地修复污染场地。
土壤建模可以将污染物已经添加到土壤中的位置进行定量模拟,可以更好地了解污染物在土壤中的扩散趋势和释放趋势,从而有效减少污染场地的风险和损失。
因此,通过采用生命周期评价的方法,就可以选择最佳的多氯联苯污染场地修复技术,以实现其有效修复。
未来,可以进一步完善实验设备,运用更加精细的技术对污染场地进行治理,以及开展更多更全面的试验,来彻底解决多氯联苯污染问题。
土壤中多氯联苯的前处理方法[摘要]土壤污染已成为世界性问题。
我国的土壤污染问题也较严重,据初步统计,全国至少有1300 ~1600万公顷耕地受到农药等一些化合物的污染。
每年因土壤污染减产粮食1000多万吨,因土壤污染而造成的各种农业经济损失合计约200亿元。
一些持久性有机污染物(POPs)的残留最终也会通过食物链传递给人类[1-2]。
国际上规定的12种POPs物质包括艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、滴滴涕( DD T )、氯丹、六氯苯、灭蚁灵、毒杀芬、七氯、多氯联苯(PCBs)、二恶英和苯并呋喃[3]。
这些化合物能在大气环境中长距离迁移并沉积回地球,对人类健康和环境造成严重危害。
通过学习这一学期的环境样品前处理的课程,本文主要以土壤中多氯联苯的前处理技术的介绍作为本学期的结业作业。
一、多氯联苯概述多氯联苯(PCBs)是具有209种同类物的持久性有机污染物(POPs),具有高毒、难降解、强脂溶性和生物累积等特性,尽管20世纪70年代就禁止生产和使用PCBs,但全球已共生产出PCBs130万吨。
目前,世界各地的大气、水、土壤、底泥甚至两极地区均检测出PCBs[4],南极空气检测出多氯联苯(PCBs)六氯苯(HCH)滴滴涕(DDT)和氯丹[5]Blanchard[6]调查发现,污水处理厂脱水污泥的PCBs(7种同系物)为0.000623kg/kg (干重),每年大气沉降的PCBs是17.6kg,污泥中PCBs是21.1kg广州及附近地区大气中的多氯联苯以三氯联苯和四氯联苯为主,两者的总贡献率为86.41%[7],长江三角洲典型地区农田土壤中多氯联苯残留总量介于每千克数十至数千纳克[8]。
二、土壤环境中多氯联苯前处理方法概述2.1样品采集及处理采集的样品应具有代表性,采样点应在对地区自然条件、农业生产状况、土壤性状及污染历史及现状调研的基础上确定;取样量依样品类型,污染水平,潜在干扰物质与方法的检测限而定。
采集的土壤样品在运到实验室后,为避免受微生物的作用引起发霉变质,要立即将全部样品倒在塑料薄膜上或瓷盘内进行风干。
土壤污染多氯联苯
多氯联苯,又称氯化联苯,是一类以联苯为原料在金属催化剂作用下高温氯化生成的氯代烃类化合物,由于多氯联苯性质稳定,不易燃烧,绝缘性能优良,广泛应用于热介质、特殊润滑油、可塑剂、涂料、防尘剂、油墨添加剂、杀虫剂及复写纸等的制造和用于电容器、变压器等电力设备中作为绝缘油。
当前,虽然多氯联苯已被禁止生产和使用,但自其生产以来,由于消费过程中渗漏或有意、无意的废物排放已造成了大范围污染,并且通过食物链对生物体产生影响。
此外,因其具致癌性、生殖毒性、神经毒性和干扰内分泌系统等,已成为我国、美国、日本等许多国家重点监控和优先控制的有毒污染物之一。
多氯联苯物质具有半挥发性,能够从水体或土壤中以蒸气形式进入大气环境或被大气颗粒物吸附,通过大气环流远距离迁移。
在较冷的地方或者受到海拔高度影响时会重新沉降到地球上。
而后在温度升高时,它们会再次挥发进入大气,进行迁移,使得PCBS可沉积到地球偏远的极地地区,导致全球范围的污染传播。
多氯联苯进入土壤后纵向迁移和消失都十分缓慢,也很难通过生物降解和可逆吸附使其含量明显减少,而挥发过程最有可能是多氯联苯流失的主要途径。
此外,多氯联苯随废
油、渣浆、涂料等形式进入水系,可以在水体中缓慢迁移,但由于PCBS不易溶于水,最终沉积于水底沉积物中。
土壤污染修复技术研究进展土壤是地球上一个至关重要的自然资源,它为植物提供营养物质,储存水分,维持生物多样性,并且在水循环和碳循环中具有关键作用。
然而,随着人类活动的快速发展,土壤遭受到了严重的污染。
土壤污染对生态系统的健康和人类健康造成了严重的威胁。
因此,研究和开发土壤污染修复技术成为人们的迫切需求。
土壤污染修复技术是通过一系列方法和工程措施来清除或减少土壤中污染物的浓度和毒性,从而恢复土壤的健康和生产力。
现代土壤污染修复技术可以分为物理方法、化学方法和生物方法三大类。
物理方法是通过物理处理来清除土壤中的污染物。
常用的物理方法包括渗透抽提、原位热处理和原位气体提取。
渗透抽提是通过水或其他溶剂将污染物从土壤中抽出。
原位热处理利用热能将污染物挥发或破坏。
原位气体提取则是利用气体将污染物抽取并气化。
物理方法能够快速清除土壤中的污染物,但对土壤结构和生物活性有一定的影响。
化学方法通过添加化学物质来清除土壤中的污染物。
化学方法通常包括氧化还原、酸化碱化和配位沉淀等处理。
氧化还原反应是通过加入氧化剂或还原剂来改变污染物的化学性质,从而实现清除的目的。
酸化碱化则是通过改变土壤的pH值来改变污染物的溶解度,促进其去除。
配位沉淀利用添加配位剂使得污染物生成稳定的沉淀,并将其从土壤中分离出来。
化学方法特别适用于重金属和有机污染物的修复,但需要谨慎使用,以免引入新的环境问题。
生物方法是利用土壤中的微生物和植物来清除污染物。
生物方法包括生物降解、生物吸附和植物修复等。
生物降解是通过土壤中的微生物将污染物转化为无害物质。
生物吸附则是利用微生物表面的活性物质吸附污染物。
植物修复则是通过植物的吸收、转运和降解作用来清除土壤中的污染物。
生物方法具有环境友好、成本低廉等优点,但由于受到环境因素的限制,修复效果不稳定。
除了这三大类方法之外,还有一些新兴的土壤污染修复技术获得了广泛的关注和研究。
其中包括电化学修复技术、超声波修复技术和纳米材料修复技术等。
基于生命周期评价的多氯联苯污染场地修复技术的筛选摘要:多氯联苯(PCBs)是一种有毒的有机污染物,它可能会通过食物链传播到人体内。
由于其具有致癌和其他健康问题的风险,目前世界上对此污染的重视程度越来越高。
本文旨在研究基于生命周期评价的多氯联苯污染场地修复技术的筛选。
首先,我们综述了以前研究中所采用的多氯联苯修复技术,并对这些技术进行系统性分析。
其次,我们对比了五种常见技术(抽水-引水修复、化学法修复、生物法修复、地下水抽提式修复以及吸附剂修复)的生命周期效益和成本。
最后,根据生命周期评价的综合考虑结果,本文提出化学法修复和抽水-引水修复结合使用可以提升多氯联苯修复水平,并降低成本。
关键词:多氯联苯;修复技术;生命周期评价;系统性分析;效益和成本关于多氯联苯污染场地修复的核心技术就是应用生命周期评价(LCC)。
生命周期评价是一个系统性的过程,其目的是识别、估算和评估污染物的全部或部分生命周期中释放到环境中的环境影响。
通过应用生命周期评价,可以分析污染物在所有关键环节(例如源、运输、处理和分配)中释放量,以实现对污染物总量的估算和管控。
此外,生命周期评价还可以帮助我们了解多氯联苯污染物的实际影响,以及确定采取的修复技术的最佳组合。
要应用生命周期评价方法,首先需要确定修复技术的全部生命周期代价和人为破坏的环境绩效。
然后,可以运用计量经济学等工具来比较各种修复技术的经济效益。
有了这些信息,我们就可以估计不同修复技术的总体成本和环境影响,从而作出最佳决策。
此外,在利用生命周期评价识别污染场地修复最佳方案时,还需要考虑到相关部门的行为成本和政策性约束因素。
例如,与一般情况不同,污染物的控制费用经常由政府开支来负担,因此政策制定者也需要调整技术方案,以保护公共和私人利益以及社会稳定性。
因此,通过考虑政府行为成本和约束因素,可以制定一个比较恰当的多氯联苯污染场地修复方案,以便有效实施环保计划。
污染场地修复方案的制定除了需要考虑环境成本和政策性约束因素外,也需要结合技术可行性分析。
污染土壤修复技术研究现状与趋势随着工业化和城市化的迅速发展,土壤污染成为日益严重的环境问题,对人类健康和生态系统造成了严重的影响。
解决土壤污染问题并修复受污染土壤已成为当务之急。
污染土壤修复技术研究成为了环境领域的热点问题。
本文将就污染土壤修复技术的研究现状与趋势进行探讨。
1. 生物修复技术生物修复技术是利用植物、微生物等生物资源修复污染土壤的一种方法。
植物修复技术主要是利用植物的吸收、蓄积和降解等作用,将土壤中的有害物质转化为无害物质。
而微生物修复技术则是利用微生物降解有机物、还原金属离子等功能,对污染土壤进行修复。
这些技术已经被广泛应用于土壤修复领域,取得了较好的效果。
化学修复技术主要是利用化学物质对受污染土壤进行处理,包括化学还原、氧化、络合、沉淀等方法。
常见的修复剂包括石灰、磷酸盐、有机物质等。
这些化学物质可以改变土壤的化学性质,促进有害物质的转化和迁移,从而达到修复土壤的目的。
物理修复技术主要是利用物理手段对受污染土壤进行处理,包括挖掘、堆置、覆盖等方法。
这些方法可以将污染物质与土壤进行隔离,减少对环境的影响,同时也为后续的修复工作创造条件。
以上三种类型的修复技术相互结合,形成了综合修复技术体系,已经被广泛应用于各类污染土壤的修复工作中。
二、污染土壤修复技术的发展趋势随着科学技术的不断进步,新型的污染土壤修复技术不断涌现。
基于纳米技术的修复技术,利用纳米材料对受污染土壤进行修复,可以有效地提高修复效率;利用生物技术对修复剂和处理方案进行改良,提高修复技术的适用范围和效果。
2. 环保材料的应用在修复技术中,环保材料的应用将成为一个重要的发展趋势。
与传统的修复剂相比,环保材料具有更好的环境友好性和安全性,可以有效地减少对环境的二次污染。
3. 精准修复技术的应用随着土壤环境监测技术的不断发展,精准修复技术将得到更广泛的应用。
通过对土壤污染状况进行全面、深入的了解,可以更加精准地制定修复方案和选择修复技术,从而提高修复效果。
环境中多氯联苯醚的污染现状及研究进展陶静;郭华明【摘要】多氯联苯醚(PCDEs)作为工业氯酚或氯代苯氧乙酸的生产副产物在环境介质中广泛存在.PCDEs与多氯联苯(PCBs)和多氯代二苯并呋喃(PCDFs)的化学结构具有一定相似性,属于潜在的持久性有机污染物,生态风险较高.相对于PCBs和PCDFs,广大学者对PCDEs污染水平、生物毒性以及人体暴露风险的研究相对较少.为了提高对PCDEs研究的重视程度,综述了近年来PCDEs的研究状况,详细讨论了PCDEs的结构性质、来源、形成机理、降解规律、生物毒性以及在生物体、环境介质中的暴露水平,并对未来PCDEs的研究方向做出预测.【期刊名称】《环境污染与防治》【年(卷),期】2018(040)007【总页数】7页(P824-829,835)【关键词】PCDEs;来源;降解机理;生物毒性;环境暴露【作者】陶静;郭华明【作者单位】中国地质大学(北京)水资源与环境学院 ,北京100083;鞍山师范学院化学与生命科学学院 ,辽宁鞍山114016;中国地质大学(北京)水资源与环境学院 ,北京100083【正文语种】中文多氯联苯醚(PCDEs)是一类潜在的持久性有机污染物,在自然界中广泛存在。
目前,鱼、鸟、蚌、虾、海豹、沉积物、粮食以及人体组织等多种介质中都已检测出PCDEs的存在[1-2],[3]2。
由于PCDEs本身是工业氯酚或氯代苯氧乙酸的生产副产物,不单独生产该产品,因此其在环境介质中含量相对较低,远远低于多氯联苯(PCBs)的含量[4]164。
虽然如此,由于PCDEs与PCBs具有相似的结构,PCDEs 在历史上曾被用于与PCBs类似的用途上,如器绝缘体、阻燃剂、润滑剂和增塑剂的生产制造等[5]161。
目前,多种PCDEs的衍生物,如曾被用作杀菌剂羟基化PCDEs(HO-PCDEs)[6-8]、广泛使用的除草剂除草醚(硝基取代的氯代联苯醚)等已在20世纪80年代被要求禁止在农作物中检出。
土壤中多氯联苯的迁移转化机理研究
多氯联苯是指含有2~10个氯原子,一般5C及5Cl联苯是环境中最常见的多氯
联苯,它们会被应用在塑料、清漆、染料等许多产品中。
由于多氯联苯的恶劣的毒性及稳定的性质,大量的多氯联苯会污染土壤及地下水,对人类的健康及环境造成极为严重的影响。
近年来,研究人员针对多氯联苯在土壤中的迁移转化及其机理研究有很大进展。
研究结果表明:多氯联苯可以通过土壤水动力迁移、有机物穿过固有水动力迁移等方式进入土壤;在土壤中,多氯联苯可以被复杂的微生物代谢反应降解成乙酰氯、异氰酸脱氨及磷酸丙酯,其中以乙酰氯的形式在土壤中停留较长的时间,随后会进行进一步的氧化脱氯作用而最终完成转化过程。
另外,虽然当前对多氯联苯的微生物降解技术有明确的把握,但多氯联苯分解、迁移及代谢过程中遭到其它污染物的影响、生态系统内多氯联苯的迁移转化及影响因素等问题还有待于进一步深入的研究与探讨。
总的来看,完善多氯联苯的迁移转化机理研究,对于减少因排放而对环境造成
的污染,及保护人类的健康将具有非常重要的意义。
土壤中PCBs的污染现状及修复技术的研究进展 摘要:多氯联苯(PCBs)是最典型的难降解有机氯污染物,是一类在环境中分布广泛且难以降解的持久性有机污染物。由于PCBs的疏水性和亲脂性,土壤成为其在环境中的最终归宿,因此,对受PCBs污染土壤进行修复越来越受到重视。本文介绍了PCBs污染的危害性及其污染土壤现状,综述了近年来国内外PCBs污染土壤的修复技术,并对PCBs污染土壤修复技术的发展趋势进行了预测和展望。
关键词:多氯联苯(PCBs);污染土壤;修复技术
1 多氯联苯(PCBs)概述 1.1 多氯联苯(PCBs)性质 多氯联苯(PCBs),是人工合成的氯代化合物,由德国人H·施米特和G·舒尔茨1881年首次在实验室合成。根据氯原子取代的位置和数量不同,共有209种同系物,但在实际检测中,能检测的单体少于209种。PCBs分子通式为C12H10-(m+n)Clm+n(其中m,n均为正整数,取值为1~10),结构式见图1。根据氯原子的数量和取代位置,PCBs在常温下的形态经历从油状液体到白色结晶固体或非结晶性树脂的转化。 PCBs极难溶于水,溶解度随氯原子的增加而降低,但易溶于有机溶剂和油脂。相同氯原子的PCBs的溶解度也会因结构不同而有所差异。比较特殊的是十氯联苯,尽管联苯苯环上氯原子最多,但其溶解度却是八氯联苯的两倍。
图1 PCBs结构式 PCBs因具有耐酸、耐碱、耐腐蚀、蒸汽压和水溶性较低、绝缘性好、具有良好的耐热性、化学性质较为稳定、不易燃等优点,已被广泛应用于印刷,塑胶,化工,电力等工业生产和军事设施中,主要用作变压器和电容器的绝缘油、润滑油、油漆、塑化剂等。同时,由于PCBs具有半衰期长、生物蓄积性高及“三致”作用,且随着氯原子增多其半衰期更长、毒性效应更明显,已被2001年通过的《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》列为典型的持久性有机污染物(persistent organic pollutants,POPs)。据统计,自1930s投入工业生产到1980s 全面停产为止,全球PCBs总产量达到150万吨,其中约1/3排放至环境中,约65%正在使用或储存起来,只有约4%被降解(LEEKL,1995)。 1.2 多氯联苯(PCBs)的危害 PCBs较难被生物体降解,会通过食物链富集,导致植物、动物,甚至是海洋和极地生物体中均有累积。生物体吸收PCBs后,会造成免疫、生殖、神经和内分泌系统损伤,甚至会导致癌症。PCBs对人的危害最典型的例子是日本1968年米糠油中毒事件,14000人因食用含有PCBs的米糠油而生病。PCBs被人畜食 用后,多积蓄在肝脏等多脂肪的组织中,损害皮肤和肝脏,引起中毒。病人有下列症状:痤疮样皮疹,眼睑浮肿和眼分泌物增多,皮肤、粘膜色素沉着,有黄疸,四肢麻木,胃肠道功能紊乱等。由于具有难降解性、生物毒性、生物蓄积性和远距离迁移性等特性,PCBs在进入环境后,受各种因素影响,在不同的介质中会发生一系列的转化,并最终进入土壤中,严重威胁着人类和其他生物的健康。
2 国内外多氯联苯(PCBs)污染土壤现状 土壤是PCBs的最大受体,也是PCBs的最终归宿。土壤中PCBs的主要源有:含PCBs废水的排放、含PCBs固体废物的渗漏、垃圾焚烧、远距离迁移的大气沉降等。PCBs污染土壤主要分布在PCBs化学品生产厂、含PCBs电容器的拆解点、废弃PCBs电力设备临存场地及其周边地区等。 国内外关于PCBs污染的相关报道很多,其污染范围十分广泛。在美国,有350个超基金场地中受到PCBs污染;在加拿大,根据联邦污染场地详细目录,有148个污染场地;在欧洲,大约有242000个污染场地,其中2.4%场地污染物是氯代芳香化合物。在许多国家,如英国、澳大利亚、美国,污染土壤中PCBs浓度在10.50 mg/kg,也有个别区域浓度较低,在0.5mg/kg左右(沈慧,2014)。我国土壤中的PCBs的整体污染水平并不高,但各区域问存在明显的差异,局部地区如一些发达城市土壤中PCBs污染较严重。其基本特点为城市土壤中的PCBs含量最高,农村次之,而偏远地区土壤中的PCBs含量最低。如云南昆明市土壤中的PCBs的残留量最高(1840 pg/g),上海闵行区次之(1730 pg/g)。一些经济欠发达的偏远地区,如西藏、新疆、青海以及内蒙古等地区的PCBs的残留量非常低,浓度在138 pg/g~373 pg/g范围内。但在一些经济发达的农村,如浙江省嘉兴市嘉善县的土壤中的PCBs浓度达到了1140pg/g(阙明学,2007)。 国内外部分地区土壤中PCBs污染情况见表1。 表l 国内外部分地区土壤中PCBs污染情况
因PCBs对环境及人类健康的巨大潜在危害,其污染土壤的修复受到越来越 多的关注。近年来,国内外学者对PCBs污染土壤修复展开了广泛的研究,并开发了多种修复技术。目前已经产业化的修复技术按修复场地分为原位修复和异位修复,按修复原理分为物理修复、化学修复和生物修复。本文主要根据修复原理,对较为常用的修复技术进行了综述。
3 物理修复技术 大多数污染土壤的物理分离修复基本上与化学、采矿和选矿工业中的物理分离技术相同。主要是根据土壤介质及污染物的理化特征而采用不同的操作方法。常用的物理修复技术主要有:安全填埋、热脱附法、深井注入法、溶剂淋洗法等。物理修复技术通常适合于PCBs污染严重的土壤,但由于这些技术对土壤结构以及物理、化学、生物学性质具有极大的破坏性,且往往耗资巨大、运行成本也相对较高,同时还会存在二噁英等二次污染环境的风险,因此其广泛应用受到了很大的限制。
4 化学修复技术 化学修复技术分为焚烧技术和非焚烧技术两大类。焚烧技术分为高温焚烧技术、水泥窑技术和等离子体焚烧技术;非焚烧技术分为氧化技术、还原技术、催化热解技术、化学脱氯技术和稳定化技术。 高温焚烧技术用于处理持久性有机污染物最为广泛,需要870-1200℃的高温,是一种异位修复PCBs污染土壤的技术。是将PCBs污染的土壤置于焚烧炉中,鼓入充足的氧气,再通过高温使PCBs燃烧生成无害物质。该法可处理PCBs污染程度较重的土壤,且处理量大、处理效率高。但是,高温焚烧PCBs过程中,会破坏土壤的理化性质,并生成二噁英和呋喃等新的POPs(Costner P.,1998)。这些物质进入环境后会污染大气、水体和土壤,甚至危害人类。因此,在焚烧过程中需连续监控设备运转情况,严格控制反应温度。 等离子体焚烧技术是使电流通过低压气体流产生等离子体,局部温度高达5000-15000℃,能使PCBs彻底分解为原子态,冷却后生成水、二氧化碳和一些水溶性的无机盐,PCBs 的去除率可达99.99%以上。该法需对PCBs污染土壤进行预处理,将PCBs从固相转移至水相,虽然处理效率很高,但存在基建投资大、处理量小等不足。 氧化技术分为超临界氧化技术、电化学氧化技术、熔融盐氧化技术等。超临界氧化技术是基于高温、高压条件下超临界水的高溶解性而发展起来的一种技术,是在超临界水条件下,加入适当的氧化剂(通常为氧气、过氧化氢或硝酸盐),将PCBs上的碳原子氧化为二氧化碳、氢原子氧化为水、氯原子转化为氯离子,实现对PCBs的破坏。电化学氧化技术核心部件为电化学电池,在酸性环境(通常加入硝酸)下,电池通电后在阳极产生氧化性物质,这些物质协同酸能够进攻任何有机化合物(包括PCBs)。这两种氧化技术成本高,且处理不完全,如电化学氧化法酸化后的土壤还需继续处理。 还原技术分为溶剂化电子技术、催化氢化技术、零价金属还原技术等。溶剂化电子技术是指在溶剂化溶液中,通过自由电子中和卤代化合物,达到脱卤的目的,PCBs上不同程度取代的氯原子具有极强的电子亲和力,可吸收自由电子,当氯原子外层形成电子对后,C-X 键断裂,氯离子与钠离子结合形成氯化钠,从而实现对PCBs的脱氯,该法适用于PCBs污染较重且对PCBs进行气提浓缩 后的深度处理,但运行成本过高。催化氢化技术是具有发展前景的对PCBs进行脱氯的一种技术。该法需以贵金属(如Pt)为催化剂进行催化,在PCBs上的联苯骨架上加氢,达到破坏芳环的目的,同时生成氯化氢、轻质烃等副产物,该法处理效率高、处理量大,但一些环境因素易使贵金属中毒,催化剂对环境的适应性差,限制了其大规模推广应用。
5 生物修复技术 生物修复技术由于具有成本低、对土壤扰动小、不易造成二次污染以及可大面积推广应用等优点,受到国内外环境部门和科学界越来越广泛的关注,成为目前最具应用潜力的土壤修复技术之一。生物修复根据修复所用的主体,可分为植物修复、动物修复、微生物修复及生物联合修复。 植物修复是以植物忍耐和富集某种或某些有机或无机污染物为理论基础,利用植物或植物与微生物的共生体系,清除环境中污染物的一种环境污染治理技术。植物修复的对象可包括重金属、有机物和放射性核素等。植物修复有机物污染土壤是近20 年来刚兴起的一种污染土壤修复技术,由于其具有经济、实用、美观、操作简单、低成本以及少土壤扰动等优点,是一种很有潜力的绿色修复技术,受到越来越多的关注。Chekol等采用7种植物修复PCB污染土壤,结果发现,处理120 d后,种植植物土壤中PCBs含量显著降低67.00%~77.00%;而对照不种植物处理土壤中PCBs含量仅降低18.00%,种植植物对于PCBs污染土壤有良好修复效果(Chekol T等,2004)。Epufi和Sorensen也发现,种植高羊茅可显著降低土壤中氯苯类化合物含量(Epuri V,Sorensen D L,1997)。Aken等认为PCBs污染土壤的植物修复机制主要有以下3种:植物对PCBs的直接吸收与代谢作用;植物分泌的生物化学反应酶类对PCBs的降解作用;植物与根际微生物群落对土壤中PCBs的联合降解作用(Aken BV等,2010)。 土壤动物修复是指通过土壤动物群(蚯蚓、线虫类等)对污染物的直接吸收、转化、分解作用,以及其对土壤理化性质、土壤肥力、植物和微生物生长的间接促进作用,从而对污染土壤进行修复的过程。目前,在有关有机污染土壤的动物修复中研究最多的是蚯蚓。Singer等研究表明,污染土壤中加入蚯蚓可以改善土壤通气条件,为PCBs的好氧降解提供分子氧作为末端电子受体,从而促进土壤中PCBs的降解(Singer A C等,2001)。Luepromchai等研究了蚯蚓(P.hawayana)对土壤中Aroclorl242的降解作用,发现蚯蚓能提高土壤中PCBs降解菌的传播,促进土壤中联苯降解菌种群数量的增加,从而降低土壤中PCBs的含量(Luepromchai E等,2002)。 微生物修复是指利用天然存在的或人工培养的功能微生物群,在适宜环境条件下,促进或强化微生物代谢功能,从而达到降低有毒污染物活性或将污染物降解成为无毒物质的生物修复技术。徐莉等研究发现,苜蓿根瘤茵能够转化降解多种PCBs,特别是低氯PCBs同系物,其中对2,4,4-TCB的降解效率最高达到了98.15%(徐莉等,2010)。目前,已经筛选得到的具有PCBs降解能力的需氧菌株主要有伯克霍尔德菌(Buddaolderia sp.),假单胞属细菌(Pseudomonas sp.),鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas sp.),红球菌(Rhodococcus sp.),无色杆菌(Achromobacter sp.),诺卡氏菌(Norcardia sp.),节杆菌(Arthrobacter sp.),不动杆菌(Acinetobacter sp.),芽孢杆菌(Bacillus sp.)以及棒杆菌(Corynebacterium sp.)。 单一的修复技术都有一定的适用范围限制,有各自的局限性,单纯依靠某种