全球土壤污染及修复技术现状与未来趋势分析

2016-03-17 02:47

　　Mukhopadhyay等首次采用天然表面活性剂无患子(soapnutfruit)和磷酸的混合剂提取土壤中砷，当pH为4～5时，砷的去除率高达70%。Tokunaga等分别采用浓度为1.6mol/L的氢氟酸、磷酸、硫酸、盐酸、硝酸、高氯酸、过氧化氢作为淋洗剂对高浓度砷污染(2830mg/kg)的火山灰土进行淋洗修复，结果发现各种酸对砷的提取效果由高到低依次为磷酸＞氢氟酸＞硫酸＞盐酸＞硝酸＞高氯酸＞过氧化氢；经过6h，磷酸对砷的去除率高达99.9%。Nicolas等采用氢氧化钠联合表面活性剂作为淋洗剂修复土壤砷污染(50～250mgkg)，结果表明，2h内土壤中砷的去除率可达79%～82%。

　　虽然土壤淋洗修复技术具有操作灵活、效果稳定、修复彻底、周期短、效率高等优点，但同时也易引起某些营养元素的淋失和沉淀。该技术适用于面积小、污染重的土壤治理。该技术修复土壤砷污染在欧美等发达国家已有成功案例(表4)。

　　表4 土壤淋洗修复技术修复土壤砷污染工程案例

　　2.3 电动修复

　　电动修复(electrokine ticremediation)技术是近年兴起的具有应用潜力的原位修复技术。相比于其他受土壤渗透性限制的原位修复技术，该技术可高效修复渗透系数低的细密度土壤。利用电动修复技术去除土壤中重金属污染，已在实验室研究和某些中试规模的应用中取得成功。在电动修复过程中，主要的迁移作用有电渗析、电迁移、自由扩散和电泳等。修复过程实际是通过电迁移、电渗析和电泳3种机制清除土壤中的污染物。同时，电动修复过程中污染物的迁移还受到吸附解析和沉淀溶解等作用的影响。电动修复技术修复污染土壤的影响因素主要有土壤类型、污染物类型、土壤Zeta电位、电极间距和强化措施等。传统电动修复技术只是将污染物迁移浓缩到土壤一边或收集槽中，单一电动修复难以达到修复目标。因此，不同修复技术的组合应用越来越受到重视。

　　EK-PＲB联合修复技术是将电动修复技术与渗透性反应墙(permeable reactive barriers，PRB)修复技术结合起来共同修复污染土壤，该技术结合了二者的优势，作为新兴的原位修复技术可经济有效地修复土壤砷污染。其成功应用主要基于以下2点：1)污染物在外加电场的作用下发生定向移动，从而使PＲB修复技术可以在水力梯度作用下使用；2)PＲB修复技术反应活性介质对污染物的吸附可降低或阻止对外加电极的污染。目前，有关EK-PＲB联合修复技术修复土壤砷污染的研究在我国大陆鲜有报道。台湾及欧美等国家和地区有学者尝试使用该技术去除土壤中的砷，并取得了较好的效果。江姿幸对EK-PＲB联合修复技术修复土壤砷污染进行了研究：试验中未设置PＲB，As(Ⅴ)的去除率仅为26.78%～26.91%；当设置PＲB后，As(Ⅴ)的去除率可提升至43.89%～70.25%；从阳极端收集到的砷浓度较高，表明砷在修复系统中受离子迁移的影响较为明显；单独使用电动修复技术处理时，其主要去除机制为电动力系统所产生的移除作用，使用EK-PＲB联合修复技术进行处理时，其主要处理机制为反应介质的吸附作用；Fe0在反应过程中的氧化还原作用在该系统中并无明显的影响。Yuan等对EK-PＲB联合修复技术修复土壤砷污染的机理进行了阐述：以FeOOH和Fe0作为反应介质，加入PＲB后，砷的去除率增加了1.6～2.2倍；由于FeOOH具有较高的比表面积，其修复效果优于Fe0，认为EK-PＲB联合修复技术对砷的去除机理为PＲB的吸附作用和电动力对HAsO42－的迁移作用。