石油污染地的土壤修复关键技术.doc

石油污染地土壤修复技术
环保所 杨国华 21214093
摘要：对石油污染土壤各类修复技术进行了总结和归纳，并对各项技术优缺陷加以比较，提出了一套石油污染地生态恢复流程。核心词：石油污染地；土壤修复；生物修复；原位修复
石油是咱们重要能源产品，咱们人类每天消耗石油量是非常巨大，在石油大量开采储存运送使用过程中，石油污染土壤状况也越来越频繁
石油污染泛指由原油、石油初级加工品（汽油、煤油、柴油、重油、润滑油等）以及各类油分解产物引起污染。石油对土壤污染重要集中于20cm 左右表土层，重要体现为变化土壤构造， 影响土壤微生物群落变化，妨碍土壤上栽种作物生长甚至随食物链传递至高档生物体内，影响体内有关器官正常功能，甚至引起癌变[1]。据记录， 国内石油公司每年可生产落地原油约70×1040t，其中有7×1040t 也许进入土壤环境[2]。石油污染区域重要分布在油田周边、储油罐周边以及用含油水灌溉农田等地区。由于油类物质可以在土壤中渗入，甚至到达含水层，因而还要考虑对石油污染地地下水中污染物去除问题。
当前， 石油污染土壤修复技术大体可以分为3 类，即物理办法、化学办法和生物办法。前两类办法普通被以为修复效果有限，费用高，且容易导致二次污染，而第3 类办法则不会产生类似问题， 被以为有辽阔发展空间，是当前国内外研究热点。
物理办法
热解决法
热解决法是将受污染土壤加热，使得石油烃类物质受热分解或者挥发，从而达到净化土壤目。惯用加热办法重要有红外线、微波和射频、管道注入水蒸气等。该办法由于成本较高，因而，仅合用于小面积且污染状况比较严重状况。
隔离法
隔离法是运用防渗材料，如水泥、粘土、石板、塑料板等，把污染土壤就地与未污染土壤或水体分开，以减少污染物扩散作用。该办法重要用于污染严重，易扩散，且污染物在一段时间内可以分解状况下。由于石油中某些组分不易分解，因而，此法对于去除土壤中石油污染效果较差。
换土法
换土法重要分为翻土、换土和客土3 种办法，其重要思路都是运用新鲜未受污染土壤替代或者某些替代被污染土壤，达到稀释污染物目，其去除污染物机理重要运用了土壤环境容量。其中翻土是运用深层未受污染土壤来稀释，换土则是将受污染土壤转移换成未受污染土壤，客土则是在原土中直接加入未受污染土壤，从而达到减少污染物浓度水平目。显然这种办法重要用于解决受污染面积较小状况。
其他物理办法
除上述3 种办法外，常用物理办法尚有焚烧法、空气吹脱法等。物理办法去除石油污染机理重要是污染物转移，并没有从主线上解决污染问题， 因而此类办法不值得倡导。但对于某些突发紧急状况，仍有应用必要。
化学办法
萃取法
萃取法是运用有机溶剂来萃取土壤中石油类物质，然后对有机相内物质进行分离，回收石油类物质，这种办法适合于面积小且石油污染浓度高状况。由于有机溶剂使用，使得修复成本明显升高，且有机溶剂回收率普通很低，因而制约着该办法发展。有一种比较特殊萃取法，又称为浮选法，它运用了油类物质憎水特点，用水作为萃取剂来萃取土壤，使得土壤中石油类物质与水分层，从而达到去除油类污染物目，这种办法对于粒径在75~8300μm 土壤颗粒中石油类物质去除率可达65%~80%。由于这种办法不需要额外有机溶剂，因而被以为有辽阔发展空间。
土壤洗涤法
土壤洗涤法是运用表面活性剂和水混合而成洗涤液，浸泡破碎污染土壤，从而在水相中富集了具有污染物表面活性剂，将通过洗涤后土壤回填至原地。惯用表面活性剂为具有8~15 个碳支链醇与2~8 个环氧乙烷单元加成物。为了防止油和洗涤液形成乳化液，必要限制表面活性剂量（体积分数）少于0.050%[5]。土壤洗涤法可以有效地去除土壤中石油污染，但容易导致二次污染等问题。
化学氧化法
化学氧化法是运用化学物质氧化性使得土壤中石油烃组分得到去除，惯用氧化剂有二氧化氯、臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等，其中以为二氧化氯造价低，且对石油烃类有较高解决效率。化学氧化法去除土壤中石油污染普通与去除地下水中石油污染同步进行，可以与空气吹脱法结合进行。
其他办法
除上述3 种办法外， 光催化法、CSP 法也是当前经常用法。光催化法重要思路是寻找适当催化剂，使得光对石油烃分解速度加快；CSP 法则是运用含碳物料，如煤、焦炭等，当作吸附物，结合浮选法等工艺，使得石油烃与土壤分开。
生物办法
由于生物办法重要依托生物对于污染物富集、吸取以及降解能力，因而寻找适当微生物和植物成为了生物办法研究一种重要内容；另一方面内容是研究如何在土壤中创造有助于生物生长理化条件，即各种生物如何实现土壤修复详细技术。
投加法
a）第1 种类型是为了改进微生物生长环境。通过石油污染土壤中往往存在着大量嗜油菌，在适当条件下，这些微生物可以大量繁殖，从而去除土壤中石油烃。普通投放营养物质重要是N、P 等营养元素， 也有投加Ca、Mg 等元素实例。需要指出是，营养元素并非加得越多越好，需要满足一定比例，如微生物生长所需碳、氮、磷质量比大概为1200∶100∶1。土壤中氧气水平直接影响微生物对于石油烃类氧化速率，惯用供氧方式为通风、H2O2等。通风过程是对被污染土壤进行真空或者加压曝气，使得土壤中微生物活性提高；H2O2可以直接氧化一某些烃类污染物， 又可为微生物氧化过程提供充分电子受体,强化它们对烃类污染物氧化降解作用， 但浓度过高时又会毒害微生物。
b）第2 种类型是为了增进微生物对于石油烃类吸取，如投加表面活性剂、生物膨胀剂等。研究表白，表面活性剂可以增进微生物对于石油烃类降解，其重要机理是表面活性剂可以增长微生物与石油烃接触机会，从而提高微生物对石油烃降解能力。例如从玫瑰红中制得生物表面活性剂可以明显提高微生物对于石油烃降解能力，与老式表面活性剂相比，可提高1.4~2.3 倍。当前在石油污染土壤中添加生物膨胀剂也是一种重要办法， 该办法重要运用各种植物残体与土壤混合，可以使土壤中微生物生长迅速。N.0Vasudevan 等人发现投加小麦糠土壤油类去除率可达到76%，而投加营养盐土壤油类去除率仅为66%。
c）第3 种类型是引入特异性微生物来降解、吸取石油烃。引用外来种来解决本地污染问题一定要慎重，依照物种竞争理论，外来种侵入往往具备使本地种灭亡危险。因而只有当本地微生物种群已经完全消失或者对于本地区污染物去除能力十分有限前提下，再引入外来菌种进行污染物降解和吸取。Andrew 等人总结了可以降解若干持久性有机污染物菌种，这些持久性有机物质重要涉及菲、蒽等多环芳烃组分，以及多氯联苯等。
上述几种投加法具备一种相似特性，就是对于石油烃去除过程是在原地完毕，因而，上述几项技术又被称作原位解决技术， 与之相相应就是异位解决技术，即对土壤中石油烃去除过程在异地进行。
异位解决办法
a）预制床法： 将受污染土壤平铺在不渗漏平台上，向土壤中加入营养液和水，定期翻动充氧，将解决过程中产生溶液回灌以去除污染物。该法实际与前面投加法类似，只是避免了污染物进一步向下迁移。
b）堆肥法：将受污染土壤与其他物质，如树皮等，混合堆肥，在堆肥过程中，污染物可以通过与其他物质共代谢作用得到去除，难降解有机物/0易降解有机物(堆料比)在1∶30时可获得较好降解效果。
c）生物反映器法： 该法是一种人工强化微生物降解过程， 去除效果好坏重要取决于反映器构造和功能，泥浆反映器是应用比较广泛一种。将受污染土壤制成泥浆，并使其维持在适合生物降解条件下，使得泥浆中污染物质被清除。这种办法解决效果较好，且上一批解决泥浆可用于接种下一批泥浆，加快降解速率。
异位解决办法由于涉及到远距离输送，成本相对提高；且由于场地和条件限制，不适合大批量解决污染土壤。
植物修复技术
植物去除有机污染物机理重要包括3 个方面，即植物对于有机物直接吸取，植物分泌物，如硝酸盐还原酶可以还原TNT 等成分，以及植物通过提高根系微生物数量和活性去除有机污染物。其中，植物可以直接吸取组分重要为二甲苯、含氯有机溶剂和短链脂肪族化合物。
思考与建议
生态恢复工程是一项复杂系统工程，不也许单纯依托技术解决，还应当有法律、政策等配合，综合整个生态系统恢复过程，必要考虑如下6 点：
a）寻找污染因素，终结污染行为，这是一切修复办法得以成功实行最基本前提。
b）在石油污染地生态恢复过程中， 要始终把去除污染地石油烃这一目的放在生态恢复前面。只有石油污染水平下降了，生态环境才有也许恢复。
c）石油污染去除技术中，物理、化学和生物办法并没有明确界限，应当结合使用。
d）办法选取应以本地污染状况、环境特点为基本。在高温、低温、高盐、高碱地区就无法使用惯用某些生物进行恢复，而需要引入特殊生物来进行修复。因而充分调查本地气候、生态等资料十分必要。
e）遵循生态学原理和生物学理论， 采用办法要尽量符合自然规律，给自然带来扰动最小；不倡导污染转移，要尽量避免二次污染。
f）生态恢复工程不也许立竿见影，需要有持续反馈机制，当修复效果不佳时候，要及时查找因素，随时调节修复方案。
依照上述6 条原则，提出如下石油污染地生态恢复流程：

石油污染地生态恢复简易流程示意