化工园区土壤修复技术及改良案例

1. 5 微生物修复项目———法国有限公司污染场地修复工程

法国有限公司污染场地位于美国德克萨斯州的克罗斯比，面积为22. 5 英亩。这一场地在1966 －1971 年是一个工业废物处置中心，每年大约有7×107加仑(265 000 m 3 )的石油化学废弃物倾倒在一个7. 3 英亩，没有防渗层的盐水湖中。倾倒的垃圾包括 罐底、酸洗用酸、精炼厂和石油化工厂的不合格产品。1983年成立法国有限公司任务团队，来领导进行这一场地的修复，主要修复目标为湖底的焦油状污泥和底层土。场地中的主要污染物有苯并［a］芘、氯乙烯和苯、此外还有砷和 PCBs。污染物浓度高达400～5 000 mg/kg。

该项目选用了原位悬浮床生物修复技术，系统中主要包括一个MixFlo曝气系统，一个液态氧供应系统，一个化学物料供料系统，挖泥和混合设备。该系统中包括两个周围安装了板桩墙的处理单元，每个处理单元可以处理1. 7×107加仑(64 000 m 3 )的污染土壤。其中Mixflo曝气系统通过使用纯氧和一系列的喷射器来氧化混合料液，因此可以减少处理过程中空气的排量，并将系统中溶解氧的浓度维持在 2 mg/L。图4为这一系统的工艺流程。

图4 悬浮床生物修复系统的工艺流程

该系统在清理完土壤和污泥后，使用反渗透系统来处理盐水湖中的表层水。这一工程大约处理了150 000 m 3 的表层水，处理后的表层水排入辛拓河中。当盐水湖完成脱水后，回填入清洁的土壤。残余固体与卵石石灰以 5∶ 1的比例混合进行稳定化处理。随后，在场地上种植草坪和原生植被。这项工程从1992 年1月进行到 1993 年 11 月，修复了大约30 万吨的污染土壤和污泥，修复后污染物的浓度为7～43 mg/kg。工程总共花费为 49 000 000 美元，其中处理相关的费用为 26 900 000 美元。

二、持久性有机污染物及经典案例分析

1962年Rachel Carson 发表了《寂静的春天》一书，在书中她描写了由于农药的使用使得鸟类种群大量下降的细节，这一发现为人类使用有机化学品敲响了警钟，人们逐渐意识到持久性污染物（Persistent Organic Pollutants，简称POPs）对环境可能造成的严重污染及对生物体造成的极大危害。

持久性有机污染物（POPs，Persistent Organic Pollutants），指持久存在于环境中，具有很长的半衰期，且能通过食物网累积，对人类健康及环境造成不利影响的有机化学物质。最近十多年的研究表明，持久性有机污染物已经广泛存在于全球各地。联合国环境规划署（UNEP）将持久性有机污染物视为“世界面临的最大的环境挑战之一”。《斯德哥尔摩公约》在2001年5月签署之初，提出了需要采取国际行动去控制的首批12种物质，被称为“肮脏的一打”，即艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、滴滴涕、氯丹、六氯苯、灭蚁灵、毒杀芬、七氯、多氯联苯、多氯代二苯并二英和多氯代二苯并呋喃。到目前为止，列入《斯德哥尔摩公约》控制的持久性有机污染物已达21 22种。根据这些物质的生产用途和公约控制要求，这21 22种物质可以分为农药类、工业化学品类和非故意排放副产物三大类（表1）。

我国曾是持久性有机污染物的生产和使用大国，在生产和流通等环节都曾产生大量的污染场地，随着城市经济的发展和城市结构的调整，大批持久性有机污染物生产和使用企业停产或搬迁后，留下了大量受到持久性有机污染物污染场地，成为环境风险极大的潜在污染源，迫切需要治理。土壤是植物和一些生物的营养来源，土壤中存在POPs会导致POPs在食物链上发生传递和富集。中国农田土壤在禁用滴滴涕和六六六20年后，一些地区最高残留量仍在1 mg/ kg以上。

POPs污染土壤修复技术的选择主要从两方面考虑，即技术可行性和经济可行性。中国污染场地修复刚刚起步，修复技术尚处在研究和摸索阶段，缺乏适用于持久性有机污染物污染场地治理的成熟技术。而发达国家土壤修复开展早于中国几十年，已经开发了多种较为成熟的技术，积累了大量宝贵经验。目前，POPs污染修复技术主要分为物理、化学和生物修复方法。

POPs污染土壤的物理修复方法主要包括换土法、通风去污法、热解吸技术等。换土法是将被污染的土壤移到指定地点填埋，原址用清洁土壤回填。通风技术是人工向土壤通入气流，由气流将土壤气相中的有机物带走，含污染物的气流经净化后排放，从而达到净化土壤的目的。热解吸技术是以加热方式将受有机物污染的土壤加热至有机物沸点以上，使吸附于土壤中的有机物挥发成气态后再分离处理。物理法也可对POPs起到浓缩富集并部分处理的作用， 常作为一种预处理手段与其它处理方法联合使用。例如，利用表面活性剂洗脱土壤中的PCBs，洗脱液可利用生物降解、紫外光照射及焚烧等方法进行后续处理。

污染土壤化学修复方法主要包括化学氧化法、化学还原法，化学淋洗法、超临界萃取法等。化学氧化（还原）技术原理是指将氧化剂（还原剂）添加到污染土壤中，当药剂接触到污染物时，污染物被化学分解（氧化或还原）成为毒性更小或无毒的产物（如二氧化碳、水、或氯离子等）。化学氧化与化学还原法对污染物浓度和性质较不敏感，修复效率高，作用时间短，且经济安全，因此被广泛使用。

生物修复方法是治理低浓度POPs污染的一种较为理想的方法，主要有植物修复、动物修复和微生物修复三类。植物修复是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治理技术。动物修复是通过土壤动物群(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，从而实现污染土壤修复的过程。微生物修复是利用微生物的代谢活动把POPs转化为易降解的物质甚至矿化。这种生物修复技术已在国外 POPs污染土壤中得到广泛应用。下面介绍我国实施的POPs污染土壤生物修复工程案例。