表面活性剂在多环芳烃污染土壤修复中的应用

表面活性剂在多环芳烃污染土壤修复中的应用

轩一撒

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摘要：在多环芳烃污染的土壤修复过程中，利用表面活性剂具有非常好的效果。其中，生物表面活性剂是表面活性剂中具有较多优点的一种活性剂，因此在今后的开发和应用过程中应该加大研究力度，希望能对污染土壤起到较好的改善和修复作用。

关键词：表面活性剂；多环芳烃；土壤修复；应用

引言

多环芳烃是一种半挥发性的有机污染物，具有较强的致癌性或者致畸性，对环境会造成严重影响。多环芳烃是煤，石油，木材，烟草，有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物，是重要的环境和食品污染物。迄今已发现有200多种PAHs，其中有相当部分具有致癌性，如苯并α芘，苯并α蒽等。PAHs广泛分布于环境中，可以在我们生活的每一个角落发现，任何有有机物加工，废弃，燃烧或使用的地方都有可能产生多环芳烃。多环芳烃在水中并没有较高的溶解度，而且在生物可用性方面也比较差，因此经常利用表面活性剂对其进行处理。在此基础上，表面活性剂的修复方法近些年来得到了越来越多人的认可，本文主要从此方面入手进行分析。

1.表面活性剂在多环芳烃的增溶作用及机理

1.1单一表面活性剂

多环芳烃也称为PAHs，通过对其进行研究发现有很多种表面活性剂都能在增溶作用上发挥较大的影响力。非离子表面活性剂具有溶解力和稳定性较强的特征，是现阶段应用比较普遍的一种，能够快速对生物进行降解，达到土壤修复的作用，而且不易在固体表面发生吸附现象。因此，近年来对其研究比较广泛。通过研究可以发现，在临界胶束浓度方面，利用这种表面活性剂对多环芳烃发挥增溶作用具有一定的要求，即需要始终保证非离子表面活性剂的浓度小于临街胶束浓度（CMC），如出现非离子表面活性剂浓度大于前者的情况时，对多环芳烃起到的增溶作用也只会有增不减。

和上述的非离子表面活性剂相比较而言，在天然性上生物表面活性剂更甚。并且生物表面活性剂受分子相对较大和结构比较复杂的制约，其临界胶束浓度并不是特别高，如出现生物表面活性剂浓度在CMC之上时，可导致非相液体与芴、菲、芘的分离速率加快，主要是由鼠李糖脂引起的。对增溶程度的影响因素有很多种，包括多环芳烃的结构、多环芳烃之间的相互作用、表面活性剂的结构等。因此，当多环芳烃的数量超过三种以上时，就很难让全部的多环芳烃达到单一系统溶解浓度的要求。通常情况下非离子表面活性剂于溶液中均为中性分子形态，因此一定程度提升了胶束形成的难度，也就造成了临界胶束浓度水平相对降低的现象。

1.2混合表面活性剂

混合表面活性剂和单一表面活性剂相比，不但在土壤修复过程中具有较高的修复效率，而且很不容易将污染物生成在表面活性剂上，因此两者进行对比，自然是混合表面活性剂的效果更好。

当前众多混合表面活性剂的研究结果显示，阴-非离子混合表面活性剂属于其中的一种相对比较主要的混合表面活性剂，能够将增溶作用很好的在多环芳烃中发挥出来。一方面，对于阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂，在一定程度下，两种表面活性剂会产生互相影响的效果，使得在这个过程中合成混合吸附层和混合胶束，这两种物质一旦形成，可降低之前于阴离子表面活性剂中离子间存在的排斥作用，一定程度提升了胶束形成的容易度，这种情况会出现CMC低于单一表面活性剂的现象，从而对增溶作用进行更好的发挥。另一方面，由分配系数角度展开思考，存在于阴-非离子混合表面活性剂的胶束中有相对较大的多环芳烃，其于协同增容有积极的推进作用。

2.土壤生物修复中表面活性剂浓度的选择

对污染的土壤进行修复是一个相对比较复杂的工程，利用表面活性剂对污染土壤进行生物修复的过程中存在一个重要的影响因素，即表面活性剂的浓度。如果表面活性剂不能在浓度方面满足临界胶束浓度的要求，那么就不能在生物修复的过程起到增溶作用。而一旦超过最大加入浓度，也会在多环芳烃的降解方面出现抑制效果，促使二次污染现象产生。这也就是说，在利用表面活性剂对污染土壤进行实际修复的过程中，应该对表面活性剂的浓度进行测定，找到最佳浓度后再开展修复，避免达不到增溶作用或产生二次污染。

3.在表面活性剂增溶能力方面无机离子的影响

开展PAHs污染土壤的修复工作时对表面活性剂进行应用，为了达成强化溶解能力的目的可添加适当剂量的无机盐。如果保持17.2g的污染物存在于一千克的土壤中，在将表面活性剂SDS单独加入到土壤中，就能达到39%的多环芳烃迁移率。之后将质量分数为百分之一和百分之二的氯化钠溶液加入进去，就能让多环芳烃的迁移率上升，达到60.36%或70.28%。

4.表面活性剂在土壤生物修复中的应用

4.1化学表面活性剂

重油是多环芳烃和胶质中污染物含量非常高的一类物质。史继承等人在对重油进行研究的过程中，通过将一百克重油加入到一千克土壤中达到对高浓度重油污染土壤进行模拟的效果，之后再加入1.25克Tween80和过氧化氢三克以及五升水，并将假单胞菌进行接入，采用生物泥浆的方法对其进行降解四十五天，可以发现，在对重油进行降解过程中，利用化学表面活性剂的方法能够达到38.85%的降解率。

在人工土壤中加入多环芳烃后的生物可利用性与陈化污染土壤中的生物可利用性进行对比，前者具有明显优势。一般而言，绝大部分白腐真菌都可发挥降解多环芳烃的作用，而且会有不同种类的酶比如木素过氧化物酶于其应用过程中产生。因此，如果单纯使用白腐真菌或者表面活性剂，不能将氧化代谢作用和增溶作用同时发挥出来，对于陈化土壤的修复效果可能达不到。

4.2生物表面活性剂

在和上述化学表面活性剂相比的过程中，生物表面活性剂可谓是具有较强的优势除了上述提到的能够对表面张力进行降低，达到较好的增溶作用和分散作用外，还具有以下优点。第一，细胞表面具有一定的亲水性和疏水性，利用生物表面活性剂可以对其进行调节，从而使得在与多环芳烃进行接触的过程中，使得微生物细胞具有较强的亲和力。第二，生物表面活性剂在应用过程中不会产生有毒物质，具有较强的稳定性，对生物降解也能达到更加完全的标准，不会对环境造成污染。

5.研究方向

多环芳烃、微生物以及土壤之间的关系本来就比较复杂，再加之表面活性剂的干扰，导致关系更加混乱，而且现场环境也会影响土壤的生物降解过程。所以，在实验室中所做研究得出的研究成果并不能直接简单的应用到实地过程中。今后的研究方向应该从以下几方面入手：首先，在利用表面活性剂对多环芳烃污染土壤进行修复时，应该分析研究不同环境条件下，不同类型土壤中多环芳烃的迁移转化规律。其次，利用生物表面活性剂进行修复时，具有较强的适应性，能对生物进行完全降解，不会对环境造成污染，产生有毒物质，因此应该对其作用机理加大研究力度，提高其在生物修复过程中的开发利用程度。最后，通过调查可以发现在污染物和表面活性剂之间并不会产生互相干扰的现象，同时能够分泌生物表面活性剂的土著菌与二者之间也没有影响关系。因此，为了能够在对污染土壤进行修复的过程中发挥原位生物的效果，应该对其进行筛选和优化，从而达到更高的修复效率和更低的修复成本。

结束语

综上所述，在对多环芳烃污染土壤进行生物修复的过程中，表面活性剂修复技术还没有达到非常成熟的水平。因此，在日后的研究过程中应该从多方面入手加大研究力度，提高其在土壤修复过程中的修复效果，减少多环芳烃污染对土壤带来的影响，达到保护环境的目的。

参考文献

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