石油污染场地土壤修复技术及工程化应用

石油污染场地土壤修复技术及工程化应用

徐峰

博川环境修复（北京）有限公司北京100082

摘要：近年来，我国对石油资源的需求越来越大，石油的开采量也在不断增加，从而导致石油污染土壤问题日益严重，对生态环境和人身安全构成了严重威胁。本文主要概述了当前石油污染土壤的主要修复技术，主要包括物理修复、化学修复和生物修复。同时对相关的研究进行了讨论。

关键词：石油污染；土壤；修复技术

引言

随着石油工业迅猛发展，由原油泄漏，含油废水超标排放造成的土壤污染问题加剧。石油污染场地修复工作迫在眉睫。同时，环保市场的技术需求，对石油污染场地修复领域的技术提升产生了极大的推动作用。

1石油污染危害

研究表明，石油污染场地中有害物质会造成地表水和地卜水的污染。同时会引起土壤有机质组分和结构的失衡。具有三致作用的多环芳烃通过植物富集，食物链传导，最终进入人体，极大危害人类健康。

2石油污染场地土壤修复技术及发展

2.1物理修复技术

①热脱附法。热脱附法是利用热能将土壤、污泥或底泥中的有害物质转变成气体形态,再利用空气污染控制设备将气体予以收集处理。其中粉尘与有害气体会被分离出来并且进行安全的最终处置,干净的土壤则可回送原地。尤其是采用微波技术后,辐射能可以穿透土壤,使水和有机污染物变成气体从土壤中排出,净化效率较高。②电动修复法。电动修复技术属于原位修复技术。通过向污染土壤中插入电极，通低压直流电后形成电场，在电势梯度作用下产生电动效应，引起土壤孔隙水及水中的离子和颗粒物质沿电场方向定向移动，从而使污染物伴随主体流动从土壤中移除。一般情况下，土壤表面带负电，间隙液离子带正电，电渗方向从阳极到阴极。土壤典型发生改变时，则会发生反向的电渗。影响电动修复效果的因素包括污染物类型、电极材料、电场强度及土壤pH值等。研究表明，一定范围内增强电场强度有利于污染物的移除，当电场强度从1V/cm增加到2V/cm时，土壤中柴油的去除率从28%上升到73%。③淋洗法。淋洗技术是指借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移的化学/生物化学溶剂在重力作用下或通过水头压力推动淋洗液注入到被污染的土层中，然后再把含有污染物的溶液从土壤中抽提出来，进行分离和污水处理的技术。常用的淋洗剂有人工合成表面活性剂、环糊精、生物表面活性剂等。

2.2化学修复技术

目前应用比较多的化学修复技术主要有：淋洗萃取法，光催化降解法，化学氧化法及热处理法等。与其他土壤修复工艺对比，化学修复技术应用较早，技术成熟，但可能会破坏土壤的物理结构和生物活性，且化学修复技术成本较高，有可能出现二次污染，限制了该技术的广泛应用。①淋洗萃取法。淋洗萃取法是根据“相似相融”原理，选用合适的有机溶剂分离污染土壤中存在的石油组分，再通过蒸馏工艺萃取溶剂中的石油组分。由于萃取剂价格高昂，且操作中会有一定量的损失，因此该技术的核心是萃取剂的回收循环利用。②光催化降解法。光催化降解是利用光照，在光催化剂作用卜，使土壤中石油污染物氧化的反应。目前，光催化降解主要光源为太阳光和紫外光，污染物浓度、土壤的组成、质地、pH值、湿度、厚度及照射光强度、混合效率等均会影响催化降解的速率孔③热处理法。热处理法主要是通过锻烧方式将土壤当中大部分有机污染物进行清除。但此种方式，需要添加石灰或其他化学物质，以促使水分从土壤中完全移出，对土壤结构带来破坏。

2.3生物修复技术

生物修复是指利用特定的生物(如植物、微生物或原生动物等)吸收、转化或降解土壤环境中的有机污染物，以实现环境净化、生态效应恢复的生物措施。一般所指的生物修复技术主要包括微生物修复技术和植物修复技术。石油污染场地土壤生物修复的基础研究始于20世纪70年代，工程实践始于20世纪80年代。在欧美等发达国家，目前已形成了比较完善的技术体系，包括关键工艺、修复制剂、配套设备等核心技术系统和指标评价、工程软件、风险评估等支撑技术系统。生物修复作为土壤污染治理技术发展过程中的一个里程碑，已得到世界各国环保部门的认可。①微生物修复法。微生物修复是利用自然环境中的土著菌或人为投加的外来菌为主体，在其生长代谢过程中对有机污染物进行降解转化的方法，具有安全可靠、修复成本低的特点。Ma等从某炼油厂分离出21种菌株，并筛选出6种高效石油降解能力的菌株，将其混合后处理该厂污染土壤，经过84d的处理，土壤中石油污染物去除率达到63.2%±20.1%，是空白对照组的3~4倍。而通过施加外源微生物对石油类污染土壤进行修复也已经取得了良好的效果。张瑞玲从不同来源石油污染土壤中筛选出具有较强降解潜力的混合菌株，进行培养驯化后对石油组分甲基叔丁基醚的降解率可达65.2%。②植物修复法。植物修复是利用天然植物的物理、化学、生物性质移除、降解、富集、固定土壤中的污染物，具有成本低廉、实施简单、环境友好以及美观等优点。植物的生长周期对其周围的土壤环境发生物理化学及生物的影响，在茎和根的生长、营养物质的吸收、植株的腐解等过程中，植物周围的生长环境都能得到极大的改善。宋玉芳等选择苜蓿草和水稻为供试植物，通过盆栽实验进行土壤中石油和多环芳烃的植物修复研究。研究发现，投加有机肥料对苜蓿草土壤中矿物油降解有促进作用，但对于盆栽水稻土壤中矿物油降解无明显作用；有机肥料的量与苜蓿草根际的土著真菌和细菌的数量呈明显正相关。因此通过选择适当的植物以及调控土壤条件等手段，可缩短污染土壤植物修复的周期。植物修复也是一项利用太阳能的处置系统，具有处理费用低、可减少场地破坏等优点而受到普遍的重视。

2.4植物修复法

植物修复是利用天然植物的物理、化学、生物性质移除、降解、富集、固定土壤中的污染物，具有成本低廉、实施简单、环境友好以及美观等优点。植物的生长周期对其周围的土壤环境发生物理化学及生物的影响，在茎和根的生长、营养物质的吸收、植株的腐解等过程中，植物周围的生长环境都能得到极大的改善。选择苜蓿草和水稻为供试植物，通过盆栽实验进行土壤中石油和多环芳烃的植物修复研究。研究发现，投加有机肥料对苜蓿草土壤中矿物油降解有促进作用，但对于盆栽水稻土壤中矿物油降解无明显作用；有机肥料的量与苜蓿草根际的土著真菌和细菌的数量呈明显正相关。因此通过选择适当的植物以及调控土壤条件等手段，可缩短污染土壤植物修复的周期。植物修复也是一项利用太阳能的处置系统，具有处理费用低、可减少场地破坏等优点而受到普遍的重视。植物修复的一个突出缺点是修复周期较长，对于需要紧急处理的污染场地无法实现快速修复。

结语

综上所述，土壤修复技术是一项涵盖多个学科的综合技术，如化学、物理学、地质学、材料学、生物学和环境学等。近年来，对石油污染土壤治理的研究越来越多，世界各国也纷纷制定了相关的修复与治理计划，并取得很大进展。我国的土壤污染修复技术，经过多年研发，在土壤的生物修复、表面活性剂强化技术等方面取得显著进展。今后的研究方向应致力于污染土壤综合修复技术的开发，完善修复技术的工程设计。

参考文献

[1]李佳，曹兴涛，隋红，何林，李鑫钢.石油污染土壤修复技术研究现状与展望[Jl.石油学报(石油加工),2017,33(05):811-833.

[2]刘漩，叶莉.石油污染场地土壤修复技术的分析和讨论[f].石化技术，2016,23(07):116+107.

[3]许妍哲，方战强.生物炭修复土壤重金属的研究进展田.环境工程，2015.33(2):156一159.

[4]刘五星,骆永明,滕应,等.石油污染土壤的生物修复研究进展[J].土壤,2006,38(5):634-639.

[5]王久瑞,田永彬,陈雷,等.油田开发区域草原生态演变规律及保护对策[J].油气田环境保护,2002,12(2):362-368.