关于场地污染中受监控的自然修复/恢复技术的研究

计划，经过25年的全面监控和整治，该地区的多氯联苯浓度从10～66毫克/公斤降到1～3毫克/公斤；另外，生物在其他的自然进程中，实现高氯联苯向低氯联苯的转变。由此可说明，自然修复/恢复技术还是非常实用的，能取得良好的成果，只是耗时较长。

近些年来，科学技术的发展推动了自然修复/恢复技术的发展，各国在应用该项技术时的重点方向不同：西欧等国多应用于处理土壤中的氯化溶剂、矿物油、重金属等污染物；美国主要应用到地下水的污染处理上。而在西欧较北的国家还没有推广该技术，可能是因为天气过于寒冷，生物降解速度慢。

1.2 作用

从实践经验来看，受监控的自然修复/恢复技术在场地污染土壤和地下水修复中的功能表现在：一是控制受监控区域的污染源；二是控制地下水的羽状污染区域；三是减少乃至消除污染物的传输；四是控制污染物对人体健康的危害以及提高修复工程成功率。在过去的场地污染土壤和地下水修复中，人们常常以不合理的高成本实现修复目标，于是，人们开始以新的眼光和视角看待受监控的自然修复/恢复技术，对其进行综合评价。以我国的土壤和地下水修复工程为例，这些污染物给人体健康带来重大威胁，威胁生态系统的平衡，给人类社会的可持续发展带来重大影响，若采用传统修复技术整治，不仅技术不达标，而且国家也无法负担整治成本。从风险管理理念角度看待：场地污染土壤和地下水的修复可分成4个步骤，如图1所示：一是首先对该地区的污染情况进行系统调查，明确污染物的浓度、分布情况、暴露途径、主要受体等，然后据此进行生态风险评估，全面考虑经济性和技术性因素，建立一个场地生态风险模型；二是进行系统的分析评估后，在确认自然修复/恢复技术在该地区的适用性基础上，评估采取措施的必要性，并通过自然修复/恢复技术的过程演练，证明该技术在预计时间内所能达到的控制污染物扩散、降低污染物含量，并保证自然修复/恢复过程的长期可持续性的效果；三是评估拟采取措施的时间和效果，并辅之以合适的监测措施，布设合适的监测网，设计监测频率；四是在自然修复/恢复措施的实施和长期监测中，了解该地区的自然修复、恢复情况，必要时增加和调整措施，从而在最短时间内达到最好的修复/恢复效果。

2 受监控的自然修复/恢复技术的具体实践应用

2.1 浅层地下水氯化烃污染及治理

何江涛等人在《浅层地下水氯化烃污染天然衰减速率的估算》一文中指出，其在华北某城市的浅层地下水污染情况调查中发现，该地区的四氯乙烯的天然衰减速率常数和生物降解速率常数分别为0.000925d-1、0.000537d-1，这说明该地区浅层地下水中的四氯乙烯能自然生物降解，但降解速度较慢，可以采用自然修复/恢复技术进行氯化烃的治理，提高四氯乙烯的自然降解速率。

陈梦舫等人研究了场地污染地下水含水层氯化烃的自然衰减机制，结果发现：在一定的氧化还原电位下，氯化烃能在微生物的催化作用下有次序的降解，在二氧化碳和硫酸根消耗完毕后，开始铁和锰的还原以及去硝酸根的生物降解。在该地区采用自然修复/恢复技术进行场地污染地下水的修复，将纳米级零价铁作为诱导还原条件，能有效刺激该地区厌氧微生物群落的繁殖，加速降低速率。

张新钰等人多对我国华北某场地污染的地下水中的四氯化碳污染进行健康风险评估，发现该场地饮水的暴露途径很容易致使人们患上癌症，致癌危险指数高达3.01×10-5，远远高于普通地区的10-6，除此之外，其他暴露途径的致癌风险指数和非致癌危险指数都在可控范围内，在能接受范围内。从四氯化碳的分布来看，其呈现出羽状分布，最佳的修复方法就是采用受监控的自然修复/恢复技术。

2.2 土壤和地下水铬污染及治理

从我国的土壤和地下水铬污染现状来看，全国简易堆释放出的铬渣超过500万吨，且到目前为止，有将近200万吨的铬渣还没有得到有效处理，这些铬渣中的铬含量在1%～2%。简易堆放造成场地的土壤和地下水出现严重的铬污染情况，还对周围的地表水也产生一定污染和威胁。当前，我国有60多处铬渣污染地，这些场地的铬污染分布复杂，建筑物、植物、土壤、沉积物、地下水受到不同程度的铬污染，污染严重的土壤中，铬的质量浓度高达10000毫克/升；污染严重的地下水中，铬的质量浓度高达1400毫克/升。

针对上述问题，在铬渣污染场地的整治修复中，往往采用综合治理措施，将工程措施与自然修复/恢复措施结合起来。工程措施主要是采用化学原位、异味淋洗方法来修复铬污染严重的土壤，采用抽取技术治理铬污染的地下水，如：利用气体抽取技术，在受污染区域产生气流，使得地下水中的污染物转变成气相，抽取到地面，接着将其收集起来进行集中化处理，该方法能采用原位操作，非常简单，且对周围环境的干扰较小，能有效去除挥发性有机物。从技术原理上来说，抽取技术的基础是污染物的挥发性，能在土壤的孔隙中流动时不断挥发形成蒸汽，并随着气流迁移到地面，进行集中化的净化处理。通过抽取技术，有效降低土壤和地下水中的铬含量，使其不影响人的生命健康，达到受监控的自然修复/恢复技术的第一阶段目的；接着，通过风险管理理念评价铬渣污染场地的生态风险，在综合考虑工程措施的安全性、经济性、可行性等的基础上采取强化的自然修复/恢复技术，以低成本创造良好的治理效果。

Boris等人研发出一种原位自然生物固定技术，主要材料是缓释甘油聚乳酸，能有效降低地下水中可溶性铬的含量，其具体操作为：利用工具将缓释甘油聚乳酸注射到受铬污染的地下水区域中，促进地下水中微生物的生长和繁殖，消耗水中的氧气、硝酸根、硫酸根等电子受体，增加Fe2+的浓度，从而使得水中的可溶性铬的浓度显著降低，使其不影响到周围生物的成长，维持生态平衡。运用先进技术设备对地下水的变化情况进行全面的化学、物理、微生物的监测，定期分析沉积物样品的含量，了解地下水治理效果。研究表明，一次注射缓释甘油聚乳酸能维持3年的修复。往受铬污染的土壤中注射乳酸乙酯可以强化土壤的修复效果。从我国的应用实践上来看，我国的场地污染土壤和地下水的修复目标是以人体健康风险为基础的，这也就是自然修复/恢复技术的第一阶段目标。而从文献上了解到，我国许多场地地下水和土壤污染中存在自然降解过程，这说明其初步具备受监控的自然修复/恢复技术的应用条件，而在应用过程中，需要重点解决的问题是：能否正确认识、监控场地污染土壤、地下水自然修复/恢复过程中出现的各种现象，并通过风险管理理念、评估模型等做出正确的评价，并提出下一阶段的治理方案，通过受监控的自然修复/恢复技术措施强化污染物的自然降解过程，通过自然发生的物理、化学、生物过程使得土壤和地下水中的污染物含量降低、转化成其他无毒物质，逐步恢复土壤和地下水的生态功能。

2.3 土壤重金属污染及治理

在土壤污染中，重金属污染是最为严重的，重金属不能被微生物分解，又容易被土壤中的胶体吸附住，被微生物所富集，有时候甚至会转化成毒性更强的物质。土壤一般受到重金属污染后，很难得到根除，环境中的重金属污染源主要是矿产的开采、燃烧，农药化肥、工业废水、污泥垃圾。如：土壤中的汞污染，自然界中的汞虽然总量不多，但其分布范围广，且随着工业的发展，汞的用途增加，生产产量增加，大量的汞因工业生产而进入环境中，大部分在使用后以三废的形式排放到自然界中，进而造成严重的土壤汞污染。而汞蒸汽是剧毒产品，若土壤中含有浓度较大（≥0.1毫克/立方米）的汞，那么从土壤中挥发出来的汞蒸汽就会使人、牲畜出现急性、慢性中毒现象。另外，土壤的汞污染也会对土壤的物理化学性质造成一定影响。

在土壤重金属污染的治理上，应用自然修复/恢复技术能取得良好的治理效果，费用低，对环境影响小。由于重金属无法消除，只能通过一些措施使其转化成另一种形态，从高浓度转变位低浓度，使其能在生物体内富集，可通过种植木本植物、经济作物、野生植物等吸收土壤中的重金属；借助生物活性原则，将重金属转化成低毒性的产物，或是降低重金属的迁移能力。利用植物清除土壤中的放射性核素、净化空气；利用植物萃取技术使得植物将土壤中的金属萃取出来，富集到植物根部可收割的部分或是土壤上面的枝条等部位；利用根际过滤技术使植物吸收、沉淀和富集土壤中的有毒金属；利用植物固化技术使得植物降解土壤中重金属的活性，从而遏制其向地下水扩散和延伸的可能性。在受监控的自然修复/恢复技术中，其中一个途径就是降低污染物的迁移性和生物的可获取性，污染物通过吸附、与固体结合、沉淀等反应减少生物的可获取性，切断污染物与人体和生物的联系桥梁，降低人和生物摄入土壤和地下水中污染物的风险。由于此时的污染物还在土壤和地下水中，故而还需继续进行长期的监测，确认整治效果。当然，还可以采取物理隔离的方式抑制污染物的迁移，如：将污染土壤和地下水与人和生物隔离开来，减少污染土壤和地下水的直接暴露，同时，还需要采取特殊的隔离措施，避免隔离层的破坏和老化，以免污染物重新对人、生物、生态系统产生危害。另外，也可以将污染物直接清理出该区域，保护生态系统的平衡。通过各种有效的自然修复/恢复措施促进环境整治工程的顺利进行，保护我们赖以生存的环境。比如：沥青在进行海洋运输时，可能出现沥青泄漏情况，既可能漂浮在海平面上，还可能沉入到海底的泥床表层，经过20～60天的自然降解，只能降解0.6%～2.6%，这对海洋环境是极大的污染。对此，Proctor等人采集了坦帕港湾海底下受到沥青污染的底泥，进行实验室研究，发现其自然降解速度非常之缓慢的原因是碳源非常少，往其中加入适量的有机碳源海草、钉头鱼后，其降解速度较之前提高9倍左右，且在刚受污染的前20天保持非常高的代谢速度。

3 结语

受监控的自然修复/恢复技术因其低成本、作用持久等优点而受到国内外的关注和实践应用，并取得突出成果。本文以我国的场地污染土壤和地下水的修复为例，分析受监控的自然修复/恢复技术的作用以及阶段性目标，介绍该技术的4阶段操作方法，最后再通过具体的研究成果和文献简单介绍自然修复/恢复技术在实践中的应用，分析其在我国场地污染土壤和地下水修复中应用的可行性，以及其能创造出的良好经济效益和社会效益，具有一定的参考价值，对于我国的场地污染土壤和地下水修复具有一定的借鉴意义。

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作者简介：王磊，杭州市环境保护宣传教育中心，工程师，研究方向：环境保护管理及研究工作。

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