2.3.2 等離子體技術

等離子體通常是有机研究電離氣體，第四種物質狀態，污染 由大量高能電子，土壤 自由基，修复 激發物質和光子等組 成。技术进展 等離子體是有机研究電中性的，即電子密度等於正離子 的污染電子密度。 在外加電場的土壤作用下，放電空間內會 形成大量的修复電子、離子、技术进展激發態分子、有机研究原子等高能 粒子，污染以及 O3、土壤·OH 等氧化性物質，修复這些體係中產 生的技术进展活性物質會作用於土壤和空氣中的汙染物分 子[58, 59]。 其中，基於介質阻擋放電和脈衝電暈放 電產生的低溫等離子體在汙染土壤修複應用方麵 受到各國科學家的關注。 有研究表明，介質阻擋放 電等離子體技術高效快速的降解土壤中持久性有 機汙染物（POPs）和多氯聯苯（PCBs）[60]。 F.Mitsugi[61] 等采用介質阻擋放電等離子體技術產生的臭氧降 解土壤中的有機汙染物（例如農藥殘留物），同時， 該技術可同時實現土壤的消毒和硝化。 李蕊[62]采 用低溫等離子體技術對菲和對硝基苯酚汙染土壤 進行修複， 探討降解過程中土壤特性對降解效率 的影響，通過分析汙染物的降解機理，對比介質阻 擋放電和脈衝電暈放電方式對汙染土壤的處理效 能差異，考察低溫等離子體技術在難降解、重汙染 土壤修複方麵的可行性。 等離子體技術處理有機 汙染土壤，通過物理效應、化學效應和生物效應對 土壤中的汙染物進行處理，且有能耗低、效率高、 無二次汙染等明顯優點。 但等離子體技術對等離 子設備對設備部件的構型設計、製造精度、嚴密性 等要求很高， 對於難分解的有機汙染物分解不完 全，技術成熟度不高。

2.3.2 化學還原氧化法

向汙染土壤添加氧化劑或還原劑， 通過氧化 或還原作用， 使土壤中的汙染物轉化為無毒或相 對毒性較小的物質[63]。 常見的氧化劑包括高錳酸鹽、過氧化氫、芬頓試劑、過硫酸鹽和臭氧[64]。 常見 的還原劑包括連二亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、硫酸亞 鐵、多硫化鈣、二價鐵、零價鐵等[65-67]。

基於過硫酸鹽的高級氧化是近些年發展起來 的一種汙染修複新技術， 被廣泛應用於土壤和地 下水的原位修複， 過硫酸鹽中的硫酸根能夠產生 羥基自由基， 羥基自由基具有很強的還原性能夠 高效降解有機汙染物[68, 69]。 Zhu[70]等將過硫酸鹽溶 於乙醇和叔丁醇等有機溶劑中， 使體係中的硫酸 根和羥基自由基在厭氧條件下反應產生還原性醇 自由基， 醇自由基能夠使氯代有機汙染物高效還 原脫氯降解。 過硫酸鹽水溶液在熱活化下能產生 過硫酸根自由基和還原性自由基（S2O8-)，還原性自 由基在厭氧的條件下能夠實現高氯代有機汙染物 的高效脫氯降解[70]。

由於臭氧是一種氣體強氧化劑， 能夠在土壤 中充分擴散和吸附， 故其在土壤修複領域具有廣 闊的應用前景， 可以直接氧化土壤中的有機汙染 物或者將通過臭氧產生的活性自由基氧化土壤中 的有機汙染物[71]，其降解過程中的化學反應式如 下所示。

臭氧直接氧化：

O3+Siol-organic→Siol+CO2+H2O （1）

臭氧產生活性自由基間接氧化：

O3+Siol→Siol-·OH+O2+H2O （2）

Siol-organic +Siol-·OH →Siol+ +O2+H2O （3）

Li[72]等運用臭氧氧化技術降解土壤中的柴油， 研究臭氧濃度、 土壤顆粒粒徑和含水率對臭氧氧 化過程的降解率影響，實驗結果表明，臭氧濃度的 增加土壤中柴油的降解率先增加後不變， 對於土 壤粒徑，其顆粒越小比表麵積越大，臭氧氧化過程 越充分，其降解效率越高，而土壤的含水率在對土 壤含水率在 11%~28%範圍內時，土壤含水率的變 化對臭氧降解過程的降解率無影響。

化學氧化還原技術具有化學反應速度快，修 複周期短，對汙染物的性質和濃度無嚴格要求，通 過氧化還原過程對汙染物進行分解， 但由於在處 理過程中添加化學藥劑， 藥劑量投入過多會引入二次汙染，其投加量難以控製，同時在化學反應過 程中可能會釋放大量的熱量， 會加速汙染因子的 揮發， 若為做好現場密閉工作會造成人員中毒等 事故發生。

2.2.4 光催化降解法

光催化降解有機物是當一定能量的光照射到 光催化劑的表麵時， 價帶上的電子受熱或者輻射 將誘導電子激發，價帶上的電子會躍遷到導帶上， 導帶上具有光生電子， 同時在價帶上形成相應的 光生空穴部分遷移到光催化劑表麵的光生電子和 光生空穴具有很強的氧化還原能力， 可以將吸附 光催化劑表麵的氫氧根離子和水氧化成羥基自由 基(·OH) 光生電子與溶解氧結合形成超氧負離子 (·O2-)；，羥基自由基(·OH)具有很強的氧化能力，相 對於一般有機物中的化學鍵具有很高的鍵能高 (500J/mol)，能夠破壞有機物的化學鍵，將其氧化成 無毒的小分子化合物甚至礦化成 CO2 和 H2O[73, 74]。

徐君君[75]以含氯丹和滅蟻靈的複合汙染場地 的土壤為研究對象, 采用增效洗脫修複和光催化 技術聯合修複汙染土壤， 研究了光源對氯丹和滅 蟻靈光解的影響， 研究結果表明在汞燈照射下， 土壤中的氯丹 3h 後可以完全降解，而在氙燈照射 4h 後，氯丹的降解率為 76.8%。 在汞燈照射下， 土 壤中的滅蟻靈 1h 後可以完全降解，而在氙燈照射 3h 後，滅蟻靈的降解率達到 96.7%。Zhang[76]等采用 紫外光照射土壤表麵，探討溫度，土壤顆粒尺寸， 土壤深度和負責光降解的腐殖酸（HA）濃度對溫 度，土壤顆粒尺寸，土壤深度和負責光降解的腐殖 酸（HA）濃度對土壤中芘（Pyr）的光降解速率的影 響， 通過單因素控製法， 獲得不同參數的最優條 件：溫度為 30℃，土壤顆粒尺寸為 1mm，腐殖酸 （HA）濃度為 40mg/kg。

光催化修複汙染土壤是一種具有廣闊發展前 景的新興技術， 能將土壤中難降解的有機汙染物 徹底礦化，具有分解速率快、操作簡便、無二次汙 染等優點， 光催化降解有機汙染土壤主要是通過 光照射獲取能量， 對降解效果的影響在處理過程 中對表層汙染土壤起作用， 同時光催化效率受光 催化劑用量、土壤水分含量、光照時間和汙染因子 初始濃度等因素影響， 故采用光催化技術修複有 機汙染土壤需要對場地汙染現狀有明確的了解。

3結束語

隨著《土壤汙染防治法》的通過，有機汙染土 壤問題成為公眾關注的焦點， 有機汙染土壤治理 工作勢必開展。 針對有機汙染土壤的治理，目前已 研發出物理修複技術、化學修複技術、生物修複技 術等技術。 生物修複所需消耗的成本極低、在治理 修複過程中無二次汙染， 屬於綠色環保的修複技 術， 但是生物修複所需要的時間較長， 修複效率 低；而雖物理修複具有高效、快速的優點，但所需 消耗的物料成本較高、 物理修複後需對土壤進行 本質恢複；化學修複技術具有高效、快速、操作簡 單等優點，但容易造成二次汙染，同時對土壤的滲 透性有較高的要求。 考慮到實際汙染場地汙染狀 況複雜且有機汙染因子種類多， 單一修複方法不 能有效去除土壤中的有機汙染物。 故在實際治理 修複過程中綜合考慮所需消耗的成本、效率，在傳 統的修複技術的基礎上， 選用聯合修複技術對場 地進行治理修複， 如生物-物理聯合修複技術、化 學-物理聯合修複技術以及生物-化學聯合修複技 術等，提高修複效率，縮短修複時間。

聲明：本文所用圖片、文字來源於《環境研究與監測》，版權歸原作者所有。如涉及作品內容、版權等問題，請與本網聯係。

相關鏈接：高錳酸，過硫酸鹽，醇