2.3.2 等離子體技術(shù)

等離子體通常是電離氣體，第四種物質(zhì)狀態(tài)， 由大量高能電子， 自由基， 激發(fā)物質(zhì)和光子等組 成。 等離子體是電中性的，即電子密度等于正離子 的電子密度。 在外加電場(chǎng)的作用下，放電空間內會(huì ) 形成大量的電子、離子、激發(fā)態(tài)分子、原子等高能 粒子，以及 O3、·OH 等氧化性物質(zhì)，這些體系中產(chǎn) 生的活性物質(zhì)會(huì )作用于土壤和空氣中的污染物分 子[58, 59]。 其中，基于介質(zhì)阻擋放電和脈沖電暈放 電產(chǎn)生的低溫等離子體在污染土壤修復應用方面 受到各國科學(xué)家的關(guān)注。 有研究表明，介質(zhì)阻擋放 電等離子體技術(shù)高效快速的降解土壤中持久性有 機污染物（POPs）和多氯聯(lián)苯（PCBs）[60]。 F.Mitsugi[61] 等采用介質(zhì)阻擋放電等離子體技術(shù)產(chǎn)生的臭氧降 解土壤中的有機污染物（例如農藥殘留物），同時(shí)， 該技術(shù)可同時(shí)實(shí)現土壤的消毒和硝化。 李蕊[62]采 用低溫等離子體技術(shù)對菲和對硝基苯酚污染土壤 進(jìn)行修復， 探討降解過(guò)程中土壤特性對降解效率 的影響，通過(guò)分析污染物的降解機理，對比介質(zhì)阻 擋放電和脈沖電暈放電方式對污染土壤的處理效 能差異，考察低溫等離子體技術(shù)在難降解、重污染 土壤修復方面的可行性。 等離子體技術(shù)處理有機 污染土壤，通過(guò)物理效應、化學(xué)效應和生物效應對 土壤中的污染物進(jìn)行處理，且有能耗低、效率高、 無(wú)二次污染等明顯優(yōu)點(diǎn)。 但等離子體技術(shù)對等離 子設備對設備部件的構型設計、制造精度、嚴密性 等要求很高， 對于難分解的有機污染物分解不完 全，技術(shù)成熟度不高。

2.3.2 化學(xué)還原氧化法

向污染土壤添加氧化劑或還原劑， 通過(guò)氧化 或還原作用， 使土壤中的污染物轉化為無(wú)毒或相 對毒性較小的物質(zhì)[63]。 常見(jiàn)的氧化劑包括高錳酸 鹽、過(guò)氧化氫、芬頓試劑、過(guò)硫酸鹽和臭氧[64]。 常見(jiàn) 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(jià)鐵、零價(jià)鐵等[65-67]。

基于過(guò)硫酸鹽的高級氧化是近些年發(fā)展起來(lái) 的一種污染修復新技術(shù)， 被廣泛應用于土壤和地 下水的原位修復， 過(guò)硫酸鹽中的硫酸根能夠產(chǎn)生 羥基自由基， 羥基自由基具有很強的還原性能夠 高效降解有機污染物[68, 69]。 Zhu[70]等將過(guò)硫酸鹽溶 于乙醇和叔丁醇等有機溶劑中， 使體系中的硫酸 根和羥基自由基在厭氧條件下反應產(chǎn)生還原性醇 自由基， 醇自由基能夠使氯代有機污染物高效還 原脫氯降解。 過(guò)硫酸鹽水溶液在熱活化下能產(chǎn)生 過(guò)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(shí)現高氯代有機污染物 的高效脫氯降解[70]。

由于臭氧是一種氣體強氧化劑， 能夠在土壤 中充分擴散和吸附， 故其在土壤修復領(lǐng)域具有廣 闊的應用前景， 可以直接氧化土壤中的有機污染 物或者將通過(guò)臭氧產(chǎn)生的活性自由基氧化土壤中 的有機污染物[71]，其降解過(guò)程中的化學(xué)反應式如 下所示。

臭氧直接氧化：

O3+Siol-organic→Siol+CO2+H2O （1）

臭氧產(chǎn)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(shù)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(guò)程的降解率影響，實(shí)驗結果表明，臭氧濃度的 增加土壤中柴油的降解率先增加后不變， 對于土 壤粒徑，其顆粒越小比表面積越大，臭氧氧化過(guò)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%范圍內時(shí)，土壤含水率的變 化對臭氧降解過(guò)程的降解率無(wú)影響。

化學(xué)氧化還原技術(shù)具有化學(xué)反應速度快，修 復周期短，對污染物的性質(zhì)和濃度無(wú)嚴格要求，通 過(guò)氧化還原過(guò)程對污染物進(jìn)行分解， 但由于在處 理過(guò)程中添加化學(xué)藥劑， 藥劑量投入過(guò)多會(huì )引入二次污染，其投加量難以控制，同時(shí)在化學(xué)反應過(guò) 程中可能會(huì )釋放大量的熱量， 會(huì )加速污染因子的 揮發(fā)， 若為做好現場(chǎng)密閉工作會(huì )造成人員中毒等 事故發(fā)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 光催化劑的表面時(shí)， 價(jià)帶上的電子受熱或者輻射 將誘導電子激發(fā)，價(jià)帶上的電子會(huì )躍遷到導帶上， 導帶上具有光生電子， 同時(shí)在價(jià)帶上形成相應的 光生空穴部分遷移到光催化劑表面的光生電子和 光生空穴具有很強的氧化還原能力， 可以將吸附 光催化劑表面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 對于一般有機物中的化學(xué)鍵具有很高的鍵能高 (500J/mol)，能夠破壞有機物的化學(xué)鍵，將其氧化成 無(wú)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復合污染場(chǎng)地 的土壤為研究對象, 采用增效洗脫修復和光催化 技術(shù)聯(lián)合修復污染土壤， 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 后可以完全降解，而在氙燈照射 4h 后，氯丹的降解率為 76.8%。 在汞燈照射下， 土 壤中的滅蟻靈 1h 后可以完全降解，而在氙燈照射 3h 后，滅蟻靈的降解率達到 96.7%。Zhang[76]等采用 紫外光照射土壤表面，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(guò)單因素控制法， 獲得不同參數的最優(yōu)條 件：溫度為 30℃，土壤顆粒尺寸為 1mm，腐殖酸 （HA）濃度為 40mg/kg。

光催化修復污染土壤是一種具有廣闊發(fā)展前 景的新興技術(shù)， 能將土壤中難降解的有機污染物 徹底礦化，具有分解速率快、操作簡(jiǎn)便、無(wú)二次污 染等優(yōu)點(diǎn)， 光催化降解有機污染土壤主要是通過(guò) 光照射獲取能量， 對降解效果的影響在處理過(guò)程 中對表層污染土壤起作用， 同時(shí)光催化效率受光 催化劑用量、土壤水分含量、光照時(shí)間和污染因子 初始濃度等因素影響， 故采用光催化技術(shù)修復有 機污染土壤需要對場(chǎng)地污染現狀有明確的了解。

3結束語(yǔ)

隨著(zhù)《土壤污染防治法》的通過(guò)，有機污染土 壤問(wèn)題成為公眾關(guān)注的焦點(diǎn)， 有機污染土壤治理 工作勢必開(kāi)展。 針對有機污染土壤的治理，目前已 研發(fā)出物理修復技術(shù)、化學(xué)修復技術(shù)、生物修復技 術(shù)等技術(shù)。 生物修復所需消耗的成本極低、在治理 修復過(guò)程中無(wú)二次污染， 屬于綠色環(huán)保的修復技 術(shù)， 但是生物修復所需要的時(shí)間較長(cháng)， 修復效率 低；而雖物理修復具有高效、快速的優(yōu)點(diǎn)，但所需 消耗的物料成本較高、 物理修復后需對土壤進(jìn)行 本質(zhì)恢復；化學(xué)修復技術(shù)具有高效、快速、操作簡(jiǎn) 單等優(yōu)點(diǎn)，但容易造成二次污染，同時(shí)對土壤的滲 透性有較高的要求。 考慮到實(shí)際污染場(chǎng)地污染狀 況復雜且有機污染因子種類(lèi)多， 單一修復方法不 能有效去除土壤中的有機污染物。 故在實(shí)際治理 修復過(guò)程中綜合考慮所需消耗的成本、效率，在傳 統的修復技術(shù)的基礎上， 選用聯(lián)合修復技術(shù)對場(chǎng) 地進(jìn)行治理修復， 如生物-物理聯(lián)合修復技術(shù)、化 學(xué)-物理聯(lián)合修復技術(shù)以及生物-化學(xué)聯(lián)合修復技 術(shù)等，提高修復效率，縮短修復時(shí)間。

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