土壤和地下水污染的监控自然衰减修复技术研究进展-第2页-北极星环境修复网

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近十几年来，美国在“超级基金法案”的执行过程中，逐渐大量应用监控自然衰减技术修复受污染场地，主要采用该技术处理地下水中的有机污染物，并趋向于与其他修复技术联合使用。在自然衰减涉及的物理、化学和生物降解等过程中，美国环保署更倾向于生物降解或消除污染物的过程。美国环保署认为监控自然衰减通常适用于污染物迁移可能性较低的场地。2017年7月第15版EPA超级基金污染修复报告显示：1986~2014年，地下水修复案例中监控自然衰减技术的应用比例(含联合其他修复技术)由1990年前不到10%增加到1995年的30%左右，1998年和2005年该比例接近50%，2005~2008年、2009~2011年、2012~2014年这一技术的应用比例分别为36%、27%、33%(图2)。

很多欧洲国家积极推动污染场地的监控自然衰减技术发展，其在场地修复的实践应用呈上升趋势。欧洲主要利用监控自然衰减处理土壤中氯化溶剂、矿物油、BTEX、多环芳烃类、氨和氰化物等污染物质。2000年荷兰编制了氯化溶剂、矿物油等污染物的自然衰减监测方案，很多欧洲国家也积极推动编制类似于该方案的更多污染物的自然衰减技术方案。北欧的一些国家(如芬兰等)对该技术的推广较少，可能是因为天气较为寒冷，生物降解速度慢。

2.3国内监控自然衰减的研究和应用进展

国内关于监控自然衰减技术的研究开展较晚，对污染场地修复中的自然衰减技术的应用还处于试点阶段，尚无真正实施自然衰减修复技术的完整工程应用实例。国内的科研人员近几年开始关注此方面的研究，国内在污染场地自然衰减的过程和机制、可行性评估与自然衰减监控体系构建等方面还处在起步阶段。相关研究主要侧重于室内模拟实验，以及部分野外取样，研究自然衰减过程的降解机制、降解速率、有效性，验证自然衰减作用。考虑到实际应用中的土壤组成、地下水水文地质特征、氧化还原条件、地球化学成分等环境条件的复杂性，相关研究仍存在一定局限性。2014年环保部发布的《污染场地修复技术目录(第一批)》中将监控自然衰减技术纳入地下水污染修复技术，但还没有出台关于监控自然衰减技术实施流程的指南和规范。

最近几年，国内监控自然衰减技术的科研工作主要侧重于石油类污染场地、垃圾填埋场、污灌区等污染场地；污染物类型主要有石油烃、有机氯溶剂(TEC和PEC)等；少数研究涉及了地下水中挥发性有机物自然衰减能力的评价方法，以及降解微生物的群落结构和分布特征等方面。李洋选择某油田污染场地浅层地下水为对象，采用野外样品采集、室内分析、水质评价和模型模拟相结合的方法，研究了污染场地浅层地下水中的石油污染特征和自然衰减过程，建立了石油污染物地下水迁移转化模型，并且预测了自然衰减修复效果。张文静通过实验室模拟实验研究了城市垃圾渗滤液污染物在地下环境中的自然衰减规律，定量分析了地下水中的微生物对垃圾渗滤液中有机物的降解作用，探讨了污染物自然衰减过程中的影响因素，并在污染物自然衰减机理基础上提出了含水层污染强化修复方法。王冰开展了自然衰减的室内模拟实验，研究了柴油在不同包气带介质中的自然衰减机理，分析了包气带深度、介质岩性以及含水率等因素等对柴油自然衰减的影响，探讨了柴油污染物在含水层中迁移转化和自然衰减的规律。贾慧等在北京地区某加油站开展了石油类污染物自然衰减试验，对该污染土壤中石油污染物的降解速率和半衰期进行了计算，并在此基础上对该加油站包气带土壤的自然衰减能力和环境质量进行了评价。蒋灵芝等利用质量通量方法，计算了地下水中BTEX和乙醇的自然衰减速率常数；结合非反应示踪剂溴离子，评价了BTEX和乙醇自然衰减过程中吸附和微生物的联合降解效应。张翠云等研究了石家庄市南部污灌区土壤包气带和地下水中污染物自然衰减的作用和有效性。

目前，一些正在进行的地下水污染修复科研项目或技术示范项目中，有些采用了监控自然衰减(含强化监控自然衰减)与渗透反应墙(PRB)、原位化学氧化修复、抽出处理回灌等技术的联合运用，验证了联合技术的运用能够在较低成本情况下，更加有效去除土壤和地下中的污染物，拓展了监控自然衰减的适用范围。An等对MNA、PRB、AS(airsparing)、P&T(pump&treat)等修复技术进行了比较评价。2017年北京南四环槐房地块污染场地修复中，联合采用了抽出处理回灌、原位化学氧化和监控自然衰减技术，实现了国内土壤和地下水在原位修复技术上的创新和突破。这些研究和污染修复实践对我国土壤和地下水污染修复中监控自然衰减的研究与应用具有重要推动作用。

随着国内绿色可持续修复理念的加强，以及对于污染场地修复成本效益和长期监测的重视，监控自然衰减修复技术的优势将逐渐凸显，相关的科研工作也将得到显著推进，所取得的科研成果有助于污染场地的治理取得更好的社会经济和环境综合效益。

3监控自然衰减相关的技术手段

监控自然衰减是一种有效的污染场地修复方法，并非是“消极不作为”的场地管理，相反它需要一系列非常专业的技术和方法保障，包括场地调查与概念模型构建、风险评价、自然衰减持续有效性的评价与验证、监测系统的构建等。其中最核心的技术是评价验证自然衰减的发生。

美国环保署(USEPA)、美国材料测试协会(ASTM)和美国空军环境中心(AFCEE)等研究机构的自然衰减技术规范中均要求提供3个方面的证据，表明自然衰减的真实发生：(1)污染物质量的减少；(2)表征微生物降解的地球化学指标(电子受体供体、特征产物、碱度等)的变化；(3)微生物降解菌群的变化。这3个方面可以单独或联合为污染物的自然衰减提供直接或有力的证据。目前主要通过污染物质量计算、地球化学指标分析、稳定同位素分析、微生物分子技术等方法手段来获取这3个方面的证据。国内这方面的研究很少，具有代表性的是张敏等在地下水苯系物自然衰减方面的研究，他们从电子受体、单体碳同位素分析、微生物群落结构特征等角度对苯系物自然衰减的规律进行了探索。

评价验证自然衰减持续有效性的证据可以分为初级证据、中级证据、高级证据3个阶段，如表1所示。初级证据包括评估污染变化特征和污染羽变化趋势，可以直接表明发生了自然衰减。中级证据由地球化学数据组成，可以间接表明场地发生自然衰减过程。高级证据涉及微生物定量分析和同位素分析，可以作为有力的辅助证据来证明自然衰减过程在发生。

原标题：土壤和地下水污染的监控自然衰减修复技术研究进展

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