苯系物污染土壤修复的常见方法涵盖物理、化学和生物等多种技术手段。
（一）物理修复技术
1. 热脱附技术
- 热脱附是将土壤中的有机污染组分加热到足够高的温度，使其蒸发并与土壤介质相分离的方法。对于苯系物这种挥发性有机物污染场地较为适用。其原理是利用苯系物在高温下挥发性增强的特点，使它们从土壤颗粒表面挥发出来，然后通过载气（如氮气）将挥发出来的苯系物带走进行后续处理。例如在具体的苯系物污染土壤修复中，将污染土壤放入热脱附装置，在特定温度（一般500 - 550℃）下处理一定时间（如50 - 60分钟）后，土壤中的苯系物含量会明显下降，像苯胺含量从原来的231.4mg/kg降到1.5mg/kg，苯酚含量从61.2mg/kg降到2.1mg/kg，三氯联苯含量从1579.7mg/kg降至16.2mg/kg 。
2. 土壤气相抽提技术（SVE）
- 这种技术是通过抽气井产生真空，形成一个压力或浓度梯度，使气相中的挥发性有机物（包括苯系物）由抽气井抽出。在使用时，需要在污染土壤区域合理布局抽气井，当土壤中的苯系物浓度高于抽气井内气相中的苯系物浓度时，由于浓度梯度差，苯系物就会向抽气井迁移并被抽出。此技术针对性强，适用于挥发性有机物污染土壤，但对于土壤透气性有一定要求，如果土壤渗透性差则效果不佳。
（二）化学修复技术
1. 化学氧化技术
- 化学氧化技术利用强氧化剂将土壤中的苯系物降解成低分子的简单有机物。像过氧化氢、芬顿试剂（Fenton）、过硫酸钠、高锰酸钾等都是常用的化学氧化药剂。这些氧化剂具有较高的氧化还原电位，它们与土壤中的苯系物发生氧化反应。例如，在研究中发现不同氧化药剂在适当的药剂浓度下均可有效去除土壤中的苯系物，其中过硫酸钠对苯系物的去除效果较好。不过，化学氧化技术可能会对土壤的理化性质产生影响，如导致土壤的有机质含量下降。且不同药剂对土壤生态毒性的影响有差异，像高剂量的芬顿与过硫酸钠处理会显著提高土壤的植物毒性；四种氧化处理均会增加土壤的动物毒性，使蚯蚓的存活率降低。
2. 化学淋洗技术
- 化学淋洗是用水或含有冲洗助剂（如表面活性剂）的溶液洗脱和清洗土壤中污染物。当选用表面活性剂为助剂的化学淋洗法处理硝基苯和苯胺污染土壤时，发现采用大约6个BV（柱体积）（1500mL）的水可以将土壤中85%的硝基苯洗脱去除，土壤中残留的硝基苯仅占淋洗前土壤含量的0.3%，其余14.7%的硝基苯通过挥发、降解等途径损失；采用大约3个BV（750 - 800mL）的水可以将土壤中98%的苯胺洗脱去除，土壤中残留的苯胺仅占淋洗前土壤含量的0.9%，其余1.1%的苯胺通过挥发、降解等途径损失。不过化学淋洗可能会产生大量的淋洗废水，需要进一步处理，以防造成二次污染。
（三）生物修复技术
1. 微生物修复技术
- 微生物修复是利用微生物吸附、降解土壤中的苯系物污染物。微生物可以在土壤环境中生长代谢，苯系物作为其碳源或能源被微生物分解转化。一些特定的微生物能够利用苯系物的化学结构特性进行降解反应。不过微生物修复技术受很多因素影响，如土壤的温度、湿度、pH值以及污染物浓度等。当土壤污染程度过高时，可能会对微生物的生长产生抑制作用，从而影响修复效果。
2. 植物修复技术
- 植物修复主要是利用植物的代谢、转化、吸附等功能处理污染土壤。植物的根系可以深入土壤中，吸收和转化土壤中的苯系物污染物。并且植物根系周围还存在着与之共生的微生物，这些微生物也有助于苯系物的降解。例如在对受苯、硝基苯、苯胺等有机毒物污染土壤的修复研究中发现，植物对土壤中这些污染物有一定的降解促进作用，不同植物修复土壤硝基苯和苯胺污染的效率差异明显，黑麦草对土壤中硝基苯和苯胺的去除作用最强，紫花苜蓿其次，马蹄金最差。
苯系物污染土壤修复技术的最新研究进展
（一）机理研究的深入
1. 对迁移规律的深入研究
- 研究者越来越关注苯系物在土壤中的迁移特征。研究发现苯系物在土壤中的迁移受到多种因素影响，包括土壤类型、水分条件、有机质含量等。在砂质土壤中，苯系物迁移速度较快，而在粘质土壤中迁移速度较慢。这是因为砂质土壤颗粒较大，孔隙较多，为苯系物的迁移提供了更有利的物理通道。而水分条件方面，土壤含水量越高，苯系物迁移速度越快，因为水分可以作为苯系物迁移的载体。有机质含量越高则苯系物迁移速度越慢，有机质对苯系物有吸附作用，限制了其迁移。此外，苯系物在土壤中的迁移存在滞后效应，即其迁移速度随着时间的推移而逐渐减慢，这可能是由于苯系物在土壤中的吸附、降解等过程导致的。这有助于修复方案的精准设计，例如在确定修复区域的范围时，可以更准确地考虑苯系物可能的扩散范围。
2. 化学修复的微观机理
- 在化学氧化技术方面，除了传统的对化学氧化剂的研究外，对于氧化过程中的自由基反应等微观机理研究不断深入。例如，在过氧化氢中加入硫酸亚铁后产生类芬顿反应，亚铁离子催化过氧化氢释放出更多的羟基自由基，这些自由基具有强氧化性，可以更好地降解苯系物。研究不同物质对羟基自由基产生的影响以及自由基与苯系物反应的效率等微观过程，有助于优化化学氧化的条件和药剂的组合，以提高修复效果。
（二）网络技术和多技术联合修复
1. 网络技术在修复监测中的应用
- 随着传感技术和物联网技术的发展，在苯系物污染土壤修复过程中有了更多的监测手段。例如，采用传感器网络可以实时监测土壤中的苯系物浓度、土壤的湿度和温度等环境参数。这些数据可以通过物联网技术传输到控制中心，修复人员可以根据实时数据及时调整修复策略。如在原位化学氧化修复过程中，如果监测到土壤中的苯系物降解速度慢于预期，可能需要考虑增加氧化剂的添加量或者优化氧化剂的注入方式。
2. 多技术联合修复的研究和实践
- 单一的修复技术往往存在局限性，所以多技术联合修复成为研究热点。例如将微生物修复和植物修复相结合，植物根系为微生物提供栖息地和营养物质，微生物则增强了植物对苯系物的吸收和降解能力。再如将物理修复中的热脱附与化学氧化技术相结合，先通过热脱附将一部分苯系物从土壤中挥发出来，再对剩余的苯系物进行化学氧化处理，这样可以提高整体的修复效率并降低修复成本。在实际项目中，也有将原位化学氧化剂注入与抽提后异位处置以及定期监测相结合的方法，以解决不同层次和状态的苯系物污染问题。
不同类型土壤中苯系物污染修复技术的应用案例
（一）砂质土壤
1. 应用化学氧化修复技术案例
- 在某化工污染场地，土壤为砂质土壤，受到苯系物的严重污染。由于砂质土壤渗透性较好，选择了化学氧化技术进行修复。使用过硫酸钠作为主要的化学氧化剂，以一定的浓度和剂量将其注入到污染土壤中。过硫酸钠的过硫酸酸根标准氧化还原电位为 2.01V，活化后产生的硫酸根自由基标准氧化还原电位为 2.60V，这些自由基能够与土壤中的苯系物发生氧化反应。修复后苯系物的含量明显降低，土壤的生态毒性也有所改善。在这个过程中，由于砂质土壤的孔隙大、透气性好，氧化剂能够比较均匀地扩散到土壤中，与苯系物充分接触，所以取得了较好的修复效果。
2. 结合微生物修复的案例
- 同样在砂质土壤污染场地，除了化学氧化修复外，引入微生物修复来进一步提高修复效果。这里筛选出了对苯系物有较强降解能力的微生物菌株，这些微生物借助砂质土壤良好的透气和排水性能快速繁殖。微生物将苯系物中的碳元素作为自身生长繁殖的能源来源进行分解代谢。同时，化学氧化过程中产生的一些中间产物也为微生物提供了可利用的营养物质，两种修复技术相互配合，最终土壤中的苯系物浓度降低到了可接受的水平，土壤的各项环境指标得到了明显的改善。
（二）粘质土壤
1. 热脱附技术的应用案例
- 在一个粘质土壤的苯系物污染场地，由于粘质土壤颗粒细小，孔隙小，渗透性差，传统的氧化技术对于深层土壤的苯系物修复效果不佳。所以采用了热脱附技术，将污染土壤放在特制的热脱附设备中，以氮气为载气，在较高温度下对土壤进行加热处理。在高温下，苯系物的挥发性增强，从土壤颗粒表面挥发出来后被载气带走。例如设定温度为520℃左右，处理一段时间后，土壤中的苯系物明显减少。但是热脱附技术通常能耗较高，在这个案例中，通过优化热脱附设备的加热方式和工艺参数，提高了热能利用效率，降低了修复成本。
2. 植物 - 微生物联合修复案例
- 在一块粘质土壤苯系物污染农田，采用了植物 - 微生物联合修复方式。种植了对苯系物有一定耐受性且具有修复能力的植物，如黑麦草等。植物的根系不断向土壤深处伸展，其根际区域为微生物提供了适宜的栖息环境。微生物在根际周围将土壤中的苯系物进行降解转化，同时植物根系也会吸收部分苯系物和微生物降解的产物并在体内进行代谢转化。经过一定的生长周期后，土壤中的苯系物含量逐渐降低，土壤的肥力和结构也得到了一定程度的改善，同时作物的安全性也得到了保障，农产品质量符合相关标准。
国内外苯系物污染土壤修复技术的对比分析
（一）技术研发方面
1. 国外技术研发的先发性
- 国外在苯系物污染土壤修复技术的研发上往往具有先发性。例如在一些高级氧化技术方面，像过硫酸盐氧化技术的早期研究主要集中在国外实验室，他们在过硫酸盐的活化机制、不同活化剂对土壤中苯系物氧化效果的研究方面起步较早。国外研究者对复杂的苯系物（如含多环芳烃的苯系物）污染土壤的修复技术研究得更为深入，开发出了一些针对特定污染结构的特殊修复方法。
2. 国内技术的追赶和创新
- 国内在吸收国外先进技术的基础上不断追赶并进行创新。国内的研究机构和企业开始重视苯系物污染土壤修复技术，加大了研发投入。例如在植物修复技术方面，国内通过对本土植物的筛选和改良，发现了一些对苯系物有良好修复能力的植物种类，如黑麦草在中国的一些修复案例中表现出了较好的苯系物吸附和降解能力。而且国内在多技术联合修复方面也开展了大量的研究和实践，将物理、化学和生物修复技术根据不同的土壤污染状况进行有机组合，以适应国内土壤污染多样性的特点。
（二）技术应用方面
1. 国外应用的成熟度和规模化
- 在国外，部分苯系物污染土壤修复技术已经有相当的成熟度并且实现了规模化应用。例如在欧洲的一些老工业基地，热脱附技术已经广泛应用于苯系物污染土壤修复，这些地区有着成熟的热脱附设备产业链，从设备的制造、供应到技术的服务等都比较完善。而且国外对于化学氧化技术中不同药剂的应用也制定了相关的标准和规范，使得技术应用更加规范化、标准化。
2. 国内应用的逐步推广和适应性调整
- 在国内，苯系物污染土壤修复技术正在逐步推广。由于国内土壤类型复杂，污染状况多样，在应用国外技术时往往需要进行适应性调整。例如在一些粘土含量高的地区，直接使用国外的土壤气相抽提技术效果不佳，国内研究人员通过对抽提设备和工艺参数进行改进，如调整抽提井的深度和间距等，提高了该技术在国内特殊土壤类型下的应用效果。同时，国内在应用各种修复技术时，也会根据不同地区的环境要求和经济发展水平，对技术的选择和实施进行优化，如在经济欠发达地区更倾向于选择成本较低的生物修复技术。
苯系物污染土壤修复技术的成本效益评估
（一）成本主要构成
1. 修复材料成本
- 对于不同的修复技术，修复材料成本差异较大。在物理修复技术中的热脱附技术，需要能源（如天然气等）作为加热源，这部分能源成本在修复成本中占有相当的比例。在化学修复中，如化学氧化技术需要购买化学氧化剂，像芬顿试剂中的过氧化氢和硫酸亚铁等，过硫酸钠等氧化剂的采购成本也是化学氧化修复成本的重要组成部分。对于生物修复技术，若采用微生物修复可能需要购买特定的微生物菌株或培养微生物的营养物质，这些都会产生费用。
2. 修复设备成本
- 物理修复技术如热脱附技术、土壤气相抽提技术都需要专门的设备。热脱附设备的投资成本较高，设备的购置、安装以及运行维护都需要资金。土壤气相抽提设备中的抽气装置、管道系统等设备的成本也不容忽视。化学修复中的化学淋洗技术需要淋洗设备来进行污染土壤的冲洗操作，设备的购置和维修等费用也是成本的一部分。生物修复虽然相对设备依赖较少，但有些情况下，如微生物连续培养等可能需要一些简单的设备，也会产生设备成本。
3. 修复工艺成本
- 修复工艺成本涉及土壤污染修复的具体方案实施，包括修复过程的监测、评估等。在化学氧化修复时，为了确保氧化反应按照预期进行，需要频繁地监测土壤中的苯系物浓度、氧化剂浓度以及土壤的理化性质等，这需要专业的监测设备和技术人员，从而增加了成本。在生物修复过程中，要监测微生物的生长状态和土壤环境对微生物的影响等，也会带来一定的成本。
4. 修复人员成本
- 包括人工费和培训费等。无论是哪种修复技术，都需要专业的人员来操作设备、进行现场管理以及实施修复方案。比如热脱附技术操作需要工人掌握设备的运行参数调节，化学氧化技术需要技术人员准确控制药剂的添加量，生物修复需要人员对微生物和植物进行养护管理等。人员的培训费用也是成本的一部分，以确保他们能够熟练掌握修复技术相关的知识和技能。
（二）效益评估方式及示例
1. 土壤污染指标降低幅度
- 从土壤本身的污染改善程度来评估效益。例如在某个化学氧化修复的苯系物污染土壤项目中，修复前土壤中苯系物（如甲苯）的含量为200mg/kg，通过一段时间的修复后，甲苯的含量降低到20mg/kg，污染指标大幅降低，说明修复技术在去除污染物方面达到了较好的效益。从长远来看，如果被修复的土壤能够重新用于农业生产或者其他适宜的用途，那么对于土地资源的可持续利用有着重要意义。
2. 环境和生态效益
- 通过修复土壤中的苯系物，可以减少苯系物对地下水、周围空气的污染风险。如果土壤中的苯系物不进行修复，在雨水冲刷和挥发作用下，会进入地下水体和大气中。例如苯系物进入地下水会污染水源，影响居民的饮水安全，而修复后可以避免这种风险，这就是巨大的环境效益。在生态方面，修复土壤有助于恢复土壤中的微生物群落结构和功能，保护土壤生态系统的平衡。比如在生物修复完成后，土壤中的微生物多样性增加，土壤中生物之间的共生关系得以重新建立，有利于土壤肥力的提高和植物的生长。
3. 经济效益
- 从直接和间接的角度来分析经济效益。直接经济效益方面，如果采用原位修复技术，相较于异位修复可以节省大量的土壤挖掘、运输等成本。例如原位化学氧化修复不需要将污染土壤搬运到其他地方进行处理，减少了土壤搬运过程中的人力、物力和财力消耗。间接经济效益在于被修复的土地价值得到提升，如果原来是工业污染废弃地，修复后可以重新开发利用，例如开发成工业园区或者商业区等，其土地价值大幅上升，同时也促进了当地的经济发展和就业机会的增加。
来源：土壤固废圈
