前沿动态 土壤修复之原位生物修复技术

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原位生物修复技术的原理及应用

1 技术分类
5 y; y2 T3 o2 Y6 Y# U* \" m0 \
- k3 J" S& ?6 p* L7 F, \! R从修复原理来说，生物修复技术主要分为生物刺激（Biostimulation）和生物强化（Bioaugmentation）两个大类。采用生物刺激修复技术，污染场地需已有适当的菌株，并调整造成活性不佳的因素；采用生物强化技术时，场地缺乏具有分解能力的菌株，通过人为添加具分解潜势的菌株至污染场地，采用此法时，需考虑为何缺乏适当的菌株，并需先调整场地的环境因子（包含PH值）。

2 采用生物修复技术的最佳条件有哪些？

（1）通透性且均质性较好的含水层
1 _; w) g0 F) C3 q; B
8 q4 T  ^! [. D* Y) H9 b0 B& f# U# \5 p（2）地下水流速不宜过快

5 Y4 v0 N' O3 f/ o6 q（3）无NAPL相存在

; w+ p* c- V0 A3 q（4）溶解度高且易生物降解的污染物有研究指出，污染物浓度> 50,000ppm的污染场地，可能较不适宜采用生物修复技术。

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适合生物修复的环境参数有哪些

3 p  N8 `6 G7 f2 h  @) _' \* B7 [
: ?& Z! j( E% T/ L: k5 P3 j4 x（1）氧含量：含水层中好氧降解 DO>1 ppm；空气中含量> 2–4%

: F1 P5 n# W2 h7 w/ P7 O9 h/ S- b（2）温度：15–45℃

8 V4 a8 G: ~( Z6 E* S（3）含水量：25–85%

（4）pH：5.5–8.5

; [+ T. r2 {4 p* S$ J0 o6 i/ n; p（5）地质：K在10-3–10-5cm/sec间
7 c5 ?2 [- Q8 J$ N
（6）含水层厚度：不能太厚
6 ~& L: B! f. U
（7）坡向i：不能太陡
2 _5 H6 A9 _# r7 ^! i
（8）C：N：P比值一般在100：10：1
  v2 Z; y4 R9 H+ }1 x0 F8 h1 j: [7 p
/ y# G# t6 S/ @9 J: Y注意：一般而言，高浓度的污染源附近不会考虑生物修复技术，而低浓度的中下游污染区域，可考虑采用生物修复技术。
& }0 N7 y( B! y: X

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采用生物刺激或生物强化修复技术的技术思维?

& R7 [" Q/ Q& L
2 n/ c( v5 o7 P8 D: ~& L* D9 O1 污染物导向
# [3 Q/ ?  M* `' r1 Z
针对污染物找寻适当的菌株
8 r* t; e5 J: t) q0 J
添加适当的菌种以分解污染物
2 r; t, ]1 Y- B$ E3 d( N- @
取自污染场地，增殖后添加（可能有良好的场地适应能力，不稳定的分解能力）
+ c) n* u5 v$ c1 I
2 @+ `( W6 `8 c3 s1 r+ I外来菌种添加（可能有良好的分解能力，不确定的场地适应能力）
4 Z- Z* @. j8 `
2 环境因子导向

" k& m6 z  S$ O$ V污染场地有适合的菌株
' X2 z: j  V  O. r% M& a$ ]
不当的环境因子可以被克服
; ^: u4 C7 v  _9 M

04

常见的可生物降解的污染物及难生物降解的污染物种类有哪些？

0 z: R2 K9 g# l8 U2 d. J3 H
+ W. f- L6 [8 M4 G可降解的污染物种类：石油碳氢化合物、芳香烃化合物（单或双环）、含氯化合物、部分的农药等等
, @4 [0 I3 u$ R
+ N+ I8 |7 K# [较难降解的污染物种类：PAH、PCB、氯苯、MTBE、重金属、二恶英等等五常见的生物制剂的种类及添加方式有哪些？

6 g  E4 t7 W# r. c% V7 N/ d7 u+ F1 常见的生物制剂

; b4 n# x9 L& V+ s4 p（1）糖蜜 一般常用添加浓度按重量稀释至0–1%，可存在地层时间在3个月以内，至少每季注入一次。
- z& S) d1 K' l$ v
! O# O" Y  t; n- s7 s4 D' }（2）HRC为释氢剂的一种，主要成分包括聚乳酸脂、甘油及其它材料，有研究指出，每米需注入约 6–15kg HRC（可能注入ROI在4.5m以内），可存在地层时间视不同HRC 约1–5年，至少每年注入一次，相对其它生物制剂，其费用有可能属较高的一种。
& }0 Z2 Q8 Z/ }  Z
: k) e' x6 H1 l& Q7 d( P8 p* }$ B/ Y（3）乳化植物油（EOS、SRS、VCS 等等）一般而言，以体积计，稀释至10%以下，但需视各品牌生物制剂而异，可存在地层时间约2–5年，一次性注入，但就实务面而言，以保守估计存在地层时间约1–2年
& l- U$ _  t7 }
（4）EHC主要由缓释碳源，强还原性矿物质和营养物质组成，EHC注入量，最好能和厂商共同讨论，EHC通常可存在地层时间约4–6年，但就实务面而言，以保守估计存在地层时间约2–3年。

4 E$ m4 L* P& ?& O' S（5）C-Mix C-Mix为搭配地下水循环井（GCW）研发的营养源，其为德国IEG公司专利商品，其在克服拖尾现象上有良好的效果。
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（6）VCS VCS亦为缓释型的营养源，其为台湾中山大学所研发，其在成本上可能会较低，其相关注入量最好能和厂商共同讨论。
& [) N% I% ?3 G$ ?0 F$ m( O8 ^
% w" I) f2 k6 C6 J- {* F7 ?2 生物制剂的注入方式有哪些？

. X& ]  w- s: c0 X（1）直接注入方式

7 o* F) [; |+ D( o0 C采用注入井或直推式钻机注入。

（2）地下水循环方式
! W5 J0 Q+ C+ k* _! s
/ S) l3 v5 r% \" R0 C- E5 r采用地下水循环方式注入生物制剂，主要有二种不同型式：

& t1 j9 L6 Y9 Z水平循环-若含水层污染深度及厚度皆不大，可优先采取水平循环方式

8 e4 K/ }" b) V9 V/ v  g垂直循环--若污染场地污染范围较大，污染含水层较厚，可以考虑采用垂直循环方式

（3）利用透水式反应墙（PRB）技术

将生物制剂注入井布置在地下水污染羽的下游即可形成另一种形式的PRB，因生物制剂留存在地下环境的时间长达至少1–2年以上，且对污染羽下游周界环境的冲击较低，因此，现在已有许多项目采用生物PRB型式作为污染场地周界修复或污染场地的管控技术。
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  `4 R: t; w6 k0 P: c

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自然衰减修复技术使用条件及监测方式

自然衰减修复技术（Monitored Natural Attenuation，MNA）并非消极的针对污染场地不进行任何措施，而是藉由非常严谨的监测，确认污染物可自然衰减，若进行监测时，发现污染持续的扩大或污染羽下游受体的情形有所改变等等，和MNA原先规划设计的条件不同时，就需马上启动紧急应变计划。
+ }8 E: B3 z. Z: X8 D, L
1 采用MNA的主要考虑条件
% R: J+ n# Z: A9 q: X
（1）近期没有土地开发需求
6 L0 }; B2 V% x' s
; C/ v2 `, M4 o2 I: [（2）没有立即性有风险受影响的污染受体
4 [, B3 v' `: D6 w, d) H
（3）水文地质条件许可
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+ X+ X. E8 P" Z4 q: G& U% _（4）需有完整严谨的监测规划（包括不定时及定时对土质、水质、周界环境等各参数的监测）

2 MNA的监测方式


( l* I, B  s( ~! D7 l6 W

3 q- }) ?# o' J! ~0 j) LA.上游监测井

B.下游监测井
5 R9 H4 M2 _/ J. }0 `  H: }" z
C.污染羽内游监测井
8 [3 e, k/ Q7 S9 q( U  f0 f
D. 污染羽周界监测井
5 o$ h8 L3 M0 c1 C: N% b
3 NA 的使用及模拟软件
  ~+ X" G4 w; \+ ~
/ f3 R6 l$ t; n一般情况下0线不是一条线，而是一个区域，针对0线部份区域，可考虑NA，NA 的模拟软件有BIOSCREEN（油类碳氢化合物）和BIOCHLOR（含氯有机物）两种软件，可参考美国环保署公开的模拟软件。

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一些相关问题

✧.生物修复技术的材料价格如何？

答：在国外，一般分为三个等级：HRC和 EHC相对价格较高；SRS和EOS处于中间价格；VCS和C-Mix相对比较便宜。在国内EHC在已开始推广，EHC国内的价格是1万多一吨。另外，不一定要看价格，要看污染物、浓度及场地情况来综合考虑。

4 b9 e4 q2 G  m0 K' h9 `5 ^✧.生物菌剂注入和化学药剂注入的设备和井有区别吗？或者为了提高菌或刺激材料的活性，注射方式需要调整吗？

' P$ S$ Y2 `2 }答：差不多，没有大的区别，生物菌剂注入量没有化学药剂注入量大，因此注入设备小一些。注射的方式基本一样，但是生物菌剂注入的量和频率不一样。相对于化学氧化的注入，生物注入简单很多，因为化学氧化注入需要考虑安全问题，而生物药剂是食品级的，相对于比较安全。

✧.生物修复成本大约如何，比如一方地下水修复，大约多少钱？
, L; H* y- h# t7 M4 q1 S
: o  X2 @0 I1 P4 _! G; T答：修复价格很难界定，以生物阻隔墙的修复案例（长度200m，墙的深度在地表下5-12米），工程费用在600万人民币左右。另外，虽然药剂吨价看起来比较高，但投加量通常较低（一般＜0.5%），所以综合来讲，修复单价不算太高，对含氯有机物场地比较合适。
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