等離子體修復技術在土壤污染治理中的應用

張文娟

（安徽禾美環保集團有限公司，安徽 合肥 230000）

土壤是人類生存繁衍的重要基礎資源，在環境污染愈發嚴重的情況下，土壤自身具備相應的污染凈化、緩沖功能，這也是維持人類長久生存發展的關鍵所在。隨著我國工業化和城市化進程的加快，污染物的大量排放，環境污染時間的不斷延長，新舊污染物的融合使土壤污染控制難度增大，再加上現階段土壤污染類型、污染途徑不斷增多，使土壤自帶的凈化功能難以有效應對當前污染持續嚴重的局面。土壤污染問題輕則對我國農業產業造成不同程度影響，重則因土壤中的重金屬含量超標導致人體健康受到威脅。基于此，加強對等離子體修復技術的研究與應用，對于強化土壤污染治理效果有著重要影響。

1 土壤污染治理現狀分析

土壤污染程度與人類生存繁衍之間存在密切關聯，而現階段工業化進程持續推進的背景下，大量固體廢物難以被有效處理，出現隨意丟棄、堆積的現象[1]。土壤表層的固體廢物堆積量持續增多，大量有害廢水透過表層逐漸滲透到內層，使土壤污染情況愈發嚴重。土壤污染不同于水污染、大氣污染，其難以通過肉眼判斷，再加上部分城市缺乏對土壤污染控制的重視度，導致土壤污染問題持續加重，并且對當地生態、經濟系統發展產生負面影響。近幾年，我國在土壤污染治理方面逐漸加大力度，并嘗試在污染治理過程中進行不同治理技術的綜合應用，目前常用的修復治理技術包括化學治理手段、物理治理手段、生物治理手段、等離子體修復技術等。

2 土壤污染治理技術

2.1 傳統修復技術

目前，我國土壤污染治理中傳統治理技術的應用已取得一定成效，主要包括：（1）物理法。該技術是以熱揮發原理為主，即在治理過程中對污染土壤采用熱處理手段進行升溫處理，在達到相應溫度后污染物被解析或揮發，以此獲取相對理想的污染治理效果。該技術適用于具有揮發性、半揮發性的污染土壤，如農藥污染、氯代物污染等[2]。相對于其他技術應用，物理治理方法在能量消耗、修復效果等方面優勢顯著，其劣勢是無法作用于大規模污染土壤。（2）化學法。主要是依托于化學淋洗試劑的應用來達到污染治理的目的，污染土壤中的污染物遇到淋洗試劑出現脫附、螯合以及溶解等反應，實現將土壤中相應污染物進行有效分離。目前土壤污染治理中淋洗試劑的應用包括表面活性劑、酸堿液、絡合試劑等[3]。在實際治理過程中通過氧化、還原反應進行污染物的剝離，或者是將污染物轉化為無毒害的沉淀物。相對于其治理手段，化學修復技術的優勢體現在避免植物吸收、污染遷移，并保證其生態系統不受到土壤污染的影響。（3）生物法。該技術主要是將土壤中的污染物質利用植物、微生物進行降解，通過生命代謝活動將污染物質降解為水、無污染物質以及二氧化碳等[4]。在治理污染過程中，可根據實際污染情況進行植物種植，土壤中的污染物會通過植物吸收或者是微生物降解。生物治理技術應用所取得的治理成效，會受到植物自身代謝降解、吸附過濾功能的直接影響。相對于其他治理技術而言，生物治理技術在治理成本、治理環保性等方面優勢顯著，但是其治理成果涉及到較長周期，并且污染環境條件的不同，微生物或植物的治理效果也不同。

2.2 等離子體修復技術

等離子體修復技術最早應用于大氣污染治理，是高級氧化技術之一，隨著該技術的持續開發，目前在水體、土壤污染治理的應用中已取得一定成效。經大量實踐研究表明，在土壤污染治理中合理應用等離子修復技術，能夠做到對土壤中液相、氣相污染物的有效分解[5]。例如，土壤中的污染物會在H2O2、OH、O3等氧化活性粒子的作用下逐漸氧化降解。相對于其他污染治理技術，等離子體修復技術在使用范圍、無毒害性、降解效率等方面存在顯著優勢，但缺點是成本過高。

3 等離子體修復技術在土壤污染治理中的實際應用

3.1 等離子體修復技術的應用

在土壤污染治理中應用等離子體修復技術，治理成效會受到電子密度、污染物濃度、電子能量等方面的綜合影響[6]。其在處理土壤污染過程中，活性粒子在放電作用下形成較強的氧化性，一般情況下，活性粒子可存在土壤表面或土壤中，污染物在接觸活性粒子后逐漸被氧化分解。等離子體修復技術應用于土壤污染治理有以下優勢：治理過程效率高、在環境污染、能源消耗方面影響較小，普適性較強。因此，在現階段土壤污染治理中，等離子體修復技術具有十分廣闊的發展空間。等離子體修復技術在土壤治理過程中，因氣體受到電極電場的影響與刺激，產生前移、電離現象，并在其作用下形成H2O2、O3活性粒子以及OH、O2等自由基，土壤中的污染物在活性粒子與自由基的影響下逐漸被分解。同時，活化狀態下的高能粒子在反應過程中可以做到對活性分子、自由基的持續產生，進而實現在污染物質分解中進行氧化物質的持續補充。另外，土壤中污染物質在等離子體沖擊波、紫外光的影響下會加速分解進程。由此可以看出，等離子體修復技術對污染土壤進行治理能夠做到高效率、高質量。

3.2 等離子體修復技術的發展

目前，等離子體修復技術已經可以應用到工業發展中，但其在土壤修復領域中的應用相對落后[7]，然而，在石油、多環芳烴、農藥等有機污染土壤治理中獲得一定成果。例如，①相關學者在研究中將等離子體技術應用于被柴油污染的土壤，將等離子體技術與生物技術聯合應用，然后對治理后的二氧化碳含量進行監測，取得較為顯著的效果；②將等離子體技術應用在多環芳烴污染土壤治理中，可把臭氧法與等離子體修復技術進行對比。研究表明采用脈沖電壓等離子技術，其污染土壤處理效率最佳效果達到95%；③在農藥污染土壤中進行等離子體技術應用，如在被大量農藥-滴滴涕污染的土壤進行修復實驗，研究結果表明當等離子修復技術將放電功率、處理時間分別控制在1 kw、20 min，污染土壤條件在土壤含水量處于4.5%～10.5%范圍內、土壤粒徑處于0～0.9 mm范圍內時，應用等離子體修復技術可達到99.9%的處理效率。

3.3 等離子體修復技術存在不足

目前，等離子體技術在土壤污染治理中表現出許多優勢，但受到多方面因素的影響，該技術還有不足之處，主要包括：（1）若應用等離子技術期間喪失高溫或電，等離子體會大量消失；（2）在使用該技術過程中，如受到磁能、弱磁場膨脹等因素的影響，等離子體會出現不穩定的現象，其梯度、溫度以及密度等都會產生不同程度變化；（3）測試器探測能力無法滿足需求。因等離子體存在多樣性、復雜性等特點，而現有的探測技術仍無法做到對能量更新、衰減等方面的實時捕捉。

4 結論

綜上所述，土壤污染問題不僅會影響我國生態系統的平衡發展，還會對人類的健康、安全生活造成嚴重威脅。鑒于此，需加大對土壤污染的治理力度，充分認知等離子體修復技術在土壤污染治理中的作用；相關技術人員也要加大對等離子體修復技術的開發、研究力度，在保證其優勢持續發揮的前提下，提高治理技術水平，強化等離子體技術在土壤污染治理中的應用，進而推動我國土壤污染治理工作順利開展，為社會綠色可持續發展做出貢獻。