美国亚拉巴马州公司超级基金场地的微生物修复

1.污染场地概况

场地位于美国亚拉巴马州蒙哥马利市南部,离亚拉巴马河西侧约3km,面积大约有6.5km2,属于THAN公司（T.H.Agriculture&Nutrition）超级基金场地。场地前期主要用于生产、分装杀虫剂和除草剂,也用作其他一些工业或化学品废物处理等的场所。1990年8月30日,该场地被列入美国NPL。1991年,USEPA与Elf Atochem公司北美分公司签订了协议,委托该公司对这一场地进行修复调查和修复可行性研究；1998年9月28日,USEPA签署修复决议。

2.修复技术

该场地修复技术采用DARAMEND○R生物修复技术。DARAMEND○R是一种先进的生物处理技术,针对土壤与土壤沉积物等附着的POPs成分,通过连续循环的厌氧—好氧条件供给营养成分以提升生物降解效果。该技术具有非常独特的优势,不需挖掘,不产异味和渗滤液,不会导致膨胀。对比传统的生物修复过程,采用该技术可以节省大量成本并缩短修复处理时间。

原理:向污染土壤基质中添加DARAMEND○R有机改良剂（图5-5为电子显微镜下DARAMEND○R颗粒聚合体）、零价铁粉和水,刺激生物消耗氧气形成较强的降解还原（缺氧）条件,促进有机氯化合物脱氯；同时用覆盖物来控制水分含量,提高土壤基质温度,避免产生异味和渗滤液,保持无扰动缺氧修复周期（通常为1～2周）；随后在每个氧化阶段周期,定期翻动土壤,增加土壤氧气扩散微域和灌溉水的分配,促进厌氧过程中脱氯降解形成的产物,在好氧槽中生物降解（氧化）。持续进行缺氧—好氧周期的循环,直到实现清理目标。在每个周期都要添加DARAMEND○R,但是从第2个及以后的修复周期添加DARAMEND○R的量一般比在第1个周期的量少。灌溉频率取决于每周土壤水分条件监测,土壤湿度要维持在特定范围,以促进活跃的微生物种群迅速增长和防止产生渗滤液。

DARAMEND○R技术采用特殊的旋耕设备,适合修复表层土壤和表层以下约0.6m的土壤。在异位修复的过程中,受污染土壤挖出后通过机械筛选,清除可能干扰有机修复的碎物,筛选后的土壤运送到处理单元（特殊的土质或混凝土池,具有高密度聚乙烯内衬）。在原位修复中,用特殊设备剔除0.6m深的土壤中的岩石。

图5-5　电子显微镜下DARAMEND○R颗粒聚合体

（资料来源:http://www.clu-in.org/）

该场地采用DARAMEND○R技术修复时间持续了150d,具体修复过程包括:①添加固相特定粒径DARAMEND○R有机土壤养分改良剂、零价铁粉；②监测土壤持水量（第1阶段）；③监测土壤基质水分；④灌溉,产生厌氧条件；⑤测量土壤氧化还原电位；⑥土壤无扰动厌氧阶段（大约7d）；⑦每天翻耕土壤,以促进有氧条件（大约4d）；⑧进行厌氧—好氧循环,直到所需的清理目标得以实现。每个循环阶段重复步骤①、③、⑦,每个运行周期平均10d,根据每个修复单元污染物浓度的不同,修复时间也不同,平均持续约15个修复周期。

为了维持修复区土壤最佳pH值（6.6～8.5）,在第3、6、12个氧化循环阶段分别添加熟石灰,比例为1000mg/kg。图5-6展示了THAN公司场地DARAMEND○R生物修复现场。

图5-6　THAN公司场地DARAMEND○R生物修复现场

（资料来源:adventus remediation technologies,Inc.）

3.主要污染物和控制目标

该场地土壤及沉积物主要受毒杀芬、DDT、DDD和DDE等的污染,毒杀芬、DDT、DDD和DDE平均污染浓度为189、81、180和25mg/kg；在场地严重污染区,毒杀芬、DDT、DDD和DDE浓度分别达到720、227、590和65mg/kg。

修复该污染场地,使之农药浓度降低到协议修复目标,则要求毒杀芬≤29mg/kg,DDT≤94mg/kg,DDD≤132mg/kg和DDE≤94mg/kg。

4.修复结果及修复成本

修复污染土壤约为4500t,修复时间约为150d。经采样分析结果显示:毒杀芬、DDT、DDD和DDE浓度从189、81、180和25mg/kg分别减少到10、9、52和6mg/kg,去除率达95%、89%、71%和76%,达到了USEPA的特定修复标准。部分污染修复区,初始农药污染浓度远远高于平均浓度,而DAR-AMEND○R技术在这些地区表现相对更为有效。例如,在严重污染场地,毒杀芬、DDT、DDD和DDE浓度从720、227、590和65mg/kg减少到10.5、15.0、87.0和8.6mg/kg,去除率达到99%、94%、85%和87%。

修复成本:根据农药的初始浓度不同,场地修复土壤每吨修复费用为29～63美元不等；对处理约为4500t的土壤,平均处理成本约为55美元/t。