土壤有機污染物電化學修復技術研究進展

電化學修復作為一種既不破壞生態環境又能修復土壤污染的原位修復技術，對于低滲透性土壤也具有較好的修復效果，是近年來土壤污染修復的熱點方向之一。其主要包括電動力（electrokinetic，簡稱EK）修復和微生物電化學（microbial electrochemical system，簡稱MES）修復，其中以EK為主的研究較多。本文綜述了電化學技術在有機污染土壤修復中的Z新進展，包括電動力修復技術和微生物電化學技術。

首先，分析了電動力和微生物電化學修復過程中電極材料、污染物種類、操作參數和電極布置對污染物去除效率的影響。通過制備二元金屬氧化電極或用納米顆粒修飾碳氈，優化電極排列和電池結構，優化電極結構，可以大大提高污染物的去除效率。優化外加電壓、電解液種類、操作時間、外阻、內阻、電極間距等操作條件，顯著提高了電化學修復效果。其次，電動力和微生物電化學修復技術與表面活性劑、助溶劑、納米顆粒和氧化劑等有助于原位去除或降解污染物的促進劑相結合，可以增強土壤中的有機物的修復效果。電動力修復經強化后對農藥、石油烴和持久性有機污染物的去除率均可達到90%左右；微生物電化學技術經強化后可使石油烴去除率提高329%，農藥去除率提高98%。它們還可以與化學氧化、生物修復等技術進行耦合，從而達到協同去除有機污染物的結果，也為電化學的大規模應用提供了可能。Z后，討論了土壤修復過程中微生物群落的變化與污染物去除的關系。

對于此技術，目前還存在一些問題：

（1）土壤的導電能力較差，有效半徑是需要考慮的一個重要參數。在實際污染修復中，除了可通過優化電極排列或電池構型來擴大電極作用的有效半徑，也可向土壤中加生物炭、碳纖維、氧化石墨烯和沙子等增加土壤導電性和物質傳輸能力，進而擴大作用半徑。

（2）為了維持土壤修復的長期運行，需要考慮電極的鈍化和腐蝕問題。對于電動力修復而言，雖然金屬及其氧化物電極可顯著提高電動力的修復效果，但大大增加了成本，而且極易鈍化和腐蝕。對于微生物電化學，目前常用的電極材料是碳材料，其他材料的探索尚鮮有報道。

（3）添加表面活性劑能增加土壤中水溶性差有機污染物的去除效果。其中生物表面活性劑由于可再生且對土壤沒有污染，具有很大的應用前景。

（4）電化學修復技術大量實驗室規模的探索證明了其對土壤中有機污染物修復的顯著作用，但增大規模對修復效果的影響尚需更多的探索。

（5）電動力修復的機理是在電動力輔助下土壤中的污染物遷移積累后通過化學氧化或生物修復去除，但施加電場后對于化學氧化和生物修復的影響尚不清楚，需要進一步研究。