钱 涌，孙翠书，丛丽娟，张 斌

（苏州市宏宇环境科技股份有限公司，江苏 苏州 215000）

在使用淋洗技术对污染土壤进行修复的技术当中，对淋洗液的选择一直是技术的重点，目前我国淋洗技术所用到的淋洗液包括：表面活性剂、有机酸淋洗液、无机酸淋洗液、螯合剂淋洗液、酸和螯和氧化还原的混合洗剂等，经反复试验后，研究人员发现表面活性剂可以消除污染土壤中的污染物，尤其是表面活性剂对有机污染物的消除效果极佳，不仅有效修复了有机污染物污染的土壤，还提高了修复效率。利用表面活性剂修复有机污染土壤时，主要过程是使有机污染物被从土壤中洗脱；利用表面活性剂修复重金属污染土壤时，主要是使表面活性剂与重金属污染物离子进行交换[1]。

1 表面活性剂概述

通过加入表面活性剂可以降低液体表面张力，并且其具有亲水性以及亲油性的特殊吸附试剂可以达到除污的目的。表面活性剂的内部结构分为极性亲水结构可以及非极性亲油的结构，其中表面活性剂的亲油分子由烷基分子组成，亲水分子是由极性基团分子组成，并且分子种类较多。

表面活性剂除污的原理是通过分子中不同的部分，分别对于两相的亲和，使得两相将其看成一相的成分，表面活性剂的分子排列在两相之间，使得两相的表面相当于转入了分子的内部结构，由此降低了表面张力。因为两相都将其看作本相的一个组分，使得两相与表面活性剂分子未能行成界面，通过这种方式可以部分消除两相的界面，使其降低表面张力以及表面自由势能[2]。

2 表面活性剂在有机污染土壤修复中的应用

2.1 表面活性剂的增容洗脱作用

在被有机污染物污染的土壤中，有机污染物在环境中通过化学作用或生物作用转化成另一种物质，且会转变成二次污染物，在这个转化的过程中，有机污染物的水溶性质对有机污染物的转化起了很大作用。有机污染物在水溶性条件下被称为非水相液体，根据其水溶性的强弱又被分成轻非水相液体和重非水相液体。非水相液体在进行移动的同时会对土壤造成污染，非水相液体在土壤中的移动受到很多因素限制，例如非水相液体自身的化学性质及物理特点、非水相液体所存在的土壤的性质等。所以修复非水相液体的污染土壤是十分困难的，例如当非水相液体由于自身的化学性质与重金属或放射性物质共存的时候，修复土壤会更加困难。

因为表面活性剂可以使得非水相液体的溶解性变强，所以常常用于修复被有机污染物污染的土壤和地下水环境。应用表面活性剂不仅可以使非水相液体的水溶性增强，并对非水相液体进行洗脱修复，还减少了修复时间，提高了修复效率。并且表面活性剂的浓度也会对非水相液体的洗脱作用产生影响，比如当表面活性剂的浓度未达到临界胶束浓度的时候，表面活性剂的阴离子对非水相液体进行的电泳分离效果，只能增强有机土壤中莠去津的部分洗脱效果[3]；当表面活性剂的浓度达到或者超过临界胶束浓度的时候，表面活性剂的阴离子对非水相液体进行的电泳分离效果可以使有机土壤中莠去津的所有效果都得到增强。经调查研究得知，当表面活性剂的使用量达到上限时，表面活性剂对杀虫药剂的洗脱作用会增强；当表面活性剂的使用量未达到使用的标准量时，表面活性剂对杀虫药剂的洗脱作用会减弱，因为表面活性剂大多都被土壤所吸附，导致杀虫剂对土壤的吸附性变强。

2.2 表面活性剂的增强吸附固定作用

2.2.1 固定与微生物降解相结合的方法

通过表面活性剂修复污染土壤的实践得知，在使用表面活性剂修复土壤的过程中，会有一部分残留的污染物吸附在表面活性剂当中，研究发现，吸附残留在表面活性剂上的有机污染物，可以通过微生物进行降解。因此利用表面活性剂来洗脱有机污染物，再利用微生物对残留在表面活性剂上的有机污染物进行降解的方法，成为修复土壤及地下水污染的十分有效的修复方法之一[4]。由于土壤和地下蓄水层中存在粘土，因此可以在土壤中加入阳离子表面活性剂，使得土壤中的粘土可以有效拦截通过表面活性剂洗脱下来的有机污染物，使得固定的有机污染物不再对其造成进一步污染，再利用微生物对拦截的有机污染物进行降解，使得有机污染物被永久消除，从而完成污染土壤的修复工作。

2.2.2 固定与洗脱相结合的方法

除了利用微生物对表面活性剂吸附的有机污染物进行降解的方法，利用洗脱清除吸附在表面活性剂上的有机污染物也是修复污染土壤的有效方法。通过将带有阳离子的表面活性剂注入污染土壤中，拦截吸附在表面活性剂上的有机污染物区域，将其变成可渗透区域，再将非离子表面活性剂或者阴离子表面活性剂注入可渗透区域，使得吸附在阳离子表面活性剂上的有机污染物被洗脱下来，然后将洗脱下来的增强溶解性的有机污染物从地下通过设备抽离到地上，并进行清除处理，从而完成修复污染土壤的工作。

2.3 表面活性剂对有机污染物生物可利用性的影响

在污染土壤中，当非水相液体污染物的溶解度十分微小的时候，修复人员无法通过淋溶表面活性剂、挥发非水相液体污染物以及微生物降解非水相液体污染物的方法对非水相液体污染物进行清除。在注入表面活性剂到污染土壤中时，表面活性剂会融入土壤当中，对土壤之间的张力起到了收缩及减少的作用，同时也增强了非水相液体污染物的水溶性，导致非水相液体污染物通过表面活性剂进行溶解，并吸收在土壤当中，且溶解在表面活性剂的胶束，吸收并覆盖在表面溶解剂上，会影响非水相液体污染物的可利用性。表面活性剂在修复污染土壤时，其依据的关键就是利用表面活性剂与非水相液体污染物之间的可利用性，但是在通过表面活性剂修复污染土地的过程中，由于土壤受到表面活性剂、土壤中所存在的沉积物质、土壤中的有机物、土壤中的水分等众多因素影响，导致土壤内部形成了一个元素复杂的内部环境[5]。研究发现，通过添加表面活性剂可以提高萘和菲的生物有效性，提高萘和菲的生物有效性所使用的表面活性剂的效果由高到低的顺序分别是：十二烷基聚氧四乙烯醚表面活性剂、聚乙二醇辛基苯基醚表面活性剂、失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚表面活性剂、十二烷基聚乙二醇醚表面活性剂等。通过调查可知，当用浓度为1%的表面活性剂对70%浓度的多氯苯进行洗脱后，再将90%浓度的表面活性剂和30%浓度的多氯苯通过假单胞菌对二者进行降解，发现十二烷基聚氧四乙烯醚表面活性剂最容易被假单胞菌降解。使用十二烷基聚氧四乙烯醚表面活性剂，通过假单胞菌进行降解使其成为土壤中微生物的碳源，可以使得萘和菲更好地进行代谢，并增强其生物有效性，从而完成修复污染土壤的工作。

3 表面活性剂在重金属污染土壤修复中的应用

在使用表面活性剂对污染土壤进行修复时，重金属污染的土壤一直都是修复的难点。在修复人员尝试使用化学淋洗技术来修复重金属污染的土壤时，尝试了多种淋洗试剂，包括有机酸淋洗液、无机酸淋洗液、螯合剂淋洗液、酸和螯和氧化还原的混合洗剂等。重金属污染土壤的酸碱值、土壤的性质、土壤阳离子交换量、土壤颗粒的大小、土壤的渗透性、土壤的其他共存污染物等元素都将影响对重金属污染土壤的修复。如今表面活性剂不仅可以修复被有机污染物污染的土壤，同时也逐渐用于修复被重金属污染的土壤。

通过使用表面活性剂来修复重金属污染土壤的主要思路，是通过注入阳离子表面活性剂，改变重金属污染土壤的性质，并且将重金属的金属阳离子通过离子交换从固态转化成液态，再注入阴离子表面活性剂，使得表面活性剂吸附在土壤中，并与重金属物质发生反应，使得重金属物质溶解在土壤溶液中进行消除，从而达到修复重金属污染土壤的目的。

通过分析研究得知，当注入的表面活性剂的浓度超过临界胶束浓度的时候，在表面活性剂与重金属产生离子交换时，可以大幅度增强重金属的溶解效果。使用表面活性剂对铬重金属污染土壤进行修复，当注入的表面活性剂溶解铬金属时，表面活性剂的浓度一般不超过临界胶束浓度；而当表面活性剂的浓度高于临界胶束浓度时，表面活性剂对铬金属的溶解效果会减缓，综上可知反离子作用并不是影响表面活性剂与重金属污染物溶解的原因。研究发现，由于胶束并不具有离子交换的作用，当表面活性剂的浓度达到临界胶束浓度以下时，离子交换的容量会相对增加；当表面活性剂的浓度达到临界胶束浓度以上时，离子交换的容量会变为常数。由此可知重金属与表面活性剂的相互络合是因为重金属与胶束之间的络合，并不是重金属与表面活性剂之间的络合，表面活性剂可以将重金属络合的物质从土壤中进行洗脱处理。

4 表面活性剂用于污染土壤修复存在的问题

通过表面活性剂对污染土壤进行修复，虽然效果显著，但也存在很多问题：

4.1 表面活性剂本身被土壤吸附

根据相关研究得知，在使用表面活性剂修复土壤的过程中，土壤的性质决定着土壤吸附表面活性剂的含量，例如水稻土或红壤土，其吸附表面活性剂的含量约为每1000克表面活性剂吸附4～8克，这使得土壤对表面活性剂的吸附性十分严重，并且土壤在吸附表面活性剂之后，很难使其分离。

4.2 表面活性剂对土壤造成二次污染

通过表面活性剂来修复污染土壤，一般情况下表面活性剂不会对土壤造成影响，但是当土壤中表面活性剂的浓度很高时，会给土壤带来负面影响。表面活性剂会与污染物结合，造成对土壤的二次污染。经调查脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性剂在修复重金属铅和重金属锌污染的土壤时，重金属锌会对植物产生化学作用，并且脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性剂也会加大重金属铅的含量，造成土壤的二次污染。

4.3 表面活性剂对土壤的破坏

在使用表面活性剂修复污染土壤的过程中，会用表面活性剂对土壤污染物进行淋洗，在表面活性剂淋洗土壤的过程中，虽然土壤的污染物被淋洗干净，但土壤中的营养元素也会被表面活性剂淋洗掉，导致修复后的土壤在孕育植物时，土壤的营养成分不足，植物的可利用性降低，土质被破坏。

4.4 使用表面活性剂修复污染土壤需要先进行试验

在使用表面活性剂修复污染土壤之前，需要通过修复的实际环境来选择土壤修复的具体方法，并且需要在修复范围内选择一块土壤进行修复试验，以免出现土壤修复不彻底、土壤受损、土壤修复失败等问题，只有在试验结果有效的情况下，才可以进行表面活性剂修复污染土壤的工作。

5 使用表面活性剂修复污染土壤的前景与展望

使用表面活性剂对污染土壤进行修复，已经成为土壤修复技术的发展趋势，但是使用表面活性剂修复重金属污染土壤的实践经验还十分贫乏，大多数数据都是通过实验室的试验得出的结论，这是因为土壤本身的因素以及重金属的种类繁多，导致表面活性剂修复重金属污染土壤的效率和成果都不同。所以，未来可以针对表面活性剂修复污染土壤过程中，对污染物的处理效率不高的问题，研发表面活性剂的复配以及新型的表面活性剂，同时提高使用表面活性剂修复污染土壤的技术水平，如研发与超声波等物理方法相融合等方式，提高使用表面活性剂修复污染土壤的效率。

6 结语

综上所述，本文首先介绍了表面活性剂的构成及原理，讲述了表面活性剂在有机污染土壤修复中的应用，其中表面活性剂的修复作用分为两种，一种是表面活性剂的增容洗脱作用；一种是表面活性剂的增强吸附固定作用，这两种修复作用需根据土壤实际情况进行选择并修复。表面活性剂的增强吸附固定作用也分为微生物降解相结合法与洗脱相结合法，本文详细讲述了使用表面活性剂的修复方法和修复条件，以及表面活性剂在重金属污染土壤中的修复应用和对未来的展望，通过这些分析，为相关人员使用表面活性剂修复污染土壤的工作提供参考和借鉴。