众所周知，微生物由于其特有的生物活性，能够降解各种各样的有机物。利用微生物的这一特性，人们已经将微生物广泛的应用于污水处理和土壤修复中。在这里，原位生物修复技术是指在污染区域通过利用天然或培养的微生物来降解或转化有害污染物质的一个过程，是归属于环境修复范畴中，属生物修复的一个分支。生物修复起源于上个世纪70年代，现已经成为环境工程领域技术发展的重要方向。生物修复技术是未来最有价值和最有生命力的生物治理方法。
原位生物修复根据特定微生物生存对氧气的需求不同，可划分为好氧和厌氧修复两大类技术，分别适用于处理不同的污染物。好氧微生物是一类依赖氧气存活的微生物群体，常被用于处理BTEX等使用污染物。而与此相反，厌氧微生物不需要氧气来维持其呼吸，多用于处理三氯乙烯等污染物。今天先来为大家以一个案例为大家详细介绍厌氧生物修复。
案例分析
1. 问题简介
在本案例中所需要被处理的地区位于加拿大安大略省巴里市。该地区曾经是一座化工厂，由于管理不善，其在厂房内储藏堆砌的化工产品及其他原材料发生了泄漏、残留，对当地环境包括土壤和地下水造成了一定的污染，特别是三氯乙烯及其副产物对当地的土壤和地下水造成了污染。三氯乙烯作为优良的有机溶剂，用作金属表面处理剂以及萃取剂，还可用于用于有机合成、农药的生产。因此三氯乙烯是一种在化工地区常见的有机污染物，对水体和大气可造成严重的污染，也会对人体的中枢神经系统有加大的损伤。由于此地将被重新开发利用，所以客户要求在比较短的时间内修复该地区的土壤和地下水污染，并达到安省工业用地标准。 修复项目首先被委托给一家环境咨询公司，该公司在完成环境与项目评估后，将修复项目以竞价招标的形式外包。
InSitu 公司竞标成功获得该项目。整个项目周期为17个月，施工预算约为12万加元。 InSitu 先对该区域做了详细的水文地质以及地下水水质调查。结果表明污染区域地层以黏土为主。黏土的孔隙度小、透水透气性较差，因此在地下极易形成厌氧环境。通过地下水取样检测及相关模拟估算出污染羽(即被污染区域)大小约为825平方米。而该项目地下水中的主要污染物-三氯乙烯，是一种在金属加工、电子加工等行业广泛使用的有机溶剂，也是常见的土壤地下水污染物：三氯乙烯具有密度大，粘滞性低的特点，因此在地下的迁移能力较强，可穿过土壤细微空隙进入深层地下环境中，同时由于三氯乙烯为与水互不相容的液体，因此可在与地下水中共存时形成具有明显交界面的两个独立系统，导致治理工作更加困难。因为一般的治理方法仅针对于溶于水中的污染物，而对于不溶于水的污染物，治理工作较难进行。
2. 处理方案与原理
为了有效地去除此污染区域的三氯乙烯及其副产物，同时不干扰建筑施工，InSitu 制定了一套原位厌氧生物修复方案，该方案仅需较少的工程或设备，可确保实现最小的生态干扰。同时为了实现高效的生物处理效果，InSitu 公司使用了公司自主研发的直推注入技术，将特制的乳化植物油定点定量地注入到地下污染羽中。 注射点之间间隔大约为3-4米，成网格状排布，可将污染羽完全覆盖。注射过程大约持续7天。
植物油具有高效的释放氢离子的能力，因此是良好的电子提供者，可以持续为三氯乙烯及其副产物的生物还原反应提供电子，从而显著增强并加速有机物的生物降解过程，达到快速降解污染物的效果。而InSitu采用特殊的乳化处理过的植物油是为了确保小油滴颗粒可以均匀地分布到污染羽中，从而达到更好的处理效果。
3. 结果及总结
InSitu在注射乳化油后实现了显著的处理效果，土壤及地下水中的三氯乙烯以及以副产物的浓度有了明显的降低。经处理后的该区域的地下水水质经检测后符合安省环境署的工业用地要求。并且后续的四次随机检测结果均能满足标准。
该项目的难点在于它的项目周期较短以及项目有经费有限等问题，采用异位修复会耗费高昂的处理费用并占用大片土地，使用化学氧化法也可能伴随着潜在的二次污染问题，而InSitu公司的好氧原位生物修复技术具有高效、低成本以及环境友好等优势，是处理此类污染的最佳选择。经过最后的监测井中采集的水样检测结果显示TCE污染物得到了有效的减少，土壤地下水中的TCE含量均达到了安省商业用地标准，InSitu的出色的完成了修复任务。
厌氧修复在中国
由于黏土的高致密性、低透气以及低渗水性等特点，黏土层可以阻碍地下水的流通以及与空气的接触，因此在黏土地层中常常以厌氧环境为主。黏土在中国的分布很广，因此在那些富含黏土的地区，厌氧生物修复是最佳的选择。国内的土壤地下水污染往往出现在工业、经济发达地区，那里人口密集，土地资源尤为紧张并且正常的生产生活不能被打扰，这些条件并不适合传统的异位修复。而InSitu 公司的原位生物技术恰好可以在处理效果、处理成本以及施工占地方面达到完美的平衡。与传统的异位修复技术相比，这种原位生物修复技术可以更低的成本和更少的施工占地面积来达到更高的处理效果。
延伸阅读：
原标题：土壤地下水修复技术工程系列 - 原位生物修复
