植物油作为厌氧还原剂或辅助药剂修复有机物(如含氯有机溶剂和多环芳烃等)污染土壤及地下水在全球已经有不少的成功案例。在这篇文章里介绍植物油作为修复药剂的修复原理及相关案例。
植物油修复原理
在实际应用中，植物油发酵产生氢分子(H2)和小分子脂肪酸，如醋酸、乳酸、丙酸脂等。其中产生的氢可取代有机物中的氯，起还原脱氯作用。另外，产生的短链小分子脂肪酸可向微生物提供碳和能量，微生物的新陈代谢也加速了还原脱氯过程。在使用植物油还原氯代烯烃过程中，比如全氯乙烯(PCE)，氯原子被氢原子代替而逐步还原成三氯乙烯(TCE),顺式-1,2-二氯乙烯(cDCE),和氯乙烯(VC)，最终被还原成无毒的乙烯(图1)。
图1：全氯乙烯的还原脱氯过程
在脱氯过程中，植物油发酵产生的氢作为电子供体，含氯有机物作为电子受体，发生如下反应：
延伸阅读：
有机物分子中的氯原子数越多，它的氧化还原电位越高。对于高氧化还原电位的含氯有机物，比如六氯笨，在厌氧情况下植物油不能使其直接脱氯，需要注入或借助土著微生物，使含氯有机物成为微生物的代谢过程的最终电子受体，从而脱氯。植物油在此过程中提供碳和能量，并保持厌氧条件。一些研究总结脱氯的可能途径有厌氧氧化脱氯、发酵、还原脱氯、参与新陈代谢、脱卤呼吸作用和有氧脱氯等。因此，植物油可应用于土壤和地下水修复。
为了使这个脱氯反应持续下去，必须产生足够的氢来满足电子受体(PCE,TCE等)的需求，太多的非目标物质电子受体会消耗氢而使污染物的降解率下降。因此在实际的修复工程中，采用的植物油一般经过混合其他物质来增强其药效，使其能够持续长期产生更多的氢，增强其还原性，产生更好的扩散及运动路径而与污染物接触面积增大等等。
植物油修复案例
下面简单介绍一个在南澳大利亚某地进行的采用植物油混合物修复由含氯有机溶剂引起的地下水污染案例：
位于南澳大利亚Salisbury一有机溶剂厂下的地下水受到PCE,TCE,cDCE和VC污染。2008年6月的地下水采样调查显示，污染物浓度PCE13,000ug/L,TCE1870ug/L,cDCE800ug/L,VC942ug/L。地下水层深度为地面下6米到18米。污染地下水羽宽大约80米，长度约一公里，最后流入公共供水井。此地下水修复项目由南澳大学环境风险评估与修复中心做项目咨询，由当地一市政公司施工。采样用了混合植物油作为修复药剂的厌氧生物降解方案。采用混合植物油作为修复药剂主要因为它适合在地下水渗流速度较高的情况下应用，另外成本低，药效持续时间长。
采用直推注射方法，把大约50吨混合植物油加入60个注射井。注射后从2007到2011年间在10个检测井每半年抽取样品检测一次。到2012年10月份，PCE在检测井内浓度降低从72%到100%，其中8个井浓度降低大于95%。期间发现cDCE、VC及乙烯浓度有所升高，认为是脱离反应正在进行的结果。最后生成的乙烯希望于自然降解去除。
此地下水修复方法相比大约运行10年的传统的泵出再处理系统(pump-and-treatsystem)，可节约成本大约90%。
延伸阅读：
原标题：【专家话修复-土壤】王志强：植物油用于土壤地下水修复的原理及案例
