1 引言

燃油（如汽油）地下儲(chǔ)藏罐（Underground Storage Tanks，USTs）的泄漏是當(dāng)前全球十分普遍的環(huán)境問(wèn)題。美國(guó)在2003 年確認(rèn)有443 568 處USTs 存在泄漏，相當(dāng)于USTs總量的1/3[1]；雖然我國(guó)缺乏類似的調(diào)查數(shù)據(jù)，但USTs 泄漏以及事故性事件是難以避免的，該類泄漏將構(gòu)成我國(guó)水資源安全利用的潛在威脅。

燃油泄漏帶來(lái)的主要問(wèn)題是，地下水受到水溶性毒性烴的污染，如苯，甲苯，乙苯和二甲苯（Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene, BTEX）。由于BTEX在汽油中占有約22 %的體積比例[2]，并且具有相對(duì)高的溶解度、遷移能力和致癌毒性，已引起了國(guó)際上學(xué)術(shù)研究的關(guān)注。北美與歐洲國(guó)家的研究認(rèn)為，利用含水層土著微生物去除BTEX污染物是一種具有顯著成本效益的含水層修復(fù)技術(shù)，即內(nèi)在生物修復(fù)作用（Intrinsic bioremediation），該技術(shù)被社會(huì)普遍接受，并展開了深入研究。

2 自然衰減的定義及分類

基于已有的研究對(duì)自然界生物降解作用的認(rèn)識(shí)，美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)（National Research Council，NRC）在1993年首次對(duì)內(nèi)在生物修復(fù)和工程生物修復(fù)做了界定。內(nèi)在生物修復(fù)是僅依靠自然界內(nèi)在的微生物作用來(lái)修復(fù)污染地下水，而工程生物修復(fù)是利用人為干涉來(lái)促進(jìn)地下水系統(tǒng)中生物作用[3]。1996年，美國(guó)環(huán)?？偩謱?duì)自然衰減下的定義為：能夠有效降低污染物的毒性和數(shù)量、控制污染物的遷移，以達(dá)到保護(hù)人類健康和生態(tài)環(huán)境的生物降解、彌散、稀釋、吸附、揮發(fā)、化學(xué)和生物化學(xué)作用[4]。

根據(jù)對(duì)污染物的破壞程度，這些自然發(fā)生的過(guò)程可歸為兩大類[5]：

（1）非破壞性過(guò)程：指對(duì)流、彌散、稀釋、吸附和揮發(fā)等。這些作用雖然可以改變污染物在地下水中的濃度，但對(duì)污染物在環(huán)境中的總量沒有影響，污染物的危害仍然存在。

（2）破壞性過(guò)程：包括生物降解、化學(xué)降解。這些作用使污染物不但濃度降低，而且結(jié)構(gòu)破壞。其中化學(xué)轉(zhuǎn)化不能徹底分解有機(jī)化合物，其產(chǎn)物的毒性有可能更大；而生物降解是唯一將污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害產(chǎn)物的作用。對(duì)于有機(jī)污染物的自然衰減，其中最重要的是生物降解作用，因此自然衰減也通常被稱作“內(nèi)在生物修復(fù)或被動(dòng)生物修復(fù)”。

3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

上世紀(jì)80年代，為了評(píng)價(jià)和監(jiān)測(cè)地下水中石油烴污染，歐美國(guó)家作出了巨大努力。普遍觀察到，地下水中石油烴污染暈隨時(shí)間變化而停止了擴(kuò)展，推測(cè)存在一種動(dòng)力穩(wěn)定狀態(tài)。最有說(shuō)服力的例子是，位于明尼蘇達(dá)州北部Bemidji Town附近的原油泄漏地，1979年，油管破裂導(dǎo)致1670 m3原油被泄漏到地面上，一年之后，油向下遷移并在地下水水面上形成一個(gè)漂浮的透鏡體[6]。在這個(gè)場(chǎng)地建立了觀測(cè)孔，監(jiān)測(cè)工作從80年代到90年代，一個(gè)溶解烴的污染暈（主要是BTEX化合物）從透鏡體向下游發(fā)展，然而到1985年，BTEX污染暈在距離透鏡體僅150 m的下游停止了擴(kuò)散。后來(lái)的研究表明，溶解烴淋濾進(jìn)入地下水的速率與生物需氧、厭氧降解烴的速率之間出現(xiàn)了動(dòng)力穩(wěn)定（平衡）狀態(tài)[7]。1985年以后，BTEX污染暈的位置與體積沒有出現(xiàn)明顯的變化。

Barker等人[8]報(bào)道了關(guān)于BTX的試驗(yàn)研究成果，通過(guò)往淺層砂質(zhì)含水層注入1800升BTX 化合物，含有苯（2.4 mg/L ）、甲苯（1.8 mg/L）、對(duì)-二甲苯，間-二甲苯和鄰-二甲苯（均為1.1 mg/L ）和氯化物（濃度為1280 mg/L）的地下水，其中氯是示蹤劑，進(jìn)行了一年半的監(jiān)測(cè)。結(jié)果表明：苯和甲苯在擴(kuò)散相對(duì)位置上，具有與氯相似的擴(kuò)散暈，但是，苯和甲苯暈的范圍逐漸減小，且以甲苯減小速率最快，到108天，苯的擴(kuò)散與氯相比明顯減少，而甲苯已經(jīng)消失。試驗(yàn)還表明含水層顆粒吸附BTX 以及生物降解作用的可能性，且是主要的凈化過(guò)程。這個(gè)結(jié)果在室內(nèi)模擬試驗(yàn)上也得到了證實(shí)。因此，用“自然衰減”一詞來(lái)描述包含彌散、擴(kuò)散、吸附和生物降解這樣一個(gè)混合的、能夠?qū)е挛廴疚餄舛认陆档倪^(guò)程。類似地，Chiang等人[9]指出一個(gè)氣體廠下面的污染含水層在3年時(shí)間內(nèi)，苯的質(zhì)量出現(xiàn)明顯的損耗，其原因是自然衰減作用的結(jié)果。

在加里福利亞州，對(duì)一個(gè)更大的擁有7167口市政供水井的場(chǎng)地研究表明，場(chǎng)地在汽油泄漏進(jìn)入地下水系統(tǒng)期間，苯的檢出只有10口井。這項(xiàng)研究得出結(jié)論，認(rèn)為生物降解作用消耗了BTEX化合物，由此保護(hù)了加州地下供水水源地免遭石油烴污染?；诘叵滤到y(tǒng)中土著微生物的作用，自然衰減監(jiān)測(cè)已成為許多石油產(chǎn)品污染地下水場(chǎng)地優(yōu)先考慮的修復(fù)技術(shù)。

在我國(guó)，針對(duì)石油烴污染地下水問(wèn)題的研究起步于上世紀(jì)90年代，由清華大學(xué)牽頭，在山東淄博市開展了石油烴污染地下水的大調(diào)查，并帶動(dòng)了該領(lǐng)域研究的進(jìn)展。然而，現(xiàn)有的針對(duì)地下水中苯系物內(nèi)在生物修復(fù)的研究報(bào)道不多。李宇華等人[10]提取了地下水中存在自然凈化苯的反硝化菌，為進(jìn)一步研究苯的自然衰減規(guī)律奠定了基礎(chǔ)。

陳余道等人[11]根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水文地球化學(xué)證據(jù)，提出地下水中苯的歸宿與生物降解有關(guān)，并提出了反硝化去除地下水中苯的修復(fù)建議；通過(guò)向?qū)嶒?yàn)室淺層含水層模型投注汽油污染物，陳余道等人[12]根據(jù)污染物濃度衰減與電子受體的消耗，認(rèn)為含水層中存在需氧條件與硝酸鹽還原條件下的BTEX自然衰減過(guò)程。

4 結(jié)語(yǔ)

采用原位生物修復(fù)技術(shù)對(duì)地下污染物進(jìn)行處理比采用將污染物提取出來(lái)然后再處理的方法耗時(shí)少。而且與其它技術(shù)相比，該技術(shù)所需費(fèi)用也較低。同時(shí)該技術(shù)所能處理的區(qū)域范圍要比其它方法大，因?yàn)槲⑸锟梢噪S著污染物的移動(dòng)而移動(dòng)，從而達(dá)到其它方法都無(wú)法到達(dá)的區(qū)域。

不應(yīng)該將自然衰減誤認(rèn)為是一種“什么也不用做”就能凈化水土的方法；在利用自然衰減作用修復(fù)污染場(chǎng)地時(shí)，應(yīng)該充分了解污染場(chǎng)地中污染物的衰減效率、衰減機(jī)理，掌握污染物在污染場(chǎng)地中的自然衰減過(guò)程，有效調(diào)控，達(dá)到去除有機(jī)污染物的目的。

參考文獻(xiàn)

[1] United States Environmental protection. Washington, DC 20460 Mail Code 5401 G. 2004.

（http://www.abuse.com/environment/swerust1/pubs/ustfacts.pdf）.

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[8] Barker, J.F., Patrick, G.C., Major, D. Natural attenuation of aromatic hydrocarbons in a shallow sand aquifer. Ground Water Monitor. Rev, 1987, 7, 64-71.

[9] Chiang, C.Y., Salanitro, J.P., Chai, E.Y., et al. Aerobic biodegradation of benzene, toluene, and xylene in a sandy aquifer-data analysis and computer modeling. Ground Water, 1989, 27(6): 823-834.

[10] 李宇華，張旭，李廣賀，等. 苯污染地下水系統(tǒng)反硝化菌分布及其凈化過(guò)程. 環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2005，6(6): 12-15.

[11] 陳余道，朱義年，蔣亞萍，等. 汽油污染含水層中芳香烴的自然去除與生物降解特征. 地球化學(xué)，2004，33(5): 515-520.

[12] 陳余道，朱學(xué)愚，劉建立. 淄博市大武水源地地下水中苯的歸宿與治理建議. 科學(xué)通報(bào)，1998，43(1): 81-85.

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