盛春蕾1，袁立竹，盛宇平3，郭書海

(1.中國(guó)科學(xué)院 東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，吉林 長(zhǎng)春130102；2.中國(guó)科學(xué)院 沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所，遼寧 沈陽(yáng)110016；3.長(zhǎng)春師范大學(xué)，吉林 長(zhǎng)春 130032)

0 引 言

礦業(yè)開(kāi)采和加工、電鍍等工業(yè)生產(chǎn)以及污水灌溉、化肥農(nóng)藥的使用等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程導(dǎo)致大量的重金屬和有機(jī)污染物在土壤中積累。土壤污染及其引起的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)、食品安全以及通過(guò)食物鏈對(duì)人體產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題受到越來(lái)越多的關(guān)注[1-2]。

2014年環(huán)境保護(hù)部和國(guó)土資源部發(fā)布的《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示，我國(guó)土壤環(huán)境狀況總體不容樂(lè)觀，點(diǎn)位超標(biāo)率為19.4%。目前我國(guó)受鎘、砷、鉻及鉛等重金屬污染的耕地面積近2 000萬(wàn)hm2，約占總耕地面積的1/5[3]。因此，實(shí)現(xiàn)污染土壤的修復(fù)對(duì)于保護(hù)生物多樣性，維持生態(tài)平衡，保證糧食安全生產(chǎn)等具有非常重要的意義。20世紀(jì)80年代以來(lái)，世界上許多國(guó)家特別是發(fā)達(dá)國(guó)家均制定并開(kāi)展了污染土壤治理與修復(fù)計(jì)劃，形成了一個(gè)新興的土壤修復(fù)行業(yè)。在土壤修復(fù)行業(yè)中，已有的土壤修復(fù)技術(shù)達(dá)到一百多種，常用技術(shù)也有十多種，大致可分為物理、化學(xué)和生物3種方法。電動(dòng)修復(fù)技術(shù)(Electrokinetic remediation,EK)是一項(xiàng)新興的土壤修復(fù)技術(shù)，該技術(shù)綜合了土壤化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、電化學(xué)和分析化學(xué)等交叉學(xué)科的研究領(lǐng)域，它主要是通過(guò)在污染土壤兩側(cè)施加直流電壓形成電場(chǎng)梯度，土壤中的污染物質(zhì)在電場(chǎng)作用下通過(guò)電遷移、電滲流或電泳的方式被帶到電極兩端從而清潔污染土壤[4]。 它具有運(yùn)行成本低，操作自動(dòng)化，能夠進(jìn)行原位修復(fù)，能量效率高及對(duì)低滲透性土壤有效等優(yōu)點(diǎn)[5]。

為全面了解有關(guān)土壤電動(dòng)修復(fù)的總體發(fā)展態(tài)勢(shì)及熱點(diǎn)研究?jī)?nèi)容，本文利用Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，利用德溫特?cái)?shù)據(jù)分析軟件(Derwent Data Analyzer)進(jìn)行文本挖掘與統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合ESI近10年的熱點(diǎn)文獻(xiàn)，概述了過(guò)去45年來(lái)土壤電動(dòng)修復(fù)領(lǐng)域的研究態(tài)勢(shì)，通過(guò)對(duì)關(guān)鍵詞的整理與分析，探討了以土壤電動(dòng)修復(fù)為研究重點(diǎn)開(kāi)展的工作。本文旨在為科研管理部門制定學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃及相關(guān)的科學(xué)研究提供快捷、客觀的信息支撐。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與分析方法

本文以SCI-E(Science Citation Index Expanded)數(shù)據(jù)庫(kù)為數(shù)據(jù)源，首先利用檢索式(TS=electrokinetic* and soil)不限定文獻(xiàn)類型，發(fā)文年份時(shí)間跨度為1900-2017(數(shù)據(jù)檢索及下載時(shí)間為2017年10月16日)，共檢索到1 587篇文獻(xiàn)，提取作者關(guān)鍵詞制作土壤電動(dòng)修復(fù)敘詞表，再根據(jù)敘詞表進(jìn)行擴(kuò)檢與匹配并結(jié)合專業(yè)科研人員的人工判讀，最終得到1972年以來(lái)土壤電動(dòng)修復(fù)文獻(xiàn)1 377篇精準(zhǔn)文獻(xiàn)集合。利用德溫特?cái)?shù)據(jù)分析軟件對(duì)精準(zhǔn)文獻(xiàn)進(jìn)行文本整理、深度挖掘與統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 土壤電動(dòng)修復(fù)技術(shù)SCI文獻(xiàn)概述

1972年，發(fā)表在《Soviet Soil Science》出版物上，由Parshina撰寫的《Effect of electrokinetic properties of soil on transport of chlorites》是土壤電動(dòng)修復(fù)的首篇SCI論文。上世紀(jì)70年代只有俄羅斯專家在土壤電動(dòng)修復(fù)領(lǐng)域發(fā)表了2篇SCI論文，80年代由美國(guó)學(xué)者發(fā)表了3篇研究論文，1991年之后相關(guān)論文數(shù)量劇增，即發(fā)文進(jìn)入快速增長(zhǎng)期，到2016年達(dá)到了高峰，年度發(fā)文110篇(圖1)。

圖1 主要國(guó)家電動(dòng)修復(fù)年發(fā)文量分布情況Fig.1 Annual articles distributions of electrokinetic remediation research in major countries

從發(fā)表論文總量上看，45年發(fā)文總數(shù)量并不多，但近20年卻呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)。這表明土壤電動(dòng)修復(fù)技術(shù)盡管起步較晚，但因?yàn)樗且环N處理土壤污染的綠色技術(shù)，所以發(fā)展較快，現(xiàn)已成為當(dāng)前土壤修復(fù)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。我國(guó)與土壤電動(dòng)修復(fù)相關(guān)的首篇SCI論文，是1992年發(fā)表在《Geoderma》上，由中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所的Zhang撰寫的《Electrokinetic properties of ferralsols in China in relation to pedogenic development》,自此以后，該領(lǐng)域文章發(fā)文量不斷增加， 目前中國(guó)科學(xué)家發(fā)文總量為239篇，位居世界第二。

1 377篇精準(zhǔn)文獻(xiàn)中研究論文占84%，會(huì)議論文占23%，綜述占4%。在引文次數(shù)方面，1972年發(fā)表的第一篇論文，時(shí)隔3年后于1975年開(kāi)始被引用，到2017年總被引次數(shù)為27 652次，施引文獻(xiàn)11 567篇。其中1993-2012年期間發(fā)文的被引次數(shù)較高，2005年發(fā)表的論文被引用次數(shù)最多，為2 328次；這表明土壤電動(dòng)修復(fù)技術(shù)已經(jīng)引起人們的普遍關(guān)注，其影響力不容忽視。

共有57個(gè)國(guó)家的科技工作者發(fā)表與該領(lǐng)域相關(guān)的論文，發(fā)文主要集中在: 美國(guó)(262篇)、中國(guó)(239篇)、西班牙(133篇)、韓國(guó)(131篇)和丹麥(72篇)等。主要的發(fā)文機(jī)構(gòu)依次為: 丹麥科技大學(xué)(68篇)、美國(guó)伊利諾斯大學(xué)(62篇)、中國(guó)科學(xué)院(58篇)、西班牙的比戈大學(xué)(49篇)、西班牙的卡斯蒂利亞-拉曼查大學(xué)(38篇)和葡萄牙的新里斯本大學(xué)(33篇)，其中丹麥科技大學(xué)、葡萄牙的新里斯本大學(xué)、西班牙的馬拉加大學(xué)和智利的費(fèi)德里科圣瑪麗亞科技大學(xué)形成最強(qiáng)大的合作聯(lián)盟，其次是美國(guó)伊利諾斯大學(xué)和西班牙的比戈大學(xué)，中國(guó)科學(xué)院和美國(guó)的東北大學(xué)具有較強(qiáng)的合作關(guān)系。這些學(xué)術(shù)論文主要發(fā)表在《Journal of Hazardous Materials》，《Electrochimica Acta》、《Chemosphere》、《Separation and Purification Technology》及《Separation Science and Technology》等刊物上。

2.2 土壤電動(dòng)修復(fù)原理與修復(fù)對(duì)象

對(duì)1 377篇精準(zhǔn)文獻(xiàn)，針對(duì)標(biāo)題、摘要及作者關(guān)鍵詞進(jìn)行拼寫整理、主題聚類與統(tǒng)計(jì)分析，經(jīng)主題聚類歸并為35個(gè)主題。按照電動(dòng)修復(fù)作用對(duì)象，可分為無(wú)機(jī)污染物、有機(jī)污染物和電動(dòng)修復(fù)技術(shù)機(jī)理(圖2)，其中，無(wú)機(jī)污染土壤電動(dòng)修復(fù)研究較早，研究論文所占的百分比最多，2005年以前，有機(jī)污染土壤電動(dòng)修復(fù)研究較少，從2005年開(kāi)始快速發(fā)展起來(lái)，雖然起步較晚，但是發(fā)展迅速。

圖2 無(wú)機(jī)、有機(jī)污染土壤電動(dòng)修復(fù)研究年發(fā)文量分布圖Fig.2 Annual articles distributions of electrokinetic remediation research on inorganic and organic contaminated soil

2.2.1 土壤電動(dòng)修復(fù)技術(shù)原理。土壤電動(dòng)修復(fù)技術(shù)起始于上世紀(jì)80年代，主要用于去除土壤中的重金屬(銅、鋅、鉛、鎘、鎳、砷、汞及錳等)、放射性元素和某些有機(jī)污染物，主要的去除機(jī)理是利用電場(chǎng)作用產(chǎn)生的各種電動(dòng)效應(yīng)電滲析、電遷移、電泳和擴(kuò)散等作用將污染物從土壤中去除[4]。在電場(chǎng)作用下，帶電土壤顆粒發(fā)生運(yùn)動(dòng)引起溶液移動(dòng)，從而形成電滲流；電遷移即為帶電離子在電場(chǎng)作用下的遷移作用；電泳則是指土壤溶液中的帶電膠體微粒在電場(chǎng)作用下發(fā)生的遷移；擴(kuò)散是指由于濃度梯度而導(dǎo)致的化學(xué)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)[6]。

對(duì)于重金屬等離子型污染物，主要通過(guò)電遷移的形式將其從土壤中去除[7]，對(duì)于非離子型污染物，電滲流是主要的去除方式[8]。在電動(dòng)修復(fù)過(guò)程中，電極反應(yīng)是影響電動(dòng)修復(fù)效率的重要因素。電極插入受污染土壤中，連接電源，會(huì)發(fā)生一系列的電化學(xué)反應(yīng)，其中電解水是最主要的電解反應(yīng)，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生大量的氫離子，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，產(chǎn)生大量的氫氧根離子，在電場(chǎng)的作用下，氫離子和氫氧根離子向土壤中遷移，影響著土壤酸堿性，進(jìn)而影響土壤重金屬等離子的存在形式以及土壤微生物等的活性等[5]?？梢?jiàn)，電動(dòng)修復(fù)過(guò)程中電極反應(yīng)導(dǎo)致的pH變化對(duì)電動(dòng)修復(fù)有重要影響，有很多研究者對(duì)電動(dòng)修復(fù)過(guò)程中土壤pH的變化和調(diào)控進(jìn)行研究[9]。

2.2.2 修復(fù)對(duì)象。前文已述，土壤電動(dòng)修復(fù)主要去除的是土壤中的重金屬污染物及放射性元素等無(wú)機(jī)污染物。早在上世紀(jì)80年代，荷蘭Geokinetics公司首次開(kāi)展了針對(duì)重金屬污染土壤的電動(dòng)修復(fù)研究。隨后美國(guó)的Alshawabkeh等[10]采用電動(dòng)修復(fù)方法，成功修復(fù)了位于加利福尼亞州Point Mugu海軍航空站的鎘(5～20 mg·kg-1)和鉻(180～1 100 mg·kg-1)污染土壤。目前，電動(dòng)修復(fù)廣泛應(yīng)用在鎘、銅、鉛、鋅、鎳、汞和鉻等重金屬污染的土壤修復(fù)方面。

在電動(dòng)修復(fù)重金屬污染土壤過(guò)程中，土壤pH環(huán)境和土壤中重金屬的存在形式是影響電動(dòng)修復(fù)重金屬污染土壤的重要因素，因此有大量研究采用不同的方式調(diào)控土壤pH。目前應(yīng)用較多的主要有采用強(qiáng)酸、弱酸、螯合劑、絡(luò)合劑和表面活性劑等溶液來(lái)調(diào)節(jié)土壤pH環(huán)境，增強(qiáng)土壤中污染物活性，從而提高去除效率[11-13]。同時(shí)也有大量研究采用離子交換膜[14]、循環(huán)電解液[15]和極性切換[16]等方式來(lái)調(diào)控土壤pH環(huán)境，均取得了較好的效果。目前關(guān)于電動(dòng)修復(fù)重金屬污染土壤已經(jīng)有大量的中試和場(chǎng)地修復(fù)研究，Kim等[17-18]對(duì)某鋅冶煉廠附近砷、鉛和銅污染稻田采用電動(dòng)修復(fù)技術(shù)進(jìn)行場(chǎng)地修復(fù)研究，經(jīng)過(guò)24周的處理，對(duì)砷、銅及鉛的去除率為44.4%、40.3%和46.6%。

研究證明，電動(dòng)修復(fù)技術(shù)可用于放射性元素修復(fù)，但是目前研究仍然較少。Parker等[19]研究構(gòu)建了一個(gè)評(píng)價(jià)從水飽和的水泥中電動(dòng)去除放射性元素的模型，該模型被設(shè)計(jì)成類似于結(jié)構(gòu)混凝土被放射性水溶液所飽和的環(huán)境，通過(guò)使用各種混凝土組合物和水泥厚度來(lái)研究電動(dòng)技術(shù)的效率。

在2005年以前，電動(dòng)修復(fù)有機(jī)污染土壤研究較少，Acar等[20]采用電動(dòng)修復(fù)技術(shù)去除高嶺土中的苯酚，研究發(fā)現(xiàn)，吸附在高嶺土上85%～95%的苯酚被去除，研究認(rèn)為，利用直流電法將低濃度的有機(jī)污染物從粘性土壤中去除是可行的。對(duì)于疏水性有機(jī)化合物，通過(guò)使用表面活性劑和助溶劑提高疏水性有機(jī)污染物的解吸和溶解，然后施加電場(chǎng)通過(guò)電滲析流和電泳過(guò)程來(lái)促進(jìn)污染物的遷移從而將其從土壤中去除[21]。目前電動(dòng)修復(fù)技術(shù)廣泛應(yīng)用于不同有機(jī)污染物的去除，例如多環(huán)芳烴[22]、多氯聯(lián)苯[23]、石油[24]和農(nóng)藥[25]等。

2.2.3 應(yīng)用范圍。雖然電動(dòng)修復(fù)技術(shù)是一種新型修復(fù)技術(shù)，但是發(fā)展迅速，目前已有大量中試和場(chǎng)地應(yīng)用的研究報(bào)道。目前，電動(dòng)修復(fù)中試和場(chǎng)地應(yīng)用中電極一般平行布置或正六邊形布置，陰陽(yáng)極距離一般采用1m 左右，電壓梯度一般采用1 V·cm-1[17-18]。早在20世紀(jì)90年代，荷蘭的Lageman對(duì)鉛、銅污染的土壤進(jìn)行了場(chǎng)地修復(fù)研究，土壤中鉛濃度為300～1 000 mg·kg-1，銅濃度為500～1 000 mg·kg-1[26]。電動(dòng)修復(fù)處理每天通電10 h，經(jīng)過(guò)43 d處理后，鉛的去除率達(dá)70%，銅的去除率達(dá)80%，能量消耗為65 kW·m-1。另外，還研究了砷、鋅污染土壤的現(xiàn)場(chǎng)電動(dòng)修復(fù)，經(jīng)過(guò)7周的處理將砷的濃度由400～500 mg·kg-1降低到30 mg·kg-1，8周內(nèi)可將鋅的濃度由2 410 mg·kg-1降低到1 620 mg·kg￣1。到1994年，已經(jīng)先后應(yīng)用電動(dòng)修復(fù)技術(shù)在荷蘭開(kāi)展了5個(gè)大規(guī)模的場(chǎng)地修復(fù)試驗(yàn)來(lái)處理鉛、銅、鋅、砷、鎘、鉻及鎳等污染的土壤[26]。Kim等開(kāi)展了大量電動(dòng)修復(fù)場(chǎng)地應(yīng)用研究，討論了電極排列方式，電極排列密度以及陰極pH調(diào)控等對(duì)場(chǎng)地修復(fù)重金屬污染土壤的影響[17-18,27]。我國(guó)也開(kāi)展了大量的電動(dòng)修復(fù)場(chǎng)地應(yīng)用研究，郭書海等[28]在山東省東營(yíng)市、遼寧省盤錦市等多地采用電動(dòng)-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)修復(fù)石油污染土壤，并取得了較好效果。目前，電動(dòng)修復(fù)技術(shù)的機(jī)理已基本明晰，如何將電動(dòng)修復(fù)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際修復(fù)中將成為今后的研究熱點(diǎn)，開(kāi)發(fā)便捷高效的電動(dòng)修復(fù)場(chǎng)地應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)備將是今后的研究重點(diǎn)。

2.3 聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

電動(dòng)修復(fù)技術(shù)是一種新型的環(huán)境修復(fù)技術(shù)，但是在實(shí)際應(yīng)用中仍存在各種不足，因此電動(dòng)修復(fù)技術(shù)常與其他修復(fù)技術(shù)聯(lián)用，從而提高修復(fù)效率。聯(lián)合修復(fù)技術(shù)效果多優(yōu)于單一修復(fù)技術(shù)，可以更好地完成土壤修復(fù)這一目的，目前已成為電動(dòng)修復(fù)技術(shù)研究的熱點(diǎn)。常見(jiàn)的聯(lián)合修復(fù)技術(shù)主要包括：電動(dòng)-氧化聯(lián)合修復(fù)技術(shù)、電動(dòng)-生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)、電動(dòng)-滲透反應(yīng)墻聯(lián)合修復(fù)技術(shù)、電動(dòng)-離子交換膜聯(lián)合修復(fù)技術(shù)和電動(dòng)-植物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)等(圖3)。從圖3可以看出，電動(dòng)修復(fù)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)從1994年開(kāi)始應(yīng)用，1996年出現(xiàn)多種電動(dòng)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，其中，電動(dòng)-氧化聯(lián)合修復(fù)技術(shù)和電動(dòng)-生物修復(fù)技術(shù)隨后迅速發(fā)展，是目前電動(dòng)聯(lián)合修復(fù)中研究較多的兩種修復(fù)技術(shù)。電動(dòng)-植物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)起步較晚，2003年第一次有文獻(xiàn)報(bào)道。

圖3 聯(lián)合修復(fù)技術(shù)年發(fā)文量分布圖Fig.3 Annual articles distributions of electrokinetic remediation combined with other technologies

2.3.1 電動(dòng)-氧化聯(lián)合修復(fù)技術(shù)。電動(dòng)修復(fù)技術(shù)和氧化修復(fù)技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用研究較早，廣泛應(yīng)用于有機(jī)污染土壤修復(fù)中，其中，電動(dòng)-芬頓聯(lián)合修復(fù)技術(shù)是研究較多的聯(lián)合氧化技術(shù)。Yang等[29]采用電動(dòng)-芬頓聯(lián)合修復(fù)技術(shù)修復(fù)酚污染土壤，按照芬頓實(shí)驗(yàn)要求設(shè)置條件，施加電場(chǎng)梯度為1 V·cm-1，處理時(shí)間10 d，酚的去除和破壞率高達(dá)99.7%。電動(dòng)-芬頓聯(lián)合修復(fù)技術(shù)也成功應(yīng)用于修復(fù)柴油污染土壤中，當(dāng)采用鐵電極作為電極，加入8%的雙氧水和0.1 mol·L-1氯化鈉時(shí)，經(jīng)過(guò)60 d的電動(dòng)-芬頓處理，柴油的去除率達(dá)到97%，顯著高于單獨(dú)的電動(dòng)修復(fù)處理(55%)和芬頓處理(27%)。Fan等[30]采用表面活性劑和氧化劑強(qiáng)化電動(dòng)修復(fù)多氯聯(lián)苯污染土壤，研究表明，將2%的Igepal CA-720和20%的過(guò)硫酸鹽分別從陽(yáng)極池和陰極池加入，以零價(jià)鐵作為催化劑，多氯聯(lián)苯的降解效率最高可達(dá)38%。

2.3.2 電動(dòng)-PRB聯(lián)合修復(fù)技術(shù)?？蓾B透反應(yīng)墻(PRB)-電動(dòng)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)廣泛應(yīng)用于修復(fù)重金屬污染土壤中，該技術(shù)修復(fù)重金屬污染土壤的原理是在土壤的某處放入對(duì)重金屬具有吸附固定能力的滲透反應(yīng)材料，在電場(chǎng)作用下，將重金屬污染物遷移到滲透反應(yīng)墻處吸附固定住[31]。目前，大量研究主要集中在可滲透反應(yīng)墻的材料種類、放置位置及電動(dòng)修復(fù)的電解液種類等[32-33]。同時(shí)，研究表明，該技術(shù)也可有效應(yīng)用于有機(jī)污染土壤修復(fù)，Wan等[34]采用微米級(jí)Pd/Fe顆粒材料作為滲透反應(yīng)墻，結(jié)合表面活性劑強(qiáng)化的電動(dòng)修復(fù)技術(shù)修復(fù)六氯苯污染土壤。結(jié)果表明，采用聯(lián)合修復(fù)技術(shù)顯著提高了六氯苯的去除效率，為單純電動(dòng)修復(fù)效率的4倍?？梢?jiàn)，采用電動(dòng)修復(fù)結(jié)合滲透反應(yīng)墻聯(lián)合修復(fù)有機(jī)污染物是一種高效的且具有前景的修復(fù)技術(shù)。同時(shí)，有研究采用生物滲透反應(yīng)墻結(jié)合電動(dòng)土壤沖洗技術(shù)修復(fù)柴油污染土壤[35]，該研究表明，這是一種高效的修復(fù)技術(shù)，同時(shí)，可使土壤維持在一個(gè)適合微生物生長(zhǎng)的pH值、溫度和營(yíng)養(yǎng)環(huán)境。經(jīng)過(guò)兩周的處理，污染物的去除率達(dá)到30%，能量消耗為70 kWh·m-3。

2.3.3 電動(dòng)-離子交換膜聯(lián)合修復(fù)技術(shù)。離子交換膜廣泛應(yīng)用于電滲析土壤修復(fù)中[36-37]，采用離子交換膜可以阻止電極反應(yīng)中產(chǎn)生的氫離子或者氫氧根離子進(jìn)入土壤與重金屬結(jié)合生成沉淀，加速重金屬?gòu)耐寥乐腥コ?。該技術(shù)也可與電動(dòng)修復(fù)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，避免了重金屬離子在陰極附近生成沉淀，同時(shí)可以避免非靶標(biāo)離子進(jìn)入系統(tǒng)，從而提高電動(dòng)修復(fù)效率[38]。Gao等[14]采用陽(yáng)離子交換膜結(jié)合循環(huán)電解液電動(dòng)修復(fù)鎘污染污泥，結(jié)果表明，在陽(yáng)極使用陽(yáng)離子交換膜可有效避免在循環(huán)電解液時(shí)鎘離子再次進(jìn)入污泥中。從而可有效提高電動(dòng)修復(fù)效率。

2.3.4 電動(dòng)-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)。電動(dòng)-生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)興起于1996年，Elektorowicz和Boeva研究了采用電動(dòng)過(guò)程向土壤微生物提供養(yǎng)分的可行性[39]。研究表明，電動(dòng)過(guò)程是一種向土壤中均勻傳遞氮化合物的有效方法，同時(shí)發(fā)現(xiàn)采用電動(dòng)力學(xué)方法可以控制土壤含水率。Guo等[40]探討了電動(dòng)-生物聯(lián)合修復(fù)石油烴污染土壤的可行性。研究表明，隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的增加，石油烴的降解率逐漸增加，微生物-電動(dòng)聯(lián)合修復(fù)顯著提高了石油烴的降解。可見(jiàn)，電動(dòng)-微生物聯(lián)合修復(fù)有機(jī)污染土壤是一種有效的，切實(shí)可行的修復(fù)技術(shù)。目前，針對(duì)烷烴、芳香烴等石油烴污染土壤，開(kāi)展了大量的電動(dòng)-微生物聯(lián)合修復(fù)研究，從降解機(jī)理、電場(chǎng)設(shè)計(jì)到場(chǎng)地應(yīng)用均開(kāi)展了系統(tǒng)研究[41-42]。

同時(shí)，電動(dòng)-微生物聯(lián)合修復(fù)也可用于修復(fù)重金屬污染土壤。Maini等[43]首次采用電動(dòng)-微生物聯(lián)合修復(fù)銅污染土壤，研究采用硫化細(xì)菌活化土壤中的重金屬，然后采用電動(dòng)修復(fù)過(guò)程將重金屬?gòu)耐寥乐腥コ?，?jīng)過(guò)90 d硫化細(xì)菌的活化處理和16 d的電動(dòng)修復(fù)處理后，土壤中銅的去除率達(dá)到86%。該方法也用于修復(fù)銅、鉛和鋅復(fù)合污染的土壤，采用氧化硫硫桿菌活化土壤中的重金屬，采用EDTA溶液作為電解液電動(dòng)修復(fù)可從土壤中高效去除重金屬，其中鉛的去除率可達(dá)到92.7%[12]?？梢?jiàn)，采用電動(dòng)-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)可有效用于修復(fù)被重金屬污染的土壤，目前該技術(shù)已經(jīng)用于重金屬污染的土壤中研究，并取得了較好效果[44]。

2.3.5 電動(dòng)-植物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)。電動(dòng)-植物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)開(kāi)始于2003年，該技術(shù)主要通過(guò)電場(chǎng)作用促進(jìn)植物對(duì)重金屬的吸收[45]。O′Connor等[46]開(kāi)啟了此項(xiàng)聯(lián)用技術(shù)手段的研究，在實(shí)驗(yàn)室條件下探討了電動(dòng)修復(fù)和植物修復(fù)聯(lián)合使用修復(fù)重金屬污染土壤的可行性。研究在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的反應(yīng)器中進(jìn)行，分別修復(fù)了銅污染土壤以及鎘和砷復(fù)合污染土壤，結(jié)果表明，電動(dòng)-植物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)可用于修復(fù)重金屬污染土壤，是一種非常具有前景的重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)。目前，有較多關(guān)于電動(dòng)-植物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的研究，并已有研究將該技術(shù)用于修復(fù)重金屬-有機(jī)物復(fù)合污染土壤中，該研究表明，在電場(chǎng)作用下可以促進(jìn)植物生長(zhǎng)，但是并沒(méi)有顯著提高植物重金屬的吸收和有機(jī)污染物的降解，研究認(rèn)為，電場(chǎng)施加的時(shí)間和電場(chǎng)頻率可能對(duì)重金屬的吸收和有機(jī)物的降解有重要影響[47]。

3 結(jié) 論

土壤電動(dòng)修復(fù)技術(shù)最早報(bào)道于1972年，但在1990年之前研究較少。1990-2017年期間，電動(dòng)修復(fù)研究論文發(fā)表量呈上升趨勢(shì)。美國(guó)是電動(dòng)修復(fù)研究論文發(fā)表量第一大國(guó)，我國(guó)電動(dòng)修復(fù)研究起步較晚，但是發(fā)展迅速，目前已是電動(dòng)修復(fù)研究論文發(fā)表量第二大國(guó)。污染土壤電動(dòng)修復(fù)研究主要圍繞電動(dòng)修復(fù)機(jī)理、聯(lián)合修復(fù)技術(shù)和場(chǎng)地應(yīng)用等3個(gè)方面，重點(diǎn)修復(fù)對(duì)象主要是重金屬、有機(jī)污染物、鹽和其他離子以及復(fù)合污染物等。開(kāi)發(fā)便捷高效的電動(dòng)修復(fù)場(chǎng)地應(yīng)用技術(shù)將是今后的研究重點(diǎn)之一，電動(dòng)修復(fù)技術(shù)與其他修復(fù)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，聯(lián)合修復(fù)已成為電動(dòng)修復(fù)研究的熱點(diǎn)。