活性炭水中沉積物的處理

　　對于活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)水(shui)(shui)中沉積(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)的(de)處(chu)理，一般(ban)采用(yong)吸附劑(ji)等薄層覆(fu)(fu)蓋(gai)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)水(shui)(shui)中沉積(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)。直接使用(yong)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)等強(qiang)吸附劑(ji)可(ke)以大(da)大(da)降低有機(ji)污(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)的(de)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)利(li)用(yong)率。為了評估現實條件下的(de)方法中，我們在多(duo)氯聯苯污(wu)染(ran)的(de)湖中連續14個月的(de)監(jian)測(ce)(ce)，盡可(ke)能的(de)發掘活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)用(yong)途(tu)。即(ji)使活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)長期被(bei)污(wu)染(ran)的(de)沉積(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)覆(fu)(fu)蓋(gai)，也需要(yao)足夠的(de)強(qiang)度和深(shen)度的(de)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)干擾才(cai)能保持可(ke)測(ce)(ce)量(liang)的(de)有效性(xing)(xing)（減少污(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)的(de)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)積(ji)(ji)累）。另一方面，活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)引起的(de)不良反應的(de)大(da)小(xiao)與測(ce)(ce)量(liang)修復的(de)成功呈正相關。

　　在原位修(xiu)復(fu)污(wu)染(ran)沉(chen)(chen)積物(wu)(wu)時，用活性(xing)炭(tan)和(he)其的(de)(de)污(wu)染(ran)沉(chen)(chen)積物(wu)(wu)原位修(xiu)復(fu)方(fang)法。它依賴于(yu)疏(shu)水性(xing)有機(ji)污(wu)染(ran)物(wu)(wu)(HOC)對吸附(fu)劑顆(ke)粒表面(mian)的(de)(de)高(gao)親和(he)力。由此(ci)(ci)產(chan)生的(de)(de)吸附(fu)強(qiang)度足以顯著降低污(wu)染(ran)物(wu)(wu)的(de)(de)生物(wu)(wu)利用和(he)流動(dong)性(xing)，從(cong)而限制(zhi)其吸收到(dao)生物(wu)(wu)體并從(cong)沉(chen)(chen)積物(wu)(wu)釋放到(dao)水中。與傳(chuan)統的(de)(de)修(xiu)復(fu)方(fang)法相比，活性(xing)炭(tan)的(de)(de)修(xiu)復(fu)成本和(he)經(jing)濟要求通(tong)常(chang)較低，如用砂(sha)或粘土等(deng)非活性(xing)材(cai)料疏(shu)浚(jun)或密封，效果較差，成本較高(gao)。此(ci)(ci)外(wai)，這些(xie)傳(chuan)統方(fang)法可能會破壞水生環(huan)境，惡化當地底棲生態(tai)系統。

　　處(chu)理(li)(li)現場沉積(ji)物可(ke)能(neng)會(hui)影響活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)處(chu)理(li)(li)時間。沉積(ji)物沉積(ji)在(zai)(zai)(zai)(zai)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)上表示(shi)處(chu)理(li)(li)成功。它(ta)可(ke)以(yi)(yi)通(tong)過(guo)空間隔離底棲動(dong)物進一(yi)步減少吸附層修(xiu)正(zheng)的(de)(de)不利(li)影響，這(zhe)可(ke)能(neng)有助于(yu)觀察活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)應(ying)(ying)用后(hou)海(hai)底群(qun)落的(de)(de)長期修(xiu)復(fu)(fu)。但這(zhe)并不總是一(yi)種(zhong)現實。在(zai)(zai)(zai)(zai)許多情況(kuang)下(xia)，水(shui)只能(neng)部(bu)分處(chu)理(li)(li)，留下(xia)污(wu)染(ran)(ran)程度較低的(de)(de)較大區域。特別是在(zai)(zai)(zai)(zai)更湍(tuan)流的(de)(de)水(shui)域，這(zhe)些未(wei)經(jing)處(chu)理(li)(li)的(de)(de)位置(zhi)可(ke)以(yi)(yi)成為污(wu)染(ran)(ran)沉積(ji)物的(de)(de)來源，可(ke)以(yi)(yi)重新沉積(ji)在(zai)(zai)(zai)(zai)應(ying)(ying)用活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)薄層的(de)(de)頂部(bu)。與傳統的(de)(de)修(xiu)復(fu)(fu)方法相比，活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)即使埋在(zai)(zai)(zai)(zai)新沉積(ji)的(de)(de)污(wu)染(ran)(ran)物中也(ye)能(neng)保持其修(xiu)復(fu)(fu)效(xiao)率。但是，在(zai)(zai)(zai)(zai)這(zhe)種(zhong)情況(kuang)下(xia)，活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)補救潛力數(shu)據(ju)很少。

　　現場測試和結果

　　從試驗圖中獲得的(de)(de)(de)(de)(de)沉積(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)巖(yan)心(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)目視檢(jian)查顯(xian)示，在處(chu)理后1天(tian)內形成均勻的(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)層(ceng)(ceng)，并(bing)覆蓋沉積(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)。層(ceng)(ceng)厚(hou)在芯之間(jian)變化(平均幾厘米厚(hou))，活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)顯(xian)示活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)間(jian)隙(圖2A)。兩(liang)個月后的(de)(de)(de)(de)(de)沉積(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)核心(xin)(xin)顯(xian)示活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)厚(hou)度顯(xian)著(zhu)降(jiang)低(圖2)B)。雖然(ran)一(yi)些(xie)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)層(ceng)(ceng)可(ke)能通(tong)(tong)過生物(wu)干擾進入下沉積(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)，但損失的(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)要因素可(ke)能是一(yi)次或多(duo)次風暴(bao)。然(ran)而，活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)層(ceng)(ceng)仍然(ran)可(ke)以(yi)在大多(duo)數(shu)巖(yan)石中看(kan)到，地塊上的(de)(de)(de)(de)(de)沉積(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)黑炭(tan)(tan)(tan)值顯(xian)著(zhu)增加（圖1）。湖(hu)底強風的(de)(de)(de)(de)(de)另一(yi)個影響是活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)層(ceng)(ceng)頂部沉積(ji)(ji)(ji)(ji)了(le)大量沉積(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(圖2)B)。這(zhe)一(yi)點可(ke)以(yi)通(tong)(tong)過支(zhi)流河流輸入的(de)(de)(de)(de)(de)沉積(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)進一(yi)步放(fang)大。層(ceng)(ceng)中活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)損失和沉積(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)沉積(ji)(ji)(ji)(ji)繼續以(yi)高速率進行。在處(chu)理后10個月收集的(de)(de)(de)(de)(de)沉積(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)核心(xin)(xin)中，只能看(kan)到非常薄(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)獨特活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)層(ceng)(ceng)，其中一(yi)些(xie)沒有可(ke)見活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)痕(hen)跡。

　　活(huo)性炭(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)良反(fan)應似乎與(yu)其修復潛力密切相關(guan)。嚴(yan)格遵循(xun)各(ge)試驗(yan)物種多(duo)氯聯(lian)苯(ben)吸收的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增長模(mo)式。這一發(fa)現表明，無論(lun)是(shi)對不(bu)利(li)影響(xiang)(xiang)還(huan)是(shi)有益影響(xiang)(xiang)，沉積物的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)覆蓋率首先降低了吸附劑對試驗(yan)生物體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)整體影響(xiang)(xiang)。隨(sui)后(hou)，多(duo)氯聯(lian)苯(ben)吸收減少(shao)也會(hui)導致吸附劑顆(ke)粒(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增加，反(fan)過來又(you)會(hui)導致觀察到的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)利(li)影響(xiang)(xiang)。相反(fan)，活(huo)性炭(tan)顆(ke)粒(li)更嚴(yan)格的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)空間(jian)隔離(li)以增加多(duo)氯聯(lian)苯(ben)吸收為代(dai)價，保護其免受不(bu)良影響(xiang)(xiang)。另一個可能的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原因(yin)是(shi)它們之間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)潛在依(yi)賴(lai)。少(shao)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)多(duo)氯聯(lian)苯(ben)生物積累是(shi)由活(huo)性炭(tan)引(yin)起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，而(er)不(bu)是(shi)由于(yu)污染物與(yu)活(huo)性炭(tan)顆(ke)粒(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)合(he)而(er)降低多(duo)氯聯(lian)苯(ben)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)生物利(li)用。

　　研究結果表明，在活(huo)性(xing)(xing)炭薄層覆蓋下可(ke)靠隔離污(wu)染源(yuan)是非常有益的(de)。活(huo)性(xing)(xing)炭將(jiang)保持(chi)相對(dui)不受干擾(rao)的(de)層，分離舊的(de)、污(wu)染的(de)和(he)新(xin)的(de)清(qing)潔(jie)沉(chen)積物(wu)，以防止污(wu)染物(wu)流(liu)入(ru)生(sheng)物(wu)活(huo)性(xing)(xing)沉(chen)積物(wu)。將(jiang)蓋子(zi)蓋子(zi)混(hun)合(he)(he)到下面的(de)沉(chen)積物(wu)中，大量較深的(de)生(sheng)物(wu)仍然污(wu)染物(wu)的(de)隔離。此外，該過程(cheng)有助(zhu)于穩(wen)定層，防止水(shui)湍流(liu)從現場漂移。否(fou)則(ze)，這種穩(wen)定性(xing)(xing)必須(xu)通過手動用另一層清(qing)潔(jie)的(de)沙子(zi)或沉(chen)積物(wu)覆蓋薄層或主動將(jiang)吸附劑混(hun)合(he)(he)到沉(chen)積物(wu)中來實現。然而，當場地預期更(geng)深層次的(de)生(sheng)物(wu)干擾(rao)時，可(ke)能(neng)需要施加更(geng)多的(de)活(huo)性(xing)(xing)炭，因(yin)為當它們與沉(chen)積物(wu)混(hun)合(he)(he)時，活(huo)性(xing)(xing)炭可(ke)能(neng)會被(bei)過快稀釋。