活性炭水中沉積物的處理

　　對于活(huo)(huo)性炭(tan)水(shui)中(zhong)沉(chen)積(ji)(ji)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)處理(li)，一(yi)般(ban)采用(yong)吸附劑(ji)等(deng)薄層覆蓋(gai)活(huo)(huo)性炭(tan)水(shui)中(zhong)沉(chen)積(ji)(ji)物(wu)(wu)。直接(jie)使(shi)用(yong)活(huo)(huo)性炭(tan)等(deng)強(qiang)吸附劑(ji)可以(yi)大大降低有機污(wu)染(ran)(ran)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)生物(wu)(wu)利用(yong)率。為了評估(gu)現實(shi)條(tiao)件下(xia)的(de)(de)(de)(de)方法中(zhong)，我們在多氯聯(lian)苯污(wu)染(ran)(ran)的(de)(de)(de)(de)湖中(zhong)連續14個月的(de)(de)(de)(de)監(jian)測(ce)，盡可能的(de)(de)(de)(de)發掘(jue)活(huo)(huo)性炭(tan)的(de)(de)(de)(de)用(yong)途。即使(shi)活(huo)(huo)性炭(tan)長期被污(wu)染(ran)(ran)的(de)(de)(de)(de)沉(chen)積(ji)(ji)物(wu)(wu)覆蓋(gai)，也需要足夠的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度和深度的(de)(de)(de)(de)生物(wu)(wu)干擾才能保(bao)持(chi)可測(ce)量的(de)(de)(de)(de)有效性（減少污(wu)染(ran)(ran)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)生物(wu)(wu)積(ji)(ji)累）。另一(yi)方面，活(huo)(huo)性炭(tan)引起(qi)的(de)(de)(de)(de)不良(liang)反(fan)應的(de)(de)(de)(de)大小與(yu)測(ce)量修復(fu)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)功(gong)呈(cheng)正相(xiang)關。

　　在原位修復(fu)污(wu)染(ran)沉積物時，用活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)和其(qi)的(de)(de)污(wu)染(ran)沉積物原位修復(fu)方(fang)法(fa)。它依賴于疏水性(xing)(xing)有機污(wu)染(ran)物(HOC)對吸(xi)附劑顆粒表(biao)面的(de)(de)高親(qin)和力。由此產生(sheng)的(de)(de)吸(xi)附強度足(zu)以(yi)顯著降低污(wu)染(ran)物的(de)(de)生(sheng)物利(li)用和流(liu)動性(xing)(xing)，從而限制其(qi)吸(xi)收到生(sheng)物體并(bing)從沉積物釋放(fang)到水中。與傳(chuan)統的(de)(de)修復(fu)方(fang)法(fa)相比，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)修復(fu)成(cheng)本(ben)和經濟要求通常較低，如用砂(sha)或粘土等非活(huo)性(xing)(xing)材料疏浚(jun)或密(mi)封，效果較差(cha)，成(cheng)本(ben)較高。此外，這些(xie)傳(chuan)統方(fang)法(fa)可能會破壞水生(sheng)環境(jing)，惡化(hua)當地(di)底棲生(sheng)態(tai)系統。

　　處理(li)(li)現(xian)場(chang)沉(chen)積物(wu)(wu)(wu)可能(neng)會影響活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)處理(li)(li)時間。沉(chen)積物(wu)(wu)(wu)沉(chen)積在(zai)(zai)活(huo)性(xing)炭(tan)上表示處理(li)(li)成(cheng)功。它可以(yi)通過(guo)空間隔(ge)離底棲動(dong)物(wu)(wu)(wu)進(jin)一(yi)步減少吸(xi)附層(ceng)修(xiu)正(zheng)的(de)(de)(de)不利影響，這(zhe)(zhe)(zhe)可能(neng)有助于觀(guan)察活(huo)性(xing)炭(tan)應用后海底群(qun)落(luo)的(de)(de)(de)長(chang)期修(xiu)復(fu)。但這(zhe)(zhe)(zhe)并不總是(shi)(shi)(shi)一(yi)種現(xian)實。在(zai)(zai)許多情況下，水只能(neng)部分處理(li)(li)，留下污(wu)染(ran)程度較低的(de)(de)(de)較大(da)區域。特別是(shi)(shi)(shi)在(zai)(zai)更湍流的(de)(de)(de)水域，這(zhe)(zhe)(zhe)些(xie)未經(jing)處理(li)(li)的(de)(de)(de)位置可以(yi)成(cheng)為污(wu)染(ran)沉(chen)積物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)來源，可以(yi)重新沉(chen)積在(zai)(zai)應用活(huo)性(xing)炭(tan)薄層(ceng)的(de)(de)(de)頂部。與傳統的(de)(de)(de)修(xiu)復(fu)方法相比，活(huo)性(xing)炭(tan)即使埋在(zai)(zai)新沉(chen)積的(de)(de)(de)污(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)中也能(neng)保持其修(xiu)復(fu)效率。但是(shi)(shi)(shi)，在(zai)(zai)這(zhe)(zhe)(zhe)種情況下，活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)補救潛力數據很少。

　　現場測試和結果

　　從試驗(yan)圖中(zhong)獲(huo)得(de)的(de)(de)沉積物(wu)(wu)(wu)巖心(xin)的(de)(de)目視檢查顯(xian)示，在(zai)處理后(hou)1天內形成均(jun)勻的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)層(ceng)(ceng)，并覆蓋沉積物(wu)(wu)(wu)。層(ceng)(ceng)厚(hou)(hou)在(zai)芯之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)變(bian)化(平(ping)均(jun)幾厘(li)米(mi)厚(hou)(hou))，活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)顯(xian)示活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)的(de)(de)間(jian)(jian)隙(圖2A)。兩個月(yue)后(hou)的(de)(de)沉積物(wu)(wu)(wu)核(he)心(xin)顯(xian)示活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)厚(hou)(hou)度顯(xian)著(zhu)降低(圖2)B)。雖然(ran)一(yi)些活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)層(ceng)(ceng)可(ke)(ke)能(neng)通(tong)過生物(wu)(wu)(wu)干擾進(jin)入(ru)下(xia)沉積物(wu)(wu)(wu)，但(dan)損(sun)失的(de)(de)主要因素可(ke)(ke)能(neng)是一(yi)次或(huo)多(duo)次風(feng)暴。然(ran)而，活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)層(ceng)(ceng)仍然(ran)可(ke)(ke)以(yi)(yi)在(zai)大(da)多(duo)數巖石中(zhong)看到，地(di)塊(kuai)上的(de)(de)沉積物(wu)(wu)(wu)黑炭(tan)(tan)(tan)值(zhi)顯(xian)著(zhu)增(zeng)加（圖1）。湖底強風(feng)的(de)(de)另一(yi)個影響(xiang)是活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)層(ceng)(ceng)頂(ding)部沉積了大(da)量沉積物(wu)(wu)(wu)(圖2)B)。這一(yi)點可(ke)(ke)以(yi)(yi)通(tong)過支流河(he)流輸入(ru)的(de)(de)沉積物(wu)(wu)(wu)進(jin)一(yi)步(bu)放大(da)。層(ceng)(ceng)中(zhong)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)損(sun)失和沉積物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)沉積繼續以(yi)(yi)高速(su)率進(jin)行(xing)。在(zai)處理后(hou)10個月(yue)收集的(de)(de)沉積物(wu)(wu)(wu)核(he)心(xin)中(zhong)，只能(neng)看到非常薄的(de)(de)獨(du)特活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)層(ceng)(ceng)，其中(zhong)一(yi)些沒(mei)有可(ke)(ke)見(jian)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)痕跡。

　　活(huo)性炭的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)良(liang)反應似(si)乎與(yu)其(qi)(qi)修復潛(qian)力密切相關。嚴格遵循各(ge)試驗(yan)物(wu)種多(duo)氯聯苯吸收(shou)的(de)(de)(de)(de)(de)增長(chang)模式(shi)。這一發現(xian)表明，無論是(shi)對不(bu)利(li)影(ying)響(xiang)還(huan)是(shi)有(you)益影(ying)響(xiang)，沉積物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)覆蓋率(lv)首先降(jiang)低(di)了吸附(fu)劑對試驗(yan)生物(wu)體的(de)(de)(de)(de)(de)整體影(ying)響(xiang)。隨后，多(duo)氯聯苯吸收(shou)減少(shao)也會導(dao)(dao)致吸附(fu)劑顆粒的(de)(de)(de)(de)(de)增加，反過來又(you)會導(dao)(dao)致觀察到的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)利(li)影(ying)響(xiang)。相反，活(huo)性炭顆粒更嚴格的(de)(de)(de)(de)(de)空(kong)間(jian)隔(ge)離以增加多(duo)氯聯苯吸收(shou)為代價，保護其(qi)(qi)免受不(bu)良(liang)影(ying)響(xiang)。另(ling)一個可能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)因是(shi)它(ta)們之間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)潛(qian)在依賴(lai)。少(shao)量的(de)(de)(de)(de)(de)多(duo)氯聯苯生物(wu)積累是(shi)由(you)活(huo)性炭引起的(de)(de)(de)(de)(de)，而不(bu)是(shi)由(you)于污染物(wu)與(yu)活(huo)性炭顆粒的(de)(de)(de)(de)(de)結合而降(jiang)低(di)多(duo)氯聯苯的(de)(de)(de)(de)(de)生物(wu)利(li)用。

　　研(yan)究結果表(biao)明(ming)，在活性(xing)炭薄(bo)層(ceng)(ceng)(ceng)覆(fu)蓋下可靠隔離污(wu)染(ran)源是非常(chang)有益的(de)(de)(de)。活性(xing)炭將(jiang)保持相對(dui)不(bu)受干擾的(de)(de)(de)層(ceng)(ceng)(ceng)，分離舊的(de)(de)(de)、污(wu)染(ran)的(de)(de)(de)和新的(de)(de)(de)清潔沉(chen)積物(wu)，以防止污(wu)染(ran)物(wu)流入生物(wu)活性(xing)沉(chen)積物(wu)。將(jiang)蓋子蓋子混(hun)(hun)合(he)到(dao)下面(mian)的(de)(de)(de)沉(chen)積物(wu)中，大(da)量較深的(de)(de)(de)生物(wu)仍然污(wu)染(ran)物(wu)的(de)(de)(de)隔離。此外(wai)，該(gai)過(guo)程有助(zhu)于穩(wen)定層(ceng)(ceng)(ceng)，防止水(shui)湍流從現場漂移。否則，這種穩(wen)定性(xing)必須(xu)通過(guo)手動(dong)用另一層(ceng)(ceng)(ceng)清潔的(de)(de)(de)沙子或沉(chen)積物(wu)覆(fu)蓋薄(bo)層(ceng)(ceng)(ceng)或主動(dong)將(jiang)吸附劑混(hun)(hun)合(he)到(dao)沉(chen)積物(wu)中來實現。然而，當(dang)場地預期更深層(ceng)(ceng)(ceng)次的(de)(de)(de)生物(wu)干擾時，可能(neng)(neng)需要施加更多的(de)(de)(de)活性(xing)炭，因(yin)為當(dang)它們與沉(chen)積物(wu)混(hun)(hun)合(he)時，活性(xing)炭可能(neng)(neng)會被過(guo)快稀(xi)釋(shi)。