Сжигание. Метод эффективен при загрязнении почв органическими поллютантами, особенно полихлорированными соединениями.
При температуре 970—1200 °С в специальных печах (кипящего слоя, барабанных, циклонных, распылительных), часто в потоке кислорода обеспечивается практически полная их деструкция.
Пиролиз в плазменной дуге. Метод предназначен для удаления ПХБ, диоксинов, фуранов, пестицидов. Пиролиз проводится при Т 10 000 °С. При этом токсичные вещества разлагаются до безвредных.
Термическая десорбция. При обработке загрязненных почв вода и органические вещества нагреваются до температуры 100—600 °С. Газообразные продукты скапливаются и обрабатываются в сепараторе.
Биоремедиация. При рассеянном загрязнении больших территорий (например, пестицидами, нефтепродуктами и др.) практически нет альтернативы биоремедиации in situ. Однако некоторые методы биологической очистки почв и вод могут применяться и ех situ (в специальных биореакторах или тенках).
Стратегия использования организмов и биосистем в ремедиации в основном осуществляется по экстенсивному и интенсивному направлениям. Существуют и другие схемы систем биоремедиации (Mirsal, 2008), где подразделение методов основано на специфике функционирования микроорганизмов, т. е. выделяются технологии с использованием аэробных и анаэробных микроорганизмов.
Экстенсивные методы основаны на стимулировании деятельности аборигенных микроорганизмов, разрушающих загрязняющие вещества в почве. Интенсивные — на интродукции активных микроорганизмов-деструкторов в загрязненную почву в виде суспензии свободных или иммобилизованных на специальных носителях клеток. В этом случае используют и отселектированные аборигенные микроорганизмы, и выделенные из других загрязненных местообитаний (чуждых для данного места). Такой прием получил название биоаугментация (биоулучшение).
Биоремедиация с использованием аборигенных микроорганизмов. Для стимуляции аборигенных микробных популяций на загрязненных территориях вносят различные вещества: окислители, косубстраты (мелассу, этанол, навоз), источники азота и фосфора, эмульгаторы. Для нефтезагрязненных почв активизацию аборигенных микроорганизмов-деструкторов углеводородов проводят путем внесения азотно-фосфорных удобрений, мелассы и поверхностно-активных веществ.
В последнее время разрабатываются сорбционно-биологические методы, основанные на сочетании двух приемов — применение природных сорбентов (цеолитов, вермикулитов, активированного угля и др.) и стимуляция аборигенных микроорганизмов. При этом сорбент ограничивает концентрацию загрязняющих веществ в почвенном растворе, снижая их токсический уровень и обеспечивая тем самым условиях для их микробной детоксикации. Некоторые сорбенты, например, цеолиты, модифицируют, обогащая их матрицу элементами питания, что повышает их стимулирующее действие на аборигенные микроорганизмы-деструкторы загрязняющих веществ.
Биоремедиация с использованием интродуцируемых активных штаммов микроорганизмов-деструкторов. При применении данного приема биоремедиации необходимо углубленное исследование состояния экосистемы, в которую будет осуществляться интродукция микроорганизмов. В данном случае важна не только эффективность микроорганизмов-деструкторов, но и их абсолютная экологическая безопасность.
Для увеличения скорости самоочищения нефтезагрязненных почв применяют Bacillus sp. (биопрепарат Бациспецин), а также различные виды родов Pseudomonas, Rhodococcus, Corynebacterium и Azotobacter. Бактерии рода Azotobacter способны усваивать углеводороды нефти в качестве источника углерода и энергии. Кроме того, они активируют размножение аборигенных бактерий, окисляющих углеводороды. Наряду с бактериями в качестве основы препаратов для биоремедиации нефтезагрязненных почв применяют и грибы родов Trametes и Fomitopsis.
Для биовыщелачивания из загрязненных почв тяжелых металлов с их последующей постадийной экстракцией используют автотрофные бактерии Thiobacillus spp., продуцирующие серную кислоту. Эта технология очистки почв осуществляется в специальных реакторах (тенках).
Для биосорбции тяжелых металлов из сточных вод наиболее эффективно использование дрожжей и актиномицетов.
Использование микробных консорциумов является также интенсивным методом биоремедиации. Микробные консорциумы обычно включают несколько видов или штаммов микроорганизмов (природного происхождения или искусственно сконструированных). Микроорганизмы консорциума объединены за счет трофических связей типа метабиоза или протокооперации. На основе природного консорциума микроорганизмов-нефтедеструкторов Bacillus brevis и Arthrobacter ссоздан биопрепарат Ленойл. Для очистки от нефти почвы и воды эффективно зарекомендовал себя препарат Родобел-Т, в состав которого входят представители гидрофильных и липофильных микроорганизмов, что обеспечивает возможность его активного действия на границе водно-нефтяного слоя и в загрязненной толще.
Фиторемедиация основана на применении высших растений для очистки загрязненных почв и вод. Общие механизмы фиторемедиации обусловливают применение соответствующих технологий: фитоэкстракции, фитофильтрации (ризофильтрации), фитостабилизации, фитодеградации, фитоволатилизации.
Фитоэкстракция применяется для ремедиации почв и вод, загрязненных тяжелыми металлами и радионуклидами. Она основана на поглощении металлов корнями и транслокации их в надземную часть растения, которая после завершения вегетации удаляется с последующей утилизацией или переработкой. Для фитоэкстракции используют растения, сочетающие в себе два свойства — высокий коэффициент аккумуляции загрязняющего вещества и возможность продуцирования большой биомассы. Известные растения-гипераккумуляторы, накапливающие более 1000 мг/кг соответствующего металла, как правило, не обладают высокой продуктивностью, поэтому применение их в целях фиторемедиации не всегда эффективно.
Для повышения эффективности фитоэкстракции применяют обработку почв агентами, увеличивающими биодоступность тяжелых металлов и радионуклидов (лимонная кислота, ЭДТА и др.).
В последнее время появились разработки, позволяющие сочетать фиторемедиацию (фитоэкстракцию) с производством биоэнергии.
Фитостабилизация основывается на способности растений к иммобиизации металлов в почве посредством поглощения, а также осаждения и комплексообразования.
Фильтрация в основном используется для очистки сточных вод от тяжелых металлов. В данном случае растения-накопители загрязняющих веществ играют роль фильтра-сорбента. Ризофильтрация основана на способности растений создавать вокруг корневой системы микросреду, способствующую адсорбции металлов на поверхности корней. Например, образование пленки гидроксидов железа на поверхности корней растений риса способствует осаждению на ней арсенатов из почв и вод с повышенным содержанием мышьяка.
Фитодеградация основана на возможности растений совместно с почвенными (ризосферными) микроорганизмами осуществлять ферментативное расщепление органических загрязняющих веществ. Фитодеградационная технология эффективна при загрязнении почв ПАУ, фенолами, пестицидами, нефтепродуктами и др.
Фитоволатилизация, или испарение. В основу этой технологии положена способность некоторых видов растений (люцерна, тополь, некоторые виды акации и др.) выделять с поверхности листьев металлы и металлоиды (в основном это относится к ртути, мышьяку и селену) в виде газообразных соединений. Однако серьезным ограничением применения фитоволатилизации может быть возможное загрязнение атмосферного воздуха.
Наибольшего эффекта в очистке загрязненных территорий можно достичь при сочетании разных стратегий ремедиации, например, фиторемедиации и использования микробных сообществ (биоремедиации).