多環(huán)芳烴污染土壤化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)應(yīng)用研究

周欣 張代榮 李萍

摘要：本文在分析了PAHs法污染土壤修復(fù)常用技術(shù)基礎(chǔ)上，以化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)為例，結(jié)合案例，探討了該技術(shù)在多環(huán)芳烴污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用，對(duì)打贏藍(lán)天碧水凈土保衛(wèi)戰(zhàn)具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：多環(huán)芳烴;化學(xué)修復(fù)技術(shù);土壤污染;氧化法

中圖分類(lèi)號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）02-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.02.051

Abstract：Based on the analysis of the common technologies of PAHs polluted soil remediation， this paper takes chemical oxidation remediation technology as an example，and discusses the application of this technology in PAHs polluted soil remediation，which has positive practical significance for winning the battle of blue sky and clear water and clean soil.

Key words：PAHs;Chemical remediation technology;Soil pollution;Oxidation method

多環(huán)芳烴（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，簡(jiǎn)稱(chēng) PAHs）是一類(lèi)含有兩個(gè)或以上苯環(huán)的碳?xì)浠衔铮哂兄掳?、致畸、致突變性。多環(huán)芳烴主要來(lái)自化石燃料及生物質(zhì)燃料不完全燃燒以及工業(yè)工藝過(guò)程及泄漏事故等。多環(huán)芳烴具有疏水性，這一特點(diǎn)使其能夠易吸附于固體顆粒和水體沉積物，從而得以在土壤中長(zhǎng)期存在。且多環(huán)芳烴在動(dòng)植物體內(nèi)積累，隨著大氣可遠(yuǎn)距離遷移，環(huán)境危害及潛在威脅較大。因此，做好多環(huán)芳烴污染土壤修復(fù)，對(duì)打贏藍(lán)天碧水凈土保衛(wèi)戰(zhàn)具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

1 PAHs法污染土壤修復(fù)常用技術(shù)

1.1 物理修復(fù)技術(shù)

多環(huán)芳烴物理修復(fù)技術(shù)，是指利用各種物理方法將受PAHs污染的土壤中的有機(jī)物含量分離或去除。目前，物理修復(fù)PAHs污染土壤技術(shù)主要有超臨界萃取、蒸汽抽提和熱脫附技術(shù)等。物理修復(fù)技術(shù)在PAHs污染土壤中的應(yīng)用，具有修復(fù)成本高，且物理法修復(fù)只是將土壤中的污染物進(jìn)行了轉(zhuǎn)移，并未實(shí)現(xiàn)土壤中的PAHs污染物真正的消除。因此，物理修復(fù)技術(shù)在PAHs污染土壤中的修復(fù)效果難以達(dá)到預(yù)期效果。

1.2 生物修復(fù)技術(shù)

生物修復(fù)技術(shù)包括微生物修復(fù)技術(shù)和植物修復(fù)技術(shù)，其中，前者主要是指在適宜環(huán)境背景下，將馴化的土著微生物或?qū)⑻囟ń到庑Ч耐庠葱晕⑸镆胧躊AHs污染土壤中，從而將土壤中的有毒有害物質(zhì)降解成低毒或無(wú)毒;后者主要是指利用植物及其根部將受PAHs污染土壤中的污染物進(jìn)行吸收、代謝、揮發(fā)、吸附或根際分泌物降解等，從而實(shí)現(xiàn)污染土壤中PAHs的轉(zhuǎn)移、降解。生物修復(fù)技術(shù)成本低，處理效果好，但生物修復(fù)技術(shù)易受到土壤土質(zhì)及土壤環(huán)境因素影響，在修復(fù)過(guò)程中產(chǎn)生的降解產(chǎn)物毒性甚至比原污染物毒性更高。

1.3 化學(xué)修復(fù)技術(shù)

化學(xué)修復(fù)技術(shù)是指利用化學(xué)物質(zhì)氧化、還原、催化等性能，將受PAHs污染土壤中的污染物轉(zhuǎn)化、降解為低毒、無(wú)毒物質(zhì)?；瘜W(xué)修復(fù)技術(shù)在受PAHs污染土壤修復(fù)應(yīng)用中具有快速、徹底、經(jīng)濟(jì)和可靠等技術(shù)特點(diǎn)，使其在有機(jī)物或無(wú)機(jī)物污染修復(fù)中應(yīng)用廣泛，尤其是多環(huán)芳烴污染土壤分解、處理中占據(jù)重要地位。

2 化學(xué)氧化法技術(shù)種類(lèi)及其特點(diǎn)

2.1 Fenton法

在Fe2+/H2O2中，在Fe2+催化作用下分解H2O2，產(chǎn)生（·OH）烴基自由基。烴基自由基具有很強(qiáng)的氧化能力和親電子能力，能夠?qū)⒂袡C(jī)物分子氧化為CO2和H2O，具有反應(yīng)速度快、操作簡(jiǎn)便、效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。

2.2 高錳酸鹽氧化法

利用高錳酸根離子與陽(yáng)離子組成鹽類(lèi)，具強(qiáng)氧化性，廣泛應(yīng)用于受石油烴類(lèi)污染的土壤修復(fù)中。這一方法修復(fù)效率高，但對(duì)高錳酸鹽投加量要求嚴(yán)格，投加過(guò)少達(dá)不到預(yù)期修復(fù)效果，投加過(guò)量易造成土壤板結(jié)，污染地下水。

2.3 H2O2氧化法

H2O2作為一種強(qiáng)氧化劑，應(yīng)用于受PAHs污染土壤修復(fù)，產(chǎn)生H2O和O2，對(duì)土壤酸堿度及土壤類(lèi)型要求不高，廣泛應(yīng)用于大多數(shù)PAHs污染土壤修復(fù)。但也要注意該工藝處理受PAHs污染土壤修復(fù)時(shí)，H2O2溶液妥善存放，預(yù)防分解等問(wèn)題。

2.4 類(lèi)Fenton法

利用含鐵針鐵礦、磁鐵礦等有機(jī)/無(wú)機(jī)材料，或Fe3+鹽溶液替代Fenton試劑中使用的Fe2+分解H2O2，從而生成·OH。近年來(lái)，隨著光、微波、電等輔助技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步促進(jìn)了Fenton反應(yīng)，又進(jìn)一步衍生出光-Fenton法、微波-Fenton法、電-Fenton法等類(lèi)Fenton法，修復(fù)受PAHs污染效果更好。與傳統(tǒng)Fenton法修復(fù)PAHs相比，效果更好，拓展了活化H2O2反應(yīng)pH值范圍，但H2O2消耗量較大的問(wèn)題應(yīng)予重視。

2.5 O3氧化法

O3具有很強(qiáng)的氧化能力，能夠去除有機(jī)污染物、無(wú)機(jī)污染物，常作為消毒劑，在不揮發(fā)性有機(jī)污染物和揮發(fā)性有機(jī)污染物處理方面潛力巨大。O3不僅可以利用其自身強(qiáng)氧化性直接氧化污染物，還可通過(guò)其分解所產(chǎn)生的·OH達(dá)到間接氧化污染物的效果。由于O3氧化電位高，在處理難降解有機(jī)物方面具有廣泛應(yīng)用前景。但是由于O3具有強(qiáng)腐蝕性，在修復(fù)過(guò)程中要注意選材的耐蝕性。此外，O3需要以土壤中的孔隙作為其流動(dòng)及傳遞途徑，以便污染物獲得充分接觸和反應(yīng)。因此，O3在砂質(zhì)類(lèi)PAHs污染土壤修復(fù)效果更佳。

3 PAHs污染土壤修復(fù)中的案例分析——以化學(xué)氧化法為例

3.1 案例概況

某項(xiàng)目為生產(chǎn)油漆、涂料等有機(jī)化工品，2010年停產(chǎn)搬遷。根據(jù)用地規(guī)劃，未來(lái)將作為商住用地，經(jīng)前期現(xiàn)場(chǎng)勘察，發(fā)現(xiàn)該工廠遺留場(chǎng)地含有苯并芘、苯并蒽、苯并熒蒽、二苯并蒽等PAHs污染物。受污染的土壤約1.5萬(wàn)m3。

3.2 修復(fù)方法

根據(jù)場(chǎng)地污染物調(diào)查，經(jīng)過(guò)修復(fù)技術(shù)工藝比選，決定采用異位化學(xué)氧化法修復(fù)。修復(fù)的工藝方法主要包括污染土壤預(yù)處理、加藥篩分化學(xué)氧化處理、養(yǎng)護(hù)、驗(yàn)收、回填等。（1）清挖轉(zhuǎn)運(yùn)。根據(jù)場(chǎng)地受污染土壤修復(fù)規(guī)模，決定將該工廠受PAHs污染土壤分層分批次清挖，修復(fù)深度為2-3m，同步推進(jìn)污染處理，并將清挖過(guò)程中產(chǎn)生的大塊土壤破碎，降低粒徑（控制在50mm以下），單獨(dú)堆放，為土壤修復(fù)藥劑混合做好準(zhǔn)備。轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中需要對(duì)運(yùn)輸車(chē)輛進(jìn)行密閉運(yùn)輸。（2）預(yù)處理。將預(yù)先配置的氧化劑與受PAHs污染土壤進(jìn)行混合、攪拌，將污染土壤平鋪成1m厚度長(zhǎng)方形土體，依次添加適量活化劑（由挖掘機(jī)鋪灑）和氧化劑（配成液體噴灑），利用專(zhuān)業(yè)篩分混合設(shè)備，實(shí)現(xiàn)土壤篩分、破碎和混合等功能。（3）養(yǎng)護(hù)。利用挖掘機(jī)等機(jī)械設(shè)備將預(yù)處理后的土壤遷移至養(yǎng)護(hù)區(qū)，要求土壤含水率>30%，土壤養(yǎng)護(hù)天數(shù)為3～5d。（4）驗(yàn)收。分批次（500m3）對(duì)受PAHs污染土壤修復(fù)養(yǎng)護(hù)樣品進(jìn)行檢測(cè)驗(yàn)收，達(dá)標(biāo)的由第三方驗(yàn)收、登記;未達(dá)標(biāo)的繼續(xù)進(jìn)行二次加藥修復(fù)，直至達(dá)標(biāo)。（4）回填。驗(yàn)收合格后將修復(fù)后的達(dá)標(biāo)土壤回填。

3.3 主要參數(shù)

根據(jù)該場(chǎng)地土壤現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，確定受PAHs污染土壤修復(fù)工藝相關(guān)氧化劑投加參數(shù)：生石灰活化劑，藥劑規(guī)格為85%以上，投加比2～5%;過(guò)硫酸鈉氧化劑，藥劑規(guī)格為99%，投加比1%～2%。

3.4 修復(fù)結(jié)果

修復(fù)完成，經(jīng)第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)修復(fù)結(jié)果進(jìn)行采樣、檢測(cè)、評(píng)估。結(jié)果如表1。均達(dá)到了修復(fù)目標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

利用氧化劑的氧化性或氧化劑分解過(guò)程中產(chǎn)生的自由基強(qiáng)氧化性，從而達(dá)到破壞有機(jī)污染物分子結(jié)構(gòu)，將毒性污染物降解為無(wú)毒或低毒物質(zhì)?；瘜W(xué)氧化法修復(fù)PAHs污染土壤具有污染物降解徹底、降解速度快的顯著特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]潘棟宇，候梅芳，劉超男，等.多環(huán)芳烴污染土壤化學(xué)修復(fù)技術(shù)的研究進(jìn)展[J].安全與環(huán)境工程，2018（3）：54-59.

[2]付奕舒.多環(huán)芳烴污染土壤化學(xué)氧化修復(fù)及案例研究[J].綠色科技，2019（4）：88-89.

[3]冉宗信.土壤多環(huán)芳烴及其化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J]云南化工，2019（2）：33-35.

收稿日期：2020-01-07

作者簡(jiǎn)介：周欣（1987-），女，漢族，碩士研究生，中級(jí)工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境化學(xué)。