VOC/SVOC污染場(chǎng)地修復(fù)中的二次污染與防治措施研究

梅皓天，江建斌，宋剛練

(上海市地礦建設(shè)有限責(zé)任公司，上海 200436)

揮發(fā)性有機(jī)物(VOC) 和半揮發(fā)性有機(jī)物(SVOC)作為有機(jī)污染場(chǎng)地中常見(jiàn)的典型污染物，主要包括揮鹵代烴、芳烴、苯系物等，由于其具有較高的揮發(fā)性和較高的生物毒性，一旦暴露會(huì)對(duì)人類以及生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，且已被多個(gè)國(guó)家列入優(yōu)先控制污染物名錄中[1]。目前在對(duì)污染場(chǎng)地修復(fù)的過(guò)程中更關(guān)注場(chǎng)地原有污染物的修復(fù)效果，而對(duì)修復(fù)過(guò)程中產(chǎn)生的二次污染往往關(guān)注較少，在我國(guó)多地已先后發(fā)生數(shù)起污染場(chǎng)地修復(fù)過(guò)程中由于二次污染控制不到位而造成的環(huán)境污染事件，且產(chǎn)生了一定的社會(huì)不良影響。

因此本文針對(duì)VOC/SVOC污染場(chǎng)地修復(fù)中常用的幾種修復(fù)技術(shù)，從修復(fù)技術(shù)實(shí)施的不同工藝流程中分析可能存在的二次污染環(huán)節(jié)，同時(shí)針對(duì)VOC/SVOC污染場(chǎng)地修復(fù)中的二次污染問(wèn)題，從大氣、水、固廢、噪聲等方面探討了相應(yīng)的二次污染防控措施，期望能夠?yàn)槠渌袡C(jī)污染場(chǎng)地修復(fù)工程中關(guān)于二次污染的防治提供一定的參考與借鑒。

1 VOC/SVOC污染場(chǎng)地修復(fù)現(xiàn)狀

土壤的VOC/SVOC污染問(wèn)題在全世界范圍內(nèi)廣泛存在，據(jù)統(tǒng)計(jì)在美國(guó)超級(jí)基金污染場(chǎng)地中有84%的污染場(chǎng)地是由VOC或SVOC污染引起的，通過(guò)對(duì)323個(gè)有機(jī)污染場(chǎng)地進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)三氯乙烯和多氯聯(lián)苯是最常見(jiàn)的VOC和SVOC[2]。在歐洲也存在類似情況，有研究表明歐洲有60%的污染場(chǎng)地存在一定程度的VOC或者SVOC污染[3]。根據(jù)我國(guó)的土壤污染狀況調(diào)查結(jié)果顯示，我國(guó)工業(yè)用地中有30%的土壤受到不同程度的有機(jī)污染物污染，主要以多環(huán)芳烴為主[4]。

在美國(guó)超級(jí)基金污染場(chǎng)地中涉及到的修復(fù)技術(shù)有1266個(gè)，其中原位修復(fù)技術(shù)有666個(gè)，異位修復(fù)技術(shù)有600個(gè)，其中在原位修復(fù)技術(shù)中土壤氣提和化學(xué)處理最為常見(jiàn)，而異位修復(fù)技術(shù)中使用最多的是固化穩(wěn)定化與熱處理[2]。我國(guó)近年來(lái)大量開(kāi)展VOC/SVOC污染場(chǎng)地修復(fù)項(xiàng)目，例如染料廠、焦化廠、制藥廠以及石化場(chǎng)地等，但是我國(guó)的修復(fù)手段與修復(fù)技術(shù)還不能和發(fā)達(dá)國(guó)家相比，而且這幾年來(lái)我國(guó)由于城市化進(jìn)程的加快，要求場(chǎng)地修復(fù)盡可能在較短的時(shí)間內(nèi)完成，導(dǎo)致很多污染場(chǎng)地的修復(fù)中使用一些快速、高效的修復(fù)技術(shù)，更多關(guān)注污染物的去除效果，而技術(shù)本身在實(shí)施過(guò)程中存在的二次污染問(wèn)題往往會(huì)被忽略。

2 不同修復(fù)技術(shù)中存在的二次污染

VOC/SVOC污染場(chǎng)地修復(fù)過(guò)程中由于污染物種類、污染程度、場(chǎng)地特點(diǎn)、修復(fù)時(shí)間和成本的不同，所使用的修復(fù)技術(shù)也不同， VOC/SVOC污染土壤在選用修復(fù)技術(shù)時(shí)應(yīng)用較多的為以下幾種：氣相抽提、熱解吸、化學(xué)淋洗、氧化還原和微生物修復(fù)[5]。

2.1 氣相抽提

土壤氣相抽提技術(shù)VOC/SVOC污染場(chǎng)地修復(fù)中應(yīng)用最為廣泛的一種工程技術(shù)，通過(guò)垂直或者水平井貫穿整個(gè)污染土壤區(qū)域，利用抽真空作用將易揮發(fā)污染物萃取出來(lái)，還可以向土壤內(nèi)部注入空氣來(lái)刺激不易揮發(fā)污染物的降解[6]。其主要的工藝流程有：土壤篩分、土壤氣提和尾氣處理，主要流程如圖1所示。在土壤篩分環(huán)節(jié)會(huì)對(duì)土壤造成擾動(dòng)，導(dǎo)致部分VOC/SVOC向外擴(kuò)散；而且萃取出來(lái)的氣體一旦發(fā)生泄露，也會(huì)產(chǎn)生二次污染。

圖1 土壤氣相抽提技術(shù)的主要環(huán)節(jié)

2.2 熱解吸

熱解吸技術(shù)按照溫度可以分為低溫?zé)峤馕?150～315 ℃)和高溫?zé)峤馕?315～540 ℃)，它被廣泛應(yīng)用于VOC/SVOC污染場(chǎng)地修復(fù)中，其主要原理是通過(guò)加熱污染土壤，使沸點(diǎn)在該范圍內(nèi)的有機(jī)污染物得到蒸發(fā)并從土壤中移除，然后收集蒸發(fā)的污染氣體進(jìn)行處理，達(dá)到修復(fù)土壤的目的[7]。其主要的工藝流程有：土壤預(yù)處理、熱解吸和尾氣處理，主要流程如圖2所示。在對(duì)污染土壤進(jìn)行與處理的過(guò)程中，會(huì)發(fā)生氣體泄漏；而且在尾氣處理中也會(huì)發(fā)生VOC/SVOC的逸散，從而造成二次污染。

圖2 土壤熱解吸技術(shù)的主要環(huán)節(jié)

2.3 化學(xué)淋洗

土壤淋洗技術(shù)主要通過(guò)將可以促使土壤中的污染物溶解或者遷移的化學(xué)溶劑注入到污染土壤中，將土壤中的污染物分離、溶解出來(lái)，并將廢液進(jìn)行集中收集處理，從而達(dá)到修復(fù)土壤的目的[8]。其主要的工藝流程有：土壤預(yù)處理、深度洗滌和脫水處理，主要流程如圖3所示。在土壤預(yù)處理環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生VOC/SVOC逸散；在土壤的淋洗修復(fù)中加入的淋洗劑容易殘留在土壤中，可能會(huì)造成潛在的二次污染；修復(fù)完成后收集到的廢氣廢液難以徹底清楚，如處置不當(dāng)VOC/SVOC容易再次回到大氣中造成二次污染。

圖3 土壤化學(xué)淋洗技術(shù)的主要環(huán)節(jié)

2.4 氧化還原

土壤化學(xué)氧化還原技術(shù)常被應(yīng)用于石油烴、苯系物和氯代有機(jī)物污染場(chǎng)地的修復(fù)，其原理是通過(guò)向污染的土壤中加入氧化劑或者還原劑，使土壤中的污染物與氧化劑或還原劑發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為低毒性或者無(wú)毒的物質(zhì)，從而達(dá)到修復(fù)的目的。其主要的工藝流程有：土壤預(yù)處理、藥劑混合和機(jī)械攪拌，主要流程如圖4所示。其中在土壤預(yù)處理環(huán)節(jié)由于對(duì)土壤的破碎篩分可能會(huì)造成VOC/SVOC的逸散；在加入藥劑之后藥劑與污染物發(fā)生一系列氧化還原反應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣，一旦防護(hù)措施不當(dāng)則會(huì)對(duì)周圍大氣造成二次污染；加入的藥劑可能部分會(huì)留存在于土壤中，造成對(duì)土壤的二次污染；防滲工作一旦不到位，則還會(huì)使?jié)B濾液進(jìn)入地下水，造成地下水的二次污染。

圖4 土壤氧化還原技術(shù)的主要環(huán)節(jié)

2.5 微生物修復(fù)

微生物修復(fù)技術(shù)目前被廣泛應(yīng)用于有機(jī)污染場(chǎng)地的修復(fù)中，該技術(shù)的原理是通過(guò)向污染土壤中加入一系列營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、礦物質(zhì)等，通過(guò)好氧微生物的降解作用把有機(jī)污染物降解為無(wú)毒化合物，達(dá)到土壤修復(fù)的目的。其主要的工藝流程有：預(yù)處理、生物降解和脫水處理，主要流程如圖5所示。在微生物修復(fù)過(guò)程中發(fā)生二次污染的環(huán)節(jié)主要在生物降解過(guò)程中，VOC/SVOC等氣體污染物會(huì)隨著曝氣過(guò)程發(fā)生逸散，對(duì)周邊大氣造成二次污染；同時(shí)好氧微生物在降解污染物時(shí)會(huì)產(chǎn)生滲濾液，防滲措施不當(dāng)則會(huì)滲入土壤中對(duì)無(wú)污染土壤造成二次污染；此外微生物復(fù)過(guò)程中通過(guò)微生物的降解作用可能會(huì)生成毒性更高的代謝產(chǎn)物，從而造成新的污染[9]。

圖5 土壤微生物修復(fù)技術(shù)的主要環(huán)節(jié)

3 VOC/SVOC污染場(chǎng)地修復(fù)中的二次污染防控措施

3.1 大氣污染

在對(duì)VOC/SVOC 污染場(chǎng)地修復(fù)過(guò)程中，常常會(huì)發(fā)生VOC/SVOC的逸散和泄漏，主要以揚(yáng)塵、尾氣和氣態(tài)污染物的形式對(duì)大氣環(huán)境造成二次污染，以下從這三方面對(duì)大氣中的二次污染提出相應(yīng)的防控措施。

3.1.1 揚(yáng)塵

揚(yáng)塵主要是在施工過(guò)程中由于土壤擾動(dòng)引起懸浮顆粒物進(jìn)入大氣，對(duì)大氣環(huán)境造成二次污染的現(xiàn)象。在土壤修復(fù)工程中揚(yáng)塵主要來(lái)源于土壤的開(kāi)挖、運(yùn)輸和堆放，因此在這些環(huán)節(jié)要進(jìn)行全方位的管控。首先在土壤開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)選擇小型挖掘機(jī)，同時(shí)控制挖掘范圍，盡量減少污染土壤在空氣中的暴露面積，避免大量揚(yáng)塵滋生，在面對(duì)惡劣天氣時(shí)應(yīng)及時(shí)停工；在污染土壤的運(yùn)輸過(guò)程中要對(duì)污染土壤封閉完好，同時(shí)對(duì)場(chǎng)地道路等具有揚(yáng)塵現(xiàn)象的區(qū)域選擇水汽噴灑設(shè)施進(jìn)行降塵處理；在土壤的堆放過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行覆蓋處理，避免揚(yáng)塵滋生，同時(shí)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)用密目防塵網(wǎng)對(duì)非污染土壤加以保護(hù)；在施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)該設(shè)置揚(yáng)塵濃度在線監(jiān)測(cè)探頭來(lái)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，也可以通過(guò)便攜式的揚(yáng)塵檢測(cè)裝置快速對(duì)大氣環(huán)境中的顆粒物濃度進(jìn)行測(cè)定[10]。

3.1.2 尾氣

尾氣主要是污染土壤修復(fù)過(guò)程中在污染土壤的預(yù)處理階段和土壤修復(fù)設(shè)備運(yùn)行階段所產(chǎn)生的廢氣，以及施工現(xiàn)場(chǎng)的車輛所排放的尾氣。尾氣成分大多為顆粒物、VOC和SVOC等，為了預(yù)防尾氣造成大氣環(huán)境的二次污染，應(yīng)該采取嚴(yán)格的措施。首先在污染土壤的預(yù)處理階段，為了防止尾氣產(chǎn)生以及逸散，應(yīng)該將污染土壤置于密閉的大棚中集中處理，并由引風(fēng)機(jī)將大棚中產(chǎn)生的廢氣攝入尾氣處理系統(tǒng)進(jìn)行吸附處理或者燃燒處理，并且符合排放標(biāo)準(zhǔn)后方可通過(guò)煙囪向外旁排放；針對(duì)熱解吸裝置、氣提裝置等土壤修復(fù)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣，應(yīng)從尾氣處理工藝和尾氣處理設(shè)備兩個(gè)方面著手，在尾氣處理過(guò)程中可以優(yōu)化工藝，研發(fā)新的尾氣處理凈化技術(shù)來(lái)減少二次污染，同時(shí)使用高效、綠色的尾氣處理設(shè)備對(duì)尾氣進(jìn)行處理，以此來(lái)減少二次污染的發(fā)生[11]；針對(duì)施工場(chǎng)地中車輛等排放的尾氣，可以通過(guò)建立相應(yīng)的制度來(lái)進(jìn)行管控，以此來(lái)減少施工過(guò)程中車輛的尾氣排放；同時(shí)應(yīng)對(duì)所有尾氣產(chǎn)生設(shè)備配置在線監(jiān)測(cè)探頭，以此對(duì)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)尾氣的排放進(jìn)行管控。

3.1.3 氣態(tài)污染物

氣態(tài)污染物主要是在土壤修復(fù)中污染土壤和地下水受到擾動(dòng)向外界釋放的污染氣體，其主要來(lái)源于污染土壤的開(kāi)挖、裝卸和運(yùn)輸過(guò)程，污染土壤收到擾動(dòng)時(shí)VOC/SVOC在通過(guò)分子擴(kuò)散作用進(jìn)入大氣造成二次污染，同時(shí)對(duì)污染地下水的不當(dāng)處理也會(huì)使揮發(fā)性氣體進(jìn)入大氣造成二次污染，對(duì)于有特殊氣味的VOC/SVOC還會(huì)產(chǎn)生異味問(wèn)題，因此需要采取相應(yīng)的措施來(lái)防止由于氣態(tài)污染物引起的二次污染的發(fā)生。

首先在污染土壤的修復(fù)過(guò)程中應(yīng)該盡量減少土壤地的擾動(dòng)，如分區(qū)分層清挖，較少污染土壤暴露面積；鋪設(shè)高密度聚乙烯膜覆蓋，減少污染土壤的暴露；對(duì)于VOC/SVOC污染較為嚴(yán)重的場(chǎng)地，為了防止修復(fù)工程實(shí)施期間產(chǎn)生有機(jī)廢氣，應(yīng)該在修復(fù)區(qū)域內(nèi)設(shè)置封閉的大棚，并且安裝廢氣收集處理裝置，若有機(jī)物的異味較大，應(yīng)該噴灑氣味抑制劑，同時(shí)需要安排一定的監(jiān)察人員在大棚周圍進(jìn)行定時(shí)巡查，用便攜式有機(jī)氣體檢測(cè)儀對(duì)TVOC濃度進(jìn)行測(cè)定，以防止有污染物的泄露[12]；此外對(duì)地下水的處理過(guò)程中應(yīng)盡量減少地下水的擾動(dòng)，可以對(duì)污水治理區(qū)進(jìn)行封閉處理或者密閉吹脫處理，防治揮發(fā)性氣體的泄露。

3.2 水污染

在對(duì)VOC/SVOC 污染場(chǎng)地修復(fù)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量廢水，主要包括生活污水、基坑積水、雨水、沖洗廢水以及修復(fù)過(guò)程中添加的藥劑，這些廢水中含有大量的污染物，一旦處理不當(dāng)都可能會(huì)造成場(chǎng)地周邊水體的二次污染，以下從這幾個(gè)方面對(duì)水體的二次污染防治提出相應(yīng)的防控措施。

首先對(duì)于產(chǎn)生的生活污水可以在場(chǎng)地建立污水收集池，減少污水的直接排放，經(jīng)過(guò)統(tǒng)一處理后排放；基坑積水在處理之前需要對(duì)水質(zhì)進(jìn)行鑒別，基坑中的積水來(lái)源非常復(fù)雜，包括地下水滲流、地表水匯流和其他廢水的排放，因此在對(duì)水質(zhì)鑒別后需立即采取相應(yīng)的措施對(duì)基坑積水進(jìn)行處理，防治其下滲對(duì)地下水早晨二次污染；遇到降雨天氣場(chǎng)地內(nèi)的污染土壤經(jīng)過(guò)雨水沖刷會(huì)導(dǎo)致地表水的二次污染，一旦下滲還會(huì)造成地下水的二次污染，因此需要設(shè)置雨水收集池和排水溝，進(jìn)行統(tǒng)一處理后方可排放；在施工過(guò)程中需要對(duì)地表、設(shè)備、車輛等進(jìn)行沖洗，這些沖洗廢水中大多含有污染組分，因此也需要建立專門的廢水收集池進(jìn)行集中處理，統(tǒng)一排放；對(duì)于污染土壤使用淋洗、化學(xué)氧化等技術(shù)手段進(jìn)行修復(fù)時(shí)，使用的修復(fù)藥劑一般使用量較大，因此在修復(fù)時(shí)盡量使用較為安全、環(huán)保的藥劑，化學(xué)藥劑再添加時(shí)應(yīng)該參照前期試驗(yàn)確定的參數(shù)[13]，如注入濃度、注入量和注入速率等，在修復(fù)區(qū)域周邊應(yīng)做好充分的防滲措施，采用抗?jié)B混凝土或采用防滲膜結(jié)構(gòu)加保護(hù)層來(lái)防止污染液外滲，并進(jìn)行工藝優(yōu)化，同時(shí)重視對(duì)廢液的回收處理，使用高效的廢液處理設(shè)備[14]，避免對(duì)水體造成二次污染；此外相關(guān)工作人員應(yīng)定期監(jiān)測(cè)對(duì)廢水水質(zhì)以及藥劑使用過(guò)程中的跑、冒、滴、漏，盡量避免二次污染的發(fā)生。

3.3 固廢污染

在對(duì)VOC/SVOC 污染場(chǎng)地修復(fù)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量固體廢物，主要包括生活垃圾、建筑垃圾和污染的殘余土壤[15]，其中污染殘土中含有較高濃度的有機(jī)污染物，若處置不當(dāng)則會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重的二次污染，因此為防止由于固廢的不當(dāng)處置造成二次污染提出以下幾條措施。首先對(duì)于場(chǎng)地內(nèi)的生活垃圾和建筑垃圾應(yīng)先進(jìn)行清洗再轉(zhuǎn)移到專門的堆放點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一處理；對(duì)于不明廢棄物應(yīng)確定其組成，若是危險(xiǎn)廢物則按照危廢的處置要求進(jìn)行處置，反之則按照一般固體廢物進(jìn)行處理；污染場(chǎng)地內(nèi)的殘土應(yīng)作為重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，首先在車輛等運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)仔細(xì)檢查殘土是否有附著、撒漏等情況，其次對(duì)場(chǎng)地內(nèi)的殘土應(yīng)進(jìn)行集中堆置、統(tǒng)一處理，然后對(duì)于堆放的殘土應(yīng)鋪設(shè)防雨布，減少揚(yáng)塵與雨水的沖刷，避免二次污染的發(fā)生。

3.4 噪聲污染

在對(duì)VOC/SVOC 污染場(chǎng)地修復(fù)過(guò)程中，運(yùn)輸機(jī)械和修復(fù)設(shè)備等工作時(shí)會(huì)造成一定的噪聲污染，會(huì)對(duì)周邊居民以及公共環(huán)境造成嚴(yán)重影響，因此需要做好充分的防控措施避免二次污染的發(fā)生。首先盡量使用低噪聲的機(jī)械設(shè)備，以及避免同時(shí)工作，防止多個(gè)聲源疊加；其次對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)的高噪聲產(chǎn)生設(shè)備應(yīng)安裝隔聲罩、消聲器等裝置，降低強(qiáng)噪音的擴(kuò)散；合理安排施工時(shí)間，避開(kāi)中午、夜間等居民休息時(shí)間。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文首先對(duì)目前的VOC/SVOC污染場(chǎng)地的修復(fù)現(xiàn)狀進(jìn)行探討，然后對(duì)場(chǎng)地修復(fù)過(guò)程中使用較多的幾種修復(fù)技術(shù)進(jìn)行研究，具體分析了氣相抽提、熱解吸、化學(xué)淋洗、氧化還原和微生物修復(fù)5種修復(fù)技術(shù)在各自的工藝環(huán)節(jié)中可能會(huì)產(chǎn)生的二次污染。針對(duì)VOC/SVOC污染場(chǎng)地修復(fù)過(guò)程中的二次污染情況，從大氣、水、固廢和噪聲4個(gè)方面對(duì)二次污染的防控提出了具體的措施，最終是建立一套VOC/SVOC污染場(chǎng)地修復(fù)過(guò)程中的二次污染防治手冊(cè)，旨在為相關(guān)的污染場(chǎng)地二次污染防治提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。