場地石油烴污染物特征及化學(xué)氧化修復(fù)副產(chǎn)物研究

摘要：石油烴是石油加工與化工原料制造地塊常見的污染物，包含正構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴、烯烴、芳烴、多環(huán)芳烴等多類物質(zhì)。來源不同的石油烴，其特征組分與含量存在差異，將對石油烴在土壤與地下水中的遷移與轉(zhuǎn)化等過程產(chǎn)生影響?？梢愿鶕?jù)場地中的石油烴的碳數(shù)分布、色譜圖主峰、診斷比值等參數(shù)，輔助判斷油品的來源、物理化學(xué)性質(zhì)、污染發(fā)生的時間等信息。通過對比場地內(nèi)不同來源的石油烴污染物的組份特征，研究過氧化氫糞、過硫酸鹽、高錳酸鹽、臭氧對石油烴污染土壤地下水的化學(xué)氧化修復(fù)機(jī)理，分析副產(chǎn)物種類及其對土壤理化性質(zhì)的影響，討論緩解副產(chǎn)物對場地性質(zhì)的影響方法，并對化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)行展望，以期為石油烴污染場地風(fēng)險評估、修復(fù)方案設(shè)計等提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：石油烴；診斷比值；化學(xué)氧化；副產(chǎn)物

中圖分類號：X53 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

前言

石油烴是石油行業(yè)地塊土壤中典型的特征污染物，通過對277個有機(jī)污染場地污染物類型分析顯示，占比最多的3類污染物為：多環(huán)芳烴類（PAHs，54.9%）、石油烴類（49.5%）、苯系物類（36.8%），其中石油烴污染主要為石油加工、化學(xué)原料與化學(xué)品制造類地塊。對于石油烴污染土壤，主要的修復(fù)技術(shù)有微生物降解、化學(xué)氧化、土壤氣相抽提、熱脫附等。化學(xué)氧化技術(shù)具有處理速度快、適用范圍廣等特點，得到廣泛的應(yīng)用，據(jù)統(tǒng)計目前化學(xué)氧化技術(shù)在中國場地修復(fù)中的應(yīng)用占比達(dá)20%左右，在美國超級基金場地中占比23%。常用的化學(xué)氧化修復(fù)藥劑有：過氧化氫類試劑、過硫酸鹽、臭氧、高錳酸鹽等。

石油烴的來源范圍廣、包含物質(zhì)種類多，由于這些物質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，其生物降解能力、與氧化藥劑反應(yīng)速率等存在差異。因此在開展化學(xué)氧化修復(fù)前，如能分析場地石油烴的來源與組成特點，進(jìn)行藥劑篩選與工藝調(diào)整，研究氧化修復(fù)副產(chǎn)物生成情況，可以為優(yōu)化修復(fù)工藝參數(shù)、提升修復(fù)效率等提供理論支撐?？蓛?yōu)化修復(fù)效率。

1石油烴污染來源與組成特點

1.1石油烴污染來源

原油及其煉制與加工油品，如汽油、柴油、航空煤油、燃料油、潤滑油、機(jī)油、齒輪油等，含有正構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴、姥鮫烷（Pr）、植烷（Ph）、烯烴、芳烴、PAHs、甾烷、萜烷等多類物質(zhì)。在中國建設(shè)用地土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，明確了石油烴（C10-C40）、苯、甲苯、乙苯、二甲苯、部分PAHs等物質(zhì)的篩選值與管控制。油品中的正構(gòu)烷烴的碳原子為線性排列，易被微生物降解；Pr與Ph等為原油中常見的類異戊二烯類烷烴，具有規(guī)則的甲基支鏈，nC17／Pr、Pr/Ph等作為診斷比值，可用于鑒別油品來源；甾烷、萜烷類等在水中溶解度小，在自然條件下難以降解，同時與原油的產(chǎn)地相關(guān)，常被用做油品來源的生物標(biāo)志物。

目前中國土壤中石油烴（C10-C40）分析的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)是可被正己烷或正己烷一丙酮提取，經(jīng)硅酸鎂吸附凈化后，正癸烷與正四十烷之間的有機(jī)化合物，其為多類物質(zhì)的混合物，部分烷烴、烯烴、芳烴、PAHs、甾烷、萜烷等，均可被該方法檢出。在風(fēng)險評估、修復(fù)方案設(shè)計等過程中，除了部分芳烴、多環(huán)芳烴外，通常將這些物質(zhì)作為石油烴整體進(jìn)行考慮。

1.2不同來源的石油烴組成特點

原油、汽油、柴油、機(jī)油等不同來源的石油烴，其碳數(shù)主要分布、PAHs分布、甾烷類生物標(biāo)志物含量等組成的特征見表1。

石油烴進(jìn)入土壤環(huán)境后，在揮發(fā)、吸附、溶解、對流、生物降解等一系列的物理化學(xué)與生物作用下，其組成將產(chǎn)生變化。具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)微生物降解速率較慢，石油烴組分的生物降解由易到難：正構(gòu)烷烴gt;單環(huán)芳烴gt;PAHsgt;生物標(biāo)志物。因此可以通過分析石油烴的組成特征，初步判定石油烴污染的來源，結(jié)合診斷比值鑒別石油烴污染生物降解的程度，可以為后期選擇污染修復(fù)技術(shù)以及確定修復(fù)工藝等提供參考。