多環芳烴污染土壤化學氧化修復技術應用研究

周欣 張代榮 李萍

摘要：本文在分析了PAHs法污染土壤修復常用技術基礎上，以化學氧化修復技術為例，結合案例，探討了該技術在多環芳烴污染土壤修復中的應用，對打贏藍天碧水凈土保衛戰具有積極的現實意義。

關鍵詞：多環芳烴;化學修復技術;土壤污染;氧化法

中圖分類號：X53 文獻標識碼：A 文章編號：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

多環芳烴（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，簡稱 PAHs）是一類含有兩個或以上苯環的碳氫化合物，具有致癌、致畸、致突變性。多環芳烴主要來自化石燃料及生物質燃料不完全燃燒以及工業工藝過程及泄漏事故等。多環芳烴具有疏水性，這一特點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期存在。且多環芳烴在動植物體內積累，隨著大氣可遠距離遷移，環境危害及潛在威脅較大。因此，做好多環芳烴污染土壤修復，對打贏藍天碧水凈土保衛戰具有積極的現實意義。

1 PAHs法污染土壤修復常用技術

1.1 物理修復技術

多環芳烴物理修復技術，是指利用各種物理方法將受PAHs污染的土壤中的有機物含量分離或去除。目前，物理修復PAHs污染土壤技術主要有超臨界萃取、蒸汽抽提和熱脫附技術等。物理修復技術在PAHs污染土壤中的應用，具有修復成本高，且物理法修復只是將土壤中的污染物進行了轉移，并未實現土壤中的PAHs污染物真正的消除。因此，物理修復技術在PAHs污染土壤中的修復效果難以達到預期效果。

1.2 生物修復技術

生物修復技術包括微生物修復技術和植物修復技術，其中，前者主要是指在適宜環境背景下，將馴化的土著微生物或將特定降解效果的外源性微生物引入受PAHs污染土壤中，從而將土壤中的有毒有害物質降解成低毒或無毒;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行吸收、代謝、揮發、吸附或根際分泌物降解等，從而實現污染土壤中PAHs的轉移、降解。生物修復技術成本低，處理效果好，但生物修復技術易受到土壤土質及土壤環境因素影響，在修復過程中產生的降解產物毒性甚至比原污染物毒性更高。

1.3 化學修復技術

化學修復技術是指利用化學物質氧化、還原、催化等性能，將受PAHs污染土壤中的污染物轉化、降解為低毒、無毒物質。化學修復技術在受PAHs污染土壤修復應用中具有快速、徹底、經濟和可靠等技術特點，使其在有機物或無機物污染修復中應用廣泛，尤其是多環芳烴污染土壤分解、處理中占據重要地位。

2 化學氧化法技術種類及其特點

2.1 Fenton法

在Fe2+/H2O2中，在Fe2+催化作用下分解H2O2，產生（·OH）烴基自由基。烴基自由基具有很強的氧化能力和親電子能力，能夠將有機物分子氧化為CO2和H2O，具有反應速度快、操作簡便、效率高、設備簡單等優勢。

2.2 高錳酸鹽氧化法

利用高錳酸根離子與陽離子組成鹽類，具強氧化性，廣泛應用于受石油烴類污染的土壤修復中。這一方法修復效率高，但對高錳酸鹽投加量要求嚴格，投加過少達不到預期修復效果，投加過量易造成土壤板結，污染地下水。

2.3 H2O2氧化法

H2O2作為一種強氧化劑，應用于受PAHs污染土壤修復，產生H2O和O2，對土壤酸堿度及土壤類型要求不高，廣泛應用于大多數PAHs污染土壤修復。但也要注意該工藝處理受PAHs污染土壤修復時，H2O2溶液妥善存放，預防分解等問題。

2.4 類Fenton法

利用含鐵針鐵礦、磁鐵礦等有機/無機材料，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，隨著光、微波、電等輔助技術的應用，進一步促進了Fenton反應，又進一步衍生出光-Fenton法、微波-Fenton法、電-Fenton法等類Fenton法，修復受PAHs污染效果更好。與傳統Fenton法修復PAHs相比，效果更好，拓展了活化H2O2反應pH值范圍，但H2O2消耗量較大的問題應予重視。

2.5 O3氧化法

O3具有很強的氧化能力，能夠去除有機污染物、無機污染物，常作為消毒劑，在不揮發性有機污染物和揮發性有機污染物處理方面潛力巨大。O3不僅可以利用其自身強氧化性直接氧化污染物，還可通過其分解所產生的·OH達到間接氧化污染物的效果。由于O3氧化電位高，在處理難降解有機物方面具有廣泛應用前景。但是由于O3具有強腐蝕性，在修復過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及傳遞途徑，以便污染物獲得充分接觸和反應。因此，O3在砂質類PAHs污染土壤修復效果更佳。

3 PAHs污染土壤修復中的案例分析——以化學氧化法為例

3.1 案例概況

某項目為生產油漆、涂料等有機化工品，2010年停產搬遷。根據用地規劃，未來將作為商住用地，經前期現場勘察，發現該工廠遺留場地含有苯并芘、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m3。

3.2 修復方法

根據場地污染物調查，經過修復技術工藝比選，決定采用異位化學氧化法修復。修復的工藝方法主要包括污染土壤預處理、加藥篩分化學氧化處理、養護、驗收、回填等。（1）清挖轉運。根據場地受污染土壤修復規模，決定將該工廠受PAHs污染土壤分層分批次清挖，修復深度為2-3m，同步推進污染處理，并將清挖過程中產生的大塊土壤破碎，降低粒徑（控制在50mm以下），單獨堆放，為土壤修復藥劑混合做好準備。轉運過程中需要對運輸車輛進行密閉運輸。（2）預處理。將預先配置的氧化劑與受PAHs污染土壤進行混合、攪拌，將污染土壤平鋪成1m厚度長方形土體，依次添加適量活化劑（由挖掘機鋪灑）和氧化劑（配成液體噴灑），利用專業篩分混合設備，實現土壤篩分、破碎和混合等功能。（3）養護。利用挖掘機等機械設備將預處理后的土壤遷移至養護區，要求土壤含水率>30%，土壤養護天數為3～5d。（4）驗收。分批次（500m3）對受PAHs污染土壤修復養護樣品進行檢測驗收，達標的由第三方驗收、登記;未達標的繼續進行二次加藥修復，直至達標。（4）回填。驗收合格后將修復后的達標土壤回填。

3.3 主要參數

根據該場地土壤現場調查，確定受PAHs污染土壤修復工藝相關氧化劑投加參數：生石灰活化劑，藥劑規格為85%以上，投加比2～5%;過硫酸鈉氧化劑，藥劑規格為99%，投加比1%～2%。

3.4 修復結果

修復完成，經第三方檢測機構對修復結果進行采樣、檢測、評估。結果如表1。均達到了修復目標。

4 結語

利用氧化劑的氧化性或氧化劑分解過程中產生的自由基強氧化性，從而達到破壞有機污染物分子結構，將毒性污染物降解為無毒或低毒物質。化學氧化法修復PAHs污染土壤具有污染物降解徹底、降解速度快的顯著特點。

參考文獻

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收稿日期：2020-01-07

作者簡介：周欣（1987-），女，漢族，碩士研究生，中級工程師，研究方向為環境化學。