過硫酸鈉聯(lián)合重金屬穩(wěn)定化技術(shù)實現(xiàn)土壤VOCs和重金屬的同步去除

曹孟卓

(中檢集團(tuán)理化檢測有限公司，上海 200436)

1 引言

土壤中的重金屬的穩(wěn)定性由許多化學(xué)過程控制，主要是陽離子交換、吸附-解吸、絡(luò)合物形成、沉淀和微溶化合物的溶解。在土壤中進(jìn)行的過程組合受許多因素控制，包括溫度、水分、酸度和氧化還原條件。使用吸附劑或改良劑的應(yīng)用來調(diào)節(jié)這些因素，將可溶性重金屬進(jìn)行處理，形成穩(wěn)定、低溶解的狀態(tài)。從而降低其流動性和生物可用性，在原位實現(xiàn)重金屬的穩(wěn)定化。在土壤重金屬處理過程中，重金屬穩(wěn)定化土壤修復(fù)技術(shù)已被開發(fā)并運用于工程實踐[5, 6]。

本文針對上海市某坊原工業(yè)區(qū)域地塊土壤揮發(fā)性有機(jī)物和重金屬超標(biāo)的情況，將Na2S2O8和重金屬穩(wěn)定劑聯(lián)合使用，對pH、重金屬(鉛、銻)、浸出(鉛、銻)、揮發(fā)性有機(jī)物(苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(a)蒽)進(jìn)行檢測，探討過硫酸鈉聯(lián)合重金屬穩(wěn)定化技術(shù)對土壤的修復(fù)效果[7～10]。本項目對VOCs和重金屬污染土壤的工程化處理具有一定的參考意義。

2 材料與方法

2.1 試驗方法

E0=2.01V

本場地采用原位穩(wěn)定固化技術(shù)，選用BH重金屬穩(wěn)定劑。主要由金屬螯合劑、粘土礦物、活化劑、增效劑等組成。通過沉淀、物理/化學(xué)吸附、微觀形態(tài)封閉等過程，它可以抑制重金屬的移動，降低污染物的毒性、生物有效性和生態(tài)風(fēng)險。重金屬穩(wěn)定劑添加量為總質(zhì)量的2%～5%。

2.2 評估標(biāo)準(zhǔn)及方法

本項目修復(fù)后土壤的評估目標(biāo)值采用修復(fù)方案中確定的修復(fù)目標(biāo)值，即為《上海市場地土壤環(huán)境健康風(fēng)險評估篩選值(試行)》中篩選值作為評估標(biāo)準(zhǔn)。本次共采集70個修復(fù)后土壤樣品，采用逐個對比法進(jìn)行評估，所有污染物的檢測值分別與其對應(yīng)的評估標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行逐一對比。若某點位中所有污染物的檢測值均低于或等于評估標(biāo)準(zhǔn)時，判定該點位為合格點位。

3 結(jié)果與討論

3.1 揮發(fā)性有機(jī)物分析

圖1為過硫酸鈉對土壤中揮發(fā)性有機(jī)物氧化效果，圖1(a)為苯并(a)芘超標(biāo)土壤經(jīng)過硫酸鈉修復(fù)前后苯并(a)芘的濃度變化情況，結(jié)果顯示，修復(fù)前超標(biāo)土壤中苯并(a)芘濃度范圍為0.42～4.63 mg/kg，經(jīng)過硫酸鈉修復(fù)后土壤中苯并(a)芘濃度為0～0.2 mg/kg，低于評估目標(biāo)值0.4 mg/kg；圖1(b)、圖1(c)和圖1(d)可以看出二苯并(a,h)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(a)蒽修復(fù)前超標(biāo)樣品濃度為0.13～0.73 mg/kg、0.74～9.15 mg/kg以及0.22～1.84 mg/kg，經(jīng)過硫酸鈉修復(fù)后土壤中二苯并(a,h)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(a)蒽濃度均未檢出，去除率達(dá)到100%，遠(yuǎn)低于評估目標(biāo)值。因此，過硫酸鈉對揮發(fā)性有機(jī)物苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(a)蒽的氧化效果較好。

圖1 過硫酸鈉對土壤中揮發(fā)性有機(jī)物氧化效果

圖2為重金屬穩(wěn)定劑BH對土壤中重金屬鉛、銻的鈍化效果，由圖2(a)、2(b)可以看出修復(fù)前超標(biāo)點位土壤中鉛、銻濃度分別為171～744 mg/kg和7.3～20.5 mg/kg，修復(fù)后濃度分別為28.2～79.6 mg/kg和0～2.8 mg/kg，修復(fù)后鉛、銻濃度均低于評估目標(biāo)值140 mg/kg和6.6 mg/kg；由于采用重金屬穩(wěn)定劑對土壤中重金屬進(jìn)行修復(fù)，因此修復(fù)后要加測重金屬浸出濃度[12～16]。圖2(c)為修復(fù)后重金屬鉛的浸出濃度為0～0.0281 mg/kg，均低于評估目標(biāo)值0.1 mg/kg，浸出達(dá)標(biāo)率為100%；圖2(d)為修復(fù)后重金屬銻的浸出濃度，第一次修復(fù)后有34%的樣品銻的浸出未達(dá)標(biāo)，分析原因可能為土壤和藥劑反應(yīng)不充分所致，因此進(jìn)行了第二次修復(fù)。進(jìn)行第二次修復(fù)后銻的浸出濃度為0.0009～0.01 mg/kg，均達(dá)到評估標(biāo)準(zhǔn)。因此，重金屬穩(wěn)定劑BH對土壤中重金屬鉛、銻的鈍化效果顯著，且對鉛的鈍化效果更好。

圖2 重金屬穩(wěn)定劑BH土壤中重金屬鉛、銻鈍化效果

4 結(jié)論

本文研究了過硫酸鈉對土壤中揮發(fā)性有機(jī)物苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(a)蒽的修復(fù)效果，以及重金屬穩(wěn)定劑BH對鉛、銻的修復(fù)效果，研究表明過硫酸鈉對揮發(fā)性有機(jī)物有顯著的降解效果，重金屬穩(wěn)定劑BH對重金屬鉛和銻有較好的鈍化效果，且對鉛的鈍化效果優(yōu)于重金屬銻。