隨晉(上海桃浦智創(chuàng)城開發(fā)建設(shè)有限公司，上海 200060)

1 活化過硫酸鈉反應(yīng)原理

過硫酸鹽是常用的反應(yīng)溫和且高效的氧化劑[1]，其中過硫酸鉀溶解度低[2]價格昂貴，過硫酸銨性質(zhì)不穩(wěn)定[3]容易分解，過硫酸鈉溶解度高、價格便宜、穩(wěn)定性好，常用于實(shí)際土壤修復(fù)工程[4]。

過硫酸鈉為強(qiáng)氧化劑，在水中電離會產(chǎn)生硫酸根離子S2O82-，其標(biāo)準(zhǔn)電位E0達(dá)+2.01 V，當(dāng)處于激活條件下，會產(chǎn)生硫酸根自由基，其標(biāo)準(zhǔn)電位E0=2.60 V，與羥基自由基接近為E0=2.80 V[5]。活化條件包括輻射、紫外照射、高溫加熱、過渡金屬離子如：亞鐵、鈷等[6]。在上述活化條件下，—O—O—發(fā)生斷裂同時生成氧化電位高的硫酸根自由基·SO4-，然后通過電子轉(zhuǎn)移方式使污染物被氧化?！O4-在pH較廣的范圍內(nèi)都能發(fā)生作用。pH＞8.5時，·SO4-則氧化水或OH-生成·OH，pH＞12時，則主要為·OH。當(dāng)pH=2～7時，主要為·SO4-。所以，在酸性和堿性條件下，活化過硫酸鈉均能夠產(chǎn)生自由基，發(fā)揮其對有機(jī)污染物的氧化降解作用[7]。

基于活化過硫酸鈉的強(qiáng)氧化性，本研究利用生石灰活化過硫酸鈉對苯并(a)芘、苯并(a)蒽、二苯并(a, h)蒽和苯并(b)熒蒽的半揮發(fā)性有機(jī)污染土進(jìn)行系列氧化實(shí)驗(yàn)，通過濃度梯度得到能滿足工程實(shí)踐的用量比例。并以此為基礎(chǔ)對上海市某多種半揮發(fā)性污染土的修復(fù)進(jìn)行工程實(shí)證。

2 污染物去除研究

取含有苯并(a)芘、苯并(a)蒽、二苯并(a, h)蒽、苯并(b)熒蒽四種污染物的污染土壤，經(jīng)0.2 mm網(wǎng)篩分后，將均勻篩分后的土壤送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行污染物分析，污染土原始污染情況如表1所示。以過硫酸鈉為氧化劑、生石灰為激活劑開展實(shí)驗(yàn)小試。

表1 土壤原始樣濃度

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)本次實(shí)驗(yàn)設(shè)置激活劑投加量比例為2%，氧化劑投加分組。1、2、3組按照0.1%、2%的梯度添加氧化藥劑。加水?dāng)嚢杈鶆蚝箴B(yǎng)護(hù)3天，檢測土壤中各污染物濃度和含水率。

將篩分好的土壤依次稱取200 g，隨后將激活劑加入燒杯中，與土壤攪拌均勻。分別向燒杯中以干粉形式投加氧化劑，并攪拌均勻。投加完畢后，分別加入20 mL純水，充分?jǐn)嚢韬?，用保鮮膜密封燒杯口，在室溫下養(yǎng)護(hù)反應(yīng)3天后檢測各污染物的含量。

根據(jù)小試實(shí)驗(yàn)結(jié)果，2、3組能達(dá)到修復(fù)目標(biāo)；隨著過硫酸鈉投加量的提高，各污染物的去除率都會升高。當(dāng)過硫酸鈉的投加量達(dá)到1%的質(zhì)量比時，苯并(a)芘、苯并(a)蒽、二苯并(a, h)蒽、苯并(b)熒蒽反應(yīng)后測得濃度為0.5、0.7、0.9、0.08 mg/kg，各污染物的去除能滿足GB 36600—2018中第一類用地中對各污染物的篩分要求。當(dāng)過硫酸鈉的投加量達(dá)到2%的質(zhì)量比時，苯并(a)芘、苯并(a)蒽、二苯并(a, h)蒽、苯并(b)熒蒽反應(yīng)后測得濃度為0.4、0.3、0.3、0.05 mg/kg。當(dāng)過硫酸鈉投加量達(dá)到2%，生石灰的投加量也提高到2%時，各污染物反應(yīng)后測得濃度為0.1、0.2、ND、0.3。說明，當(dāng)激活劑的量提高時，其去除率也會升高。

3 項(xiàng)目介紹

本項(xiàng)目位于上海市郊區(qū)，曾經(jīng)作為工業(yè)園區(qū)用地使用；項(xiàng)目共5個污染區(qū)，修復(fù)面積約1 500 m2，污染土方量共約2 500 m3，主要污染物為半揮發(fā)性有機(jī)物苯并(a)芘、苯并(a)蒽、二苯并(a, h)蒽、苯并(b)熒蒽，分布在0～2.5 m層的雜填土土壤。該地塊后續(xù)用地類型為公共綠地、生產(chǎn)防護(hù)綠地、道路用地和河流，根據(jù)健康風(fēng)險評估分析計(jì)算土壤風(fēng)險控制值得出的苯并(a)芘、苯并(a)蒽、二苯并(a, h)蒽、苯并(b)熒蒽的依次為0.55、5.5、0.55、5.5 mg/kg；修復(fù)目標(biāo)值依次為0.55、5.5、0.55、5.5 mg/kg。

3.1 現(xiàn)場中試

選取5 m3污染土壤進(jìn)行中試。將污染土進(jìn)行破碎、篩分，篩除污染土中較大的顆粒，取1個土樣，送實(shí)驗(yàn)室檢測，測定土壤中苯并(a)芘、苯并(a)蒽、二苯并(a, h)蒽、苯并(b)熒蒽的濃度。將篩分好的土壤平均分成3堆，每堆約1.7 m3。依次投加藥劑：(1)1%的氧化鈣和1%的過硫酸鈉；(2)2%的氧化鈣和1%的過硫酸鈉；(3)2%的氧化鈣和2%的過硫酸鈉。加藥后篩分3次，將污染土壤與藥劑混合均勻后灑水養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)完成后取樣送檢，測定目標(biāo)污染物的濃度。

結(jié)果顯示，隨藥劑添加比例增大，污染物去除率不斷增高，當(dāng)過硫酸鈉添加量為2%，氧化鈣投加量為2%時，目標(biāo)污染物均降低至修復(fù)目標(biāo)值以下，具體結(jié)果如表2所示。初始樣中苯并(a)芘、苯并(a)蒽、二苯并(a, h)蒽、苯并(b)熒蒽分別為3.8、4.6、1.9、3.5 mg/kg。

表2 現(xiàn)場中試實(shí)驗(yàn)分組及藥劑投加情況

3.2 工程實(shí)施

本項(xiàng)目污染土壤修復(fù)主要分為以下工序。

(1)場地平整，統(tǒng)一收集、堆放建筑垃圾等雜物。

(2)在場地內(nèi)進(jìn)行異位修復(fù)區(qū)域建設(shè)。本項(xiàng)目修復(fù)場地布置在原有硬化地坪上，為了防止修復(fù)施工過程中異位處置場地內(nèi)污水向外圍擴(kuò)散，在場地四周砌筑擋土墻，高度20 cm，并且在擋土墻外側(cè)設(shè)置倒排溝，將廢水及徑流雨水收集至集水池。集水池布置在場地低洼側(cè)，尺寸為1 m(長)×1 m(寬)×1 m(深)的基坑。

(3)污染土壤開挖與修復(fù)。本項(xiàng)目開挖深度為0～2.5 m，根據(jù)現(xiàn)場條件和項(xiàng)目特征，本地塊基坑開挖時無需進(jìn)行放坡，直接采取垂直開挖的方式進(jìn)行。將污染土壤清挖至土壤修復(fù)作業(yè)區(qū)域，并及時進(jìn)行基坑和側(cè)壁自檢工作，以免少挖和超挖。污染土轉(zhuǎn)運(yùn)至異位修復(fù)區(qū)之后，首先向污染土壤中添加2%的氧化鈣，之后采用Allu破碎篩分設(shè)備對污染土壤進(jìn)行破碎和篩分，篩分2～3次，將石塊和雜物等篩出。土壤經(jīng)過破碎后，80%以上的土壤粒徑小于60 mm，若產(chǎn)生較多的大塊團(tuán)狀土壤(粒徑大于15 cm)，需進(jìn)行再次破碎。在修復(fù)過程中添加2%的過硫酸鈉，并使用Allu破碎篩分設(shè)備將藥劑與污染土壤混合2～3次，使其充分接觸，加藥后的土壤轉(zhuǎn)移至養(yǎng)護(hù)區(qū)域進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)處理，養(yǎng)護(hù)周期3天，養(yǎng)護(hù)后進(jìn)行土壤自檢。

(4)修復(fù)后效果評估與驗(yàn)收檢測。修復(fù)完成后的土壤先采取自檢，當(dāng)修復(fù)滿足目標(biāo)值后，再進(jìn)行驗(yàn)收采樣。污染土壤經(jīng)修復(fù)后全部滿足修復(fù)目標(biāo)值。

(5)修復(fù)完成回填并對地塊進(jìn)行平整和恢復(fù)。修復(fù)達(dá)標(biāo)后的土壤回填至基坑并進(jìn)行平整及壓實(shí)，防止水土流失?；靥钔瓿珊髨龅乇砻娓采w防塵網(wǎng)，減少因揚(yáng)塵產(chǎn)生的二次污染。

4 結(jié)語

本研究采用活化過硫酸鈉，針對場地土壤中半揮發(fā)性有機(jī)污染物苯并(a)芘、苯并(a)蒽、二苯并(a, h)蒽和苯并(b)熒蒽，進(jìn)行修復(fù)效果研究，實(shí)驗(yàn)證明在2%氧化鈣的激活條件下，1%過硫酸鈉能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)污染物的有效去除。以實(shí)驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，進(jìn)一步在實(shí)際工程中進(jìn)行中試和證明，最后得到以2%過硫酸鈉與2%氧化鈣修復(fù)全部污染土方并通過驗(yàn)收。處理后的土壤采用原位回填的方式進(jìn)行處置。該研究比較過硫酸鈉高級氧化修復(fù)多種半揮發(fā)性污染物的效果并進(jìn)行實(shí)際工程應(yīng)用，對半揮發(fā)性有機(jī)物污染土壤的修復(fù)具有實(shí)踐指導(dǎo)意義。