黃攀攀，王 靜，張 峰

(上海格林曼環(huán)境技術(shù)有限公司，上海 200001)

(1)

Fe2++ H2O2→Fe3++HO-+·OH

(2)

本次研究針對(duì)上海市某石油烴土壤污染地塊，探究過碳酸鈉在不同作用條件下的氧化降解土壤中石油烴的效果，為同類型的污染地塊修復(fù)項(xiàng)目提供參考。

1 污染地塊土壤

實(shí)驗(yàn)土壤來源于上海某石油烴土壤污染地塊，土壤污染情況和理化特征參數(shù)如表1所示。該地塊石油烴類污染物主要為高碳鏈段脂肪族石油烴，石油烴分段占比如表2和圖1所示。樣品石油烴測(cè)定嚴(yán)格按照《土壤和沉積物 石油烴(C10-C40)的測(cè)定 氣相色譜法》(HJ 1021-2019)的要求進(jìn)行土壤樣品分析。

表1 污染土壤樣品初始分析結(jié)果Table 1 Initial characteristics of contaminated soil sample

表2 石油烴類分段占比表Table 2 Mass ratio of each segment of petroleum hydrocarbons

2 實(shí) 驗(yàn)

試驗(yàn)涉及的藥劑包括：過碳酸鈉(2Na2CO3·3H2O2，分析純)，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O，分析純)，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

2.1 過碳酸鈉用量對(duì)石油烴降解效果的影響

(1)試驗(yàn)方法

設(shè)置過碳酸鈉的投加質(zhì)量比(過碳酸的質(zhì)量與土壤質(zhì)量的比值)分別為0%、1%、3%、5%、7%、9%，土壤含水率控制在25%±5%，養(yǎng)護(hù)時(shí)間控制在72 h。養(yǎng)護(hù)結(jié)束后檢測(cè)各土壤樣品中石油烴濃度，探究過碳酸鈉投加量對(duì)土壤中石油烴降解效果的影響。

(2)結(jié)果與討論

圖1 不同過碳酸鈉投加比對(duì)土壤中石油烴降解效果的影響Fig.1 Effect of various SPC dosages on TPH degradation at soil samples

如圖1所示，隨著過碳酸鈉投加量的增加，石油烴降解率整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。投加量在1%～5%的區(qū)間內(nèi)，過碳酸的投加量對(duì)石油烴的降解率有顯著效果，當(dāng)投加量為3%時(shí)，土壤中石油烴殘留量已降低至9000 mg/kg(本地塊石油烴的修復(fù)目標(biāo)值)以下；當(dāng)投加量為5%時(shí)，石油烴降解率已能降低至4500 mg/kg(《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB36600-2018)中石油烴(C10-C40)第二類用地篩選值)以下；但是當(dāng)過碳酸鈉投加量達(dá)到5%，增加過碳酸鈉對(duì)石油烴的降解效果無(wú)顯著差異。

根據(jù)本次試驗(yàn)結(jié)果，考慮到后續(xù)實(shí)際修復(fù)工程應(yīng)用等因素，確定后續(xù)試驗(yàn)固定過碳酸鈉投加量為5%。

2.2 硫酸亞鐵活化過碳酸鈉對(duì)石油烴降解效果影響

(1)試驗(yàn)方法

過碳酸鈉投加量為5%，硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)投加量為1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、2.5%和3.0%，土壤含水率控制在25%±5%，養(yǎng)護(hù)時(shí)間控制在72 h。養(yǎng)護(hù)結(jié)束后檢測(cè)各土壤樣品中石油烴濃度，探究硫酸亞鐵活化過碳酸鈉對(duì)土壤中石油烴降解效果的影響。

(2)結(jié)果與討論

Fe3++H2O2→Fe2++H++HO2·

(3)

(4)

根據(jù)本次試驗(yàn)結(jié)果，考慮到后續(xù)實(shí)際修復(fù)工程應(yīng)用等因素，確定后續(xù)試驗(yàn)硫酸亞鐵的投加量為2.5%。

圖2 硫酸亞鐵活化過碳酸鈉對(duì)石油烴降解效果的影響Fig.2 Effect of various FeSO4·7H2O dosages on TPH degradation at soil samples

2.3 過氧化氫與過碳酸鈉對(duì)比驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

(1)試驗(yàn)方法

亞硫酸鐵活化過碳酸鈉降解石油烴的原理與傳統(tǒng)芬頓試劑類似，均是通過Fe2+與H2O2反應(yīng)生成強(qiáng)氧化性的自由基·OH。為對(duì)比過碳酸鈉與傳統(tǒng)芬頓試劑降解土壤樣品中石油烴污染的效果，分別向相同土壤樣品投加5%的過碳酸鈉和5.4%的30%過氧化氫溶液(同等過氧化氫當(dāng)量)，均投加2.5%硫酸亞鐵作為活化劑。

(2)結(jié)果與討論

如圖3所示，同等過氧化氫當(dāng)量的過碳酸鈉與30%H2O2對(duì)土壤中石油烴的降解效果相當(dāng)，降解率分別為57%和46%，過碳酸鈉的降解效果略好于H2O2。

圖3 過碳酸鈉與芬頓試劑降解石油烴對(duì)比圖Fig.3 Comparison of degradation of TPH by SPC and Fenton’s reagent

2.4 土壤修復(fù)工程實(shí)例

按優(yōu)選出的試劑投加比，即土壤質(zhì)量比為5%的過碳酸鈉和2.5%的硫酸亞鐵，應(yīng)用于上海某石油烴土壤污染場(chǎng)地實(shí)際工程修復(fù)中。修復(fù)的污染土壤為155 m3，土壤容重按 1.8 g/cm3計(jì)算，共向需修復(fù)的土壤中投加了7 t的亞硫酸鐵(添加質(zhì)量比為2.51%)和14 t的過碳酸鈉(添加質(zhì)量比5.02%)。

在修復(fù)后的土壤中，共采集了3個(gè)樣品，石油烴(C10-C40)的檢測(cè)結(jié)果為118～159 mg/kg，遠(yuǎn)低于《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB36600-2018)中石油烴(C10-C40)第一類用地篩選值(826 mg/kg)，說明硫酸亞鐵活化過碳酸鈉修復(fù)石油烴污染土壤的效果顯著，

3 結(jié) 論

(1)向石油烴污染土壤施加土壤質(zhì)量比為5%的過碳酸鈉和2.5%的硫酸亞鐵，石油烴降解率達(dá)57%，可滿足GB36600中第二類用地篩選值(4500 mg/kg)的要求。

(2)硫酸亞鐵活化過碳酸鈉降解土壤石油烴的效果與傳統(tǒng)芬頓試劑降解效果相當(dāng)，略優(yōu)于傳統(tǒng)芬頓試劑。

(3)硫酸亞鐵活化過碳酸鈉應(yīng)用于石油烴污染土壤修復(fù)工程中能滿足GB36600中第一類用地篩選值(826 mg/kg)的要求。