过硫酸盐对化工污染场地苯系物修复效果研究
1.引言
土壤是人类和陆地上一切生物赖以生存的最为重要的基础物质和支撑,也是自然环境非常重要的组成部分,紧密联系着有机界和无机界,此外土–水–气–生等环境要素之间也有着非常密切的关联[1],土壤不仅在农业生产中占据基础位置,也是污染物进行净化的重要场所。但是土壤的净化污染物功能具有一定的局限性,其对污染物的容纳度具有一定的限定,所以一旦污染物进入土壤,就很难降解,而且会随着时间的推移而不断累积,最终影响人类的健康。
我国地质条件复杂,地形多变,耕地面积仅为全世界耕地面积的7%,远低于世界平均水平,但人口总数是世界总人口的25%,不但要保障土壤生态环境质量的健康,还要使得土壤资源具有可持续利用性。伴随着我国经济社会的迅猛发展和人民生活水平的日益提高,工业生产和居民生活所造成的城市棕地日益增多,土壤环境污染日趋严重,并且开始对人类自身造成一定的影响。此外,在工业生产过程中,会产生大量的废弃物、污泥、垃圾、污水等有毒有害物质,也会带来严重土壤污染。与此同时,土壤污染之后,随着径流和蒸腾散发等过程,也会直接造成大气环境污染、水体环境污染[2] [3],最终导致城市用地、农业用地和工业用地等受到有机污染物的污染[4] [5],造成了巨大经济损失的同时,还严重威胁生态环境安全和人民群众的身体健康,因此土壤有机污染已经成为我们在经济社会健康发展过程中急需解决的严重问题之一。
2.研究区概况
渭东新城项目位于渭南市东部,属于2018年陕西省重点建设项目之一和渭南市“十三五”重点项目[6]。项目区介于渭南市临渭区南部黄土塬区与渭河平原区之间,研究区南北宽2 km、东西长约20 km,总占地面积约为40 km2。其主要建设内容包括“一城、五镇、一路、一水系”,建成后将使龙湖、石堤河、赤水河、遇仙河、沋河和渭河贯通,并贯穿整个渭东新城,使其成为生态宜居的关中水乡。项目区主要定位为住宅用地、绿化用地和农业用地。其中的“一城”即渭东新城社区建设用地需满足住宅用建设地等土地环境质量控制标准(DB11-2011)和景观绿化用地质量要求(社区内规划有绿地景观和人工湖泊)。然而项目区整治前主要为工业用地,有煤场、水泥厂、商砼厂、油罐制造厂、化工厂、殡仪馆、医用垃圾焚烧厂等20 余家不同程度、不同类型的污染企业。其中“交大瑞森化工厂”早已于上世纪80年代就开始投产,至今已有40年左右的生产历史,厂区内化学品的气味浓烈、在企业周边土层已形成以有机污染为主的黑泥土壤污染带,根据前期调查结果显示,苯系物(BTEX)污染相对较严重,1~1.5 m 深度处土壤苯含量的542 mg/kg,是第一类用地污染物筛选值的542 倍,是管制值的54.2 倍,深度0.5~1 m 土壤乙苯含量约为35 mg/kg,远大于其筛选值(7.2 mg/kg),超标4.83 倍,其次乙苯、邻二甲苯与间/对二甲苯含量也较高。此外,在土体1.5~2.5 m 深度范围内三氯乙烯、1,1,2,2-四氯乙烷、氯仿和萘检出,且均超其相应地管制值,最大超标倍数分别为12、9.3、1.7 和3.2。这些受污染的土地无论是用作建筑或是绿化及农业用地,都将对居民区的空气环境、食品安全和饮水安全产生深远的影响。
3.苯系物修复研究进展及其存在的问题
苯系物是一类非常重要的工业生产原料和溶剂,在工业领域多行业都具有非常重要的地位,苯系污染物主要包括以苯、甲苯、乙苯、二甲苯等物质为主,并混合有多环芳烃(PAHs)、多氯联萘(PCNs)和多氯联苯(PCBs)等物质,是一种组分较为复杂复合物[7]。苯系污染物的主要特性是持久性、难降解性,是一种挥发–半发挥发型有机污染物[8] [9]。在常温下,苯系物呈现为无色透明的液体,并且较容易溶解于有机溶剂之中。苯系污染物的水溶性较差,而其辛醇–水分配系数高,所以易于吸附在土壤颗粒上[10],所以苯系污染物非常容易从水体中迁移到土壤中,使得土壤成为苯系污染物的重要载体[11]。
土壤中苯系物主要来源于废弃物处理以及化工厂泄露,主要通过径流、挥发、淋溶以及浓度梯度差带来的扩散作用等迁入土壤、大气和水体,不仅对生态系统造成威胁,对人类的生命健康也会造成极大伤害。苯系污染物具有强烈的毒性,可以严重危害人体的器官脏器,包括肾脏、肝脏、生殖系统以及神经系统,并表现出强烈的致癌性、致突变性以及致畸性[12],长期接触苯系污染物会对人体的神经系统、肾脏和皮肤造成不可逆的损害,也会对眼睛、粘膜和皮肤造成刺激,甚至出现头晕、恶心、胸闷等症状。此外,苯系物对微生物也具有一定的毒害作用,主要体现在对微生物的生长具有较强的抑制作用。