浅析化工场地污染物分布情况与化学氧化修复技术的实际运用

浅析化工场地污染物分布情况与化学氧化修复技术的实际运用

发表时间：2018-11-14T17:25:17.160Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第21期作者：梁璨

[导读] 本文将针对化工场地污染物分布和化学氧化修复技术的实际运用进行分析和讨论。

同济大学环境科学与工程学院上海市 200092

摘要：化工污染场地作为当前新型的环境问题备受社会关注。当前开展污染场地土壤中的各种污染物根据化工场地的性质不同而种类复杂繁复，一些比较复杂的有机物和无机物污染机制比较复杂使得对于化工场地污染物治理问题成为重要的难点和重点。当前对于化工场地污染物治理过程中，化学氧化修复技术应用可以帮助化工场地污染物得到高效治理。本文将针对化工场地污染物分布和化学氧化修复技术的实际运用进行分析和讨论。

关键词：化工场地；污染；类型；化学氧化修复；技术；运用

一、化工场地污染物分布

当前化工场地污染物因化工场地生产类型的不同而具有多种类型。具体来说，无机盐制造、有机化学原料制造、基础化学原料制造、化学农药、化学药品、氮肥制造、涂料、颜料、合成材料原料制造、专项化学用品制造、煤炭焦化工业、石油工业、焦油生产、硫铵、轻笨、工业萘、蒽、沥青、各类酚等化工产品都是化工场地生产的具体类型。在化工工厂进行生产过程中，会产生出一系列有害物质，多种有害物质通过固液汽三种形态被排出，最终都会附着、渗入场地土壤表面或土壤内部，对土壤造成严重的污染。

（一）化工厂区有机污染物分布情况及危害

当前在化工尤其是焦化工业领域，由于使用煤炭作为主要燃料，化工厂除了提取各类煤化工产品之外，同时还生产多种类型如焦油、硫铵、轻苯、工业萘、蒽、沥青等近40余种化工产品。化工产品生产过程中，一些诸如苯、苯胺、萘、苯并芘、二氧化硫、氮氧化物、亚硫酸、硫化氢、酚等强污染物都会对环境产生危害。在这其中多环芳烃和苯系化合物是最为典型的两种污染物。

笔者通过提取土壤分析后，根据表2-1可知化工场地有机污染物主要由多种多环芳烃（PAHs）构成。由于多环芳烃自身结构及其稳定，很难降解，并会随着化工场地的排污和时间的推移在环境中不断积累。由于多环芳烃具有较强的疏水性，使得其较容易吸附在土壤颗粒或其他有机物表面，多环芳烃的疏水性随着自身苯环数量的增加而随之变强。大量的多环芳烃附着物在土壤中会破坏土壤自身的生物环境，使得土壤难易被生物利用。同时作为特强致癌物，多环芳烃也会随食物链进入人体，对人体造成严重危害。

表2-1场地土壤内多环芳烃分布情况（mg·kg-1）

二、化学氧化修复技术概述及运用

（一）化学氧化修复技术综述

化学氧化修复技术主要通过多种化学氧化剂与污染物产生氧化反应，进而对污染物进行降解或转化为无毒、低毒产物的一种化学性质的修复手段。当前在开展化学氧化修复技术期间，不需要将污染区的污染土壤尽数挖出处理，而是采用在污染区域注入化学氧化剂的方式，时化学氧化剂与有毒污染物进行充分反映，通过时间的推移来降低土壤的污染性。在当前开展化学氧化修复技术过程中，一方面需要通过分散注入技术保障污染区域化学氧化剂的饱和程度，同时还可以针对土壤污染的具体类型选取多种化学氧化剂进行针对性处理。当前主要的化学氧化剂包括过氧化氢、高锰酸钾、Fenton试剂、类Fenton试剂、活化过硫酸钠等。化学氧化修复技术在使用时具有清除污染时间短、污染土壤使用类型多、成本低廉、修复过程中对环境无二次污染等特性，成为当前治理土壤污染的主要方法和手段。

（二）化学氧化修复技术的实际运用

对于样本化工场地而言，主要污染物为重金属和多环芳烃两种类型。所以在具体土壤修复工作开展过程中，对于总金属污染可以使用Fenton试剂来进行修复，而对于多环芳烃则可以使用过氧化氢、高锰酸钾、活化过硫酸钠等试剂进行修复。

1.Fenton试剂实际运用

Fenton试剂在参与反应过程中，主要使用Fe2+溶液与H2O2溶液。通过对上述两种溶液的充分融合，使得H2O2进一步分解出OH离子与有机物进行反应。OH自由基离子的氧化还原电位为2.8V，氧化能力极强，同时使用范围也十分广泛。但是如果土壤中含有碳酸根、碳酸氢根与多种有机质时，OH离子会与之发生竞争自由基的反应，进而失去活性，影响土壤修复效果。同时Fe2+离子自身也极易被氧化，Fenton溶液在混合过程中就会失去一定的氧化性，使得氧化修复效果降低。在具体的运用过程中，笔者通过对土壤加入Fenton试剂，随着试剂浓度的增加，土壤中多环芳烃的含量也逐渐降低，最后经测算，经过Fenton试剂处理后的土壤，多环芳烃的去除率在72%~84%左右且当Fenton试剂浓度为2.5mmol/g时，去除率最大。

2.过氧化氢试剂的实际运用

过氧化氢自身的氧化还原电位为1.77V，在日常生活中过氧化氢主要作为消毒剂而被广泛应用。过氧化氢在与污染物进行反应过程后会直接生成水和氧气，不会对修复土壤产生出二次污染，这对于土壤修复而言有着重要的意义。由于过氧化氢稳定性极差，在常温环境下十分容易分解，所以在利用过氧化氢试剂进行土壤化学氧化修复过程中，需要多次投加方能达到修复效果。

在实际应用过程中，随着土壤中过氧化氢浓度的不断增加，土壤内的多环芳烃含量也随之降低，但是由于过氧化氢分解速率远远大于自身与多环芳烃进行反应的速度，使得土壤内多环芳烃的降解速率较慢，后续追加投加试剂后降解速率才缓慢回升。可以看出过氧化氢的浓度与多环芳烃降解速率之间呈现出明显的正相关。经测算，不同浓度的过氧化氢对多环芳烃去除率在59%~82%之间且当过氧化氢浓度在

2.5mmol/g时，多环芳烃去除率最高，效果最佳。

3.高锰酸钾试剂的实际运用

高锰酸钾试剂是一种常见的固体氧化剂，由于其自身呈固体粉末状，一方面能够保持一种稳定的形状，不易分解，同时自身具有高氧化还原电位的特点使得其氧化能力极强。高锰酸钾试剂应用广泛，具有易于运输、贮存同时对pH值影响较小等诸多特点。是当前采取化学氧化修复技术时的主流试剂。高锰酸钾在与有机物反应后会生成二氧化锰，后者在土壤中原本就大量存在，所以不会对环境造成二次污染。但是由于工业级的高锰酸钾在制取过程中常会出现多种金属杂质，加之高锰酸钾自身带有颜色，这就需要在使用期间把握使用量以避免影响土壤土质与通透性。在实际运用中经过高锰酸钾的处理，多环芳烃的去除率能够达到95%~98.5%之间，当高锰酸钾浓度为1.0mmol/g时，土壤中多环芳烃的去除率保持在97%左右。

综上所述，在对土壤进行修复过程中，化学氧化修复技术由于自身成本低廉，二次污染小，去除率强的优势成为当前最主要的化工场地土壤修复技术，值得广泛推广。

参考文献

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