不同化學氧化劑修復苯并[a]芘污染土壤的應用研究

唐禮虎

(上海傲江生態環境科技有限公司，上海 200120)

1 引言

目前已有許多學者做了不同氧化條件下和藥劑組合對土壤中多環芳烴的研究，但多環芳烴的去除效率差異較大，且缺乏工程實用性的比較分析[1～2,4]。

2 材料與方法

2.1 實驗藥劑

本試驗所用的過硫酸鈉(NaS2O8)、過氧化氫(30%，H2O2) 、氧化鈣(CaO)、檸檬酸(C6H8O7)、7水合硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)，以上試劑皆為分析純。

2.2 供試土壤

供試土壤取自遼寧某鋼鐵廠遺留場地，自然風干后用橡膠錘破碎，并去除土壤中建渣和石塊，過篩混合均勻后備用。土壤樣品的pH=6.86，含水率14.5%，有機質含量8.32 g/kg。

2.3 實驗設計

本實驗共設置5個處理，0組處理為空白對照，其余四組處理具體如下。

處理1：過硫酸鈉+雙氧水體系。取混合均勻的3份200 g污染土于燒杯中，按按土樣濕重的1.8%投加過硫酸鈉溶液(濃度為1 mol/L)15.1 mL，攪拌均勻，再加入10%雙氧水試劑5.1 g，攪拌并養護7 d。

處理2：過硫酸鈉+生石灰體系。取混合均勻的3份200 g污染土于燒杯中，按土樣濕重的1.8%投加過硫酸鈉溶液(濃度為1 mol/L)15.1 mL，攪拌均勻，再加1.8 g生石灰(過硫酸鈉和氧化鈣物質的量比為1∶4)，攪拌并養護7 d。

處理3：過硫酸鈉+硫酸亞鐵-檸檬酸螯合劑。取均勻的200 g污染土于燒杯中，先加入配好的0.5 mol/L硫酸亞鐵-0.1mol/L檸檬酸混合溶液8.6 mL，攪拌均勻，再加入17.1 mL過硫酸鈉溶液(濃度為1 mol/L， n(Na2S2O8)/n(FeSO4·7H2O)/n(C6H8O7·H2O))=20/5/1)，攪拌并養護后7 d。

處理4：雙氧水+硫酸亞鐵+檸檬酸(pH值調節劑)。取均勻的200 g污染土于燒杯中，取1 mol/L檸檬酸溶液調節土壤pH值至5。再加入0.5 mol/L硫酸亞鐵溶液7.7 mL，攪拌均勻；之后再加入10%雙氧水試劑32 g；(雙氧水(30%)以土壤質量4.8%添加，m(Na2S2O8)/m(FeSO4·7H2O)=10：1)，攪拌并養護7 d。

2.4 分析方法

土壤pH測點采用電位法(HJ 962-2018)；土壤中苯并[a]芘的濃度檢測采用《土壤和沉積物 半揮發性有機物的測定 氣相色譜-質譜法》(HJ 834-2017)。土壤含水率采用烘干法測定；土壤總有機碳( TOC) 采用焚燒法測定。

2.5 修復效果評估

土壤中苯并[a]芘的降解率R定義為：氧化處理后的土壤中苯并[a]芘濃度C2與空白對照組土壤中苯并[a]芘濃度C1的百分比值，公式如下:

(1)

3 結果與討論

0處理中，原土苯并[a]芘濃度平均為34.5 mg/kg。相對于原土，2組處理中苯并[a]芘的濃度高于對照組2.15mg/kg，即生石灰+過硫酸鈉的藥劑組合對降低土壤中苯并[a]芘沒有明顯的氧化效果，這與楊永奇[5]的研究結果一致。有研究表明堿活化過硫酸鈉能夠顯著降低土壤中多環芳烴的濃度[1]，修復效果差異可能是由于污染土不同的原因。

1組處理、3組處理以及4組處理都表明都有一定的效果，其樣品中苯并[a]芘的濃度依次為9.99 mg/kg、17.29 mg/kg和9.85 mg/kg，與0組處理相比，苯并[a]芘的濃度降低了71.1%和49.9%和71.5%，過硫酸鈉+雙氧水體系、過硫酸鈉+硫酸亞鐵-檸檬酸螯合劑體系和雙氧水+硫酸亞鐵+檸檬酸體系能夠顯著氧化分解土壤中苯并[a]芘的濃度。許多研究表明當過硫酸鈉或雙氧水作為氧化劑，以雙氧水或檸檬酸螯合Fe2+對土壤中多環芳烴具有良好的效果[1,4]。

相比于1和4組處理，3組處理(過硫酸鈉+硫酸亞鐵-檸檬酸螯合劑)處理中苯并[a]芘濃度分別高于1和4組中濃度7.31 mg/kg和7.45 mg/kg。通常情況下，過硫酸鹽比雙氧水在土壤中更加長效，雙氧水在土壤中的半衰期僅數分鐘至數十分鐘，反應速度很快，本實驗中氧化養護時間為7 d，可能土壤中還有部分尚未完全反應的過硫酸鈉，在短時間內過硫酸鈉和污染物尚未完全反應，而過氧化氫已經與土壤反應完全。

但施工便利性上分析，4組處理(雙氧水+硫酸亞鐵+檸檬酸(pH調節劑))中雙氧水是唯一的電子供體，大量雙氧水加入土壤中會在使土壤短時間內產生大量氣泡，修復土體積迅速膨脹，增加異位化學氧化施工難度(圖1)。

圖1 不同處理中苯并[a]芘的濃度和降解率

4 結論

(1)過硫酸鈉+生石灰的藥劑配比對供試土壤中苯并[a]芘的降解沒有效果。

(2)過硫酸鈉+雙氧水、過硫酸鈉+硫酸亞鐵+檸檬酸、雙氧水+硫酸亞鐵+檸檬酸三個藥劑配比中，過硫酸鈉+雙氧水和雙氧水+硫酸亞鐵+檸檬酸(pH調節劑)藥劑去除率最高，在71.1%～71.5%之間，兩組處理都滿足第二類用地管控值標準，但施工便利性上分析，過硫酸鈉+雙氧水藥劑配比要優于雙氧水+硫酸亞鐵+檸檬酸(pH值調節劑)的藥劑配比。