VOC/SVOC污染場地修復中的二次污染與防治措施研究

梅皓天，江建斌，宋剛練

(上海市地礦建設(shè)有限責任公司，上海 200436)

揮發(fā)性有機物(VOC) 和半揮發(fā)性有機物(SVOC)作為有機污染場地中常見的典型污染物，主要包括揮鹵代烴、芳烴、苯系物等，由于其具有較高的揮發(fā)性和較高的生物毒性，一旦暴露會對人類以及生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響，且已被多個國家列入優(yōu)先控制污染物名錄中[1]。目前在對污染場地修復的過程中更關(guān)注場地原有污染物的修復效果，而對修復過程中產(chǎn)生的二次污染往往關(guān)注較少，在我國多地已先后發(fā)生數(shù)起污染場地修復過程中由于二次污染控制不到位而造成的環(huán)境污染事件，且產(chǎn)生了一定的社會不良影響。

因此本文針對VOC/SVOC污染場地修復中常用的幾種修復技術(shù)，從修復技術(shù)實施的不同工藝流程中分析可能存在的二次污染環(huán)節(jié)，同時針對VOC/SVOC污染場地修復中的二次污染問題，從大氣、水、固廢、噪聲等方面探討了相應的二次污染防控措施，期望能夠為其他有機污染場地修復工程中關(guān)于二次污染的防治提供一定的參考與借鑒。

1 VOC/SVOC污染場地修復現(xiàn)狀

土壤的VOC/SVOC污染問題在全世界范圍內(nèi)廣泛存在，據(jù)統(tǒng)計在美國超級基金污染場地中有84%的污染場地是由VOC或SVOC污染引起的，通過對323個有機污染場地進行分析，發(fā)現(xiàn)三氯乙烯和多氯聯(lián)苯是最常見的VOC和SVOC[2]。在歐洲也存在類似情況，有研究表明歐洲有60%的污染場地存在一定程度的VOC或者SVOC污染[3]。根據(jù)我國的土壤污染狀況調(diào)查結(jié)果顯示，我國工業(yè)用地中有30%的土壤受到不同程度的有機污染物污染，主要以多環(huán)芳烴為主[4]。

在美國超級基金污染場地中涉及到的修復技術(shù)有1266個，其中原位修復技術(shù)有666個，異位修復技術(shù)有600個，其中在原位修復技術(shù)中土壤氣提和化學處理最為常見，而異位修復技術(shù)中使用最多的是固化穩(wěn)定化與熱處理[2]。我國近年來大量開展VOC/SVOC污染場地修復項目，例如染料廠、焦化廠、制藥廠以及石化場地等，但是我國的修復手段與修復技術(shù)還不能和發(fā)達國家相比，而且這幾年來我國由于城市化進程的加快，要求場地修復盡可能在較短的時間內(nèi)完成，導致很多污染場地的修復中使用一些快速、高效的修復技術(shù)，更多關(guān)注污染物的去除效果，而技術(shù)本身在實施過程中存在的二次污染問題往往會被忽略。

2 不同修復技術(shù)中存在的二次污染

VOC/SVOC污染場地修復過程中由于污染物種類、污染程度、場地特點、修復時間和成本的不同，所使用的修復技術(shù)也不同， VOC/SVOC污染土壤在選用修復技術(shù)時應用較多的為以下幾種：氣相抽提、熱解吸、化學淋洗、氧化還原和微生物修復[5]。

2.1 氣相抽提

土壤氣相抽提技術(shù)VOC/SVOC污染場地修復中應用最為廣泛的一種工程技術(shù)，通過垂直或者水平井貫穿整個污染土壤區(qū)域，利用抽真空作用將易揮發(fā)污染物萃取出來，還可以向土壤內(nèi)部注入空氣來刺激不易揮發(fā)污染物的降解[6]。其主要的工藝流程有：土壤篩分、土壤氣提和尾氣處理，主要流程如圖1所示。在土壤篩分環(huán)節(jié)會對土壤造成擾動，導致部分VOC/SVOC向外擴散；而且萃取出來的氣體一旦發(fā)生泄露，也會產(chǎn)生二次污染。

圖1 土壤氣相抽提技術(shù)的主要環(huán)節(jié)

2.2 熱解吸

熱解吸技術(shù)按照溫度可以分為低溫熱解吸(150～315 ℃)和高溫熱解吸(315～540 ℃)，它被廣泛應用于VOC/SVOC污染場地修復中，其主要原理是通過加熱污染土壤，使沸點在該范圍內(nèi)的有機污染物得到蒸發(fā)并從土壤中移除，然后收集蒸發(fā)的污染氣體進行處理，達到修復土壤的目的[7]。其主要的工藝流程有：土壤預處理、熱解吸和尾氣處理，主要流程如圖2所示。在對污染土壤進行與處理的過程中，會發(fā)生氣體泄漏；而且在尾氣處理中也會發(fā)生VOC/SVOC的逸散，從而造成二次污染。

圖2 土壤熱解吸技術(shù)的主要環(huán)節(jié)

2.3 化學淋洗

土壤淋洗技術(shù)主要通過將可以促使土壤中的污染物溶解或者遷移的化學溶劑注入到污染土壤中，將土壤中的污染物分離、溶解出來，并將廢液進行集中收集處理，從而達到修復土壤的目的[8]。其主要的工藝流程有：土壤預處理、深度洗滌和脫水處理，主要流程如圖3所示。在土壤預處理環(huán)節(jié)會產(chǎn)生VOC/SVOC逸散；在土壤的淋洗修復中加入的淋洗劑容易殘留在土壤中，可能會造成潛在的二次污染；修復完成后收集到的廢氣廢液難以徹底清楚，如處置不當VOC/SVOC容易再次回到大氣中造成二次污染。

圖3 土壤化學淋洗技術(shù)的主要環(huán)節(jié)

2.4 氧化還原

土壤化學氧化還原技術(shù)常被應用于石油烴、苯系物和氯代有機物污染場地的修復，其原理是通過向污染的土壤中加入氧化劑或者還原劑，使土壤中的污染物與氧化劑或還原劑發(fā)生反應，轉(zhuǎn)化為低毒性或者無毒的物質(zhì)，從而達到修復的目的。其主要的工藝流程有：土壤預處理、藥劑混合和機械攪拌，主要流程如圖4所示。其中在土壤預處理環(huán)節(jié)由于對土壤的破碎篩分可能會造成VOC/SVOC的逸散；在加入藥劑之后藥劑與污染物發(fā)生一系列氧化還原反應中會產(chǎn)生大量的廢氣，一旦防護措施不當則會對周圍大氣造成二次污染；加入的藥劑可能部分會留存在于土壤中，造成對土壤的二次污染；防滲工作一旦不到位，則還會使?jié)B濾液進入地下水，造成地下水的二次污染。

圖4 土壤氧化還原技術(shù)的主要環(huán)節(jié)

2.5 微生物修復

微生物修復技術(shù)目前被廣泛應用于有機污染場地的修復中，該技術(shù)的原理是通過向污染土壤中加入一系列營養(yǎng)物質(zhì)、礦物質(zhì)等，通過好氧微生物的降解作用把有機污染物降解為無毒化合物，達到土壤修復的目的。其主要的工藝流程有：預處理、生物降解和脫水處理，主要流程如圖5所示。在微生物修復過程中發(fā)生二次污染的環(huán)節(jié)主要在生物降解過程中，VOC/SVOC等氣體污染物會隨著曝氣過程發(fā)生逸散，對周邊大氣造成二次污染；同時好氧微生物在降解污染物時會產(chǎn)生滲濾液，防滲措施不當則會滲入土壤中對無污染土壤造成二次污染；此外微生物復過程中通過微生物的降解作用可能會生成毒性更高的代謝產(chǎn)物，從而造成新的污染[9]。

圖5 土壤微生物修復技術(shù)的主要環(huán)節(jié)

3 VOC/SVOC污染場地修復中的二次污染防控措施

3.1 大氣污染

在對VOC/SVOC 污染場地修復過程中，常常會發(fā)生VOC/SVOC的逸散和泄漏，主要以揚塵、尾氣和氣態(tài)污染物的形式對大氣環(huán)境造成二次污染，以下從這三方面對大氣中的二次污染提出相應的防控措施。

3.1.1 揚塵

揚塵主要是在施工過程中由于土壤擾動引起懸浮顆粒物進入大氣，對大氣環(huán)境造成二次污染的現(xiàn)象。在土壤修復工程中揚塵主要來源于土壤的開挖、運輸和堆放，因此在這些環(huán)節(jié)要進行全方位的管控。首先在土壤開挖過程中應選擇小型挖掘機，同時控制挖掘范圍，盡量減少污染土壤在空氣中的暴露面積，避免大量揚塵滋生，在面對惡劣天氣時應及時停工；在污染土壤的運輸過程中要對污染土壤封閉完好，同時對場地道路等具有揚塵現(xiàn)象的區(qū)域選擇水汽噴灑設(shè)施進行降塵處理；在土壤的堆放過程中應進行覆蓋處理，避免揚塵滋生，同時對施工現(xiàn)場用密目防塵網(wǎng)對非污染土壤加以保護；在施工現(xiàn)場應該設(shè)置揚塵濃度在線監(jiān)測探頭來進行在線監(jiān)測，也可以通過便攜式的揚塵檢測裝置快速對大氣環(huán)境中的顆粒物濃度進行測定[10]。

3.1.2 尾氣

尾氣主要是污染土壤修復過程中在污染土壤的預處理階段和土壤修復設(shè)備運行階段所產(chǎn)生的廢氣，以及施工現(xiàn)場的車輛所排放的尾氣。尾氣成分大多為顆粒物、VOC和SVOC等，為了預防尾氣造成大氣環(huán)境的二次污染，應該采取嚴格的措施。首先在污染土壤的預處理階段，為了防止尾氣產(chǎn)生以及逸散，應該將污染土壤置于密閉的大棚中集中處理，并由引風機將大棚中產(chǎn)生的廢氣攝入尾氣處理系統(tǒng)進行吸附處理或者燃燒處理，并且符合排放標準后方可通過煙囪向外旁排放；針對熱解吸裝置、氣提裝置等土壤修復設(shè)備運行過程中產(chǎn)生的尾氣，應從尾氣處理工藝和尾氣處理設(shè)備兩個方面著手，在尾氣處理過程中可以優(yōu)化工藝，研發(fā)新的尾氣處理凈化技術(shù)來減少二次污染，同時使用高效、綠色的尾氣處理設(shè)備對尾氣進行處理，以此來減少二次污染的發(fā)生[11]；針對施工場地中車輛等排放的尾氣，可以通過建立相應的制度來進行管控，以此來減少施工過程中車輛的尾氣排放；同時應對所有尾氣產(chǎn)生設(shè)備配置在線監(jiān)測探頭，以此對設(shè)備運行過程中產(chǎn)生的尾氣濃度進行實時監(jiān)測，對尾氣的排放進行管控。

3.1.3 氣態(tài)污染物

氣態(tài)污染物主要是在土壤修復中污染土壤和地下水受到擾動向外界釋放的污染氣體，其主要來源于污染土壤的開挖、裝卸和運輸過程，污染土壤收到擾動時VOC/SVOC在通過分子擴散作用進入大氣造成二次污染，同時對污染地下水的不當處理也會使揮發(fā)性氣體進入大氣造成二次污染，對于有特殊氣味的VOC/SVOC還會產(chǎn)生異味問題，因此需要采取相應的措施來防止由于氣態(tài)污染物引起的二次污染的發(fā)生。

首先在污染土壤的修復過程中應該盡量減少土壤地的擾動，如分區(qū)分層清挖，較少污染土壤暴露面積；鋪設(shè)高密度聚乙烯膜覆蓋，減少污染土壤的暴露；對于VOC/SVOC污染較為嚴重的場地，為了防止修復工程實施期間產(chǎn)生有機廢氣，應該在修復區(qū)域內(nèi)設(shè)置封閉的大棚，并且安裝廢氣收集處理裝置，若有機物的異味較大，應該噴灑氣味抑制劑，同時需要安排一定的監(jiān)察人員在大棚周圍進行定時巡查，用便攜式有機氣體檢測儀對TVOC濃度進行測定，以防止有污染物的泄露[12]；此外對地下水的處理過程中應盡量減少地下水的擾動，可以對污水治理區(qū)進行封閉處理或者密閉吹脫處理，防治揮發(fā)性氣體的泄露。

3.2 水污染

在對VOC/SVOC 污染場地修復過程中會產(chǎn)生大量廢水，主要包括生活污水、基坑積水、雨水、沖洗廢水以及修復過程中添加的藥劑，這些廢水中含有大量的污染物，一旦處理不當都可能會造成場地周邊水體的二次污染，以下從這幾個方面對水體的二次污染防治提出相應的防控措施。

首先對于產(chǎn)生的生活污水可以在場地建立污水收集池，減少污水的直接排放，經(jīng)過統(tǒng)一處理后排放；基坑積水在處理之前需要對水質(zhì)進行鑒別，基坑中的積水來源非常復雜，包括地下水滲流、地表水匯流和其他廢水的排放，因此在對水質(zhì)鑒別后需立即采取相應的措施對基坑積水進行處理，防治其下滲對地下水早晨二次污染；遇到降雨天氣場地內(nèi)的污染土壤經(jīng)過雨水沖刷會導致地表水的二次污染，一旦下滲還會造成地下水的二次污染，因此需要設(shè)置雨水收集池和排水溝，進行統(tǒng)一處理后方可排放；在施工過程中需要對地表、設(shè)備、車輛等進行沖洗，這些沖洗廢水中大多含有污染組分，因此也需要建立專門的廢水收集池進行集中處理，統(tǒng)一排放；對于污染土壤使用淋洗、化學氧化等技術(shù)手段進行修復時，使用的修復藥劑一般使用量較大，因此在修復時盡量使用較為安全、環(huán)保的藥劑，化學藥劑再添加時應該參照前期試驗確定的參數(shù)[13]，如注入濃度、注入量和注入速率等，在修復區(qū)域周邊應做好充分的防滲措施，采用抗?jié)B混凝土或采用防滲膜結(jié)構(gòu)加保護層來防止污染液外滲，并進行工藝優(yōu)化，同時重視對廢液的回收處理，使用高效的廢液處理設(shè)備[14]，避免對水體造成二次污染；此外相關(guān)工作人員應定期監(jiān)測對廢水水質(zhì)以及藥劑使用過程中的跑、冒、滴、漏，盡量避免二次污染的發(fā)生。

3.3 固廢污染

在對VOC/SVOC 污染場地修復過程中會產(chǎn)生大量固體廢物，主要包括生活垃圾、建筑垃圾和污染的殘余土壤[15]，其中污染殘土中含有較高濃度的有機污染物，若處置不當則會對周邊環(huán)境造成嚴重的二次污染，因此為防止由于固廢的不當處置造成二次污染提出以下幾條措施。首先對于場地內(nèi)的生活垃圾和建筑垃圾應先進行清洗再轉(zhuǎn)移到專門的堆放點進行統(tǒng)一處理；對于不明廢棄物應確定其組成，若是危險廢物則按照危廢的處置要求進行處置，反之則按照一般固體廢物進行處理；污染場地內(nèi)的殘土應作為重點關(guān)注對象，首先在車輛等運輸設(shè)備運輸過程中應仔細檢查殘土是否有附著、撒漏等情況，其次對場地內(nèi)的殘土應進行集中堆置、統(tǒng)一處理，然后對于堆放的殘土應鋪設(shè)防雨布，減少揚塵與雨水的沖刷，避免二次污染的發(fā)生。

3.4 噪聲污染

在對VOC/SVOC 污染場地修復過程中，運輸機械和修復設(shè)備等工作時會造成一定的噪聲污染，會對周邊居民以及公共環(huán)境造成嚴重影響，因此需要做好充分的防控措施避免二次污染的發(fā)生。首先盡量使用低噪聲的機械設(shè)備，以及避免同時工作，防止多個聲源疊加；其次對于施工現(xiàn)場的高噪聲產(chǎn)生設(shè)備應安裝隔聲罩、消聲器等裝置，降低強噪音的擴散；合理安排施工時間，避開中午、夜間等居民休息時間。

4 結(jié) 語

本文首先對目前的VOC/SVOC污染場地的修復現(xiàn)狀進行探討，然后對場地修復過程中使用較多的幾種修復技術(shù)進行研究，具體分析了氣相抽提、熱解吸、化學淋洗、氧化還原和微生物修復5種修復技術(shù)在各自的工藝環(huán)節(jié)中可能會產(chǎn)生的二次污染。針對VOC/SVOC污染場地修復過程中的二次污染情況，從大氣、水、固廢和噪聲4個方面對二次污染的防控提出了具體的措施，最終是建立一套VOC/SVOC污染場地修復過程中的二次污染防治手冊，旨在為相關(guān)的污染場地二次污染防治提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。