化工廠區關停后的土壤污染調查及修復治理技術研究

摘要：針對某化工廠區關停后的土壤環境進行了深入的污染調查及修復治理分析，特別聚焦于多環芳烴類持久性有機污染物的檢測與治理。在化工廠區停產后，遺留的化學物質對土壤質量構成了長期的威脅，其中多環芳烴由于其持久性和生物累積性，成為了土壤修復工作的重點。通過系統的樣本采集與測定，詳細記錄了土壤中多環芳烴的濃度和分布，為后續的修復治理工作提供了數據基礎。在修復治理策略上，綜合應用生物修復和物理化學技術，展示了一套有效降低土壤中多環芳烴濃度的方法，對化工廠區土壤環境的修復具有重要意義。

關鍵詞：化工廠區；土壤污染；調查監測；修復治理

引言

本研究聚焦于化工廠區關停后的土壤污染問題，特別是多環芳烴類難以降解的有機污染物，其在土壤中的累積對環境和人類健康構成了長期風險。化工廠長年累月的生產活動導致了土壤中多環芳烴等污染物的累積，其對生態系統的潛在危害隨工廠關停而暴露。本研究旨在通過系統的土壤樣本采集與污染物測定，準確刻畫化工廠區土壤中多環芳烴的分布情況，進而開展針對性的土壤修復研究，為污染土壤的治理與修復提供科學依據和有效方法，以期實現土壤環境的持續改善和生態恢復。

1現場概況

本研究以位于某化工園區西南側的某化工廠為例。該化工廠距離安置小區55m，東側緊鄰園區內道路50m，外圍環繞一條溝渠；自1995年引進資本，經過3年建設，于1998年啟動，擁有3條年產4000t氰化鈉水溶液的生產線，采用輕油裂解法生產[1]；于2020年停產并搬遷，相關設施及建筑已完成清理工作。

在生產過程中，某化工廠產生了廢水、廢氣、固廢3類主要污染物。廢水主要包含氰化鈉溶液廢水和生活廢水；廢氣主要是生產和產品堆放過程中釋放出的HCN和NH3氣體；固廢則涵蓋爐內廢焦、炭灰等，均屬于含氰化物的危險廢物。當前某化工廠地塊的環境狀況亟需深入調查，以制定有效的土壤污染修復方案，確保周邊社區和自然環境的安全與健康。

2現場樣本采集與測定

2.1 土壤監測因子

由于某化工廠區主要涉及氰化鈉水溶液的生產，因此監測因子主要聚焦于含氰化物的污染物，同時包括其他潛在的有害化學物質。監測技術規范依據國家和地方相關土壤環境標準，采用國際認可的采樣和分析方法。

監測因子包括總氰化物、重金屬（如鉛、鉻）、pH、有機物含量等，以全面評估土壤的污染狀況。采集技術遵循《土壤質量 土壤采樣技術指南》（GB/T 36197-2018），確保樣本的代表性和分析結果的準確性[2]。分析方法上采用原子吸收光譜法（AAS）檢測重金屬，紫外分光光度法測定總氰化物，有機物含量則通過高溫燃燒法進行測定。具體監測因子參數及分析方法如表1所示。

2.2 現場點位布設

2.2.1 生產區

每條生產線上游、中游、下游各設置2個點位，共18個點位。

2.2.2 廢水排放區

設置5個點位，以監測廢水對土壤的影響。

2.2.3 廢氣排放區

考慮到廢氣可能的沉降范圍，周圍設置3個點位。

2.2.4 固廢堆放區

設置5個點位，重點監測廢棄物可能的滲透和泄漏。

2.2.5 周邊環境

在廠界東側道路外圍和西南側安置小區附近，各設置2個背景點位，以評估污染是否超出廠區[3]。

另外，采樣點的孔深度根據土壤類型和潛在污染物的特性確定。一般建議，生產區和廢棄物堆放區采樣深度均設為0～1m、1～2m兩個層次，其他區域采樣深度設為0～1m單層次。

2.3 樣品采集

樣品采集是評估土壤污染狀況的基礎。本次采集工作遵循系統性原則，確保各采樣點位能夠全面反映各區域的土壤狀況。采樣區域覆蓋生產區、廢水排放區、廢氣排放區、固廢堆放區及周邊環境區。共設置35個點位，采集58個土壤樣品。采樣過程中，采集人員使用專業采樣工具，避免樣品交叉污染，確保采樣數據的準確性。

2.4 土壤污染調查測定項目

土壤污染調查測定指標的選擇旨在全面評估土壤中潛在的污染物質，確保調查結果的全面性與準確性。基于某化工廠的生產特性和潛在污染物，本次土壤污染調查主要關注4個核心測定項目。

2.4.1 總氰化物

在氰化鈉水溶液的生產中，總氰化物是關鍵監測指標，對其含量進行精確測定。

2.4.2 重金屬（鉛、汞、鎘、鉻）

充分考慮化工生產過程中可能使用或產生的重金屬種類，對其濃度進行詳細測定。

2.4.3 pH

酸堿度是反映土壤環境狀況的基礎指標，對于理解污染物在土壤中的行為和可移動性至關重要[4]。

2.4.4 有機物含量

評估化工廠可能排放的有機污染物并測定其含量，有助于了解廠區土壤中有機污染的程度。

2.5 土壤污染監測結果

本次土壤污染監測項目主要包括總氰化物、重金屬（鉛、汞、鎘、鉻）、pH及有機物含量等，每項監測項目指標均有相對應的檢出限，以確保結果的精確性[5]，實際監測結果可切實反映現場土壤污染情況。表2展示了監測項目、檢出限、點位數、檢出率、點位濃度范圍，以及與土壤環境質量標準的對比。

通過表2分析可知，有機物含量在有些點位超出了第一類用地限值，顯示出該點位區域存在顯著的污染問題；鉻雖然未超出限值，但在部分點位區域接近篩選值，需引起關注。

3多環芳徑修復治理技術

3.1 測定分析方法

多環芳烴測定分析涉及土壤樣品的前處理、萃取、純化和分析，本研究采用先進的氣相色譜質譜聯用技術確保分析結果的精準性。

3.1.1 土壤樣品處理流程

①將樣品放置于冷凍干燥器中，直至重量恒定；②樣品在瑪瑙研缽中研磨至通過100目尼龍篩；③精確取5g過篩樣品置于棕色玻璃離心管中，加入10mL丙酮與正己烷（V∶V=1∶1）混合溶液，利用超聲儀進行30min的浸提；④將樣品在3000rpm下離心10min（此過程重復3次，確保充分提取）；⑤將提取液在45℃、280mBar條件下通過旋轉蒸發儀濃縮至1mL；⑥將濃縮液使用C18固相萃取柱進行純化（柱子預先用3mL正己烷活化）；⑦使用正己烷沖洗，并用8mL正己烷與二氯甲烷（V∶V=7∶3）溶液洗脫，收集濾液在20℃下用高純氮氣吹至近干[6]。

3.1.2 多環芳烴定性定量分析

處理后所得樣品在氣相色譜質譜聯用儀（GC-MS）中進行分析。色譜條件設置使用HP-5MS色譜柱；載氣為高純氦氣（99.99%）；流速為1mL/min。起始溫度60℃，保持2min；隨后以30℃/min升至120℃，保持1min；再以5℃/min升至280℃，保持13min。通過全掃描模式和選擇離子掃描（SIM）方法，對土壤樣品中的多環芳烴進行定性和定量分析。

3.2 測定結果

根據測定結果制訂表3，展示多環芳烴的種類、檢測濃度和相比于背景值的增減情況（篇幅所限，表3中僅列出了部分典型多環芳烴的檢測結果作為示例，基于有機物含量進行監測[7]）。

通過表3分析可知，各類多環芳烴的濃度普遍高于背景值，表明某化工廠區土壤受到了相應物質的明顯污染；苯并[a]蒽、芴、苯并[b]熒蒽、苯并[k]熒蒽、鄰苯二甲蒽的濃度增加，指示了工業活動對土壤環境造成的負面影響。

3.3 修復過程

基于上述結果，某化工廠關停后的土壤修復過程采取了多元化策略，結合生物修復和物理化學技術，確保有效降解土壤中的多環芳烴，恢復土壤的健康狀態。①初始階段，采用土壤洗脫技術，通過加入特定比例的表面活性劑，如1%的非離子型表面活性劑，對土壤進行處理，有效分離出土壤顆粒中吸附的多環芳烴，洗脫效率達到80%以上，顯著降低了土壤中的污染物濃度[8]；②生物修復階段，通過添加經過篩選具有高效降解能力的微生物菌株，如Pseudomonassp和Whiterotfungi，能夠在控制的環境條件（溫度25～30℃，濕度60%～70%）下，分解土壤中的多環芳烴，在經過30～60d的生物處理后，多環芳烴的濃度進一步降低了40%～60%；③采用熱脫附技術處理難以生物降解的殘留污染物，在高溫（300～500℃）下處理土壤，使殘留的多環芳烴分子從土壤顆粒中脫附并通過凈化系統進行安全處理，達到近100%的去除率。

3.4 修復治理效果

治理前后均采用相同的多環芳烴測定分析方法對土壤樣本進行檢測，表4展示了部分關鍵多環芳烴在治理前后的濃度對比，明顯顯示出修復治理措施的有效性。

從表4可以看出，各類多環芳烴的濃度均實現了顯著降低，平均降低率達80%。這一結果，既顯示出了修復措施的有效性，又表明了土壤環境質量已得到明顯改善。同時，土壤修復后的生態恢復情況也受到關注，修復區域的生物多樣性和土壤生物活性均有所提升，進一步證明了修復措施的綜合效果。

結語

上述研究基于某化工廠的工程案例，深入探討化工廠區關停后的土壤污染情況。首先，經現場采樣與測定，發現土壤中有機物含量超出標準值，對土壤造成了嚴重污染；其次，通過多環芳徑修復治理技術揭示了污染土壤中多環芳烴的具體分布情況，為后續修復措施的實行提供了堅實的數據基礎；最后，采取生物修復+物理化學技術的綜合修復策略，有效降低了土壤中多環芳烴的濃度，促進了土壤環境的改善和恢復。上述研究不僅為某化工廠的土壤環境修復提供了可靠的方案和技術支持，也為相似環境下的土壤污染治理工作提供了重要參考，展現出科學研究在實際環境治理中的應用價值。未來，持續優化修復方案并監測土壤長期恢復效果將是相關研究的重要方向。

參考文獻

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作者簡介

付修冶（1990—），男，漢族，遼寧開原人，工程師，大學本科，研究方向為土壤污染修復治理與土地開發利用、土壤污染狀況調查及風險評估。

加工編輯：王玥

收稿日期：2024-04-25