膜界面探测器在有机污染场地调查中的应用研究进展

膜界面探测器(membrane interface probe,MIP)是一种有机污染物的高分辨检测器,已广泛用于污染场地土壤和地下水中挥发性有机污染物污染特征与空间分布的实时原位调查检测. 当前,我国在污染场地土壤的高精度快速筛查技术和装备方面存在较大的需求,但在该领域的自主研发与应用还处于起步阶段. 本文在系统梳理MIP在国内外有机污染场地应用案例的基础上,从文献计量学的角度分析了该领域的研究现状与未来发展态势. 结果表明:自1996年首次有文献报道MIP的应用以来,该领域的发文数量呈逐年增加趋势. 当前,国际上对MIP的研究和应用较多的国家主要为美国和中国. 从已有应用案例来看,MIP主要应用于污染场地中苯系物、卤代烃、石油烃等多种污染物的原位实时检测. MIP的发展主要经历了3个阶段,分别为挥发性有机污染物传感器的研发、场地土壤及含水层污染物的测定,以及探头的联合应用. 其中,MIP与其他多功能探头的有机耦合技术及装备的研发将成为该领域未来研发的重要方向. 基于MIP在场地有机污染物检测中的局限性,并结合我国场地土壤调查的现实需求与关键科学问题,分别从阐明污染物界面传质与扩散机制、设计高性能半透膜材料、研发高精度钻测一体化装备,以及建立相关标准与技术指南等四方面,对我国污染场地土层钻进探测一体化技术与装备的研发需求与发展方向提出了展望.      

农药企业场地土壤中苯系物污染风险及管理对策

苯系物主要包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯和苯乙烯等,是一类重要的环境污染物,可以通过呼吸道、消化道和皮肤等进入人体,对人体产生健康危害.采用吹扫捕集-气相色谱/质谱联用对河北省3个代表性农药企业场地内外土壤的苯系物进行分析,研究了土壤中苯系物的污染特征与健康风险.结果表明,A、B、C这3个企业场地土壤中的苯系物,除苯和苯乙烯外,甲苯、乙苯、二甲苯均有检出.苯系物总含量分别在673.50~32363.50 ng·g-1、nd~6 461.80 ng·g-1、461.70~8 740.80ng·g-1之间.检出的甲苯和乙苯含量(4619.50~7234.30 ng·g-1和364.60~7944.60 ng·g-1)超过加拿大工业用地指导值(370 ng·g-1和82 ng·g-1),场地A生产区灰尘中二甲苯含量甚至超过荷兰土壤干预值(17000 ng·g-1).对于场地外,区域Ⅰ(A周边)和区域Ⅱ(B、C周边)土壤苯系物浓度分别在nd~645.81 ng·g-1和nd~309.13 ng·g-1之间,均低于加拿大农业用地指导值.A、B、C场地内土壤中苯系物非致癌风险分别在2.90E-06~1.32E-04、nd~4.30E-05、1.29E-06~5.64E-05之间,远小于1,说明各场地土壤苯系物不存在明显的非致癌风险.场地外区域Ⅰ和Ⅱ苯系物的总非致癌风险分别在nd~2.02E-06和nd~1.10E-06之间,远低于1,同时也低于对应场地内非致癌风险的平均值.苯系物非致癌风险较高的区域主要集中在场地的下风向,此外,村庄和城镇周边土壤苯系物的非致癌风险略高于其他区域.整体来看,各场地内土壤和灰尘已受到不同程度的污染,场地外的农业用地环境质量也有所下降.据此,提出了企业环境管理和职工安全防护的具体对策建议.     

工业废弃场地再开发的环境评估

由于工业活动地影响,工业废弃场地再开发往往会给公众健康带来许多风险,因此受到各国政府关注.文章对河南某城市进行再开发的工业废弃场地进行了环境调查.结果表明,场地土壤和地下水受到了不同程度的总石油烃和苯系物的污染,部分点位的污染物浓度远远超出了荷兰标准的干涉值水平.作为非水相液体,总石油烃和苯系物会随地下水向场地外迁移.该工业废弃场地未来将作为居住区,居民在该场地上生活会因总石油烃和苯的长期暴露导致健康风险.因此,为保护人体健康,应当在住宅小区建设前进行场地修复.另外,中国还需要进一步修订和完善相应的土壤地下水环境质量标准和污染场地管理的法规.     

粤港澳大湾区典型化工场地苯系物污染特征及迁移规律

以粤港澳大湾区某典型化工污染场地为例,共采集了247个土壤样品和20个地下水样品,探讨了场地苯系物的污染分布特征,利用GMS分别从水平和垂直方向模拟分析了该场地苯系物在土壤与地下水的污染迁移扩散规律.结果表明,场地土壤样品中苯、乙苯、间,对-二甲苯、邻-二甲苯超筛选值,其中苯系物超筛选值的土壤样品主要集中在0. 5～4 m深度范围;地下水样品中苯、乙苯、间,对-二甲苯和邻-二甲苯超标较严重,最大超标倍数分别为140. 00、101. 33、212. 00和103. 40倍,主要分布在浅层地下水.地下水中的苯污染物在水平方向主要以对流/弥散运移方式从西北往东南方向迁移,而在垂向上浮苯主要集中在地下水面处,溶解态苯主要在水动力作用下迁移.模拟验证分析结果表明,MT3D模型能较准确地反映场地苯系物的空间分布和迁移特征,可为粤港澳大湾区化工类污染场地的精准化管控与修复提供科学指导.     

加油站泄漏污染物的迁移分布规律

选择某废弃加油站场地为研究对象,通过采集分析土壤和地下水样品中的铅（Pb）、总石油烃（TPH）、多环芳烃（PAHs）、苯系物（BTEX）、甲基叔丁基醚（MTBE）,分析了污染物在该区域地下环境中的迁移和分布特征.测试结果表明：场地包气带和含水层介质岩性以砂质粉土、粘质粉土和粉质粘土为主,土壤样品中总石油烃（C < 16）和苯均存在超标现象;垂向污染物高浓度值多出现在地下水面附近,其中上层滞水区总石油烃和苯大面积超标,潜水中总石油烃（C < 16）、苯及MTBE超标,承压水尚未被污染.在分析目前石油类污染场地修复技术的基础上,结合场地的实际条件,建议土壤和地下水的修复主要采用异位修复技术.     

轻质非水相流体污染场地的双相抽提修复

某化工生产场地受到了苯系物的污染,并在现场浅层地下水上方形成了由甲苯构成的轻质非水相流体层.采用原位单泵双相抽提技术对该场地进行了修复的中试研究.结果表明,双相抽提技术能通过真空作用同时去除场地中的自由相污染物、受污染的地下水以及受污染的土壤气体,可有效适用于中～低渗透性场地LNAPL污染的原位修复;直接回收自由相污染物是双相抽提工艺修复场地LNAPL污染的主要途径.     

FPXRF用于污染场地铬分布特征及迁移规律研究

采用无扰动、直压式GeoProbe钻机获取铬渣场地不同深度土层(表层至含水层)连续原位样品,应用便携式X射线荧光光谱仪(FPXRF)对土层样品中的铬进行现场测定,并与电感耦合等离子体原子发射光谱法测定值进行对比,分析FPXRF测试数据质量。实验结果表明,在优化的分析测试条件下,现场测试结果与实验室测试结果一致,FPXRF检出限为19.89 mg/kg。FPXRF现场测试的总铬与便携式分光光度计现场检测的六价铬结果揭示,渣堆区包气带和第一含水层均受到重金属铬污染,渣堆边缘区包气带中铬含量出现间歇性降低、升高的动态变化过程,含水层介质中总铬和六价铬浓度最高值分别达400 mg/kg、390.4 mg/kg,渣堆区深部土壤污染物由渣堆渗滤液垂向迁移导致;渣堆下游土层污染范围主要为第一含水层,由渣堆区深部土层中重金属铬在地下水侧向径流作用下迁移扩散导致。研究结果为工作区土壤和地下水环境风险评价及修复工程设计实施提供了参考依据。     

典型铬渣污染场地的污染状况与综合整治对策

对比了国内外污染场地的管理现状.通过方法学筛选国内2处化工厂的铬渣堆存场地作为典型铬渣污染场地,并对土壤和地下水进行采样分析.结果表明,这2处铬渣污染场地均存在土壤和地下水污染,特别是在铬渣堆积区域的土壤中w(总Cr)超过当地土壤背景值的数倍～数十倍,地下水中w(Cr6+)超过Ⅴ类地下水质量标准达1 000倍.Cr6+极易迁移扩散,污染面积大,其中1号铬渣污染场地污染土壤总量约19.5×104 m3,2号场地污染土壤深度约达4 m.通过分析2处典型铬渣污染场地污染特性,提出了全国铬渣污染场地综合整治对策的技术路线和规划.      

农药企业场地苯系物污染风险及调控对策

苯系物是一类重要的环境污染物,可通过呼吸道、消化道和皮肤进入人体而产生危害,其毒性主要表现在对人体致畸、致突变和致癌等方面.以河北省某农药企业为例,采用吹扫捕集气质联用、固体吸附/热脱附-气相色谱和EPA健康风险评价模型,对场地内苯系物的分布及人体健康风险进行了综合分析,并据此提出相应的风险调控对策建议.结果表明,厂区内土壤、灰尘、空气、地下水及废水中均不同程度检出苯系物,生产区内灰尘中苯系物含量较高(7.33 mg.kg-1),其中甲苯的含量(5.64 mg.kg-1)超过了加拿大工业用地标准.设定10 a、20 a、30 a这3个工作年限情景,相应的总非致癌危害指数分别为4.19×10-3、8.25×10-3和1.22×10-2,均小于1;苯的致癌危害指数依次是1.70×10-7、3.34×10-7和4.92×10-7,小于10-6,表明该企业场地苯系物对职工尚没有造成明显的致癌和非致癌风险,但是随着工作年限的增加,职工受到健康危害的风险程度加大.基于研究结果,提出了厂区环境质量改善和人员安全防护的风险对策建议.     

土壤理化性质对污染场地环境风险不确定性的影响

以某化工污染场地中挥发性有机物苯的环境风险评价为例,研究了土壤有机质含量、土壤含水率、土壤容重等理化性质对风险评价结果的影响.在土壤污染物苯浓度不变的前提下,土壤有机质含量、土壤含水率和土壤容重在场地条件下随机取值的变异范围分别为0.31%～2.31%、0.12～0.25和1.25～1.75 g/cm3.10 000次蒙特卡罗模拟结果表明,在95%置信水平下,苯的总致癌风险(概率值)在1.45×10-5～2.74×10-5之间.在该场地条件下,土壤有机质含量是影响苯风险不确定性的最主要因素,其对风险评价结果不确定性的贡献率高达90.2%;土壤含水率和土壤容重的贡献率分别为5.6%和4.2%.因此,在土壤污染健康风险评价过程中,应对理化参数进行敏感性分析,对评价结果影响较大的关键参数取值需慎重.      

Sorption of BTEX mixtures to organobenonites

Organobentonites synthesized by replacing the metal ions in bentonite with cetyltrimethylammonium (CTMA) or tetramethylammonium cation(TMA) were investigated for their behaviors to sorb benzene, toluene, pxylene from water. The results served to distinguish the sorption mechanisms (adsorption or partition) of the two types of organobentonites. Bentonites modified with short-chain alkyl functional groups(e, g., TMA) sorb organic contaminants primarily by an adsorption process, in which the sorbed amount decreases with increasing steric hindrance of the organic compound and the process exhibits a competitive effect because of steric hindrance in multisolute systems. In contrast, the sorption of contaminants to organobentonites modified with long-chain alkyl groups (e. g., CTMA) occurs by partition process without exhibiting a competitive effect, and the additional organic compounds may induce a cosorptive effect. In the latter case, the measured distribution coefficients of organic compounds between organobentonites and water( log Kd ) are positively correlated with the octanol-water partition coefficients of the compounds (logKow) and the sorption process exhibits no competitive effect in multi-solute systems.     

空气中苯系物测定方法的比较

主要讨论了用活性炭吸附,二硫化碳解析气标中的苯系物,比较工作曲线和标准曲线法的差异。其中苯乙烯在两者中的差异较大,用工作曲线更准确。     

城市典型花卉苯系物的释放规律研究

采用热脱附-气相色谱/质谱联机对城市3种典型花卉植物变叶木、夹竹桃、广东万年青释放苯类物质的规律进行测定表明:3种植物均释放苯系物中的3种,分别是甲苯、乙苯、苯乙烯,苯和二甲苯没有检出;3种花卉单位时间内释放苯类物质由多到少排列依次为广东万年青>变叶木>夹竹桃,且所释放出来的苯系物中,苯乙烯的含量最高;3种植物释放苯类物质的日变化呈单峰型,一天中14:00-15:30释放量最大。环境因子温度和光照强度是植物释放苯系物的主要影响因素。     

不同下垫面苯系物的挥发行为研究

结合石油化工区挥发性污染物泄漏控制的需要,选取淄博地区代表性的砂土、壤土和水3种下垫面,对苯系物的挥发行为进行试验研究,得到了不同类型下垫面中苯系物单组分及其混合物的挥发动力学曲线、最优拟合公式和挥发动力学模型.结果表明,3种下垫面中,苯系物组分及混合物的挥发速率大小依次为:苯>甲苯>BTEX>二甲苯>乙基苯;而苯系物在静水面上的挥发最快,砂土中次之,壤土中挥发最慢.另外,3种下垫面中苯系物的挥发速率常(系)数与蒸气压的关系均呈线性正相关,挥发速率系数随着组分蒸气压的增大而明显增大.下垫面对苯系物挥发的影响机制主要表现为对挥发面积和介质在挥发扩散过程中可利用孔隙通量的影响.     

BTEX在地下环境中的自然衰减

通过室内模拟柱实验研究了BTEX在地下环境中的自然衰减过程,发现BTEX通过以细砂为介质的模拟地下环境时确实发生了自然衰减,挥发和生物降解作用是其自然衰减的重要机制.以苯为例,其在水中的质量浓度为11.40 mg/L左右时,挥发和生物降解作用占自然衰减的比例分别是16.36%和4.91%;而甲苯浓度为3.30 mg/L左右时,两者所占比例分别是11.04%和41.50%.可见BTEX中各组分衰减规律不同.BTEX浓度越大,其挥发得也越快,挥发对自然衰减的作用越大.微生物降解作用对甲苯更有效,占自然衰减的41.50%,间、对二甲苯次之占8.49%,而苯和乙苯很难被降解.     

蚊香和佛香燃烧过程中苯系物的排放研究

利用小型烟雾箱对6种市售蚊香和5种佛香燃烧过程进行采样研究,定量分析释放的5种苯系物(苯、甲苯、乙苯、对/间二甲苯、邻二甲苯),利用单室质量平衡模型分别计算排放系数.结果表明,蚊香和佛香的不同品牌之间苯系物的排放系数相差较大,蚊香中5种苯系物的平均排放因子分别是77,101,94,250,94μg/g,佛香中5种苯系物的平均排放因子依次是732,598,2084,2349,221μg/g.蚊香与佛香燃烧释放物中含量最高的苯系物均是间/对二甲苯,分别占总含量的41%、39%.取测得的最大排放速率,采用室内空气质量模型模拟一般条件下蚊香和佛香燃烧释放苯系物对室内空气的影响,分析结果显示,燃烧蚊香造成室内苯、甲苯和乙苯的最大模拟浓度分别是31,45,86μg/m3,燃烧佛香造成室内苯、甲苯和乙苯的最大模拟浓度为65,66,187μg/m3.     

室内空气中苯系物污染现状及治理措施

苯系物指苯及苯的同系物,室内空气中的苯系物主要包括苯、甲苯和二甲苯。本文介绍了室内空气中苯系物的来源以及对人体的危害作用,讨论了目前室内苯系物的治理措施,为苯系物的治理提供一定的理论依据。     

热脱附法在测定空气中苯系物上的应用

对热脱附-气相色谱测定苯系物方法中的几种常用吸附剂进行了选择比较。结果表明,在测定苯、甲苯、乙苯、二甲苯以及苯乙烯时,TenaxTA/Carbograph1TD复合型吸附剂的综合吸附效率最好。TenaxTA/Carbograph1TD复合型吸附剂的检出限、精密度、准确度和保存期都得到了良好的结果,能够满足监测分析的要求。     

活性炭吸附苯系物性能的研究进展

人类活动排放的挥发性有机物（VOCs）,尤其是苯系物（BTEX）,不仅影响空气质量,还会对人体健康产生不同程度的危害。室内苯系物具有浓度低、释放周期长及来源复杂等特点。由于活性炭（AC）优异的孔道结构和易调控的表面化学性质,采用活性炭吸附苯系物是封闭/半封闭空间空气污染控制的最有效策略之一。本文综述了封闭/半封闭空间苯系物的理化特征、活性炭的物理化学性质及其吸附苯系物的影响因素。这些因素主要包括活性炭物理结构、表面化学性质、苯系物分子结构和吸附条件。此外,还进一步探讨了活性炭再生技术,并展望了针对封闭/半封闭空间苯系物污染的活性炭吸附技术的改进策略。