我国污染场地化学氧化修复技术应用特征及再利用潜在腐蚀风险分析

化学氧化修复技术在国内有机污染场地修复中所占比例逐年快速增加,但是残留氧化剂、副产物等产生的再利用潜在腐蚀风险问题也引起了研究人员的关注. 首先,通过实际调研和网络检索对国内137个实际修复案例进行研究分析,总结出我国化学氧化法修复技术应用的4个主要特征,包括主要应用于中小型污染地块、水土协同修复且介质复杂、过硫酸盐占比过大且副产物较多、修复周期短且修复药剂过量现象严重;然后,针对应用最多的过硫酸盐氧化法修复技术,通过资料文献分析和国内外案例场地调研信息,梳理出修复后场地再利用过程中可能产生的残留氧化剂腐蚀、副产物盐分腐蚀及环境条件变化导致的微生物侵蚀等3种主要的腐蚀风险机理,以及定性及定量的腐蚀风险测试方法;最后,结合化学氧化过程及pH、氧化还原条件、盐分和微生物环境条件等发生短期、中期和长期的影响因素,提出了可将化学氧化修复后潜在腐蚀过程风险划分为三阶段的概念模型,以期为化学氧化修复技术实际应用及效果评估提供参考.      

基于全周期场地概念模型的场地环境精准调查应用案例

全周期场地概念模型可以尽可能准确地表征场地实际污染空间分布和赋存状态,有效支撑后期场地精准修复或风险管控工作.本文以京津冀地区某氯代烃污染场地为研究对象,在污染识别、场地初步调查、详细调查和补充调查各阶段分别构建针对性的场地概念模型.采用薄膜界面探测器和高密度电阻率法等现场快速筛查设备的应用,辅助确定了潜在污染源和重点调查区域;同时针对部分位置大量检出氯代有机物代谢产物氯乙烯,判断该场已经发生较为明显的污染物生物降解现象.通过选取典型钻孔和剖面进行降解指示性产物和组分图谱分析,并结合地下水中氯代烃厌氧生物降解潜力综合评分达到22分的结果,判断该场地具有较强的厌氧生物降解能力.这种逐级优化形成针对场地污染调查的全周期场地概念模型,为精准地掌握该场地实际污染情况提供了良好的工作基础和科学支撑.     

微米铁复合生物碳源对地下水中1,2-二氯乙烷的高效去除

1,2-二氯乙烷(1,2-DCA)是一类地下水中常见的难降解饱和氯代烃,为探究厌氧条件下零价铁(ZVI)协同生物作用对其降解规律,采集北京市某氯代烃污染场地地下水及含水层土壤,利用微宇宙实验体系,通过添加由微米级零价铁(mZVI)、生物碳源及营养组成的复合药剂,考察不同条件下1,2-DCA的去除效果,并对地下水理化参数的变化进行长期监测.结果表明:复合药剂添加量为3%时,恒温、避光、匀速振荡的反应条件下,15 d内地下水中的1,2-DCA即可降至低于检出限.中性pH及SO_4~(2-)的存在更有利于1,2-DCA的脱氯降解. 30 d后仅检测到体系中明显的乙烯产生,推测双脱氯消除为1,2-DCA在该体系内的主要降解途径.此外,复合药剂加入后,地下水可长时间维持较低的氧化还原电位(-100～-300 m V)、溶解氧(0. 5 mg·L~(-1))以及适宜的pH值(6. 5～7. 5),利于厌氧微生物活性的维持及脱氯反应的进行.     

电子供体刺激下厌氧微生物对1, 2-二氯乙烷的降解效果

通过添加电子供体进行原位生物刺激可有效降解地下水中的氯代烃,目前国内外常采用接种高效微生物的方法强化这一降解过程,鲜见仅利用实际污染场地含水层土著菌开展的生物降解试验.从北京市某氯代烃污染场地采集地下水样品,仅接种场地含水层沉积物,利用微宇宙实验体系,初步探讨了添加不同种类和质量浓度的电子供体对地下水中1,2-二氯乙烷的去除效果影响.结果表明:①同时添加初级生长基质和电子供体对反应体系进行生物刺激可显著降解地下水中的1,2-二氯乙烷.60 d后,添加1 g/L醋酸钠的反应体系中1,2-二氯乙烷的去除率最高,可达93.9%;添加1 g/L的乳酸钠反应体系次之,去除率为82.2%;添加1 g/L的乳酸的反应体系去除率最低,为61.8%.并且添加醋酸钠的试验体系可长时间维持中性pH及较低的氧化还原电位.②相同条件下,对同种电子供体来说,添加量为1 g/L的试验组中1,2-二氯乙烷的降解效果优于添加量为2 g/L的试验组,推测较高质量浓度的电子供体可对微生物的生命活动产生抑制.③对反应体系中间产物进行监测,仅监测到了乙烯的产生,表明在试验周期内无明显毒副产物积累,1,2-二氯乙烷的降解较为彻底.研究显示,醋酸钠为该试验体系中最适电子供体,添加适宜质量浓度醋酸钠对土著菌进行生物刺激可实现对1,2-二氯乙烷的绿色降解.      

纳米零价铁对衰减停滞期氯代烃污染地下水的实地修复

在处于衰减停滞期的氯代烃污染场地,进行了液相纳米零价铁(nZVI)的现场制备,并针对目标含水层完成了nZVI的2次原位注入.监测结果表明,nZVI的原位注入可有效削减高浓度的氯乙烯(VC)且减缓其向下游的迁移.在第2次注入nZVI后期,在距注入井lm的上游和下游监测井中,氯代乙烯整体呈现降低的趋势;而上游监测井中的氯代乙烷则发生显著反弹;在距注入井2m的下游监测井中,各氯代烃均发生持续降解.总铁浓度变化结果表明,原位注入过程促使部分nZVI短期内向上游发生了定向迁移,导致注入初期上游监测井中氯代烃的削减程度高于下游监测井.乙烯浓度的大幅升高(由1490μg·L-1增加至4110μg·L-1)印证了距注入井2 m的下游监测井中脱氯反应最为显著且彻底,可推测下游适量nZVI的引入有效刺激了含水层优势微生物的协同降解.nZVI原位注入可作为以VC污染为主的衰减停滞期地下水修复的有效手段.以上研究结果可为实际场地大规模治理修复提供参考.     

两种修复模式下CAHs污染地下水的原位对照

为探究氯代脂肪烃（CAHs）污染地下水原位修复的长效性及环境的长期响应，选择华北某废弃化工厂污染区，开展了生物刺激、零价铁（ZVI）-生物刺激耦合中试对照试验，系统对比了2种修复模式下CAHs的降解效率及地下水生物化学参数的动态变化规律.结果表明，修复后长达4~5a内总CAHs含量均降至50 μg/L以下，耦合修复策略提高了CAHs的整体降解效率且未出现浓度反弹，同时可更快速地改善地下环境，为潜在降解菌的生长提供有利条件.两种修复方式对地下水细菌多样性的长期影响基本一致，均有利于向脱硫菌门Desulfobacterota和绿弯菌门Chloroflexi演化.最终生物刺激区总细菌数量高于耦合修复区约1个数量级，但后者地下水中的脱卤球菌属Dehalococcoidia数量（2.1~35）×10³copies/mL反而高于前者（8.3~9.1）×10³copies/mL，这更有利于CAHs的彻底脱氯.