PRA在焦化厂污染土壤修复目标值制定中的应用

以某焦化污染场地为例,采用PRA(概率风险评价)方法研究了17个人体暴露参数和5个土壤理化性质参数的不确定性对土壤中8种污染物修复目标值的影响.结果表明:PRA与DRA修复目标值的比值仅深层Nap为0.9,其余为1.11~2.49,因此,采用传统的DRA(确定性风险评价)方法制定的修复目标值容易偏保守;将土壤中污染物含量降低到PRA修复目标值所产生的暴露风险均在可接受的范围内,但表层土壤Ben对人体健康产生危害的可能性最大;参数敏感性分析的结果表明成人暴露周期(EDa,贡献率为35%~59.8%)和儿童暴露周期(EDc,6.2%~20.2%)对各污染物修复目标值不确定性的影响均较大,此外,土壤理化性质参数,如土壤有机碳含量(foc)、土壤孔隙中空气体积比(θair,vad)和土壤孔隙中水体积比(θwater,vad)对易挥发的Ben和Nap影响较大,儿童每日土壤摄入量(IRs-c)对不易挥发的BaA~DBA影响较大.     

PRA在焦化厂污染土壤健康风险评价中的应用

以北京市某炼焦化学厂场地污染调查为依据,采用PRA(概率风险评价)研究了15个人体暴露参数和土壤中污染物浓度不确定性对苯、苯并芘健康风险评价结果的影响. 结果表明:对于表层和深层土壤,苯、苯并芘各暴露途径及总暴露途径PRA95％分位值均小于相应DRA(确定性风险评价)风险值;该场地整个土层中苯的PRA总风险值为1.5×10-8~6.9×10-3,苯并芘为2.3×10-9~2.2×10-3,二者95％分位值分别为3.8×10-4和1.1×10-4;苯、苯并芘的DRA总风险值分别为PRA96.8％和99.1％分位值,并且二者的DRA总风险值/PRA95％分位值分别为1.5和3.2,表明DRA风险值偏保守. 参数敏感性分析表明,对苯总风险不确定性贡献较大的为深层土壤中的苯浓度(贡献率为94.63%,下同)和成人暴露周期(4.12%),苯并芘为表层土壤中苯并芘浓度(92.63%)、成人暴露周期(2.40%)、儿童每日土壤摄入量(2.12%)和儿童暴露周期(1.21%).      

焦化厂土壤和地下水中PAHs分布特征及其污染过程

以煤炭为原料的焦化厂是环境中PAHs的主要人为污染源. 针对US EPA(美国国家环境保护局)优先控制的16种PAHs,对苏南某生产历史长达16 a、面积为44.58×104 m2的焦化厂土壤样品中的w(PAHs)以及地下水样品中的ρ(PAHs)进行了分析,并采用统计学方法对PAHs的分布规律进行了研究. 结果表明:表层土壤中除二苯并[a,h]蒽外,其他15种PAHs均被检出;w(2~3环PAHs)平均值占w(∑PAHs)平均值的92.6%,明显高于w(4~6环PAHs). 地下水中只检出强亲水性的萘、二氢苊、苊、芴、菲、蒽等6种低环PAHs,但未迁移至厂外. 厂区内土壤和地下水中PAHs污染均具有典型的区域分布特征,并且均为化厂车间最严重. 土壤防污性能的差异使PAHs在3.0 m黏土层〔K_y(垂向渗透系数)=1.28×10-8 cm/s〕中富集. 高环PAHs主要与有机质结合以固相迁移,因w(TOC)随深度增加而下降,部分高w(高环PAHs)点位土壤有机质吸附过饱和,未被吸附的高环PAHs向深层迁移至5.0 m含水层顶板,但因强疏水性未进入7.0 m含水层. 强亲水性低环PAHs以溶解态迁移进入含水层,但因地下水流动缓慢(流速为3.71×10-6 cm/s),PAHs污染区仅集中在化厂车间及其附近区域.      

焦化厂高环PAHs污染土壤的电动-微生物修复

针对沈阳某焦化场地污染土壤中PAHs高环比例高、浓度高的特点,采用二维空间对称电场、功能性PAHs降解菌剂,进行了工程水平的电动-微生物联合修复试验(面积200 m2,极距1 m,土高0.7 m)。结果表明:极性切换形成的对称电场能使土壤pH保持在中性范围(pH在6.6~6.9),有利于微生物的生长代谢,提高了土壤中总PAHs和高环PAHs的去除率。在98 d时电动-微生物修复去除率达到51.2%,较微生物组提高了18.7%,削减负荷达40.6 g/(m3·d)。其中10种4—6环PAHs的去除率平均提高了20.9%,显示出电动-微生物技术修复焦化场地PAHs污染土壤的可行性及工程化应用前景。     

基于生物可利用性的砷污染土壤修复目标值研究

采用IVG(In Vitro Gastrointestinal)和UBM(Unified BARGE Method)两种体外试验方法,研究了湖北省某一砷污染地块的潮土中,砷在不同浓度梯度和深度梯度下的生物可利用性.结果表明,砷在胃相中的生物可利用性为4.50%～26.41%,在小肠中的生物可利用性为3.95%～22.39%.同时,采用Pearson相关性分析和主成分分析方法探究了人体胃肠可吸收砷的可能来源,发现人体胃肠可吸收利用的砷与土壤中非专性吸附态、专性吸附态、无定形和弱结晶铁铝氧化物结合态砷有显著相关性.通过构建土壤中砷生物可给态浓度的多元线性回归方程,发现土壤pH、总砷含量及砂粒含量是砷生物可给态浓度的主要预测因子.将概率累积分析法获取的地块土壤砷背景浓度上限值与湖北省土壤背景值、GB36600中附录A中潮土砷的背景值进行比较,推导出该地块基于生物可利用性的土壤砷背景浓度上限值为113 mg·kg^-1,结合该地块今后规划为生态保护绿地,可将土壤砷背景浓度上限值作为地块修复目标值制定的参考,在一定程度上可以避免修复目标值过严导致修复成本过高的问题.     

污染地块土壤砷修复目标值确定方法研究

修复目标值的确定是污染地块环境监管的重要环节,通常基于风险评估方法计算风险控制值来确定。而对于砷污染地块,采用HJ 25.3—2019《建设用地土壤污染风险评估技术导则》推荐模型和参数推算得到的修复目标值往往低于土壤砷环境背景值,难以满足监管需求。系统梳理了国内外污染地块土壤砷修复目标值确定方法,探讨了基于土壤环境标准值、传统风险评估、层次化风险评估、等效风险评估及土壤砷环境背景值修正方法的实现路径与实践应用。结合我国污染地块监管策略和砷污染地块开发再利用现状,提出了基于土壤环境背景值、层次化风险评估和生物可给性相关参数修正的土壤砷修复目标值确定方法,旨在为我国砷污染地块的修复和再利用提供更加科学合理的方案。

     

焦化厂多环芳烃污染土壤的强化微生物修复研究

从北京焦化厂采集了多个多环芳烃(PAHs)污染土壤样品,目的是从中分离出PAHs降解菌并确定其适宜的生存条件,进行富集培养后,应用于焦化厂污染土壤的强化微生物修复.分别以美国EPA优先控制的16种PAHs中的一种为唯一碳源,采用平板划线法对降解菌进行分离并通过基因分析方法确定其种属,共获得7种PAHs降解菌,这些菌混合在一起,在适当的浓度条件下,可对16种2～6环的PAHs进行降解.在液体培养基中16种PAHs总浓度(ΣPAH16)为17μg/mL时,单一菌即可生长良好且具有降解活性,但当ΣPAH16为166μg/mL时,不论是单一菌还是混合菌(7种PAHs降解菌),其生长和活性均受到抑制.针对北京焦化厂污染土壤,设计了5组处理,即对照(C)、添加营养物(N)、添加营养物和降解菌(N+B)、添加营养物和表面活性剂(N+S)、以及添加营养物、降解菌和表面活性剂(N+B+S).经过5周的实验,与C组相比,N+B组16种PAHs的去除率平均提高了32%,N+B+S组16种PAHs的去除率平均提高了46%(其中10种4～6环PAHs的去除率平均提高了52%).添加PAHs降解菌和表面活性剂可明显增强土壤中PAHs的降...     

铬污染场地修复技术研究概况

随着工业的发展,人类活动的破坏,土壤重金属污染已经成为了全球研究的热点,其中Cr因其高毒性及致癌性,土壤Cr污染已成为最严重的环境问题。分析了Cr在土壤中的形态变化及吸附/解吸的影响因素,总结了Cr污染土各项修复技术的原理和特点,列举了国内外的一些研究成果。同时,指出了目前我国污染场地修复相关标准存在的问题。最后展望了今后将不同技术组合研究的发展方向,并针对目前土壤修复市场提出了市场监管的建议。     

焦化厂周边PM10-梧桐叶片-土壤介质中PAHs相关性研究

为了研究焦化厂大气可吸入颗粒物（PM₁₀）、梧桐叶片、土壤3介质中PAHs的污染特征、来源及相关性,连续1 a采其周边PM₁₀、梧桐叶片及土壤样品,利用美国EPA8000系列方法进行分析.结果发现,PM₁₀、梧桐叶片、土壤3种介质中PAHs总量年平均值分别为101.11 ng/m³、79.45 ng/g和121.53 μg/g;PM₁₀中苯并(a)蒽、苯并(g,h,i)、荧蒽、苯并(a)芘等高环数的多环芳烃占明显优势;在梧桐叶片中萘、苊、苯并(a)芘和苯并(g,h,i)的含量较高;土壤中苊烯、芘、苯并(a)蒽等3和4环的PAHs占较大比例. 5月梧桐树叶中只含有苊和芘,而且浓度较低,分别为0.16 ng/g和0.63 ng/g;7、8月梧桐叶中PAHs总量显著提高,从39.19 ng/g上升到150.94 ng/g.通过相关性推断,焦化厂PAHs主要来源为复合污染; 梧桐叶片中PAHs各组分浓度与土壤和PM₁₀中各组分的浓度均具有极显著的相关性（p<0.01）.     

多环芳烃类污染土壤强化生物修复技术研究及应用

针对多环芳烃类(PAHs)污染土壤,采用富集培养的方法分离筛选得到高效PAHs降解菌,并作为外源添加至高效复合微生物降解菌剂中运行过程中控制土壤含水率、微生物菌剂、营养物质的投加比例以及人工翻抛频率,开展强化生物修复试验。土壤中PAHs的降解主要出现在前3个月,之后进入生物降解拖尾阶段,土壤中各PAHs的浓度下降缓慢。其中,堆体土壤中低环PAHs、中环PAHs和高环PAHs的最高去除率分别为66.50%、71.78%和56.99%,16种PAHs的平均去除率为64.06%。分别从生物可利用性、微生物激活营养剂、提高供氧效率和微生物菌剂4个因素进行强化生物修复研究。运行结果显示:高密度投加PAHs高效降解菌,并提供适量的营养物质,同时添加生物表面活性剂进行强化,最终污染土壤中总PAHs降解率可以达到85.07%,且16种PAHs均得到显著降解。     

焦化厂不同污染源作用下土壤PAHs污染特征

根据生产工序的不同将焦化场地划分为堆煤区、炼焦区、化产区,共采集40组土壤样品,分析各类污染源作用下场地PAHs污染程度、分布、影响途径及组成特征等.结果表明,场地处于严重污染水平且BaP是健康风险首要关注污染物.按ΣPAHs含量中位数排序,化产区（1733.87mg/kg）>炼焦区（32.86mg/kg）>堆煤区（21.21mg/kg）.对应污染途径依次为化工副产品的泄漏及填埋、烟粉尘大气沉降、煤粉（渣）降雨淋滤.异构体比值法判定的污染源不能明显区分各工序的土壤污染特点且存在偏差,利用ω（低环PAHs）/ω（高环PAHs）比值法进行排序,化产区深层（7.39）>化产区表层（1.33）>堆煤区（1.06）>炼焦区（0.39）,PAHs组成特征受污染源自身特性及外环境作用共同所致.4~5环PAHs是该焦化场地的特征污染物,化产区、堆煤区土壤中Nap、Phe占ΣPAHs比重较高,而炼焦区以BbF、Fla、Chry为主要组分.     

焦化厂不同污染源作用下土壤PAHs污染特征

根据生产工序的不同将焦化场地划分为堆煤区、炼焦区、化产区,共采集40组土壤样品,分析各类污染源作用下场地PAHs污染程度、分布、影响途径及组成特征等.结果表明,场地处于严重污染水平且BaP是健康风险首要关注污染物.按ΣPAHs含量中位数排序,化产区（1733.87mg/kg）>炼焦区（32.86mg/kg）>堆煤区（21.21mg/kg）.对应污染途径依次为化工副产品的泄漏及填埋、烟粉尘大气沉降、煤粉（渣）降雨淋滤.异构体比值法判定的污染源不能明显区分各工序的土壤污染特点且存在偏差,利用ω（低环PAHs）/ω（高环PAHs）比值法进行排序,化产区深层（7.39）>化产区表层（1.33）>堆煤区（1.06）>炼焦区（0.39）,PAHs组成特征受污染源自身特性及外环境作用共同所致.4~5环PAHs是该焦化场地的特征污染物,化产区、堆煤区土壤中Nap、Phe占ΣPAHs比重较高,而炼焦区以BbF、Fla、Chry为主要组分.     

生物源表面活性剂对焦化土壤中多环芳烃增溶效能研究

考察了单一生物源表面活性剂鼠李糖脂、黄腐酸、槐糖脂、烷基糖苷、无患子皂苷及鼠李糖脂与各非离子生物源表面活性剂复配体系对萘和菲的增溶效能,并将优选的淋洗剂体系应用于焦化场地土壤多环芳烃（PAHs）的去除.结果表明：相较其他生物源表面活性剂,鼠李糖脂和黄腐酸对萘的增溶效果更好;对于菲的增溶,槐糖脂的增溶效果更好,这与其较低的临界胶束浓度和多环芳烃的性质有关.生物源表面活性剂复配体系的增溶能力较单一表面活性剂明显增强,以3∶1复配时增溶效果最佳.60 mmol·L^-1的鼠李糖脂-黄腐酸复配体系（3∶1）对土壤中萘的去除率可达96.64%,分别是单一鼠李糖脂和黄腐酸的1.09倍和2.21倍;而对土壤中蒽、苯并（a）蒽和苯并（k）荧蒽的去除率远低于萘,分别为63.31%、42.51%和39.10%,这是由于PAHs与鼠李糖脂-黄腐酸复配体系的相互作用随苯环数的增加而减弱.本研究可为生物源表面活性剂及其复配体系高效修复PAHs污染土壤提供科学依据.     

低山丘陵区焦化厂土壤中PAHs空间分布特征

为了解低山丘陵区焦化厂多环芳烃类污染物空间分布特征,对山西省低山丘陵区某106667m²焦化厂土壤中的16种多环芳烃浓度进行分析,分别从平面和垂向研究污染物迁移扩散规律,结果表明：首先,表层土壤的16种多环芳烃多分布于化产车间,在表层0~0.5m深度范围内土壤中污染物ΣPAHs浓度由高到低顺序为蒸氨洗苯区（991.33mg/kg） > 冷鼓脱硫区（406.50mg/kg） > 污水处理区（97.69mg/kg）;为说明PAHs来源,用高低环比例法进行多环芳烃单体分类计算统计,结果显示该场地的PAHs以M202,M228和M252的组合占优势,但M178仍占一定比例,因此污染源并非单一源,而是以油料燃烧释放的生成物即焦油的跑冒滴漏为主的石油源和燃烧源的混合源;其次,PAHs在不同车间的垂向分布存在差异.其中冷鼓脱硫区污染主要集中于3.0~4.0m,蒸氨洗苯区PAHs集中于地表0~0.5m,污水处理区PAHs集中于地表及深度1.0~2.0m处,这与污染区原工程工艺以及地层结构特点密切相关.     

焦化污染场地土壤多环芳烃的生物强化协同降解工艺研究

以某废弃焦化厂的多环芳烃（PAHs）污染土壤为研究对象,通过耦合表活淋洗、生物降解、化学氧化等技术设计了4种修复工艺,并进行了试验验证。结果表明：针对该实际焦化污染土壤,单一的生物泥浆降解工艺21 d后PAHs可实现58.64%的降解率;采用表活增溶＋化学氧化＋生物泥浆的降解工艺,26 d降解率可达到65.68%,但前置的化学氧化会抑制生物降解效果;采用干筛分+表活分批淋洗+化学氧化的降解工艺降解率可达到85.36%,有效缩短降解时间到13 d内,但土壤中残留的PAHs与土壤颗粒结合紧密,化学氧化降解率仍难以满足大于90%的要求;采用湿筛分+表活分批淋洗+生物泥浆+化学氧化的生物强化协同降解工艺,29 d降解率可达到95.32%,实现了土壤的修复目标。生物强化协同降解工艺路线,综合了多种修复技术的优点,实现了修复技术组合优化,为焦化污染土壤中多环芳烃降解修复提供了可行的工艺路径。

     

焦化污染土壤有机质不同组分中多环芳烃分布及其生物有效性分析

土壤有机质(SOM)是影响土壤中多环芳烃(PAHs)赋存的重要因素,本文对3个地区的PAHs污染土壤,将其分为土壤轻组分(LF)、重组分(HF)以及另外3个有机质组分(松散结合的腐殖质(H1)、稳定结合的腐殖质(H2)和紧密结合的腐殖质(H3)),采用过硫酸盐氧化法间接测定土壤中16种PAHs的生物有效性,分析了氧化前...     

首钢焦化厂环境中多环芳烃分布赋存特征研究

对首钢焦化厂炼焦过程中生成多环芳烃的分布特征进行了初步研究.焦化厂环境中共检测出40多种多环芳烃,其中属于美国国家环保局(EPA)优先控制污染物9种,且大多具有致癌和致突变性.多环芳烃的稳定碳同位素可以初步确定环境颗粒物中PAHs的来源,以及是否混有未燃烧、燃烧不完全或干馏中间产物的颗粒物.研究表明,煤中多环芳烃通过焦化作业以烟尘、煤粒、焦末以及外排废水形式迁移而污染大气、土壤和水环境.     

焦化厂PAHs污染土壤中微生物群落多样性特征

土壤中微生物在多环芳烃(PAHs)的降解过程中起着重要作用。以华北某焦化厂土壤为研究对象,在5个采样点(每个点分6层)采集30个土壤样品,分析土壤环境因子(理化性质和PAHs浓度)、微生物丰度及群落结构,探讨土壤中微生物组成与环境因子间的关系。结果表明:土壤中细菌丰度为5.33~8.89,与土壤深度呈显著负相关(P<0.01),与土壤PAHs、有机碳、全氮浓度呈正相关(P<0.05);土壤中优势细菌类群(门)为变形菌门(Proteobacteria),其相对丰度占比最高达90%,其次是绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和酸杆菌门(Acidobacteria),其占门水平分类细菌数量的64%~97%;细菌类群与环境因子冗余分析表明,焦化厂土壤中细菌群落结构特征是PAHs污染和环境因子共同作用的结果,其中土壤pH与速效钾、PAHs、全氮浓度对土壤细菌群落组成影响明显,PAHs潜在降解菌Proteobacteria丰度与PAHs、全氮、有效磷、速效钾、有机碳浓度呈正相关。     

某焦化场地苯并(a)芘污染空间分布范围预测的不确定性分析

针对目前我国大型工业污染场地调查和污染范围确定过程中的不确定性,以我国某焦化场地为研究对象,选择场地中的特征性污染物苯并(a)芘,分别采用反距离加权模型、Johnson数据正态变换后的普通克里格模型及数据拆分后的组合预测模型,参照北京市污染场地土壤筛选值标准,将大于规定标准0.4 mg·kg-1的区域界定为污染范围,系统阐述空间插值模型对污染范围界定结果的不确定性影响.结果显示,3种插值模型界定的污染范围分别占场地总面积的70.15％、44.78％和57.06％,数据拆分后的组合预测模型插值精度最高,插值结果能较真实地反映场地实际污染情况,通过创建的预测标准误差图显示,预测标准误差大的区域主要集中在污染场地中样点较为稀疏的右上位置和有高值点的中下部区域.本研究结果对分析污染范围界定结果的不确定性和修复治理范围的确定提供了重要参考.