过碳酸钠修复石油烃土壤污染地块的研究*
2022-01-26黄攀攀
黄攀攀,王 静,张 峰
(上海格林曼环境技术有限公司,上海 200001)
(1)
Fe2++ H2O2→Fe3++HO-+·OH
(2)
本次研究针对上海市某石油烃土壤污染地块,探究过碳酸钠在不同作用条件下的氧化降解土壤中石油烃的效果,为同类型的污染地块修复项目提供参考。
1 污染地块土壤
实验土壤来源于上海某石油烃土壤污染地块,土壤污染情况和理化特征参数如表1所示。该地块石油烃类污染物主要为高碳链段脂肪族石油烃,石油烃分段占比如表2和图1所示。样品石油烃测定严格按照《土壤和沉积物 石油烃(C10-C40)的测定 气相色谱法》(HJ 1021-2019)的要求进行土壤样品分析。
表1 污染土壤样品初始分析结果Table 1 Initial characteristics of contaminated soil sample
表2 石油烃类分段占比表Table 2 Mass ratio of each segment of petroleum hydrocarbons
2 实 验
试验涉及的药剂包括:过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2,分析纯),国药集团化学试剂有限公司;硫酸亚铁(FeSO4·7H2O,分析纯),国药集团化学试剂有限公司。
2.1 过碳酸钠用量对石油烃降解效果的影响
(1)试验方法
设置过碳酸钠的投加质量比(过碳酸的质量与土壤质量的比值)分别为0%、1%、3%、5%、7%、9%,土壤含水率控制在25%±5%,养护时间控制在72 h。养护结束后检测各土壤样品中石油烃浓度,探究过碳酸钠投加量对土壤中石油烃降解效果的影响。
(2)结果与讨论
图1 不同过碳酸钠投加比对土壤中石油烃降解效果的影响Fig.1 Effect of various SPC dosages on TPH degradation at soil samples
如图1所示,随着过碳酸钠投加量的增加,石油烃降解率整体呈现上升趋势。投加量在1%~5%的区间内,过碳酸的投加量对石油烃的降解率有显著效果,当投加量为3%时,土壤中石油烃残留量已降低至9000 mg/kg(本地块石油烃的修复目标值)以下;当投加量为5%时,石油烃降解率已能降低至4500 mg/kg(《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB36600-2018)中石油烃(C10-C40)第二类用地筛选值)以下;但是当过碳酸钠投加量达到5%,增加过碳酸钠对石油烃的降解效果无显著差异。
根据本次试验结果,考虑到后续实际修复工程应用等因素,确定后续试验固定过碳酸钠投加量为5%。
2.2 硫酸亚铁活化过碳酸钠对石油烃降解效果影响
(1)试验方法
过碳酸钠投加量为5%,硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)投加量为1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、2.5%和3.0%,土壤含水率控制在25%±5%,养护时间控制在72 h。养护结束后检测各土壤样品中石油烃浓度,探究硫酸亚铁活化过碳酸钠对土壤中石油烃降解效果的影响。
(2)结果与讨论
Fe3++H2O2→Fe2++H++HO2·
(3)
(4)
根据本次试验结果,考虑到后续实际修复工程应用等因素,确定后续试验硫酸亚铁的投加量为2.5%。
图2 硫酸亚铁活化过碳酸钠对石油烃降解效果的影响Fig.2 Effect of various FeSO4·7H2O dosages on TPH degradation at soil samples
2.3 过氧化氢与过碳酸钠对比验证实验
(1)试验方法
亚硫酸铁活化过碳酸钠降解石油烃的原理与传统芬顿试剂类似,均是通过Fe2+与H2O2反应生成强氧化性的自由基·OH。为对比过碳酸钠与传统芬顿试剂降解土壤样品中石油烃污染的效果,分别向相同土壤样品投加5%的过碳酸钠和5.4%的30%过氧化氢溶液(同等过氧化氢当量),均投加2.5%硫酸亚铁作为活化剂。
(2)结果与讨论
如图3所示,同等过氧化氢当量的过碳酸钠与30%H2O2对土壤中石油烃的降解效果相当,降解率分别为57%和46%,过碳酸钠的降解效果略好于H2O2。
图3 过碳酸钠与芬顿试剂降解石油烃对比图Fig.3 Comparison of degradation of TPH by SPC and Fenton’s reagent
2.4 土壤修复工程实例
按优选出的试剂投加比,即土壤质量比为5%的过碳酸钠和2.5%的硫酸亚铁,应用于上海某石油烃土壤污染场地实际工程修复中。修复的污染土壤为155 m3,土壤容重按 1.8 g/cm3计算,共向需修复的土壤中投加了7 t的亚硫酸铁(添加质量比为2.51%)和14 t的过碳酸钠(添加质量比5.02%)。
在修复后的土壤中,共采集了3个样品,石油烃(C10-C40)的检测结果为118~159 mg/kg,远低于《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB36600-2018)中石油烃(C10-C40)第一类用地筛选值(826 mg/kg),说明硫酸亚铁活化过碳酸钠修复石油烃污染土壤的效果显著,
3 结 论
(1)向石油烃污染土壤施加土壤质量比为5%的过碳酸钠和2.5%的硫酸亚铁,石油烃降解率达57%,可满足GB36600中第二类用地筛选值(4500 mg/kg)的要求。
(2)硫酸亚铁活化过碳酸钠降解土壤石油烃的效果与传统芬顿试剂降解效果相当,略优于传统芬顿试剂。
(3)硫酸亚铁活化过碳酸钠应用于石油烃污染土壤修复工程中能满足GB36600中第一类用地筛选值(826 mg/kg)的要求。