VOC/SVOC污染场地修复中的二次污染与防治措施研究

梅皓天，江建斌，宋刚练

(上海市地矿建设有限责任公司，上海 200436)

挥发性有机物(VOC) 和半挥发性有机物(SVOC)作为有机污染场地中常见的典型污染物，主要包括挥卤代烃、芳烃、苯系物等，由于其具有较高的挥发性和较高的生物毒性，一旦暴露会对人类以及生态环境造成严重影响，且已被多个国家列入优先控制污染物名录中[1]。目前在对污染场地修复的过程中更关注场地原有污染物的修复效果，而对修复过程中产生的二次污染往往关注较少，在我国多地已先后发生数起污染场地修复过程中由于二次污染控制不到位而造成的环境污染事件，且产生了一定的社会不良影响。

因此本文针对VOC/SVOC污染场地修复中常用的几种修复技术，从修复技术实施的不同工艺流程中分析可能存在的二次污染环节，同时针对VOC/SVOC污染场地修复中的二次污染问题，从大气、水、固废、噪声等方面探讨了相应的二次污染防控措施，期望能够为其他有机污染场地修复工程中关于二次污染的防治提供一定的参考与借鉴。

1 VOC/SVOC污染场地修复现状

土壤的VOC/SVOC污染问题在全世界范围内广泛存在，据统计在美国超级基金污染场地中有84%的污染场地是由VOC或SVOC污染引起的，通过对323个有机污染场地进行分析，发现三氯乙烯和多氯联苯是最常见的VOC和SVOC[2]。在欧洲也存在类似情况，有研究表明欧洲有60%的污染场地存在一定程度的VOC或者SVOC污染[3]。根据我国的土壤污染状况调查结果显示，我国工业用地中有30%的土壤受到不同程度的有机污染物污染，主要以多环芳烃为主[4]。

在美国超级基金污染场地中涉及到的修复技术有1266个，其中原位修复技术有666个，异位修复技术有600个，其中在原位修复技术中土壤气提和化学处理最为常见，而异位修复技术中使用最多的是固化稳定化与热处理[2]。我国近年来大量开展VOC/SVOC污染场地修复项目，例如染料厂、焦化厂、制药厂以及石化场地等，但是我国的修复手段与修复技术还不能和发达国家相比，而且这几年来我国由于城市化进程的加快，要求场地修复尽可能在较短的时间内完成，导致很多污染场地的修复中使用一些快速、高效的修复技术，更多关注污染物的去除效果，而技术本身在实施过程中存在的二次污染问题往往会被忽略。

2 不同修复技术中存在的二次污染

VOC/SVOC污染场地修复过程中由于污染物种类、污染程度、场地特点、修复时间和成本的不同，所使用的修复技术也不同， VOC/SVOC污染土壤在选用修复技术时应用较多的为以下几种：气相抽提、热解吸、化学淋洗、氧化还原和微生物修复[5]。

2.1 气相抽提

土壤气相抽提技术VOC/SVOC污染场地修复中应用最为广泛的一种工程技术，通过垂直或者水平井贯穿整个污染土壤区域，利用抽真空作用将易挥发污染物萃取出来，还可以向土壤内部注入空气来刺激不易挥发污染物的降解[6]。其主要的工艺流程有：土壤筛分、土壤气提和尾气处理，主要流程如图1所示。在土壤筛分环节会对土壤造成扰动，导致部分VOC/SVOC向外扩散；而且萃取出来的气体一旦发生泄露，也会产生二次污染。

图1 土壤气相抽提技术的主要环节

2.2 热解吸

热解吸技术按照温度可以分为低温热解吸(150～315 ℃)和高温热解吸(315～540 ℃)，它被广泛应用于VOC/SVOC污染场地修复中，其主要原理是通过加热污染土壤，使沸点在该范围内的有机污染物得到蒸发并从土壤中移除，然后收集蒸发的污染气体进行处理，达到修复土壤的目的[7]。其主要的工艺流程有：土壤预处理、热解吸和尾气处理，主要流程如图2所示。在对污染土壤进行与处理的过程中，会发生气体泄漏；而且在尾气处理中也会发生VOC/SVOC的逸散，从而造成二次污染。

图2 土壤热解吸技术的主要环节

2.3 化学淋洗

土壤淋洗技术主要通过将可以促使土壤中的污染物溶解或者迁移的化学溶剂注入到污染土壤中，将土壤中的污染物分离、溶解出来，并将废液进行集中收集处理，从而达到修复土壤的目的[8]。其主要的工艺流程有：土壤预处理、深度洗涤和脱水处理，主要流程如图3所示。在土壤预处理环节会产生VOC/SVOC逸散；在土壤的淋洗修复中加入的淋洗剂容易残留在土壤中，可能会造成潜在的二次污染；修复完成后收集到的废气废液难以彻底清楚，如处置不当VOC/SVOC容易再次回到大气中造成二次污染。

图3 土壤化学淋洗技术的主要环节

2.4 氧化还原

土壤化学氧化还原技术常被应用于石油烃、苯系物和氯代有机物污染场地的修复，其原理是通过向污染的土壤中加入氧化剂或者还原剂，使土壤中的污染物与氧化剂或还原剂发生反应，转化为低毒性或者无毒的物质，从而达到修复的目的。其主要的工艺流程有：土壤预处理、药剂混合和机械搅拌，主要流程如图4所示。其中在土壤预处理环节由于对土壤的破碎筛分可能会造成VOC/SVOC的逸散；在加入药剂之后药剂与污染物发生一系列氧化还原反应中会产生大量的废气，一旦防护措施不当则会对周围大气造成二次污染；加入的药剂可能部分会留存在于土壤中，造成对土壤的二次污染；防渗工作一旦不到位，则还会使渗滤液进入地下水，造成地下水的二次污染。

图4 土壤氧化还原技术的主要环节

2.5 微生物修复

微生物修复技术目前被广泛应用于有机污染场地的修复中，该技术的原理是通过向污染土壤中加入一系列营养物质、矿物质等，通过好氧微生物的降解作用把有机污染物降解为无毒化合物，达到土壤修复的目的。其主要的工艺流程有：预处理、生物降解和脱水处理，主要流程如图5所示。在微生物修复过程中发生二次污染的环节主要在生物降解过程中，VOC/SVOC等气体污染物会随着曝气过程发生逸散，对周边大气造成二次污染；同时好氧微生物在降解污染物时会产生渗滤液，防渗措施不当则会渗入土壤中对无污染土壤造成二次污染；此外微生物复过程中通过微生物的降解作用可能会生成毒性更高的代谢产物，从而造成新的污染[9]。

图5 土壤微生物修复技术的主要环节

3 VOC/SVOC污染场地修复中的二次污染防控措施

3.1 大气污染

在对VOC/SVOC 污染场地修复过程中，常常会发生VOC/SVOC的逸散和泄漏，主要以扬尘、尾气和气态污染物的形式对大气环境造成二次污染，以下从这三方面对大气中的二次污染提出相应的防控措施。

3.1.1 扬尘

扬尘主要是在施工过程中由于土壤扰动引起悬浮颗粒物进入大气，对大气环境造成二次污染的现象。在土壤修复工程中扬尘主要来源于土壤的开挖、运输和堆放，因此在这些环节要进行全方位的管控。首先在土壤开挖过程中应选择小型挖掘机，同时控制挖掘范围，尽量减少污染土壤在空气中的暴露面积，避免大量扬尘滋生，在面对恶劣天气时应及时停工；在污染土壤的运输过程中要对污染土壤封闭完好，同时对场地道路等具有扬尘现象的区域选择水汽喷洒设施进行降尘处理；在土壤的堆放过程中应进行覆盖处理，避免扬尘滋生，同时对施工现场用密目防尘网对非污染土壤加以保护；在施工现场应该设置扬尘浓度在线监测探头来进行在线监测，也可以通过便携式的扬尘检测装置快速对大气环境中的颗粒物浓度进行测定[10]。

3.1.2 尾气

尾气主要是污染土壤修复过程中在污染土壤的预处理阶段和土壤修复设备运行阶段所产生的废气，以及施工现场的车辆所排放的尾气。尾气成分大多为颗粒物、VOC和SVOC等，为了预防尾气造成大气环境的二次污染，应该采取严格的措施。首先在污染土壤的预处理阶段，为了防止尾气产生以及逸散，应该将污染土壤置于密闭的大棚中集中处理，并由引风机将大棚中产生的废气摄入尾气处理系统进行吸附处理或者燃烧处理，并且符合排放标准后方可通过烟囱向外旁排放；针对热解吸装置、气提装置等土壤修复设备运行过程中产生的尾气，应从尾气处理工艺和尾气处理设备两个方面着手，在尾气处理过程中可以优化工艺，研发新的尾气处理净化技术来减少二次污染，同时使用高效、绿色的尾气处理设备对尾气进行处理，以此来减少二次污染的发生[11]；针对施工场地中车辆等排放的尾气，可以通过建立相应的制度来进行管控，以此来减少施工过程中车辆的尾气排放；同时应对所有尾气产生设备配置在线监测探头，以此对设备运行过程中产生的尾气浓度进行实时监测，对尾气的排放进行管控。

3.1.3 气态污染物

气态污染物主要是在土壤修复中污染土壤和地下水受到扰动向外界释放的污染气体，其主要来源于污染土壤的开挖、装卸和运输过程，污染土壤收到扰动时VOC/SVOC在通过分子扩散作用进入大气造成二次污染，同时对污染地下水的不当处理也会使挥发性气体进入大气造成二次污染，对于有特殊气味的VOC/SVOC还会产生异味问题，因此需要采取相应的措施来防止由于气态污染物引起的二次污染的发生。

首先在污染土壤的修复过程中应该尽量减少土壤地的扰动，如分区分层清挖，较少污染土壤暴露面积；铺设高密度聚乙烯膜覆盖，减少污染土壤的暴露；对于VOC/SVOC污染较为严重的场地，为了防止修复工程实施期间产生有机废气，应该在修复区域内设置封闭的大棚，并且安装废气收集处理装置，若有机物的异味较大，应该喷洒气味抑制剂，同时需要安排一定的监察人员在大棚周围进行定时巡查，用便携式有机气体检测仪对TVOC浓度进行测定，以防止有污染物的泄露[12]；此外对地下水的处理过程中应尽量减少地下水的扰动，可以对污水治理区进行封闭处理或者密闭吹脱处理，防治挥发性气体的泄露。

3.2 水污染

在对VOC/SVOC 污染场地修复过程中会产生大量废水，主要包括生活污水、基坑积水、雨水、冲洗废水以及修复过程中添加的药剂，这些废水中含有大量的污染物，一旦处理不当都可能会造成场地周边水体的二次污染，以下从这几个方面对水体的二次污染防治提出相应的防控措施。

首先对于产生的生活污水可以在场地建立污水收集池，减少污水的直接排放，经过统一处理后排放；基坑积水在处理之前需要对水质进行鉴别，基坑中的积水来源非常复杂，包括地下水渗流、地表水汇流和其他废水的排放，因此在对水质鉴别后需立即采取相应的措施对基坑积水进行处理，防治其下渗对地下水早晨二次污染；遇到降雨天气场地内的污染土壤经过雨水冲刷会导致地表水的二次污染，一旦下渗还会造成地下水的二次污染，因此需要设置雨水收集池和排水沟，进行统一处理后方可排放；在施工过程中需要对地表、设备、车辆等进行冲洗，这些冲洗废水中大多含有污染组分，因此也需要建立专门的废水收集池进行集中处理，统一排放；对于污染土壤使用淋洗、化学氧化等技术手段进行修复时，使用的修复药剂一般使用量较大，因此在修复时尽量使用较为安全、环保的药剂，化学药剂再添加时应该参照前期试验确定的参数[13]，如注入浓度、注入量和注入速率等，在修复区域周边应做好充分的防渗措施，采用抗渗混凝土或采用防渗膜结构加保护层来防止污染液外渗，并进行工艺优化，同时重视对废液的回收处理，使用高效的废液处理设备[14]，避免对水体造成二次污染；此外相关工作人员应定期监测对废水水质以及药剂使用过程中的跑、冒、滴、漏，尽量避免二次污染的发生。

3.3 固废污染

在对VOC/SVOC 污染场地修复过程中会产生大量固体废物，主要包括生活垃圾、建筑垃圾和污染的残余土壤[15]，其中污染残土中含有较高浓度的有机污染物，若处置不当则会对周边环境造成严重的二次污染，因此为防止由于固废的不当处置造成二次污染提出以下几条措施。首先对于场地内的生活垃圾和建筑垃圾应先进行清洗再转移到专门的堆放点进行统一处理；对于不明废弃物应确定其组成，若是危险废物则按照危废的处置要求进行处置，反之则按照一般固体废物进行处理；污染场地内的残土应作为重点关注对象，首先在车辆等运输设备运输过程中应仔细检查残土是否有附着、撒漏等情况，其次对场地内的残土应进行集中堆置、统一处理，然后对于堆放的残土应铺设防雨布，减少扬尘与雨水的冲刷，避免二次污染的发生。

3.4 噪声污染

在对VOC/SVOC 污染场地修复过程中，运输机械和修复设备等工作时会造成一定的噪声污染，会对周边居民以及公共环境造成严重影响，因此需要做好充分的防控措施避免二次污染的发生。首先尽量使用低噪声的机械设备，以及避免同时工作，防止多个声源叠加；其次对于施工现场的高噪声产生设备应安装隔声罩、消声器等装置，降低强噪音的扩散；合理安排施工时间，避开中午、夜间等居民休息时间。

4 结 语

本文首先对目前的VOC/SVOC污染场地的修复现状进行探讨，然后对场地修复过程中使用较多的几种修复技术进行研究，具体分析了气相抽提、热解吸、化学淋洗、氧化还原和微生物修复5种修复技术在各自的工艺环节中可能会产生的二次污染。针对VOC/SVOC污染场地修复过程中的二次污染情况，从大气、水、固废和噪声4个方面对二次污染的防控提出了具体的措施，最终是建立一套VOC/SVOC污染场地修复过程中的二次污染防治手册，旨在为相关的污染场地二次污染防治提供理论依据和技术支持。