不同化學(xué)氧化劑修復(fù)苯并[a]芘污染土壤的應(yīng)用研究

唐禮虎

(上海傲江生態(tài)環(huán)境科技有限公司，上海 200120)

1 引言

目前已有許多學(xué)者做了不同氧化條件下和藥劑組合對(duì)土壤中多環(huán)芳烴的研究，但多環(huán)芳烴的去除效率差異較大，且缺乏工程實(shí)用性的比較分析[1～2,4]。

2 材料與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)藥劑

本試驗(yàn)所用的過硫酸鈉(NaS2O8)、過氧化氫(30%，H2O2) 、氧化鈣(CaO)、檸檬酸(C6H8O7)、7水合硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)，以上試劑皆為分析純。

2.2 供試土壤

供試土壤取自遼寧某鋼鐵廠遺留場(chǎng)地，自然風(fēng)干后用橡膠錘破碎，并去除土壤中建渣和石塊，過篩混合均勻后備用。土壤樣品的pH=6.86，含水率14.5%，有機(jī)質(zhì)含量8.32 g/kg。

2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)共設(shè)置5個(gè)處理，0組處理為空白對(duì)照，其余四組處理具體如下。

處理1：過硫酸鈉+雙氧水體系。取混合均勻的3份200 g污染土于燒杯中，按按土樣濕重的1.8%投加過硫酸鈉溶液(濃度為1 mol/L)15.1 mL，攪拌均勻，再加入10%雙氧水試劑5.1 g，攪拌并養(yǎng)護(hù)7 d。

處理2：過硫酸鈉+生石灰體系。取混合均勻的3份200 g污染土于燒杯中，按土樣濕重的1.8%投加過硫酸鈉溶液(濃度為1 mol/L)15.1 mL，攪拌均勻，再加1.8 g生石灰(過硫酸鈉和氧化鈣物質(zhì)的量比為1∶4)，攪拌并養(yǎng)護(hù)7 d。

處理3：過硫酸鈉+硫酸亞鐵-檸檬酸螯合劑。取均勻的200 g污染土于燒杯中，先加入配好的0.5 mol/L硫酸亞鐵-0.1mol/L檸檬酸混合溶液8.6 mL，攪拌均勻，再加入17.1 mL過硫酸鈉溶液(濃度為1 mol/L， n(Na2S2O8)/n(FeSO4·7H2O)/n(C6H8O7·H2O))=20/5/1)，攪拌并養(yǎng)護(hù)后7 d。

處理4：雙氧水+硫酸亞鐵+檸檬酸(pH值調(diào)節(jié)劑)。取均勻的200 g污染土于燒杯中，取1 mol/L檸檬酸溶液調(diào)節(jié)土壤pH值至5。再加入0.5 mol/L硫酸亞鐵溶液7.7 mL，攪拌均勻；之后再加入10%雙氧水試劑32 g；(雙氧水(30%)以土壤質(zhì)量4.8%添加，m(Na2S2O8)/m(FeSO4·7H2O)=10：1)，攪拌并養(yǎng)護(hù)7 d。

2.4 分析方法

土壤pH測(cè)點(diǎn)采用電位法(HJ 962-2018)；土壤中苯并[a]芘的濃度檢測(cè)采用《土壤和沉積物 半揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定 氣相色譜-質(zhì)譜法》(HJ 834-2017)。土壤含水率采用烘干法測(cè)定；土壤總有機(jī)碳( TOC) 采用焚燒法測(cè)定。

2.5 修復(fù)效果評(píng)估

土壤中苯并[a]芘的降解率R定義為：氧化處理后的土壤中苯并[a]芘濃度C2與空白對(duì)照組土壤中苯并[a]芘濃度C1的百分比值，公式如下:

(1)

3 結(jié)果與討論

0處理中，原土苯并[a]芘濃度平均為34.5 mg/kg。相對(duì)于原土，2組處理中苯并[a]芘的濃度高于對(duì)照組2.15mg/kg，即生石灰+過硫酸鈉的藥劑組合對(duì)降低土壤中苯并[a]芘沒有明顯的氧化效果，這與楊永奇[5]的研究結(jié)果一致。有研究表明堿活化過硫酸鈉能夠顯著降低土壤中多環(huán)芳烴的濃度[1]，修復(fù)效果差異可能是由于污染土不同的原因。

1組處理、3組處理以及4組處理都表明都有一定的效果，其樣品中苯并[a]芘的濃度依次為9.99 mg/kg、17.29 mg/kg和9.85 mg/kg，與0組處理相比，苯并[a]芘的濃度降低了71.1%和49.9%和71.5%，過硫酸鈉+雙氧水體系、過硫酸鈉+硫酸亞鐵-檸檬酸螯合劑體系和雙氧水+硫酸亞鐵+檸檬酸體系能夠顯著氧化分解土壤中苯并[a]芘的濃度。許多研究表明當(dāng)過硫酸鈉或雙氧水作為氧化劑，以雙氧水或檸檬酸螯合Fe2+對(duì)土壤中多環(huán)芳烴具有良好的效果[1,4]。

相比于1和4組處理，3組處理(過硫酸鈉+硫酸亞鐵-檸檬酸螯合劑)處理中苯并[a]芘濃度分別高于1和4組中濃度7.31 mg/kg和7.45 mg/kg。通常情況下，過硫酸鹽比雙氧水在土壤中更加長(zhǎng)效，雙氧水在土壤中的半衰期僅數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘，反應(yīng)速度很快，本實(shí)驗(yàn)中氧化養(yǎng)護(hù)時(shí)間為7 d，可能土壤中還有部分尚未完全反應(yīng)的過硫酸鈉，在短時(shí)間內(nèi)過硫酸鈉和污染物尚未完全反應(yīng)，而過氧化氫已經(jīng)與土壤反應(yīng)完全。

但施工便利性上分析，4組處理(雙氧水+硫酸亞鐵+檸檬酸(pH調(diào)節(jié)劑))中雙氧水是唯一的電子供體，大量雙氧水加入土壤中會(huì)在使土壤短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量氣泡，修復(fù)土體積迅速膨脹，增加異位化學(xué)氧化施工難度(圖1)。

圖1 不同處理中苯并[a]芘的濃度和降解率

4 結(jié)論

(1)過硫酸鈉+生石灰的藥劑配比對(duì)供試土壤中苯并[a]芘的降解沒有效果。

(2)過硫酸鈉+雙氧水、過硫酸鈉+硫酸亞鐵+檸檬酸、雙氧水+硫酸亞鐵+檸檬酸三個(gè)藥劑配比中，過硫酸鈉+雙氧水和雙氧水+硫酸亞鐵+檸檬酸(pH調(diào)節(jié)劑)藥劑去除率最高，在71.1%～71.5%之間，兩組處理都滿足第二類用地管控值標(biāo)準(zhǔn)，但施工便利性上分析，過硫酸鈉+雙氧水藥劑配比要優(yōu)于雙氧水+硫酸亞鐵+檸檬酸(pH值調(diào)節(jié)劑)的藥劑配比。