某有机化工污染场地风险评估及地下水高级氧化修复技术初探

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随着产业结构的升级和“退二进三”旧城改造政策的实施,长江三角洲和珠江三角洲作为化工行业的集聚地遗留了大量的污染场地。长期的工业生产活动及环境管理不当使这些搬迁企业遗留场地具有污染物种类多、高污染、高风险的特点,且我国南方地区因地层结构特殊,有机化工污染场地往往同时伴随着土壤和多层地下水污染的现象。因此,对该类场地进行管理与再开发时,亟待开展风险评估与修复治理。目前虽然国内外污染场地的风险管理工作相对成熟,但针对我国南方该类场地,已有的风险评估模型并不完全适用。因此,本研究以我国长江下游冲积平原的某典型有机化工污染场地为研究对象,开展了场地环境调查,进行健康风险评估,同时以地下水中三氯乙烯作为目标污染物,开展地下水高级氧化修复技术的实验室研究工作。研究的主要结果如下:  1、场地的调查结果表明:土壤与地下水中检出污染物种类多达44种,主要为氯苯、氯仿、四氯化碳、三氯乙烯、硝基苯和石油烃类等挥发或半挥发性有机物。场地重点污染区域主要集中分布在危险品与成品仓库、农药分装贮罐区、污水处理区以及醚醛生产区;其中表层土壤污染程度最小,随着土层增加污染物浓度逐渐增大。  2、场地多层次健康风险评估结果表明:土壤与地下水中四种污染物均存在超标现象,其中氯仿污染最严重。其中,0~1m土壤风险水平最高,致癌风险值最大为1.70×10-2,非致癌危害商为154.36;地下水中致癌风险高达1.11×10-3,非致癌危害商为9.8,均明显高于可接受的风险水平。计算得到各土层总修复土方量为78382m3;地下水修复水方量为15410m3。场地土壤中污染物的修复目标值随着土层深度的增加而增大,增幅达到一个数量级以上,对后期采用原位修复技术的污染场地而言,对土壤进行分层风险评估可大大降低修复成本。4种挥发性的有机污染物的主导暴露途径均为呼吸吸入室内蒸气暴露途径,对总风险的贡献率范围为98.41%~99.98%,进行场地风险控制与管理时,应优先考虑减少呼吸吸入室内蒸气而暴露。针对我国南方地区存在多个含水层污染的有机污染场地,需重视其特有的水文地质情况——潜水含水层水位浅、厚度薄、包气带土壤中多存在上层滞水,在构建场地风险评估模型时,应考虑到国内外现有评价模型的适用性,需要将潜水含水层作为包气带土壤进行假设。  3、地下水高级氧化修复技术的初步研究表明:(1)成功制得二维结构的石墨烯薄层、纳米Fe3O4粒子以及不同质量比例的纳米Fe3O4/石墨烯复合材料,其中复合材料中,Fe3O4粒子粒径更小,密布在石墨烯片层结构上,有效改善了纳米Fe3O4粒子的团聚性和石墨烯结构的堆叠现象。(2)保持反应体系初始pH为中性、反应温度为20℃时,纳米Fe3O4/石墨烯复合材料活化过硫酸盐降解三氯乙烯的效果明显高于纳米Fe3O4活化过硫酸盐,10min反应体系即达到平衡状态。且从成本、对污染物的去除效果等优化条件考虑,当纳米Fe3O4与石墨烯的质量比例为1∶5时效果最佳,三氯乙烯/过硫酸钠摩尔比为1∶30时去除率达到100%。
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