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TUhjnbcbe - 2022/5/6 16:20:00
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地下水氯代烃污染修复技术研究进展任加国1,郜普闯1,,,徐祥健,,夏甫,,韩旭,,尚长健,,生贺,,杨昱,*,姜永海,1.山东科技大学地球科学与工程学院.中国环境科学研究院,环境基准与风险评估国家重点实验室.中国环境科学研究院,国家环境保护地下水污染模拟与控制重点实验室,摘要:氯代烃作为重要的化工原料被广泛应用,使用过程中的跑冒滴漏已使其成为地下水中最常检测出的有*有害污染物之一,严重影响人体健康与生态环境安全。为更清楚地了解地下水中氯代烃污染特点与修复技术发展现状,首先对地下水中氯代烃迁移转化特征进行梳理,分析并总结氯代烃多相态、多介质赋存状态以及影响其迁移转化的因素;其次,归纳阐述不同赋存状态下氯代烃适用的修复技术,包括试验研究与实际场地修复方面的研究进展以及修复过程中存在的问题;最后,结合当前研究现状,对氯代烃修复技术的发展方向进行展望。调查研究表明,PRB技术墙体新介质、缓释氧化剂及污染物靶向修复材料的开发、高抗性且生存能力强的工程菌培育以及修复技术之间的联用将是地下水氯代烃污染治理的发展方向;同时,在修复技术的选择与联用上,必须遵循技术与场地水文地质条件相适应的修复思路。关键词:氯代烃;地下水污染;赋存状态;迁移转化;修复技术氯代烃作为一种常用的化工原料,在工业清洗领域以及衣服脱脂领域发挥着重大作用[1]。它常常通过工业废水和生活污水的不合理排放、废弃物堆积场地渗滤液的渗漏、有*有害化学废物的不正当泄漏等方式进入到地下水,污染地下水环境[]。同时,大部分氯代烃具有致癌、致畸、致突变的潜在*性,对人类身体健康及生产生活也造成了极大的威胁[]。因此,美国、欧盟以及我国都将其作为优先控制的有*有害有机污染物之一。近年来,伴随工业化进程的不断推进,地下水中氯代烃污染形势日益严峻。北京、上海、济南等地的部分化工场地以及鲁北平原、珠三角地区等区域地下水均受到不同程度的污染,且其污染范围不断扩大,并呈现由点向面演变、由局部向区域扩散、由东部向西部扩展、由城市向农村蔓延的趋势[4-8]。因此,污染场地地下水氯代烃的污染防控刻不容缓。要想实现对污染场地地下水氯代烃的有效治理就必须掌握场地地下水污染的状况,而场地的污染状况与氯代烃在地下水环境中的赋存状态与行为归趋紧密相关[9]。基于此,充分了解地下水中氯代烃多相态、多介质赋存状态与迁移转化特征,对其修复治理具有重要意义。同时,科学高效的污染防治技术的实施是实现地下水中氯代烃绿色高效修复的关键。目前,国内外专家学者基于对氯代烃不同赋存形态下的迁移转化特征的深入研究,提出了一系列地下水氯代烃污染修复技术,如气相抽提(SVE)技术、热处理强化(TE)技术[10]、多相抽提(MPE)技术、原位化学氧化(ISCO)技术、可渗透反应墙(PRB)技术[11]、原位生物修复(ISB)技术[1]、表面活性剂强化抽出处理(SEAR)技术[1]、监控自然衰减(MNA)技术[14]等。综上,该文主要从氯代烃在包气带及含水层介质中的赋存状态与迁移转化特征出发,分别阐述了不同赋存状态下最适用的修复技术,并对其技术原理、优缺点及研究进展等进行分析整理,提出地下水氯代烃污染修复研究的展望,为实际污染场地的氯代烃修复工程提供理论参考。1氯代烃赋存状态与迁移转化特征氯代烃属于非水相液体(NAPLs)污染物,难溶于水,相较于水溶性污染物,其在地下水环境中的赋存状态与迁移转化过程更复杂。充分理解氯代烃在地下水环境中不同赋存状态以及具体迁移转化特征,对于污染场地修复技术的选择具有指导意义。1.1地下水环境氯代烃的赋存状态氯代烃在地下水环境中主要有4种赋存状态:气相、残留相、溶解相和自由相[15],其中地表污染源泄露进入到包气带中的氯代烃为自由相氯代烃,此状态的氯代烃既可以在重力作用及含水层介质的毛细作用下不断向下迁移,也可以在水力梯度下沿水平方向运移,在迁移过程中使污染的范围不断扩大,因此是主要的污染源。迁移过程中,会有一部分自由态的氯代烃残留在运移路径上,受吸附作用和毛细作用以不连续的薄膜状或液滴状赋存在土壤以及含水层空隙介质或者裂隙介质中,使之无法在重力作用下继续迁移,这部分氯代烃为残留相氯代烃。当氯代烃继续迁移至地下水面以下,会有一小部分氯代烃作为溶质进入到地下水中并随地下水流不断迁移形成污染羽,这部分氯代烃为溶解相氯代烃;虽然溶解相氯代烃的量比较少,但与人们的联系最紧密,直接影响人们的生产生活与身体健康状况。最终,自由相氯代烃会在重力作用下滞留在含水层底部并不断累积,形成持久性污染源。在整个迁移过程中,由于氯代烃为挥发性有机物,因此会有氯代烃不断挥发进入地下水环境,并在浓度梯度下不断迁移,这部分氯代烃称为气相氯代烃。值得一提的是,包气带滞留一定量残留相与气相氯代烃,可能会在雨水冲刷作用或其他外力条件下继续向下迁移,对地下水造成二次污染,极大地增加了实际场地污染治理难度。4种赋存状态下的氯代烃并不是独立存在,它们联系紧密,并在一定条件下可以相互转化,具体转化过程见图1。图1氯代烃4种赋存形态的相互转化Fig。1Mutualtransformationamongfourformsofchlorinatedhydrocarbons1.氯代烃迁移转化影响因素研究氯代烃的赋存形态多样,其在地下水环境的迁移转化属于多相流问题,不仅受到污染物自身特性的影响,也与所处地下水环境息息相关。1..1氯代烃物理化学性质的影响不同氯代烃的密度、黏度、溶解度、亨利常数等性质存在一定差异,表现在迁移转化过程中的影响也稍显不同。现就一些常见氯代烃的性质参数进行汇总(见表1),并对各参数的具体影响进行详细阐述。表1几种常见氯代烃的基本性质参数(0℃)Table1Basicpropertyparametersofseveral
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