规 范 氧 化 物 质 氧 化 势 ( 地 面 水 平 ) 荷 兰 的 经 验 水 平 污 染 形 势 适 用 于 不 适 用 于 修 复 持 续 时 间 和 被 小 / 氧 化 物 质 在 土 有 利 于 使 用 的 环 境 因 数 不 利 于 使 用 的 环 境 因 素 备 注 中 型 污 染

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1 SKB ( 荷 兰 土 壤 品 质 管 理 与 技 术 转 让 中 心 ) 开 发 和 转 移 地 块 和 土 地 所 有 者 需 要 的 知 识, 以 便 按 照 设 想 的 适 当 目 的 有 效 地 改 善 或 维 持 土 壤 质 量 SKB 支 持 新 合 作 形 式 的 开 发 与 展 示, 支 持 改 善 土 壤 使 用 与 土 壤 质 量 的 和 谐 关 系 的 新 方 法, 促 进 它 们 被 社 会 广 泛 认 可 SKB 手 册 SKB 手 册 对 与 土 壤 相 关 的 重 要 主 题 进 行 了 简 要 描 述 SKB 手 册 的 目 标 是 让 广 大 受 众 易 读 易 理 解 SKB 手 册 以 应 用 实 例 为 基 础, 专 业 主 题 的 内 容 一 定 能 为 读 者 所 用 您 可 以 从 下 述 网 址 查 找 已 经 出 版 的 系 列 的 名 称 : 您 也 可 以 在 此 订 购 SKB 手 册 ISCO 原 位 化 学 氧 化 ISCO 原 位 化 学 氧 化 土 壤 知 识 推 广 基 金 会 P.O. Box AK Gouda The Netherlands 电 话 +31 (0) 传 真 +31 (0) programmabureau@skbodem.nl

2 规 范 氧 化 物 质 氧 化 势 ( 地 面 水 平 ) 荷 兰 的 经 验 水 平 污 染 形 势 适 用 于 不 适 用 于 修 复 持 续 时 间 和 被 小 / 氧 化 物 质 在 土 有 利 于 使 用 的 环 境 因 数 不 利 于 使 用 的 环 境 因 素 备 注 中 型 污 染 占 据 的 空 间 壤 中 的 稳 定 性 Fenton 1) 试 剂 高, 超 过 25 个 场 地, 超 过 3 个 承 包 商 源 区 域 - 可 能 含 有 纯 产 物, 地 下 水 含 量 高 ( 氯 ) 乙 烯 ( 氯 ) 乙 烷 BTEX( 苯 系 物 ) 轻 馏 分 矿 物 油 与 PAH( 多 环 芳 烃 ) 重 馏 分 矿 物 油 高 级 烷 醇 重 馏 分 PAH( 多 环 芳 烃 ) PCB( 多 氯 联 苯 ) 3 至 6 个 月 大 - 地 上 系 统, 其 它 可 能 的 活 动 很 少 或 没 有 经 常 少 于 1 天 高 度 渗 透 性 土 壤 2) 对 于 典 型 Fenton 试 剂, 地 下 水 ph 值 2-6 3) 渗 透 性 不 好 的 土 壤 需 要 大 量 氧 化 剂 的 土 壤, 对 于 典 型 Fenton 试 实 施 方 法 中 的 安 全 性 是 重 要 方 面, 有 重 金 属 活 动 的 风 险 氧 化 剂 / 催 化 自 由 氰 化 物 酚 类 邻 苯 二 甲 络 合 氰 化 物 剂, 存 在 石 灰 石 时 的 剂 中 添 加 了 重 金 属 酸 盐 ( 或 酯 ) MTBE( 甲 基 地 下 水 ph 值 7.5-8, 改 叔 丁 基 醚 性 Fenton 试 剂 适 用 于 ph 值 10 臭 氧 / 过 氧 化 物 中, 5 25 个 场 地, 少 源 区 域 - 可 能 存 在 4) 纯 产 物, 污 染 羽 区 ( 氯 ) 乙 烯 ( 氯 ) 烷 醇 矿 物 油 BTEX( 苯 系 物 ) 轻 馏 重 馏 分 PAH 5) ( 多 环 芳 烃 ) PCB 5) ( 多 氯 联 苯 ) 污 染 源 : 1-2 年 污 染 羽 : 2-5 年 1-2 天 高 渗 透 性 土 壤 渗 透 性 不 好 的 土 壤 地 下 水 ph 值 8-9 或 更 高 实 施 方 法 中 的 安 全 性 是 重 要 方 面 - 场 地 臭 氧 发 生 器 于 3 个 承 包 商 的 地 下 水 含 量 高 分 PAH( 多 环 芳 烃 ) 自 由 氰 络 合 氰 化 物 小 - 地 下 系 统 化 物 酚 类 邻 苯 二 甲 酸 盐 ( 或 酯 ) MTBE( 甲 基 叔 丁 基 醚 ) 过 硫 酸 盐 ( 活 性 的 ) 中, 5 25 个 场 地, 少 源 区 域 - 可 能 含 有 纯 产 物, 地 下 水 含 ( 氯 ) 乙 烯 ( 氯 ) 烷 醇 BTEX( 苯 系 物 ) 轻 馏 分 重 馏 分 PAH( 多 环 芳 烃 ) PCB( 多 氯 联 苯 半 年 -1 年 ( 根 据 美 国 的 经 验 ) 几 个 周 至 几 个 月 高 渗 透 性 土 壤 渗 透 性 不 好 的 土 壤, 需 要 大 量 氧 化 剂 实 施 方 法 中 的 安 全 性 是 重 要 方 面, 过 硫 酸 盐 必 须 是 于 3 个 承 包 商 量 高 PAH( 多 环 芳 烃 ) 酚 类 邻 小 一 次 性 注 入 或 地 下 系 统 活 性 的 苯 二 甲 酸 盐 ( 或 酯 ) MTBE( 甲 基 叔 丁 基 醚 ) 臭 氧 中, 源 区 域 - 可 能 含 有 6) ( 氯 ) 乙 烯 矿 物 油 ( 氯 ) 烷 醇 重 馏 分 污 染 源 : 1 tot 2 jaar 年 1-2 天 土 壤 未 饱 和 7) 部 分 中 的 渗 透 性 不 好 的 土 壤, 需 实 施 方 法 中 的 安 全 性 是 重 5 25 个 场 地, 少 纯 产 物, 污 染 羽 区 BTEX( 苯 系 物 ) 轻 馏 分 PAH( 多 环 芳 烃 ) PCB( 污 染 羽 : 2 tot 5 jaar 年 高 渗 透 性 土 壤, 水 分 含 要 大 量 氧 化 剂, 地 下 水 要 方 面 - 场 地 臭 氧 发 生 器 于 3 个 承 包 商 的 地 下 水 含 量 高 PAH( 多 环 芳 烃 ) 自 由 氰 化 多 氯 联 苯 ) 络 合 氰 小 - 地 下 系 统 量 低 ph 值 7.5 或 更 高 物 酚 类 邻 苯 二 甲 酸 盐 ( 或 化 物 酯 ) MTBE( 甲 基 叔 丁 基 醚 土 壤 中 的 使 用 规 范 手 册 高 锰 酸 盐 中, 5 25 个 场 地, 少 于 3 个 承 包 商 源 区 域 - 可 能 含 有 纯 产 物, 污 染 羽 区 的 地 下 水 含 量 高 ( 氯 ) 乙 烯 BTEX 8) ( 苯 系 物 ) 酚 类 苯 氯 ) 烷 醇 矿 物 油 PAH( 多 环 芳 烃 PCB( 多 氯 联 苯 ) 氰 化 物 半 年 -1 年 小 一 次 性 注 入 或 地 下 系 统 几 周 高 渗 透 性 土 壤 渗 透 性 不 好 的 土 壤, 土 壤 中 的 天 然 土 需 氧 量 (NOD) 高, 如 果 天 然 土 需 氧 量 超 过 了 2 g MnO 4 kg 1, 使 用 就 不 划 算 实 施 方 法 中 的 安 全 性 是 重 要 方 面, 地 下 水 呈 紫 色, 氧 化 剂 中 添 加 了 重 金 属 1) 适 用 于 典 型 Fenton 试 剂 和 改 性 Fenton 试 剂 实 施 方 式 2) 高 渗 透 性 土 壤 是 含 有 沙 质 成 份 和 少 量 粘 土 / 肥 土 的 土 壤 通 常 为 均 质 结 构, 也 就 是 说, 各 种 成 分 很 少 或 几 乎 不 发 生 转 换 3) 低 渗 透 性 土 壤 是 含 有 像 粘 土 一 样 的 成 分 或 肥 土 甚 至 泥 炭 一 样 的 成 分 的 土 壤, 通 常 为 非 均 质 结 构, 也 就 是 说, 不 同 成 分 形 成 了 许 多 不 同 的 土 壤 层 4) 专 利 持 有 方 认 为 : 荷 兰 已 经 完 成 的 项 目 不 多, 不 足 以 证 明 能 应 用 于 存 在 纯 产 物 的 污 染 源 区 5) 专 利 持 有 方 认 为 : 的 确 发 生 了 降 解 然 而, 美 国 之 外 没 有 实 例 6) 矿 物 油 没 有 完 全 降 解 为 水 和 二 氧 化 碳, 但 却 降 解 成 了 更 小 的 烃 链 7) 土 壤 的 未 饱 和 部 分 是 刚 好 在 地 下 水 位 之 上 的 部 分 8) 高 锰 酸 盐 不 适 用 于 苯 污 染, 但 却 适 用 于 乙 苯 甲 苯 和 二 甲 苯 造 成 的 污 染 土 壤 知 识 推 广 基 金 会

3 ISCO 原 位 化 学 氧 化 土 壤 知 识 推 广 基 金 会

4 目 录 1. 引 言 1. 引 言 5 说 明 7 流 程 图 8 2. 原 位 化 学 氧 化 与 委 托 方 11 工 业 用 地 地 下 氯 化 烃 类 污 染 的 原 位 化 学 氧 化 修 复 16 在 荷 兰, 原 位 化 学 氧 化 技 术 在 土 壤 修 复 领 域 中 的 应 用 已 有 多 年 的 历 史 污 染 土 壤 原 位 化 学 氧 化 技 术 是 指 将 强 氧 化 剂 注 入 污 染 土 壤 中, 当 氧 化 剂 接 触 到 污 染 物 时, 污 染 物 被 化 学 分 解 ( 氧 化 ), 产 生 无 害 的 化 合 物 该 技 术 相 对 简 单 并 且 能 够 快 速 退 化 消 减 污 染, 近 年 来 越 来 越 多 地 被 用 来 处 理 应 用 在 污 染 土 壤 原 位 修 复 的 案 例 中, 同 时 该 技 术 能 够 在 短 时 间 内 将 大 量 污 染 物 从 土 壤 中 清 除, 这 也 是 其 被 普 遍 采 用 的 重 要 原 因, 与 其 它 原 位 技 术 相 比, 该 技 术 能 够 快 速 达 到 修 复 目 标, 且 污 染 物 残 留 水 平 较 低 3. 原 位 化 学 氧 化 与 主 管 当 局 19 两 住 宅 楼 下 芳 香 族 化 合 物 / 矿 物 油 污 染 的 原 位 化 学 氧 化 修 复 原 位 化 学 氧 化 与 咨 询 机 构 29 干 洗 店 残 留 高 锰 酸 盐 污 染 物 的 原 位 化 学 氧 化 修 复 附 加 信 息 55 五 年 前, 原 位 化 学 氧 化 在 荷 兰 仍 处 于 试 验 阶 段 的 较 新 的 技 术, 当 时 只 有 几 家 专 业 承 包 商 采 用 该 技 术 进 行 土 壤 修 复 2006 年, 市 场 上 开 始 活 跃 许 多 承 包 商, 他 们 利 用 原 位 化 学 氧 化 清 除 不 同 面 积 的 土 壤 污 染, 并 提 供 广 泛 服 务 随 后 这 一 技 术 在 荷 兰 完 全 逐 渐 成 熟 起 来, 在 进 行 污 染 土 壤 修 复 技 术 筛 选 时 常 选 用 这 一 具 有 通 用 标 准 的 技 术, 但 目 前 这 一 技 术 的 公 众 熟 知 程 度 并 不 高 本 文 将 主 要 对 这 一 技 术 进 行 阐 述, 同 时 解 答 与 原 位 化 学 氧 化 技 术 有 关 的 各 种 问 题, 以 提 高 该 技 术 的 公 众 熟 知 程 度 另 外, 本 文 将 提 供 该 技 术 的 各 种 实 践 应 用 信 息, 对 技 术 报 告 中 涉 及 的 复 杂 知 识 进 行 解 释, 使 其 易 读 且 适 用 本 文 基 于 原 位 化 学 氧 化 修 复 技 术 的 一 些 共 性 问 题, 并 对 不 同 的 主 题 进 行 讨 论, 以 满 足 不 同 技 术 人 群 的 需 求 本 文 面 向 的 主 要 读 者 : 业 主 或 委 托 方 ; 评 估 方 或 主 管 当 局 ; 小 型 咨 询 机 构 的 咨 询 人 员 本 文 首 先 讨 论 了 与 第 一 类 目 标 读 者 ( 业 主 或 委 托 方 ) 有 关 的 一 5

5 说 明 般 技 术 问 题, 其 中 列 举 了 一 个 使 用 原 位 化 学 氧 化 进 行 修 复 可 能 对 作 业 管 理 产 生 影 响 的 例 子 然 后 讨 论 了 与 主 管 当 局 相 关 问 题, 包 括 使 用 该 技 术 进 行 修 复 的 可 行 性 和 验 收 本 文 最 后 讨 论 的 是 与 咨 询 人 员 相 关 的 修 复 技 术 问 题 本 文 从 整 体 上 描 绘 了 这 一 技 术, 有 助 于 解 释 使 用 或 不 使 用 原 位 化 学 氧 化 的 原 因 本 文 的 知 识 具 有 一 定 的 局 限 性, 这 一 技 术 用 于 不 同 地 区 和 污 染 物 时, 需 要 对 各 种 参 数 进 行 不 断 更 新 和 完 善 本 文 提 供 的 是 目 前 该 技 术 的 的 知 识 纵 览, 以 及 在 荷 兰 土 壤 修 复 领 域 的 应 用 本 文 在 讨 论 原 位 化 学 氧 化 技 术 的 修 复 实 例 时, 将 特 别 说 到 不 同 氧 化 剂 的 具 体 应 用 本 文 包 括 三 个 部 分, 每 一 部 分 详 细 描 述 了 原 位 化 学 氧 化 技 术 方 面 的 信 息, 每 一 部 分 的 信 息 密 度 不 同, 分 别 针 对 前 面 所 述 的 目 标 受 众 第 一 部 分 适 合 于 所 有 目 标 受 众, 目 的 是 描 述 该 技 术 的 总 体 情 况 关 于 委 托 方 和 主 管 当 局 的 部 分, 从 总 体 上 讲 述 了 可 能 和 不 可 能 使 用 原 位 化 学 氧 化 的 情 况 关 于 咨 询 人 员 的 部 分 更 深 入 地 讨 论 了 理 论 实 践 和 主 题 问 题 因 此, 本 部 分 包 含 三 个 层 次, 以 便 于 为 咨 询 人 员 提 供 充 足 的 信 息, 使 其 能 够 应 用 该 技 术 6 7

6 流 程 图 图 1 小 型 至 中 型 污 染 源 区 域 使 用 哪 一 种 原 位 化 学 氧 化 修 复 技 术 的 快 速 指 示 性 评 价 决 策 图 ; 图 2 小 型 至 中 型 污 染 羽 流 区 域 使 用 哪 一 种 原 位 化 学 氧 化 修 复 技 术 的 快 速 指 示 性 评 价 决 策 图 ; 污 染 源 或 污 染 羽? 污 染 源 或 污 染 羽? 否 纯 产 物? 小 于 一 年 修 复 的 持 续 时 间 污 染 源 体 积 或 线 性 方 法 污 染 羽 线 性 方 法 修 复 的 持 续 时 间 小 于 2 年 考 虑 应 用 臭 氧 / 过 氧 化 物 不 进 行 讨 论 是 不 方 便 的 程 度 有 多 严 重? 大 于 一 年 是 纯 产 物? 体 积 方 法 2-5 年 考 虑 应 用 臭 氧 或 臭 氧 / 过 氧 化 物 进 行 讨 论 否 考 虑 应 用 臭 氧 或 臭 氧 / 过 氧 化 物 浓 度 低 考 虑 应 用 臭 氧 或 臭 氧 / 过 氧 化 物 考 虑 应 用 Fenton 试 剂 高 考 虑 应 用 高 锰 酸 盐 过 硫 酸 盐 或 臭 氧 / 过 氧 化 物 考 虑 应 用 高 锰 酸 盐 过 硫 酸 盐 或 臭 氧 / 过 氧 化 物 线 性 方 法 意 味 着 在 与 污 染 羽 成 直 角 的 直 线 上, 在 污 染 源 区 域 进 入 污 染 羽 区 域 的 位 置 处 设 置 一 个 采 用 上 述 原 位 化 学 氧 化 技 术 的 滤 网 体 积 方 法 意 味 着 对 整 个 污 染 羽 应 用 所 述 的 原 位 化 学 氧 化 技 术 8 9

7 2 原 位 化 学 氧 化 与 委 托 方 本 文 这 一 部 分 将 对 原 位 化 学 氧 化 技 术 进 行 总 体 描 述 首 先 简 要 讨 论 了 一 般 性 的 问 题, 例 如 : 该 技 术 如 何 发 挥 作 用? 原 位 化 学 氧 化 的 应 用 类 别 有 哪 些? 该 技 术 可 以 应 用 在 哪 里? 在 撰 写 本 文 的 同 时, 考 虑 到 有 污 染 问 题 存 在 的 企 业 也 可 能 是 原 位 化 学 氧 化 修 复 项 目 的 委 托 方, 因 此, 本 文 包 含 了 可 能 影 响 运 营 管 理 的 一 些 内 容 原 位 化 学 氧 化 如 何 发 挥 作 用? 当 采 用 原 位 化 学 氧 化 时, 将 一 种 固 体 形 式 的 强 氧 化 剂 插 入 土 壤 中, 用 水 或 水 与 空 气 联 合 进 行 稀 释 当 土 壤 中 的 氧 化 剂 遇 到 污 染 物 时, 氧 化 剂 被 化 学 分 解 ( 氧 化 ), 产 生 水 和 二 氧 化 碳 等 无 害 的 化 合 物 利 用 不 同 的 氧 化 剂 进 行 土 壤 修 复 时, 其 降 解 过 程 也 不 同, 降 解 过 程 与 污 染 物 本 身 的 物 理 化 学 性 质 间 接 ( 如 氧 化 离 子 氧 化 能 力 的 时 ) 或 直 接 相 关, 本 文 将 对 不 同 的 氧 化 剂 进 行 讨 论 可 以 处 理 哪 些 污 染 物? 使 用 原 位 化 学 氧 化 可 以 分 解 很 多 污 染 物 具 体 是 哪 些 污 染 物 要 根 据 不 同 的 氧 化 剂 来 确 定 总 览 表 ( 表 1) 展 示 了 不 同 氧 化 剂 可 以 清 除 的 污 染 物 不 常 见 的 污 染 物 虽 然 没 有 包 括 在 总 览 表 中, 但 原 位 化 学 氧 化 也 可 能 适 用 于 修 复 这 些 污 染 物 造 成 的 污 染 可 以 通 过 专 业 实 验 室 进 行 可 行 性 试 验 来 判 断 土 壤 中 的 污 染 通 常 包 括 两 个 不 同 区 域 : 污 染 源 区 和 污 染 羽 区 源 区 的 特 点 是 土 壤 和 地 下 水 中 的 污 染 物 浓 度 高 有 时, 污 染 物 源 区 也 含 有 所 谓 的 轻 质 非 水 相 液 体 形 式 的 纯 污 染 物, 这 一 层 漂 浮 在 地 下 水 位 之 上, 或 含 有 重 质 非 水 相 液 体 层, 这 一 层 11

8 的 密 度 大 于 水 的 密 度, 在 地 下 水 位 以 下 积 聚 与 源 区 相 比, 污 染 羽 区 的 特 点 是 地 下 水 中 的 污 染 物 浓 度 较 低, 土 壤 中 几 乎 没 有 污 染 物 污 染 源 区 和 污 染 羽 区 都 可 以 应 用 原 位 化 学 氧 化 技 术 进 行 修 复 治 理 源 区 和 羽 区 使 用 何 种 氧 化 剂 应 根 据 土 壤 中 发 生 污 染 的 位 置 是 否 存 在 纯 污 染 物 (NAPL, 即 非 水 相 液 体 ) 污 染 修 复 的 计 划 持 续 时 间 及 其 费 用 来 选 择 一 些 氧 化 剂 价 格 太 贵, 当 污 染 羽 区 域 内 的 污 染 物 浓 度 低 时, 不 适 合 使 用 总 览 表 ( 表 1) 总 结 了 不 同 情 况 下 可 以 使 用 的 氧 化 剂 通 过 流 程 图 1 和 2, 可 以 对 表 1 进 行 总 体 评 估 使 用 哪 些 氧 化 剂? 使 用 原 位 氧 化 技 术 进 行 土 壤 污 染 修 复 时 可 以 选 择 多 种 不 同 的 氧 化 剂 表 2 列 出 了 目 前 荷 兰 使 用 的 不 同 类 型 的 氧 化 剂, 并 按 照 氧 化 能 力 的 强 弱 进 行 了 排 序 总 览 表 ( 表 1) 进 行 了 综 合 的 描 述, 也 对 具 体 的 应 用 区 域 进 行 了 详 述 两 个 表 中 都 有 过 硫 酸 盐, 这 是 因 为 过 硫 酸 盐 与 其 他 氧 化 剂 相 比 具 有 许 多 优 势 但 目 前 荷 兰 还 没 有 使 用 过 硫 酸 盐 此 外, 还 有 不 挥 发 的 过 氧 化 物, 主 要 来 自 于 洗 涤 剂 业, 其 用 于 土 壤 修 复 的 规 模 也 逐 渐 增 加 由 于 荷 兰 在 应 用 过 硫 酸 盐 和 不 挥 发 的 过 氧 化 物 方 面 的 经 验 有 限, 因 此, 本 文 中 没 有 对 它 们 进 行 描 述 表 2 不 同 氧 化 物 的 相 对 氧 化 强 度 氧 化 剂 相 对 氧 化 强 度 氧 化 能 力 (mv) 1) 状 态 Fenton 试 剂 非 常 强 液 体 臭 氧 / 过 氯 化 物 气 体 过 硫 酸 盐 ( 活 性 的 ) 2) 固 体 / 溶 液 臭 氧 气 体 过 硫 酸 盐 ( 非 活 性 的 ) 2) 固 体 / 溶 液 过 氧 化 物 液 体 高 锰 酸 盐 固 体 / 溶 液 非 挥 发 性 过 氧 化 物 弱 - 固 体 1) 一 摩 尔 氧 化 剂 在 一 个 大 气 压 25 C 条 件 下 的 标 准 氧 化 能 力 2) 可 以 通 过 升 高 温 度 或 使 用 催 化 剂 来 活 化 过 硫 酸 盐 一 些 氧 化 剂 需 要 与 另 外 的 辅 助 物 质 一 起 进 入 土 壤 中, 以 确 保 可 能 产 生 的 最 佳 反 应 例 如, 当 使 用 Fenton 试 剂 时, 将 铁 离 子 溶 液 注 入 土 壤, 以 作 为 一 种 盐 或 者 有 机 试 剂 中 化 合 物 的 一 部 分 当 过 硫 酸 盐 被 活 化 时, 性 能 会 更 好, 也 就 是 说, 氧 化 反 应 需 要 一 个 驱 动 力 来 获 得 动 量, 此 时, 需 要 使 用 大 量 辅 助 物 质 由 于 生 产 工 艺 的 原 因, 高 锰 酸 盐 含 有 少 量 杂 质, 尤 其 是 重 金 属, 但 辅 助 物 质 和 杂 质 的 浓 度 比 例 很 小, 因 此 没 有 重 复 污 染 的 风 险 原 位 化 学 氧 化 修 复 对 地 面 活 动 有 何 影 响? 原 位 化 学 氧 化 修 复 是 否 影 响 地 面 活 动 取 决 于 所 使 用 的 氧 化 剂 类 型 氧 化 剂 注 入 土 壤 中 的 方 式 以 及 目 标 区 域 为 源 区 还 是 羽 区 一 般 而 言, 修 复 污 染 源 区 造 成 的 不 便 比 修 复 污 染 羽 区 造 成 的 不 便 更 加 明 显 Fenton 试 剂 用 于 修 复 污 染 源 区 时 会 造 成 一 些 不 便, 因 为 注 入 试 剂 的 位 置 必 须 完 全 围 住 好 几 天, 以 保 证 通 往 目 标 区 域 的 道 路 安 全 12 13

9 在 开 始 注 入 时, 如 果 有 可 能 存 在 剧 烈 的 地 下 反 应, 应 围 住 注 入 的 位 置 其 它 氧 化 剂 可 以 通 过 多 种 方 式 注 入 土 壤 例 如, 部 分 氧 化 剂 的 注 入 可 以 在 地 下 完 成, 这 样 能 缩 短 不 便 状 态 持 续 的 时 间 原 位 化 学 氧 化 修 复 需 要 多 长 时 间? 与 其 它 不 同 土 壤 修 复 技 术 相 比, 原 位 化 学 氧 化 技 术 的 一 个 显 著 优 点 是 修 复 周 期 短 原 位 化 学 氧 化 修 复 所 需 的 时 间 取 决 于 污 染 物 浓 度 被 污 染 土 壤 体 积 氧 化 剂 类 型 及 其 注 入 的 速 度 前 两 个 因 素 与 被 污 染 的 地 点 有 关 但 是, 有 可 能 根 据 氧 化 剂 来 确 定 一 个 平 均 修 复 时 间 原 位 化 学 氧 化 修 复 污 染 源 区 需 要 三 个 月 至 两 年 的 时 间, 而 修 复 污 染 羽 区 通 常 需 要 更 长 的 时 间 总 览 表 ( 表 1) 显 示 了 每 一 种 氧 化 剂 修 复 小 型 到 中 型 污 染 的 平 均 时 间 周 期 尽, 主 要 产 生 水 和 二 氧 化 碳, 本 文 后 面 也 将 详 细 讨 论 安 全 方 面 有 可 能 给 原 位 化 学 氧 化 修 复 入 保 险 吗? 是 的 承 包 商 在 任 何 情 况 下 都 必 须 承 担 责 任 保 险 或 CAR 保 险 此 外, 可 以 为 包 括 原 位 化 学 氧 化 修 复 在 内 的 任 何 一 种 土 壤 修 复 购 买 所 谓 的 BOSA 保 险 这 一 保 险 对 具 体 土 壤 修 复 活 动 中 各 因 素 进 行 补 偿 但 是, 保 险 人 可 能 设 定 额 外 的 保 险 要 求 一 前 一 个 报 道 过 的 案 例 中, 由 于 土 壤 中 有 电 缆 和 管 道, 氧 化 剂 可 能 对 它 们 造 成 损 害, 保 险 人 拒 绝 为 土 壤 修 复 提 供 保 险 原 位 化 学 氧 化 修 复 需 要 多 少 费 用? 原 位 化 学 氧 化 修 复 需 要 的 准 确 时 间 一 般 难 以 估 计 在 没 有 考 虑 污 染 程 度 和 被 污 染 土 壤 体 积 的 情 况 下, 更 难 估 计 原 位 化 学 氧 化 修 复 的 费 用 对 于 每 一 种 氧 化 剂, 费 用 都 由 不 同 的 因 素 决 定 至 于 高 锰 酸 盐, 主 要 的 费 用 就 是 氧 化 剂 本 身, 臭 氧 和 臭 氧 / 过 氧 化 物 的 费 用 也 基 本 如 此, 对 于 Fenton 试 剂, 实 施 费 用 占 了 大 部 分, 本 文 后 面 将 详 细 讨 论 原 位 化 学 氧 化 修 复 的 费 用 原 位 化 学 氧 化 含 有 构 成 危 险 的 物 质 吗? 答 案 是 肯 定 的, 除 非 进 行 原 位 化 学 氧 化 修 复 的 承 包 商 有 胜 任 的 能 力 化 学 氧 化 修 复 过 程 中 会 使 用 强 氧 化 剂 强 酸 或 其 它 化 学 物 质, 这 当 然 会 构 成 潜 在 的 安 全 风 险 只 要 承 包 商 有 能 力, 遵 守 所 有 的 将 风 险 降 低 到 可 接 受 水 平 的 安 全 规 定, 按 照 规 定 开 展 工 作, 这 些 风 险 都 能 得 到 很 好 的 控 制 由 客 观 的 第 三 方 监 督 承 包 商 在 原 位 化 学 氧 化 修 复 期 间 是 否 遵 守 安 全 措 施, 这 是 安 全 工 作 的 一 部 分 当 氧 化 剂 被 注 入 之 后, 会 在 反 应 中 被 耗 14 15

10 工 业 用 地 下 层 氯 化 烃 类 污 染 的 原 位 化 学 氧 化 修 复 荷 兰 境 内 的 De Kempen(Noord-Brabant 省 ) 有 一 家 金 属 处 理 公 司, 该 公 司 的 所 有 土 地 内 部 发 现 了 包 含 三 氯 乙 烯 和 顺 式 -1,2- 二 氯 乙 烯 (Cis) 的 污 染 所 有 土 地 包 含 了 用 于 生 产 和 存 储 的 工 业 房 屋, 工 业 房 屋 的 使 用 程 度 很 密 集 工 业 房 屋 地 下 存 在 的 污 染 扩 散, 浓 度 高 达 1000 毫 克 / 升, 在 许 多 污 染 源 区 域 内 的 三 氯 乙 烯 浓 度 最 高 达 到 毫 克 / 升, 污 染 程 度 严 重 现 场 除 Cis 是 可 降 解 的 污 染 物 之 外, 没 有 发 现 其 它 如 氯 乙 烯 乙 烯 和 乙 烷 等 能 显 示 生 物 降 解 能 力 的 污 染 物, 现 场 没 有 纯 产 相 物 质 考 虑 到 没 有 发 现 生 物 降 解, 现 场 应 考 虑 原 位 化 学 氧 化 在 修 复 选 择 评 估 框 架 内, 针 对 不 同 的 原 位 化 学 氧 化 技 术 在 不 同 污 染 源 区 内 进 行 了 两 次 试 验 性 修 复 采 用 的 技 术 为 典 型 的 Fenton 试 剂 和 臭 氧 / 过 氧 化 物 除 了 进 行 原 位 化 学 氧 化 技 术 可 行 性 分 析 之 外, 充 分 注 意 了 使 用 该 技 术 期 间 对 公 司 和 员 工 的 安 全 造 成 的 不 便, 以 及 对 修 复 过 程 的 监 测 在 使 用 典 型 的 Fenton 试 剂 进 行 修 复 试 验 期 间, 地 下 水 污 染 浓 度 减 少 了 63% 至 99%, 在 结 束 大 约 六 个 月 的 试 验 性 修 复 反 应 期 之 后, 污 染 的 消 减 即 可 达 到 这 个 百 分 比 对 于 使 用 臭 氧 / 过 氧 化 物 进 行 原 位 化 学 氧 化 试 验 性 修 复 而 言, 地 下 水 污 染 浓 度 减 少 了 78% 至 90% 进 行 完 两 次 试 验 性 修 复 之 后, 地 下 水 污 染 浓 度 又 逐 渐 增 加, 其 它 没 有 被 氧 化 剂 氧 化 的 土 壤 污 染 物 通 过 渗 滤 作 用 流 入 已 处 理 的 区 域, 从 而 增 加 了 地 下 水 的 污 染 浓 度 在 两 次 试 验 性 修 复 期 间, 仅 对 一 小 部 分 地 面 区 域 的 运 营 管 理 造 成 了 不 便, 但 是 没 有 影 响 公 司 的 各 种 活 动 由 于 修 复 过 程 集 中, 对 风 险 进 行 了 监 控, 在 两 次 试 验 性 修 复 期 间, 员 工 安 全 也 得 到 了 充 分 保 证 16 17

11 3 原 位 化 学 氧 化 与 主 管 当 局 本 部 分 主 要 讨 论 与 主 管 当 局 相 关 的 原 位 化 学 氧 化 修 复 方 面 的 重 要 问 题 主 管 当 局 尤 其 关 心 原 位 化 学 氧 化 修 复 是 否 可 行, 以 及 达 成 的 修 复 协 议 是 否 是 具 有 可 实 施 性 为 了 评 估 原 位 化 学 氧 化 修 复 计 划 的 可 行 性 和 可 实 施 性, 需 要 考 虑 下 述 方 面 : 是 否 充 分 考 虑 污 染 量? 是 否 在 实 验 室 内 进 行 技 术 可 行 性 实 验? 是 否 进 行 修 复 试 验? 或 者 是 还 需 要 在 实 地 修 复 过 程 中 进 行 验 证? 监 测 过 程 是 否 足 以 保 证 最 终 结 果 的 正 确? 在 上 述 问 题 的 基 础 上, 主 管 当 局 可 以 确 定 是 否 对 现 场 可 行 性 和 技 术 备 选 方 案 进 行 了 认 真 考 虑 这 些 问 题 不 仅 仅 适 用 于 原 位 化 学 氧 化 修 复, 也 在 不 同 层 面 适 用 于 所 有 土 壤 修 复 工 程 当 利 用 该 技 术 来 降 低 污 染 源 区 的 污 染 负 荷 时, 原 位 化 学 氧 化 修 复 比 其 它 原 位 技 术 更 容 易 达 到 污 染 消 减 和 修 复 的 目 标 监 测 对 这 一 技 术 的 可 行 性 至 关 重 要, 主 管 当 局 要 认 真 检 查 监 测 过 程 监 测 地 点 和 监 测 时 间, 除 了 这 些 方 面 之 外, 也 需 要 简 要 讨 论 其 它 许 多 相 关 的 问 题 原 位 化 学 氧 化 修 复 可 行 吗? 和 其 它 原 位 技 术 一 样, 原 位 化 学 氧 化 修 复 的 可 行 性 取 决 于 许 多 因 素, 这 些 因 素 中 一 部 分 是 不 能 被 改 变, 例 如 土 壤 结 构 因 此, 在 进 行 土 壤 修 复 之 前, 可 以 评 估 这 些 因 素 对 可 行 性 的 影 响 对 于 不 同 的 原 位 化 学 氧 化 应 用, 可 以 用 实 验 室 试 验 来 19

12 评 估 某 一 氧 化 剂 是 否 能 分 解 某 一 类 型 土 壤 中 的 污 染 在 实 验 室 试 验 的 基 础 上, 现 场 修 复 试 验 能 够 判 断 选 用 的 氧 化 剂 是 否 真 正 接 触 到 污 染 物 此 外, 对 于 一 种 人 们 比 较 热 衷 的 新 技 术, 其 实 际 的 修 复 目 标 值 往 往 容 易 被 夸 大, 原 位 化 学 氧 化 也 是 如 此 既 然 原 位 化 学 氧 化 修 复 的 目 的 通 常 是 去 除 污 染 负 荷, 因 此 与 其 考 虑 修 复 目 标 值, 不 如 考 虑 污 染 负 荷 修 复 目 标 值 必 须 根 据 可 行 的 污 染 负 荷 减 少 量 来 确 定 至 于 所 有 原 位 化 学 氧 化 应 用, 可 行 的 负 荷 减 少 介 于 70% 至 95% 或 更 多 然 而, 当 污 染 总 量 减 少 95% 时, 地 下 水 污 染 浓 度 仍 然 能 超 过 试 验 值 或 干 涉 值 在 原 位 化 学 氧 化 修 复 之 前, 需 要 就 修 复 区 域 内 的 污 染 负 荷 达 成 一 致 修 复 目 标 值 可 行 吗? 原 位 化 学 氧 化 修 复 可 行 的 修 复 目 标 值 是 否 可 以 确 定? 一 般 来 说 是 可 以 的, 但 是 在 可 接 受 的 费 用 或 努 力 程 度 范 围 内, 几 乎 所 有 氧 化 剂 都 达 不 到 传 统 的 修 复 目 标 值 或 干 涉 值, 尤 其 是 在 污 染 源 区 域 内 使 用 原 位 化 学 氧 化 这 种 情 况 更 为 明 显 可 行 的 修 复 目 标 值 可 以 根 据 污 染 负 荷 可 行 的 减 少 量 确 定, 根 据 修 复 试 验 来 确 定 更 好 利 用 土 壤 中 的 残 留 量 数 值, 根 据 平 衡 计 算, 可 以 计 算 出 地 下 水 的 污 染 浓 度 在 污 染 羽 区 域 内 使 用 原 位 化 学 氧 化 时, 起 始 浓 度 低, 因 而 更 容 易 通 过 试 验 性 修 复 得 到 一 个 可 行 的 修 复 目 标 值 因 此, 过 高 的 目 标 值 绝 不 可 能 作 为 一 个 可 行 的 修 复 还 原 值 然 而, 无 论 怎 么 努 力, 修 复 区 的 一 些 区 域 还 是 不 可 能 完 全 达 到 修 复 目 标 值 在 这 种 情 况 下, 可 以 采 取 所 谓 的 润 色 步 骤 通 过 利 用 一 种 能 在 土 地 中 存 在 更 长 时 间 的 氧 化 剂 替 换 物, 污 染 物 能 被 逐 渐 分 解 在 应 用 Fenton 试 剂 进 行 原 位 化 学 氧 化 修 复 之 后, 施 加 高 锰 酸 盐, 以 便 分 解 任 何 残 留 的 氯 代 烃 对 于 矿 物 油 造 成 的 污 染, 可 以 使 用 不 挥 发 性 的 过 氧 化 物, 这 将 会 产 生 氧 气, 随 后 对 残 余 污 染 进 行 生 物 降 解 第 四 章 ( 原 位 化 学 氧 化 与 咨 询 机 构 ) 包 含 了 关 于 实 验 室 试 验 和 修 复 试 验 不 同 方 面 的 更 多 信 息 20 21

13 原 位 化 学 氧 化 修 复 可 以 实 施 吗? 主 管 当 局 认 真 检 查 检 测 数 据, 保 证 原 位 化 学 氧 化 修 复 的 实 施 由 于 土 壤 中 仍 然 可 能 发 生 污 染 扩 散, 必 须 特 别 记 录 达 到 的 最 终 浓 度 在 修 复 期 间, 氧 化 剂 可 能 不 能 接 触 到 所 有 的 污 染 现 场 这 可 能 是 由 于 没 有 准 确 确 定 污 染 范 围 或 者 是 消 除 污 染 荷 载 时 注 入 的 氧 化 剂 太 少 造 成 的, 还 可 能 是 氧 化 剂 的 注 入 致 使 污 染 在 某 种 程 度 上 发 生 了 转 移 主 管 当 局 可 加 强 对 这 些 方 面 的 管 理 另 一 个 重 要 方 面 是, 主 管 当 局 要 考 虑 安 全 问 题, 为 此, 需 对 修 复 过 程 进 行 连 续 监 测 主 管 当 局 需 对 下 述 方 面 加 强 管 理 : 为 了 检 查 修 复 区 所 有 的 污 染 是 否 被 清 除, 不 得 只 对 注 射 井 采 取 监 测 在 注 射 井 内, 氧 化 剂 与 污 染 的 接 触 尤 其 强 烈, 需 对 新 布 置 的 监 测 井 进 行 重 点 监 测 为 了 确 定 污 染 是 否 发 生 转 移, 在 注 入 氧 化 剂 期 间 及 其 它 作 业 片 段, 必 须 对 污 染 下 游 和 上 游 进 行 监 测 另 外, 建 议 对 污 染 边 缘 处 进 行 检 查 在 注 入 氧 化 剂 期 间, 为 了 安 全 起 见, 必 须 对 地 下 水 位 进 行 测 量, 用 爆 炸 下 限 (LEL) 的 值 来 表 示 爆 炸 性 气 体 温 度 和 气 层 如 果 气 层 过 量, 可 以 在 测 量 周 围 建 筑 物 内 的 室 内 气 体 基 础 上 对 各 种 风 险 进 行 评 估 当 对 土 壤 中 污 染 扩 散 进 行 测 量 时, 需 要 考 虑 不 同 氧 化 剂 的 稳 定 性 当 使 用 Fenton 试 剂 时, 随 着 过 氧 化 物 从 土 壤 中 得 快 速 消 失, 污 染 物 在 土 壤 中 的 快 速 扩 散 得 以 检 测 由 于 高 锰 酸 盐 在 土 地 中 更 加 稳 定, 用 其 来 检 测 土 壤 中 的 污 染 扩 散 效 应 会 略 显 缓 慢 同 样, 就 确 认 何 时 确 定 是 否 达 到 修 复 目 标 时, 需 要 考 虑 土 地 中 不 同 氧 化 物 的 稳 定 性 第 四 章 详 述 了 关 于 监 测 的 不 同 方 面 的 其 它 信 息 会 对 其 它 地 面 活 动 造 成 不 便 吗? 主 管 当 局 的 另 一 项 任 务 是 查 明 ISCO 修 复 是 否 会 对 毗 邻 修 复 现 场 的 其 它 地 面 活 动 造 成 不 便 具 体 例 子 : ISCO 修 复 会 对 一 些 活 动 产 生 负 面 影 响, 例 如, 会 影 响 地 下 水 抽 水 举 例 而 言, 高 锰 酸 盐 会 将 地 下 水 染 成 深 紫 色, 这 一 副 作 用 虽 然 无 害, 但 是 人 们 通 常 不 希 望 看 到 建 筑 蒸 发 的 有 害 物 质 ( 包 括 反 应 产 物 和 污 染 物 ) 有 可 能 进 入 周 围 建 筑 物 在 制 定 计 划 时, 可 以 考 虑 减 轻 任 何 潜 在 风 险, 例 如, 可 以 安 装 地 面 排 气 系 统 生 产 过 程 如 果 污 染 修 复 位 于 公 司 内 部 时, 会 中 断 生 产 过 程 委 托 方 并 不 总 是 污 染 修 复 所 在 地 ( 公 司 ) 的 所 有 者 接 触 周 围 环 境 事 物 的 其 它 可 能 性 举 例 而 言, 这 可 能 是 在 氧 化 剂 注 入 时, 地 下 水 位 的 快 速 上 升 导 致 的 如 果 发 生 地 下 水 位 上 升 的 情 况, 周 围 区 域 可 能 接 触 氧 化 剂 或 被 污 染 的 地 下 水 临 时 绕 行 例 如, 当 污 染 位 于 路 面 之 下 时, 为 了 安 全 起 见, 注 入 氧 化 物 期 间, 应 中 断 交 通 生 态 当 修 复 场 所 内 的 植 物 群 或 动 物 群 受 到 保 护 时, 可 以 采 取 额 外 的 保 护 措 施 当 污 染 修 复 场 所 附 近 有 受 保 护 的 树 木 时, 除 了 进 行 密 切 监 测 之 外, 可 额 外 安 装 地 面 排 气 过 滤 器, 以 防 止 对 树 木 造 成 任 何 损 害 22 23

14 化 学 氧 化 需 要 特 别 许 可 吗? 化 学 氧 化 修 复 一 般 不 需 要 许 可 证 在 环 境 管 理 法 框 架 下, 在 没 有 获 得 许 可 的 土 地 内 进 行 短 期 ( 六 个 月 以 内 ) 的 修 复 作 业 时, 用 来 向 土 壤 中 注 入 氧 化 剂 的 装 置 不 视 为 设 备 但 是, 由 于 ISCO 修 复 涉 及 有 害 物 质 的 存 储, 因 此 持 续 时 间 更 长 的 修 复 作 业 需 要 得 到 许 可 当 氧 化 剂 注 入 装 置 使 用 地 已 经 获 得 环 境 保 护 法 框 架 下 的 许 可 时, 许 可 持 有 人 只 需 要 就 修 复 活 动 给 出 书 面 通 知 即 可 书 面 通 知 必 须 提 前 一 个 月 发 布 除 了 环 境 保 护 法 之 外, 其 它 许 可 也 有 可 能 在 化 学 氧 化 修 复 过 程 中 申 请 经 验 表 明, 在 下 述 某 些 情 形 下 需 要 的 许 可 : 监 测 井 安 装 和 注 入 设 备 的 水 管 局 免 税 许 可 液 体 注 入 的 水 管 局 免 税 许 可 在 生 活 用 水 污 染 保 护 法 框 架 下, 关 于 同 一 时 间 抽 取 和 排 放 地 下 水 的 许 可 在 公 共 土 地 内 存 储 化 学 制 品 的 许 可 当 然,ISCO 修 复 也 必 须 在 开 始 之 前 上 报 给 主 管 当 局 在 有 些 情 况 下, 修 复 试 验 也 必 须 上 报 给 主 管 当 局 24 25

15 两 座 住 宅 下 的 芳 香 族 化 合 物 / 矿 物 油 污 染 原 位 化 学 氧 化 修 复 在 过 去,Overijssel 省 某 市 的 两 座 住 宅 附 近 曾 经 存 储 着 一 个 油 罐 尽 管 在 房 子 建 造 之 前 移 走 了 油 罐, 但 还 是 有 部 分 污 染 物 残 留 在 土 壤 中 土 壤 中 含 有 矿 物 油 的 污 染 物 使 得 地 下 水 中 挥 发 性 芳 香 烃 (BTEX, 即 苯 系 物 ) 的 浓 度 高 达 微 克 / 升 由 于 苯 系 物 对 地 下 水 的 污 染 给 公 共 卫 生 和 居 民 造 成 直 接 危 险, 于 是 决 定 对 土 壤 进 行 专 门 的 修 复 在 考 虑 不 同 的 修 复 选 择 时, 由 于 房 屋 的 存 在, 最 好 采 用 原 位 修 复, 而 使 用 典 型 Fenton 试 剂 的 ISCO 修 复 被 证 明 是 最 好 的 选 择 Fenton 试 剂 的 修 复 时 间 短, 缩 短 了 对 居 民 造 成 不 便 的 时 间, 这 是 进 行 评 价 时 Fenton 试 剂 方 案 获 选 的 重 要 原 因 修 复 计 划 是 至 少 消 除 80% 的 污 染 负 荷, 将 每 部 分 地 下 水 中 的 污 染 物 浓 度 降 至 最 高 为 65 毫 克 / 升 修 复 过 程 中 决 定 不 进 行 试 验 性 修 复, 而 是 直 接 进 行 完 全 修 复 除 了 将 氧 化 剂 注 入 系 统 之 外, 在 房 屋 前 面 安 装 了 一 个 地 面 抽 气 系 统 在 两 个 注 入 周 期 内, 大 约 注 入 了 3 立 方 米 浓 度 为 50% 的 过 氧 化 物 第 一 个 注 入 周 期 之 后, 地 下 水 中 的 污 染 物 浓 度 降 低 了 90% 以 上 大 约 4 个 星 期 之 后, 进 行 了 第 二 次 注 入, 地 下 水 中 的 污 染 物 苯 的 浓 度 降 到 了 所 期 望 的 65 毫 克 / 升 在 主 动 修 复 期 间, 采 取 了 全 面 的 风 险 监 控 措 施 在 各 个 时 期 内, 没 有 超 过 爆 炸 下 限 (LEL), 房 屋 下 面 的 矮 设 备 层 内 没 有 测 量 到 氧 气 矿 物 油 或 挥 发 性 芳 香 烃 浓 度 上 升 的 情 况 十 二 个 星 期 之 后, 进 行 一 次 重 复 监 测, 以 便 确 定 是 否 有 污 染 物 从 土 壤 中 扩 散 出 来 监 测 发 现 : 由 于 土 壤 中 的 污 染 扩 散, 苯 系 物 的 浓 度 上 升 经 过 修 复 后, 地 下 水 中 污 染 物 浓 度 的 总 体 下 降 度 仍 然 大 于 90% 在 ISCO 修 复 之 后, 一 个 有 益 的 正 面 效 应 很 快 显 现 出 来, 地 下 水 中 的 氧 化 还 原 条 件 改 善, 氧 含 量 从 低 变 高 这 有 利 于 残 留 污 染 物 的 生 物 降 解 此 时, 仍 然 需 要 对 矮 设 备 层 进 行 最 终 监 测, 以 便 确 定 是 否 存 在 任 何 公 共 健 康 风 险 26 27

16 4 原 位 化 学 氧 化 与 咨 询 机 构 4.1 原 位 化 学 氧 化 理 论 本 文 的 前 面 几 部 分 简 述 了 原 位 化 学 氧 化 技 术 的 原 理 不 同 的 氧 化 剂 及 其 应 用, 以 及 可 以 清 除 的 污 染 物 的 类 型 这 一 部 分 将 详 述 不 同 氧 化 剂 的 化 学 操 作 表 1 和 表 2 总 览 了 这 一 信 息 的 详 细 情 况, 按 照 相 对 氧 化 强 度 对 不 同 氧 化 剂 进 行 了 排 序 根 据 两 个 流 程 图 ( 图 1 和 图 2), 可 以 确 定 是 在 污 染 源 区 还 是 污 染 羽 区 使 用 氧 化 剂 使 用 哪 些 氧 化 剂? Fenton 试 剂 Fenton 试 剂 是 目 前 用 于 土 壤 修 复 的 最 强 的 氧 化 剂 Fenton 试 剂 是 过 氧 化 物 和 铁 ( 二 价 ) 的 化 合 物 二 价 铁 作 为 催 化 剂, 可 以 采 用 两 种 方 式 添 加 到 土 壤 中 在 通 常 称 为 典 型 或 酸 性 的 Fenton 试 剂 中, 二 价 铁 以 硫 酸 铁 溶 液 的 形 式 添 加, 同 时 必 须 用 强 酸 酸 化 土 壤, 以 便 保 持 二 价 铁 以 离 子 型 式 存 在 在 应 用 改 性 Fenton 试 剂 时, 铁 与 有 机 络 合 剂 一 起 添 加 在 此 情 况 下, 不 必 对 土 壤 进 行 酸 化 同 时, 这 种 添 加 方 式 防 止 了 重 金 属 被 迁 移 的 风 险, 而 典 型 的 应 用 方 式 会 增 加 重 金 属 离 子 迁 移 的 风 险 美 国 使 用 的 络 合 剂 称 为 EDTA( 乙 二 胺 四 乙 酸 ), 这 种 药 剂 在 荷 兰 禁 止 使 用 在 荷 兰, 许 多 承 包 商 使 用 柠 檬 酸 盐 作 为 络 合 剂 用 于 ISCO 的 任 何 Fenton 试 剂 过 氧 化 物 为 浓 度 35%- 50% 的 溶 液, 在 使 用 时 稀 释 成 浓 度 5%-15% 的 过 氧 化 物 溶 液 使 用 Fenton 试 剂 降 解 污 染 物 时, 污 染 物 通 过 直 接 的 化 学 反 应 或 烃 基 自 由 基 进 行 降 解 这 些 化 合 反 应 使 得 污 染 物 得 到 快 速 有 效 的 降 解, 但 不 特 别 限 于 某 一 种 污 染 物 土 壤 中 能 被 氧 化 的 物 质 都 被 氧 化 了 因 此,Fenton 试 剂 能 够 分 解 种 类 广 泛 的 有 机 化 合 物 由 于 反 应 快 速, 氧 化 剂 和 辅 助 物 质 的 注 入 通 常 仅 29

17 需 要 几 天 或 几 周 的 时 间 一 个 场 地 需 要 注 入 的 Fenton 试 剂 量 取 决 于 土 壤 的 氧 化 潜 力 污 染 物 和 污 染 负 荷 使 用 Fenton 试 剂 进 行 ISCO 修 复 之 前, 应 至 少 进 行 一 次 实 验 室 试 验, 通 过 试 验 确 定 酸 的 种 类 和 数 量 两 个 因 素, 当 使 用 典 型 试 剂 时, 也 要 确 定 必 须 注 入 哪 种 酸, 以 及 需 要 注 入 的 数 量 注 入 土 壤 中 之 后, 氧 化 剂 的 稳 定 性 持 续 不 到 一 天 臭 氧 / 过 氧 化 物 荷 兰 只 是 在 最 近 才 将 液 体 过 氧 化 物 和 臭 氧 气 体 的 组 合 注 入 用 于 污 染 物 氧 化 处 理, 该 注 册 产 品 为 PerozoneTM 过 氧 化 物 和 臭 氧 的 混 合 物 的 氧 化 性 比 二 者 中 任 何 一 个 的 氧 化 性 都 强 烈 臭 氧 先 与 空 气 混 合, 再 与 过 氧 化 物 混 合, 臭 氧 与 过 氧 化 物 混 合 物 通 过 专 门 设 计 的 注 射 喷 嘴 注 入 土 壤 中 如 同 Fenton 试 剂 一 样, 污 染 物 通 过 氢 氧 自 由 基 进 行 降 解, 降 解 快 速 但 不 限 于 某 一 种 污 染 物 因 此, 臭 氧 / 过 氧 化 物 可 用 于 降 解 种 类 广 泛 的 污 染 物 注 入 土 壤 中 之 后, 氧 化 剂 的 稳 定 性 持 续 一 天 左 右, 最 长 可 达 两 天 过 硫 酸 盐 过 硫 酸 盐 有 两 种 应 用 方 法 : 非 活 性 与 活 性 非 活 性 过 硫 酸 盐 是 一 种 温 和 的 氧 化 剂, 不 用 于 土 壤 修 复 然 而, 活 性 形 式 的 过 硫 酸 盐 氧 化 强 度 几 乎 等 同 于 臭 氧 / 过 氧 化 物 和 Fenton 试 剂 活 性 意 味 着 化 学 氧 化 反 应 被 催 化, 形 成 氢 氧 自 由 基 和 硫 酸 根 可 以 通 过 四 种 方 式 实 现 活 性 : 1) 加 热 至 45oC;2) 添 加 催 化 剂, 如 二 价 铁 ;3) 添 加 络 合 剂, 如 EDTA;4) 强 度 碱 化 土 壤 ( 至 PH 等 于 11.5) 土 地 中 的 过 硫 酸 盐 非 常 稳 定, 能 在 土 地 中 存 在 数 月, 具 体 取 决 于 土 地 和 污 染 的 情 况 另 外, 过 硫 酸 盐 可 用 于 分 解 种 类 广 泛 的 污 染 物 这 些 应 用 已 经 进 行 了 实 验 室 试 验, 美 国 已 经 使 用 过 硫 酸 盐 作 为 氧 化 剂 尽 管 过 硫 酸 盐 在 荷 兰 目 前 还 没 有 应 用, 总 览 表 ( 表 1) 和 表 2 中 也 列 出 了 过 硫 酸 盐 与 其 它 氧 化 剂 相 比, 过 硫 酸 盐 有 许 多 优 势, 可 预 见 将 来 它 将 在 荷 兰 得 以 应 用 由 于 目 前 还 没 有 太 多 的 过 硫 酸 盐 使 用 方 面 的 经 验, 这 一 氧 化 剂 就 不 再 进 一 步 讨 论 了 臭 氧 像 Fenton 试 剂 一 样, 臭 氧 能 够 直 接 或 者 通 过 生 成 的 氢 氧 自 由 基 与 污 染 物 发 生 反 应 通 过 自 由 基 进 行 氧 化 比 通 过 臭 氧 本 身 进 行 氧 化 更 快, 臭 氧 的 反 应 势 可 能 不 会 被 传 送 污 染 修 复 所 在 位 置 使 用 的 所 有 氧 化 剂 必 须 就 地 生 产, 然 而, 由 于 臭 氧 是 气 体, 是 能 用 于 土 壤 不 饱 和 部 分 的 唯 一 氧 化 剂, 这 一 点 弥 补 了 就 地 生 产 氧 化 剂 的 局 限 臭 氧 在 土 地 中 的 稳 定 性 能 持 续 一 到 两 天, 比 得 上 臭 氧 / 过 氧 化 物 的 稳 定 性 市 场 上 已 经 有 臭 氧 氧 化 剂 产 品, 在 荷 兰 市 场 上, C-SpargeTM 技 术 已 经 有 几 年 历 史 像 臭 氧 / 过 氧 化 物 一 样, 臭 氧 在 使 用 期 间, 需 要 在 注 入 土 壤 之 前 与 空 气 混 合 高 锰 酸 盐 高 锰 酸 盐 是 一 种 温 和 的 氧 化 剂, 但 是 与 前 面 提 到 的 氧 化 剂 相 比, 其 降 解 反 应 非 常 特 殊, 举 例 而 言, 高 锰 酸 盐 能 够 分 解 双 倍 的 在 许 多 受 污 染 土 壤 中 出 现 的 碳 化 合 物, 如 四 氯 乙 烯 (PCE) 和 土 壤 中 的 降 解 产 物 另 外, 氧 化 剂 在 土 壤 中 的 稳 定 性 高 根 据 土 壤 和 污 染 的 情 况 分 析, 高 锰 酸 盐 能 够 维 持 反 应 数 周, 持 续 30 31

18 分 解 污 染 物 高 锰 酸 盐 能 够 以 多 种 形 式 应 用 最 普 通 的 形 式 是 高 锰 酸 钾 和 高 锰 酸 钠 高 锰 酸 钠 的 优 点 是 能 够 以 溶 液 的 方 式 提 供 土 壤 修 复 市 场 上 可 以 购 买 到 标 准 的 40% 浓 度 的 溶 液, 其 重 金 属 和 杂 质 浓 度 低 ( 溶 液 产 品 为 RemOxTM) 高 锰 酸 钾 的 价 格 便 宜 些, 但 是 只 有 固 体 产 品 因 此, 为 了 注 入 高 锰 酸 钾, 需 要 将 其 溶 解, 这 带 来 许 多 不 良 的 副 作 用, 如 产 生 废 物 此 外, 高 锰 酸 钾 的 最 大 溶 解 度 ( 约 为 6%) 比 高 锰 酸 钠 的 低 所 有 高 锰 酸 盐 溶 液 为 深 紫 色 不 挥 发 性 过 氧 化 物 不 挥 发 性 过 氧 化 物 包 括 过 氧 化 钙 过 氧 化 镁 过 碳 酸 镁 之 类 的 所 有 化 合 物 这 些 化 合 物 应 用 于 清 洁 产 品 和 清 洁 剂 已 经 有 相 当 一 段 时 间 在 土 壤 修 复 领 域, 不 挥 发 性 过 氧 化 物 通 常 泛 指 释 氧 化 合 物 (ORC ) 不 挥 发 性 过 氧 化 物 通 常 是 温 和 或 更 弱 的 氧 化 剂, 通 常 用 于 向 地 下 水 中 添 加 氧 元 素, 刺 激 好 氧 生 物 降 解 不 挥 发 性 过 氧 化 物 的 氧 化 势 通 常 不 足 以 直 接 氧 化 污 染 物 本 文 不 进 一 步 讨 论 不 挥 发 性 过 氧 化 物 的 工 作 原 理 和 应 用 原 位 化 学 氧 化 修 复 对 土 壤 有 何 影 响? 在 ISCO 修 复 期 间, 污 染 物 被 分 解, 或 称 为 被 氧 化 使 土 壤 的 含 氧 量 增 加, 但 是 在 荷 兰, 尤 其 是 在 地 下 水 位 之 下 数 米 之 处, 土 壤 是 缺 氧 的, 或 者 氧 含 量 低 当 使 用 Fenton 试 剂 过 氧 化 物 和 臭 氧 时, 地 下 水 中 的 氧 含 量 上 升, 以 致 于 对 生 物 降 解 过 程 产 生 积 极 作 用 然 而, 有 机 物 质 构 成 的 细 菌 也 被 氧 化 了, 这 是 不 利 的 方 面 但 是, 经 过 ISCO 修 复 之 后, 土 壤 中 的 生 物 并 没 有 全 部 死 亡 氧 化 剂 无 法 进 入 土 壤 中 的 极 其 小 的 孔 隙, 细 菌 仍 能 够 在 此 生 存 除 了 使 得 土 壤 变 得 更 加 含 氧 之 外, 使 用 任 何 氧 化 剂 都 会 形 成 酸, 酸 会 降 低 土 壤 和 地 下 水 的 PH 值 对 于 涉 及 氯 代 烃 类 的 污 染, 会 形 成 盐 酸, 降 低 PH 值 的 效 应 会 更 强 烈 然 而, 当 使 用 典 型 Fenton 试 剂 时,PH 值 被 降 低, 以 便 于 改 善 化 学 氧 化 反 应 在 低 PH 值 时, 金 属 的 活 动 性 增 加, 这 对 金 属 的 作 用 产 生 不 利 影 响 这 些 作 用 均 需 要 考 虑, 尤 其 对 于 有 机 污 染 和 含 有 重 金 属 的 污 染 金 属 的 活 动 性 通 常 是 短 暂 的, 在 ISCO 修 复 的 活 动 期 之 后, 活 动 性 再 次 降 低 使 用 高 锰 酸 盐 时, 由 于 生 产 过 程 的 原 因, 需 要 警 惕 氧 化 剂 本 身 含 有 重 金 属 市 场 上 有 土 壤 修 复 所 用 的 特 殊 高 锰 酸 盐, 其 重 金 属 含 量 低 在 实 验 室 试 验 中 进 行 高 锰 酸 盐 应 用 研 究, 研 究 发 现, 氧 化 锰 ( 也 成 为 黑 锰 ) 的 形 成 降 低 了 土 壤 的 渗 透 性 在 实 地 应 用 高 锰 酸 盐 溶 液 ( 浓 度 高 达 4%) 时, 没 有 发 现 这 一 现 象 在 实 地 应 用 时,Fenton 试 剂 似 乎 能 够 显 著 提 高 土 壤 的 渗 透 性 Fenton 试 剂 氧 化 有 机 物 质, 提 高 了 土 壤 的 孔 隙 率, 增 加 了 土 壤 的 渗 透 性 优 点 是 氧 化 剂 更 好 地 分 布 在 土 壤 中, 缺 点 是 在 有 机 物 质 含 量 高 的 土 壤 中, 可 能 发 生 剧 烈 的 反 应, 使 得 土 壤 温 度 过 度 升 高, 导 致 安 全 风 险 超 出 可 接 受 范 围 所 有 氧 化 剂 氧 化 有 机 物 质, 产 生 剧 烈 反 应, 当 有 泥 炭 层 时, 也 会 有 泥 炭 层 下 沉 的 风 险 在 城 市 中 心 区 有 老 的 木 质 地 基 时, 也 会 发 生 下 沉 电 缆 和 管 道 等 其 它 地 下 基 础 设 施 也 会 受 到 影 响 4.2 原 位 化 学 氧 化 实 践 咨 询 机 构 需 要 知 道 这 一 技 术 的 工 作 原 理 和 适 用 于 哪 些 污 染 类 型 在 实 际 修 复 过 程 中 可 用 的 其 它 技 术 很 广 泛, 包 括 具 有 同 样 效 果 的 原 位 修 复 技 术, 本 文 的 这 一 部 分 描 述 区 分 ISCO 与 其 它 修 复 技 术 的 实 际 问 题 哪 些 土 壤 参 数 确 定 使 用 原 位 化 学 氧 化 可 行? 为 了 回 答 ISCO 修 复 是 否 能 用 在 某 一 区 域, 我 们 需 要 关 于 下 面 所 列 的 土 壤 参 数 的 信 息 土 壤 结 构 ISCO 修 复 最 重 要 的 方 面 是 使 氧 化 剂 和 污 染 物 相 互 接 触 尽 管 土 壤 存 在 不 均 质 性, 但 主 要 由 高 渗 透 性 沙 子 组 成 的 土 壤 比 主 要 由 连 续 的 沙 子 和 粘 土 组 成 的 土 壤 更 适 合 于 原 位 修 32 33

19 复 土 壤 结 构 异 质 性 越 强,ISCO 就 越 容 易 应 用 在 非 均 质 土 壤 中, 如 能 更 快 地 生 成 最 佳 注 入 通 道, 注 入 的 氧 化 剂 就 会 全 部 接 触 到 污 染 物 土 壤 的 渗 透 性 ISCO 修 复 过 程 中 土 壤 的 渗 透 性 越 高 越 好 与 低 渗 透 性 土 壤 相 比, 高 渗 透 性 土 壤 中 的 氧 化 剂 分 布 更 好 更 均 匀 地 下 水 位 在 ISCO 期 间 需 要 注 入 液 体 和 气 体, 由 于 土 壤 和 地 下 水 压 力 的 存 在, 需 要 一 定 的 反 压 以 便 于 注 入 如 果 地 下 水 位 低 于 1.5m-mv, 反 压 就 不 足, 就 不 可 能 进 行 注 入 当 地 下 水 位 低 时, 地 下 水 也 可 能 因 为 注 入 的 原 因 而 上 升, 增 加 了 发 生 水 灾 的 风 险 如 果 地 面 水 平 有 封 盖, 如 块 石 面 路, 即 使 地 下 水 位 低, 也 可 能 进 行 正 常 工 作 土 壤 消 耗 的 氧 化 剂 土 壤 修 复 中 使 用 的 氧 化 剂 氧 化 哪 些 物 质 通 常 不 很 具 体 重 要 的 是 知 道 土 壤 将 消 耗 多 少 氧 化 剂, 以 便 注 入 足 够 数 量 的 氧 化 剂 来 氧 化 污 染 物 对 于 任 何 一 种 氧 化 剂, 我 们 建 议 在 ISCO 修 复 之 前 进 行 实 验 室 试 验, 据 此 来 确 定 土 壤 消 耗 氧 化 剂 的 量 预 先 确 定 ISCO 修 复 的 重 要 土 壤 参 数 为 : 有 机 物 质 的 含 量 化 学 需 氧 量 (COD) 和 天 然 土 需 氧 量 (NOD), 在 所 有 ISCO 修 复 应 用 过 程 中, 这 些 参 数 的 重 要 性 各 有 不 同 缓 冲 容 量 尤 其 是 使 用 典 型 的 Fenton 试 剂 时, 重 要 的 是 知 道 必 须 注 入 多 少 酸 来 产 生 氧 化 反 应 的 最 优 环 境 可 以 通 过 碳 酸 盐 的 含 量 和 地 下 水 的 PH 值 来 确 定 这 一 缓 冲 容 量 地 下 基 础 设 施 在 荷 兰, 尤 其 是 城 市 地 区, 地 下 基 础 设 施 也 是 土 壤 参 数 之 一 优 先 流 动 路 径 的 风 险 越 大, 氧 化 剂 沿 着 地 下 基 础 设 施 ( 如 电 缆 / 管 道, 以 及 混 凝 土 基 础 ) 到 达 污 染 物 的 机 会 就 减 少 在 下 面 给 出 的 框 架 内, 按 顺 序 给 出 了 一 些 土 壤 参 数 的 范 围, 以 便 于 应 用 各 种 不 同 氧 化 剂 Fenton 试 剂 典 型 形 式 的 Fenton 试 剂 在 酸 性 环 境 (PH 值 介 于 2 和 4 之 间 ) 下 具 有 最 有 效 的 氧 化 作 用, 但 在 PH 值 达 到 7 的 环 境 下 也 能 应 用 如 果 PH 值 大 于 8, 典 型 Fenton 试 剂 则 没 有 使 用 用 处, 这 是 因 为 二 价 铁 在 典 型 Fenton 试 剂 中 作 为 催 化 剂, 必 须 保 持 为 可 溶 状 态 如 果 PH 值 大 于 7, 过 氧 化 物 就 会 分 解, 很 少 会 用 于 氧 化 反 应 如 果 PH 值 更 高, 并 且 地 下 水 中 的 碳 酸 盐 浓 度 高, 氢 氧 自 由 基 会 被 碳 酸 盐 吸 收 对 于 中 性 形 式 的 Fenton 试 剂, 由 于 络 合 剂 将 二 价 铁 保 持 为 可 溶 状 态,PH 值 和 碳 酸 盐 的 决 定 作 用 较 小 在 用 Fenton 试 剂 开 始 ISCO 修 复 之 前, 必 须 确 定 土 壤 消 耗 氧 化 剂 的 量 臭 氧 和 过 氧 化 物 / 臭 氧 像 典 型 Fenton 试 剂 一 样, 由 于 形 成 自 由 基, 臭 氧 反 应 在 酸 性 环 境 中 最 有 效 既 然 臭 氧 以 气 体 形 式 注 入 土 壤, 在 非 饱 和 区 域, 用 臭 氧 进 行 氧 化 也 是 ISCO 的 一 种 选 择 当 臭 氧 用 于 非 饱 和 区 域 内 时, 重 要 的 是 注 意 湿 度 水 平, 在 非 饱 和 区 域 内, 臭 氧 在 低 湿 度 水 平 下 的 分 布 比 高 湿 度 水 平 下 的 分 布 状 况 好 当 用 于 饱 和 区 域 内 时, 由 于 气 体 向 上 运 动, 并 且 土 壤 通 常 水 平 成 层, 地 下 非 均 质 活 动 造 成 的 优 先 流 动 路 径 更 快 形 成 对 于 臭 氧 和 臭 氧 / 过 氧 化 物, 土 壤 消 耗 的 氧 化 剂 量 不 大 重 要, 通 常 不 需 要 进 行 实 验 室 试 验 来 确 定 氧 化 剂 消 耗 量, 一 般 而 言, 每 立 方 土 壤 消 耗 的 臭 氧 量 大 约 为 15 克 理 想 的 PH 值 为 5 到 8,PH 值 为 9 被 视 为 上 限 34 35

20 高 锰 酸 盐 高 锰 酸 盐 在 较 宽 的 PH 范 围 内 可 以 使 用 然 而, 高 锰 酸 盐 容 易 受 到 土 壤 结 构 的 影 响, 因 为 高 锰 酸 盐 的 氧 化 会 产 生 二 氧 化 锰 ( 也 称 为 褐 色 砂 岩 ), 这 在 污 染 负 荷 高 时, 会 降 低 渗 透 性 当 使 用 高 锰 酸 盐 时, 有 必 要 在 修 复 之 前 进 行 实 验 室 试 验, 以 便 确 定 土 壤 消 耗 的 氧 化 剂 量 这 一 试 验 就 是 所 谓 的 天 然 土 需 氧 量 (SOD 或 NOD) 试 验 天 然 土 需 氧 量 取 决 于 试 验 条 件 下 的 高 锰 酸 盐 浓 度, 这 意 味 着 必 须 在 多 个 高 锰 酸 盐 浓 度 下 进 行 试 验, 包 括 进 行 修 复 用 的 浓 度 根 据 经 验, 当 每 千 克 土 壤 中 的 NOD 值 超 过 2 克 MnO4 时, 使 用 高 锰 酸 盐 进 行 修 复 成 本 将 过 高 在 美 国, 实 验 室 NOD 试 验 的 结 果 通 常 是 正 确 的, 这 是 因 为 氧 化 剂 与 土 壤 之 间 的 接 触 通 常 比 实 地 中 的 接 触 情 况 好, 而 在 荷 兰, 实 验 室 NOD 试 验 的 结 果 却 未 必 正 确 污 染 负 荷 严 格 地 说, 污 染 负 荷 不 是 土 壤 参 数, 但 它 对 于 是 否 确 定 ISCO 为 主 要 修 复 技 术 却 是 重 要 的 参 数 既 然 大 部 分 氧 化 剂 都 很 适 合 于 清 除 大 量 污 染, 那 么, 确 定 污 染 浓 度 以 及 有 没 有 任 何 的 纯 污 染 物 就 显 得 格 外 重 要 然 后 可 以 根 据 下 述 方 面 确 定 ISCO 修 复 的 适 用 性 : 原 位 化 学 氧 化 修 复 在 下 述 情 形 是 不 适 用 的 : - 污 染 物 不 能 被 氧 化 剂 中 的 任 何 一 种 氧 化 ; - 土 壤 结 构 参 数 表 明 : 污 染 主 要 在 有 机 化 合 物 含 量 高 的 土 壤 层 中 发 现, 如 泥 炭 或 腐 殖 质 含 量 高 的 土 壤 ; - 有 一 个 厚 度 大 于 15cm 的 LNAPL 层 如 果 LNAPL 层 的 厚 度 大 于 15cm, 我 们 建 议 利 用 另 一 种 不 同 的 技 术 清 除 LNAPL 层 ; - 地 下 基 础 设 施 ( 如 电 缆 / 管 道 ) 附 近 有 任 何 纯 污 染 物 是 什 么 决 定 原 位 化 学 氧 化 修 复 的 有 效 性? 氧 化 剂 与 污 染 物 之 间 的 接 触 情 况 决 定 了 ISCO 的 修 复 是 否 有 效 或 成 功 为 了 使 氧 化 剂 与 污 染 物 有 效 地 接 触, 需 要 根 据 注 入 具 体 位 置 的 情 况 调 整 注 入 系 统 对 注 入 位 置 的 正 确 描 述 土 壤 结 构 上 述 的 土 壤 参 数 和 污 染 物 的 划 分 都 很 重 要 另 外, 需 要 添 加 的 氧 化 剂 的 数 量 取 决 于 污 染 负 荷 和 土 壤 需 要 的 氧 化 剂 数 量, 因 此, 有 必 要 对 污 染 负 荷 和 土 壤 需 要 的 氧 化 剂 数 量 进 行 充 分 评 估 为 了 弄 清 楚 氧 化 剂 与 污 染 物 之 间 的 接 触 程 度 以 及 需 要 氧 化 剂 的 数 量, 必 须 在 全 面 修 复 之 前 进 行 许 多 实 验 室 试 验 对 于 大 部 分 污 染 物 而 言, 也 建 议 进 行 一 次 试 验 性 修 复 ( 小 规 模 的 现 场 试 验 ) 根 据 两 种 试 验 的 结 果, 可 以 确 定 全 面 ISCO 修 复 的 费 用 和 效 益 原 位 化 学 氧 化 修 复 在 下 述 情 形 下 是 适 用 的 : - 污 染 物 能 被 氧 化 剂 中 的 一 种 氧 化 ; - 土 壤 的 水 力 渗 透 性 大 于 10-6 cm/s; - 地 下 水 的 深 度 大 于 1.5m-mv; - 只 要 任 一 LNAPL( 轻 质 非 水 相 液 态 污 染 物 ) 层 的 厚 度 不 大 于 15cm, 存 在 纯 污 染 物 就 不 是 问 题 原 位 化 学 氧 化 修 复 会 产 生 什 么 样 的 环 境 结 果? ISCO 修 复 的 环 境 影 响 由 许 多 因 素 决 定, 进 行 ISCO 修 复 时, 环 境 影 响 会 取 决 于 以 下 因 素 : 危 险 物 质 的 释 放 污 染 物 的 氧 化 主 要 产 生 水 和 二 氧 化 碳, 原 则 上 不 会 释 放 任 何 危 险 物 质 污 染 物 的 化 学 分 解 可 能 会 产 生 热 量, 将 土 壤 升 温 至 30 C 左 右, 这 可 能 会 造 成 污 染 物 的 蒸 发 36 37

21 废 物 的 产 生 为 了 防 止 人 体 暴 露 于 蒸 发 的 任 何 污 染 物, 几 乎 为 所 有 氧 化 剂 ( 除 了 高 锰 酸 盐 ) 安 装 了 地 面 抽 气 系 统 抽 出 的 空 气 必 须 净 化, 在 抽 气 净 化 期 间, 产 生 的 活 性 炭 就 是 废 物 地 下 水 抽 取 为 了 使 氧 化 剂 尽 可 能 接 触 污 染 物, 可 在 某 些 具 体 位 置 抽 取 地 下 水 这 意 味 着 在 一 个 地 点 注 入 氧 化 剂, 在 另 一 个 或 多 个 其 他 地 点 抽 取 大 约 同 样 数 量 的 地 下 水 这 使 得 我 们 可 以 控 制 氧 化 剂 的 分 布 在 抽 取 地 下 水 时, 污 染 的 地 下 水 向 下 流 抽 取 的 地 下 水 在 排 放 之 前 必 须 进 行 处 理 水 的 利 用 每 一 种 氧 化 剂 的 用 水 情 况 并 不 相 同, 无 论 是 自 来 水 还 是 抽 取 的 地 下 水, 在 注 入 Fenton 试 剂 和 高 锰 酸 盐 期 间, 由 于 需 要 稀 释 注 入 的 氧 化 剂, 需 要 的 水 量 相 对 多, 然 而, 注 入 臭 氧 和 臭 氧 / 过 氧 化 物 时, 仅 需 要 少 量 的 水 能 源 消 耗 ISCO 修 复 期 间, 每 种 氧 化 剂 所 需 的 能 源 量 非 常 不 同 注 入 Fenton 试 剂 或 高 锰 酸 盐 期 间 的 能 源 需 要 少 当 使 用 臭 氧 和 臭 氧 / 过 氧 化 物 时, 臭 氧 必 须 就 地 生 产, 与 其 它 氧 化 剂 相 比, 能 源 的 消 耗 量 会 多 原 位 化 学 氧 化 修 复 的 费 用 为 多 少? 在 本 文 的 第 一 部 分 中, 我 们 简 要 讨 论 了 ISCO 修 复 所 需 的 费 用 当 使 用 高 锰 酸 盐 时, 最 大 的 费 用 通 常 是 氧 化 剂 本 身 的 费 用, 在 一 定 程 度 上, 臭 氧 和 臭 氧 / 过 氧 化 物 也 是 如 此 当 使 用 Fenton 试 剂 时, 最 大 的 费 用 是 实 施 费 用 表 3 根 据 许 多 大 型 到 小 型 ISCO 修 复 工 程, 给 出 了 这 些 工 程 使 用 的 不 同 氧 化 剂 的 指 示 性 价 格 表 中 也 包 括 了 氧 化 剂 的 基 本 成 本 价 格, 这 个 价 格 没 有 包 含 注 入 系 统 实 施 费 用 等 在 内 的 价 格 表 3 每 立 方 米 污 染 土 壤 的 指 示 性 价 格 和 不 同 氧 化 剂 的 成 本 价 格 氧 化 剂 每 立 方 土 壤 的 价 格 成 本 价 格 类 型 ( 欧 元 ) ( 欧 元 / 千 克 ) Fenton 试 剂 , % 溶 液 臭 氧 / 过 氧 化 物 2-20 污 染 羽 法 1-1,5 气 体 / 液 体 污 染 源 法 臭 氧 ,5 气 体 高 锰 酸 盐 % 溶 液 1 以 高 锰 酸 钠 为 基 础 需 要 强 调 的 是 : 上 面 表 格 中 列 出 的 价 格 不 是 固 定 的, 而 仅 仅 是 对 价 格 的 估 计 实 际 的 价 格 在 很 大 程 度 上 取 决 于 氧 化 剂 注 入 位 置 的 具 体 情 况 和 污 染 的 类 型 因 此, 可 能 与 表 中 的 价 格 有 所 偏 离 每 立 方 米 土 壤 的 估 计 价 格 不 包 括 环 境 监 督 与 管 理 的 费 用 原 位 化 学 氧 化 与 其 它 原 位 修 复 技 术 相 比 如 何? ISCO 是 一 种 原 位 修 复 技 术, 可 以 同 时 用 于 修 复 污 染 源 区 和 污 染 羽 区 在 荷 兰, 这 一 技 术 主 要 用 于 清 除 污 染 源 表 4 以 没 有 纯 产 物 的 污 染 源 区 为 基 础, 比 较 了 ISCO 修 复 与 其 它 技 术 38 39

22 表 4 不 同 原 位 修 复 技 术 的 相 对 比 较 此 表 格 仅 对 不 同 原 位 修 复 技 术 进 行 了 指 示 性 对 比 与 其 他 技 术 相 比,ISCO 的 最 大 优 势 是 修 复 期 短, 费 用 较 低 与 地 下 水 抽 出 ( 泵 出 处 理 ) 或 压 缩 空 气 注 入 技 术 相 比,ISCO 的 环 境 输 出 高, 另 一 方 面,ISCO 修 复 期 间 的 分 布 水 平 比 其 他 技 术 高, 分 布 水 平 也 取 决 于 使 用 何 种 氧 化 剂 快 速 ISCO 修 复 的 主 要 争 议 是 在 于 修 复 污 染 源 区 时, 会 产 生 残 余 污 染, 在 进 行 ISCO 修 复 之 后, 必 须 用 其 他 技 术 ( 如 受 刺 激 的 生 物 降 解 ) 对 残 余 污 染 集 中 清 除 ISCO 泵 出 处 理 压 缩 空 受 激 性 的 生 物 降 解 气 注 入 修 复 期 限 短 很 长 长 长 小 于 5 年 小 于 30 年 小 于 10 年 小 于 10 年 费 用 水 平 低 高 高 低 分 布 水 平 取 决 于 应 无 少 无 用 方 法 对 环 境 的 益 处 高 低 低 高 4.3 原 位 化 学 氧 化 及 其 设 计 效 半 径 主 要 取 决 于 土 壤 结 构 和 注 入 深 度 根 据 经 验, 有 效 半 径 取 15 英 尺, 也 就 说, 注 入 点 之 间 的 水 平 距 离 最 大 约 为 5 米 使 用 臭 氧 和 臭 氧 / 过 氧 化 物 时, 有 效 半 径 更 大, 介 于 10 到 20 米 之 间 注 入 点 的 过 滤 器 布 置 深 度 这 完 全 取 决 于 之 前 的 研 究 数 据 和 土 壤 结 构 除 了 水 平 渗 透 之 外, 土 壤 中 也 存 在 竖 向 渗 透, 布 置 过 滤 器 时, 应 保 证 整 个 受 污 染 土 壤 区 域 与 氧 化 剂 接 触 注 入 多 少 氧 化 剂? 需 要 注 入 氧 化 剂 的 数 量 包 括 污 染 负 荷 消 耗 的 氧 化 剂 量 和 土 壤 消 耗 的 氧 化 剂 量 当 污 染 负 荷 程 度 已 知 时, 可 以 根 据 氧 化 剂 与 污 染 物 之 间 的 化 学 反 应 来 确 定 污 染 负 荷 消 耗 的 氧 化 剂 量 预 先 对 土 壤 样 品 进 行 实 验 室 试 验, 可 以 据 此 确 定 土 壤 消 耗 的 氧 化 剂 量 有 机 物 质 的 含 量 和 化 学 需 氧 量 (COD) 也 可 用 于 确 定 土 壤 消 耗 的 氧 化 剂 量 使 用 Fenton 试 剂 时, 也 必 须 考 虑 到 一 个 事 实, 即 注 入 的 过 氧 化 物 实 际 上 只 有 10-20% 参 与 了 反 应 日 注 入 量 日 注 入 量 决 定 修 复 期 限, 并 在 很 大 程 度 上 决 定 修 复 的 费 用 对 于 高 渗 透 性 的 土 壤,Fenton 试 剂 与 高 锰 酸 盐 的 注 入 量 约 为 立 方 米 未 稀 释 溶 液 本 文 前 面 部 分 讨 论 了 ISCO 技 术 的 基 本 知 识 和 是 否 选 择 采 用 该 技 术 的 决 策 这 部 分 主 要 讨 论 与 设 计 有 关 的 问 题, 这 将 有 助 于 承 包 商 评 估 设 计 监 督 工 程 和 检 验 结 果 主 要 设 计 参 数 是 什 么? 如 何 确 定 这 些 参 数? ISCO 修 复 的 许 多 设 计 参 数 与 前 面 所 述 的 用 来 确 定 修 复 可 行 性 的 土 壤 参 数 类 似, 除 了 这 些 参 数 之 外, 必 须 确 定 注 入 系 统 的 许 多 设 计 参 数 注 入 点 之 间 的 水 平 距 离 注 入 点 之 间 的 水 平 距 离 根 据 修 复 工 程 的 有 效 半 径 确 定 有 设 计 参 数 可 以 通 过 下 述 方 式 获 得 : 将 初 步 研 究 时 的 化 学 分 析 和 水 文 地 质 资 料 与 为 了 实 施 修 复 而 另 外 进 行 的 一 次 土 质 调 查 结 果 综 合 考 虑, 在 此 基 础 上, 可 以 确 定 ISCO 的 一 般 适 用 性 通 过 专 门 的 实 验 室 试 验, 包 括 土 柱 试 验 和 批 量 试 验, 以 便 检 查 ISCO 的 适 用 性 和 证 实 应 用 该 技 术 时 的 一 些 假 设 在 用 高 锰 酸 盐 进 行 ISCO 修 复 之 前, 可 以 先 确 定 天 然 土 需 氧 量 (NOD) 通 过 在 注 入 位 置 进 行 一 次 试 验 性 修 复, 以 便 确 定 ISCO 在 具 体 的 注 入 位 置 是 否 适 用, 以 及 全 面 修 复 设 计 的 重 要 参 数 40 41

23 需 要 进 行 试 验 性 修 复 吗? 是 的, 原 则 上 必 须 在 任 何 原 位 修 复 技 术 使 用 之 前 进 行 一 次 试 验 性 修 复 不 论 咨 询 机 构 和 承 包 商 是 否 拥 有 经 验, 但 每 个 注 入 位 置 都 是 不 同 的, 每 个 注 入 位 置 的 设 计 参 数 变 化 很 大 根 据 试 验 性 修 复 结 果, 可 以 确 定 和 优 化 设 计 参 数, 这 将 会 改 善 修 复 系 统, 优 化 费 用 消 耗, 包 括 全 面 修 复 的 费 用, 从 而 增 加 ISCO 修 复 的 成 功 机 率 一 般 的 试 验 性 修 复 结 果 应 该 能 解 答 下 述 问 题 : 注 入 点 的 水 平 和 竖 向 有 效 半 径 是 多 少? 注 入 点 之 间 的 距 离 要 求 是 多 少? 土 壤 结 构 分 布 图 是 什 么 样? 土 壤 结 构 会 产 生 什 么 影 响? 比 如, 优 先 流 动 路 径 污 染 负 荷 最 多 能 减 少 多 少? 拟 采 用 的 修 复 系 统 在 全 面 修 复 时 的 污 染 减 少 量 是 多 少? 为 了 减 少 预 期 的 污 染 负 荷, 需 要 多 少 氧 化 剂 和 辅 助 物 质? 在 试 验 性 修 复 之 后, 污 染 物 是 什 么 成 分? 污 染 物 是 真 的 被 分 解 了 还 是 被 注 入 的 氧 化 剂 转 移 了? ( 初 步 ) 注 入 阶 段 之 后, 是 否 有 来 自 于 土 壤 的 扩 散? 所 选 的 氧 化 剂 是 否 成 本 低 效 率 高? 对 于 适 当 的 试 验 性 修 复 而 言, 需 要 记 录 预 期 达 到 的 目 标 和 回 答 的 各 种 问 题 在 试 验 性 修 复 期 间, 重 要 的 是 要 对 注 入 系 统 和 在 土 壤 中 的 结 果 进 行 密 切 监 测, 因 为 这 些 数 据 能 解 答 问 题 试 验 性 修 复 不 一 定 能 成 功 实 现 既 定 目 标 与 成 功 的 试 验 性 修 复 相 比, 我 们 往 往 能 从 失 败 的 试 验 性 修 复 中 获 得 更 多 的 教 训 成 功 的 试 验 性 修 复 和 失 败 的 试 验 性 修 复, 都 能 为 委 托 方 节 省 投 入 像 全 面 修 复 一 样, 试 验 性 修 复 也 需 要 主 管 当 局 的 决 策 和 报 告 原 位 化 学 氧 化 修 复 涉 及 的 风 险 和 安 全 措 施 任 何 修 复 都 有 风 险, 但 是, 如 果 咨 询 机 构 承 包 商 和 可 能 需 要 的 分 包 商 非 常 有 经 验, 并 在 ISCO 修 复 之 前 正 确 地 列 出 各 种 风 险, 就 能 够 控 制 风 险 ISCO 修 复 会 涉 及 许 多 不 同 的 风 险, 最 主 要 的 是 健 康 风 险 与 安 全 风 险 此 外, 还 有 生 态 风 险 与 质 量 风 险, 这 二 者 在 此 不 予 以 讨 论 既 然 使 用 化 学 制 品 会 损 害 人 的 健 康,ISCO 修 复 就 涉 及 一 些 健 康 风 险 至 于 毒 性, 过 氧 化 物 和 高 锰 酸 盐 之 类 的 氧 化 剂 相 对 安 全 修 复 过 程 中 必 须 认 识 到 氧 化 化 学 品 涉 及 的 危 险 并 将 危 险 控 制 到 最 低 程 度 在 任 何 时 候 都 要 防 止 皮 肤 接 触 或 吸 入 这 些 物 质 此 外, 不 能 将 氧 化 剂 与 还 原 物 质 和 易 燃 物 质 混 合, 氧 化 剂 会 与 还 原 物 质 和 易 燃 物 质 发 生 剧 烈 反 应, 产 生 氧 气, 为 起 火 提 供 了 有 利 条 件 空 气 中 的 臭 氧 浓 度 过 高 ( 大 于 2ppm) 时, 会 使 眼 睛 和 气 管 发 炎 和 受 损 臭 氧 含 量 高 的 空 气 会 在 封 闭 的 区 域 或 进 行 修 复 的 空 间 内 积 聚 起 来 因 此, 要 对 封 闭 区 域 或 空 间 适 当 通 风, 同 时 应 该 安 装 探 测 设 备, 用 于 探 测 任 何 早 期 积 聚 另 外, 使 所 有 使 用 的 设 备 远 离 所 有 火 源 ISCO 修 复 的 安 全 措 施 与 任 何 其 它 技 术 的 安 全 措 施 类 似 CROW 出 版 刊 物 132 中 描 述 了 实 施 修 复 所 需 的 标 准 安 全 措 施 在 ISCO 修 复 ( 包 括 试 验 性 修 复 ) 之 前, 必 须 制 定 一 个 健 康 与 安 全 计 划 同 样, 应 通 过 被 称 为 HAZOP( 危 险 与 可 操 作 性 分 析 ) 方 法 来 测 试 注 入 设 备 是 否 存 在 任 何 故 障 及 其 影 响 许 多 ISCO 修 复 特 定 项 目 采 用 的 安 全 措 施 : 厂 商 提 供 的 氧 化 剂 为 浓 缩 液, 通 常 是 在 修 复 位 置 进 行 稀 释 氧 化 剂 化 学 制 品 必 须 在 制 定 的 处 理 容 器 内 稀 释, 该 容 器 可 以 恰 当 地 密 封, 在 注 入 位 置 生 产 臭 氧 时 也 是 如 此 当 使 用 高 锰 酸 盐 时, 划 定 注 入 位 置 的 一 个 区 域 专 门 用 于 制 备 注 入 溶 液 氧 化 剂 应 存 储 在 恰 当 密 封 的 容 器 内, 容 器 配 备 有 溢 液 槽 等 42 43

24 原 位 化 学 氧 化 修 复 之 前 期 间 之 后 的 测 量 目 的 是 什 么? 在 每 一 个 修 复 工 程 期 间, 有 三 个 测 量 时 刻 : 1. 修 复 之 前, 为 了 确 定 起 点 2. 修 复 期 间, 为 了 监 测 过 程 3. 修 复 之 后, 为 了 记 录 结 果 本 文 不 讨 论 修 复 之 前 的 监 测, 也 称 为 参 考 监 测 我 们 将 讨 论 修 复 期 间 的 过 程 监 测 和 修 复 完 成 之 后 的 监 测 防 备 措 施, 当 发 生 不 幸 事 件 时, 氧 化 剂 不 会 散 布 只 能 安 排 有 资 质 有 经 验 的 员 工 进 行 注 入 注 入 氧 化 剂 期 间, 现 场 必 须 始 终 有 两 名 员 工 如 何 选 择 承 包 商? 投 标 ISCO 修 复 的 承 包 商 首 先 要 能 够 证 明 有 该 技 术 方 面 的 经 验 使 用 化 学 氧 化 剂 的 工 作 是 有 风 险 的, 因 此, 承 包 商 和 任 何 分 包 商 应 该 有 足 够 的 经 验 这 些 可 通 过 参 考 工 程 和 委 托 方 要 求 的 公 司 或 拟 用 设 备 的 认 证 书 和 证 明 书 来 证 明 经 验 水 平 除 了 价 格 之 外, 还 有 许 多 其 它 因 素 用 来 决 定 选 择 何 种 承 包 商 下 面 是 一 些 并 不 直 观 但 很 重 要 的 准 则 : 注 入 系 统 的 布 置 与 设 计 以 及 可 以 注 入 的 数 量 氧 化 剂 是 一 次 还 是 多 次 注 入? 如 果 分 多 次 注 入, 根 据 什 么 准 则 确 定 下 一 次 注 入 的 起 点? 结 果 中 真 正 包 含 了 初 步 调 查 ( 包 括 实 验 室 试 验 ) 的 结 果 吗? 考 虑 试 验 性 修 复 的 必 要 性 了 吗? 监 测 计 划 对 各 种 监 测 ( 如 进 度 监 测 和 性 能 监 测 ) 进 行 了 最 好 的 区 分 如 何 监 测 或 确 定 污 染 负 荷 的 去 除 情 况? 咨 询 次 数 足 够 吗? 何 时 上 交 进 展 报 告 与 评 价 报 告? 过 程 监 测 修 复 期 间 进 行 的 监 测 称 为 进 度 监 测 对 于 ISCO 修 复, 进 度 监 测 包 含 三 个 不 同 要 素 过 程 监 测, 是 为 了 跟 踪 和 检 查 修 复 系 统 的 技 术 性 能 ; 风 险 监 测, 是 为 了 在 修 复 期 间 跟 踪 健 康 风 险 和 安 全 风 险 ; 性 能 监 测, 是 为 了 跟 踪 和 检 查 达 到 的 结 果 在 实 施 修 复 计 划 时, 必 须 进 行 检 查, 以 便 评 估 ISCO 技 术 及 其 设 计 能 否 用 在 选 定 的 修 复 位 置 过 程 监 测 作 为 氧 化 剂 注 入 之 前 期 间 和 之 后 的 一 项 质 量 控 制 措 施 过 程 监 测 的 要 素 为 : 确 认 注 入 量 流 速 和 氧 化 剂 的 收 缩 ; 测 量 土 壤 中 的 氧 化 剂 的 稳 定 性 ; 测 量 地 下 水 或 地 面 空 气 取 样 中 的 氧 化 剂 浓 度 当 使 用 氧 化 剂 时, 过 程 监 测 包 含 PH 值 温 度 压 力 氧 气 浓 度 与 二 氧 化 碳 浓 度 的 测 量 这 些 用 来 监 测 过 程 的 参 数 每 天 都 需 频 繁 测 量 土 壤 地 下 水 和 地 面 空 气 中 污 染 物 的 测 量 频 率 稍 微 低 些 另 外, 要 查 明 是 否 存 在 任 何 的 优 先 流 动 路 径, 并 要 评 估 氧 化 剂 和 所 需 任 何 其 它 物 质 的 分 布 情 况, 为 此, 随 后 应 安 装 监 测 井, 以 便 确 定 整 个 修 复 区 域 是 否 得 到 处 理 由 于 使 用 强 氧 化 剂, 在 积 聚 位 置 进 行 风 险 监 测, 作 为 一 项 安 全 措 施 每 天 定 期 测 量 温 度 氧 气 压 力 等 参 数, 例 如, 当 天 最 后 一 次 注 入 之 后 每 三 小 时 或 四 小 时 测 量 一 次 最 好 是 在 露 天 空 44 45

25 气 中 进 行 测 量 这 对 于 使 用 Fenton 试 剂 的 ISCO 修 复 尤 为 重 要 如 果 注 入 臭 氧, 臭 氧 的 浓 度 也 要 测 量 土 壤 抽 气 系 统 布 置 就 位 之 后, 检 查 抽 气 系 统 内 的 危 险 物 质 ( 光 离 子 探 测 器 或 PID 测 量 ) 和 爆 炸 性 气 体 ( 测 量 爆 炸 下 限 LEL) 积 聚 情 况 高 锰 酸 盐 是 一 种 温 和 的 氧 化 剂, 产 生 的 风 险 较 少, 其 风 险 监 测 也 较 为 简 单 在 一 些 情 况 下, 风 险 监 测 也 可 以 包 括 化 学 氧 化 对 土 壤 中 生 物 生 命 的 影 响, 为 此, 可 以 进 行 细 菌 计 数 注 入 期 结 束 几 周 之 后, 进 行 性 能 监 测 或 验 证 监 测 为 了 确 保 能 够 对 性 能 进 行 评 价, 我 们 必 须 很 好 地 定 义 修 复 工 作 在 何 时 可 视 为 成 功 进 行 ISCO 修 复 时, 土 壤 和 地 下 水 中 的 化 学 分 析 非 常 重 要, 因 为 ISCO 主 要 通 过 以 下 三 种 方 式 减 轻 污 染 : 化 学 氧 化, 也 就 是 分 解 污 染 物 ; 蒸 发 污 染 物 ; 通 过 注 入 各 种 溶 液 来 分 解 污 染 物 中 的 污 染 物 浓 度 在 修 复 开 始 时 出 现 上 升 态 势, 当 污 染 负 荷 降 低 时, 浓 度 持 续 下 降 通 常 没 有 必 要 在 氧 化 剂 注 入 期 间 进 行 监 测 由 于 需 要 注 入 大 量 的 溶 液, 地 下 水 中 的 污 染 可 能 被 转 移 为 了 防 止 污 染 转 移, 需 要 在 不 同 注 入 点 交 替 注 入 氧 化 剂, 避 免 地 下 水 朝 着 一 个 方 向 移 动 尽 管 如 此, 检 查 注 入 区 域 边 缘 是 否 有 污 染 扩 散 是 明 智 的 做 法 性 能 监 测 的 目 的 是 评 估 ISCO 修 复 是 否 真 正 达 到 预 期 目 的 在 现 场 可 以 直 接 测 量 许 多 要 素 : 污 染 物 和 任 何 污 染 降 解 产 物, 例 如 氯 化 物, 可 以 指 示 氯 代 烃 修 复 期 间 的 分 解 情 况 ; 氧 化 物, 例 如 高 锰 酸 盐, 可 以 通 过 颜 色 进 行 评 估, 此 方 法 快 速 简 单 ; 辅 助 物 质, 如 二 价 铁 的 浓 度 和 Fenton 试 剂 的 PH 值 仅 通 过 地 下 水 分 析 不 能 明 确 被 分 解 的 污 染 负 荷 由 于 土 壤 中 的 有 机 物 质 也 被 分 解, 与 有 机 物 质 有 关 的 污 染 将 在 处 理 开 始 时 得 以 释 放 在 许 多 ISCO 修 复 工 程 中 发 现 了 这 一 现 象, 地 下 水 修 复 之 后 首 先, 必 须 确 定 污 染 规 模 和 污 染 浓 度 使 用 Fenton 试 剂 臭 氧 和 臭 氧 / 过 氧 化 物 进 行 ISCO 修 复 时, 由 于 氧 化 剂 在 土 壤 中 的 稳 定 性 差, 在 最 后 一 次 注 入 氧 化 剂 之 后 不 久, 应 进 行 最 后 的 监 测 当 使 用 高 锰 酸 盐 时, 最 后 一 次 取 样 之 前 的 时 间 可 以 更 长 些 ISCO 修 复 之 后, 土 壤 条 件 应 完 美 地 恢 复 到 初 始 状 态 有 助 于 我 们 确 定 土 壤 是 否 被 恢 复 的 参 数 包 括 : 温 度 氧 化 物 残 余 物 和 氧 化 还 原 条 件 在 每 一 次 原 位 修 复 期 间, 会 产 生 来 自 土 壤 的 扩 散 由 于 氧 化 剂 在 不 易 到 达 的 较 小 孔 隙 中 产 生 扩 散, 地 下 水 中 污 染 物 的 浓 度 再 次 缓 慢 增 加 最 好 的 做 法 是 在 最 后 一 个 注 入 阶 段 之 后, 在 更 长 的 时 期 内 分 析 地 下 水 样 品, 这 些 期 限 为 三 至 六 个 月 使 用 高 锰 酸 盐 时, 建 议 在 清 除 污 染 物 的 区 域 中 紫 色 消 失 之 后, 再 持 续 观 察 这 些 期 限 46 47

26 干 洗 店 残 留 污 染 物 的 高 锰 酸 盐 原 位 化 学 氧 化 修 复 化 学 干 洗 店 的 活 动 导 致 土 壤 和 地 下 水 被 四 氯 乙 烯 (PCE) 污 染 由 于 地 下 水 位 相 对 较 低, 约 为 4m-mv, 在 土 壤 不 饱 和 区 和 饱 和 区 内 产 生 的 污 染 浓 度 高, 因 此, 修 复 计 划 拟 通 过 地 面 抽 气 系 统 处 理 非 饱 和 区, 通 过 地 下 水 抽 取 来 处 理 饱 和 区 两 个 处 理 系 统 于 1997 年 开 始 修 复 工 作 不 饱 和 土 壤 的 修 复 于 2000 年 停 止 在 2004 年, 地 下 水 抽 取 处 理 之 后 的 污 染 浓 度 平 均 为 毫 克 / 升 在 污 染 源 区, 偶 尔 发 现 污 染 浓 度 达 到 5000 毫 克 / 升 据 估 计, 残 余 污 染 的 表 面 面 积 总 计 约 为 平 方 米 此 时 决 定 应 用 ISCO, 由 于 生 物 活 性 数 量 少, 地 下 水 中 存 在 富 氧 条 件, 委 托 方 希 望 干 扰 程 度 最 低 且 天 然 土 需 氧 量 (NOD) 数 值 低 ( 每 千 克 土 壤 含 克 MnO4 ), 决 定 使 用 高 锰 酸 盐 处 理 残 留 污 染 物 注 入 系 统 包 含 三 个 注 入 点 和 两 个 抽 出 点 这 一 布 置 有 可 能 专 门 氧 化 剂 针 对 残 留 污 染 物 抽 出 的 地 下 水, 包 括 任 何 微 量 的 高 锰 酸 盐, 用 含 有 活 性 炭 的 净 化 剂 进 行 处 理 在 两 个 注 入 周 期 之 间, 注 入 了 2700 千 克 4% 浓 度 的 高 锰 酸 盐 溶 液, 输 出 为 1 m3 u-1, 地 下 水 抽 取 为 5 m3 u-1 验 证 监 测 过 程 包 括 PH 值 温 度 氧 化 还 原 条 件 传 导 率 和 高 锰 酸 盐 浓 度 测 量, 以 及 四 氯 乙 烯 (PCE) 和 重 金 属 化 学 分 析 注 入 之 后, 观 察 到 氧 化 还 原 条 件 和 传 导 率 具 有 明 显 作 用 根 据 现 场 钻 孔 和 对 高 锰 酸 盐 的 测 量, 发 现 高 锰 酸 盐 在 注 射 渗 入 井 10 米 以 后 失 去 作 用, 这 可 能 是 因 为 土 壤 消 耗 氧 化 剂 的 缘 故 在 ISCO 修 复 的 活 跃 期, 地 下 水 中 四 氯 乙 烯 (PCE) 浓 度 的 下 降 到 检 出 限 之 下 在 第 一 个 和 第 二 个 注 入 阶 段 之 间, 四 氯 乙 烯 (PCE) 浓 度 很 快 地 返 回 到 1000 至 2000 毫 克 / 升 之 间 第 二 个 注 入 阶 段 之 后, 观 察 到 来 自 土 壤 的 扩 散, 但 是, 污 染 源 区 中 的 地 下 水 浓 度 维 持 在 280 至 360 毫 克 / 升 在 污 染 源 区 内, 主 动 修 复 阶 段 结 束 三 个 月 之 后, 观 察 到 污 染 负 荷 减 少 了 90% 以 上 48 49

27 5 补 充 说 明 本 文 是 在 我 们 自 己 的 实 践 经 验 和 大 量 文 献 基 础 上 撰 写 的, 这 些 文 献 包 括 会 议 摘 录 科 研 学 术 文 章 杂 志 文 章 以 及 关 于 不 同 ISCO 修 复 工 程 的 报 道 我 们 也 参 考 了 各 种 网 络 资 料, 包 括 专 业 承 包 商 们 的 网 络 资 料 下 面 列 举 了 各 种 资 料 来 源, 它 们 提 供 了 ISCO 的 额 外 信 息 Fenton 一 些 会 议 让 我 们 可 以 随 时 了 解 原 位 修 复 领 域 的 最 新 发 展 专 门 关 于 ISCO 的 会 议 或 始 终 包 含 ISCO 修 复 主 题 的 会 议 包 括 : 两 年 召 开 一 次 的 FZK/TNO( 卡 尔 斯 鲁 厄 研 究 中 心 / 荷 兰 国 家 应 用 科 学 研 究 院 ) 会 议 被 污 染 的 土 壤, 主 要 关 注 欧 洲 的 发 展 状 况 见 网 址 另 一 个 在 美 国 每 两 年 召 开 一 次 的 会 议 : 氯 化 物 与 难 降 解 化 合 物 国 际 会 议 该 会 议 通 常 关 注 土 壤 修 复 领 域 的 最 新 发 展, 包 括 ISCO 见 网 址 德 国 哥 廷 根 (Göttingen) 每 年 召 开 一 次 的 氧 化 与 还 原 技 术 欧 洲 会 议 (ECOR), 针 对 水 空 气 和 土 壤 的 异 位 修 复 和 土 壤 与 地 下 水 的 原 位 修 复 ECOR 专 门 研 究 异 位 与 原 位 氧 化 与 还 原 修 复 技 术, 包 括 ISCO 及 其 应 用 见 网 址 com 荷 兰 有 许 多 刊 登 环 境 领 域 最 重 要 发 展 的 专 业 杂 志, 如 Bodem, Land + Water en Milieumagazine 其 它 学 术 杂 志, 如 Technisch Weekblad 和 Cobouw, 通 常 刊 登 原 位 修 复 方 面 的 有 趣 文 章, 包 括 ISCO 我 们 向 想 要 获 得 更 多 信 息 的 原 位 修 复 公 司 推 荐 下 述 学 术 杂 志 : 环 境 科 学 与 技 术 (ES&T); 地 下 水 监 测 与 修 复 (GWMR); 水 空 气 与 土 壤 污 染 (WASP) 51

28 在 过 去 几 年, 因 特 网 已 经 成 为 一 个 查 询 原 位 修 复 领 域 技 术 发 展 信 息 的 来 源 承 包 商 们 会 发 布 他 们 所 提 供 技 术 方 面 的 详 细 信 息, 另 外, 各 类 政 府 机 构 网 站 ( 尤 其 是 美 国 的 政 府 机 构 网 站 ) 是 很 好 的 信 息 来 源, 从 这 些 网 站 上 也 可 以 发 现 很 新 的 ISCO 方 面 的 详 情 下 面 列 举 一 小 部 分 此 类 网 站 : 土 壤 修 复 技 术 手 册 的 电 子 版, 有 一 部 分 是 关 于 ISCO 的 见 图 书 馆 一 章 ; bodem.pagina.nl 关 于 土 壤 领 域 和 修 复 技 术 的 最 好 的 网 页 ; 美 国 环 境 保 护 局 (EPA) 的 网 址 ; clu-in.org 有 害 废 弃 物 清 除 信 息 网 ( 也 来 自 于 美 国 环 境 保 护 局, 但 是 特 别 针 对 技 术 要 素 ), 提 供 了 许 多 关 于 ISCO 应 用 和 发 展 的 文 献 ; 联 邦 修 复 技 术 圆 桌 会 议 技 术 网 站 像 上 面 的 clu-in 网 站 一 样, 该 网 站 含 有 许 多 最 新 的 信 息 ; 州 际 技 术 与 规 定 管 理 委 员 会 网 站 从 主 管 当 局 的 角 度, 给 出 了 不 同 技 术 及 其 可 行 性 方 面 的 文 献 除 了 上 述 来 源 之 外, 当 然 还 有 许 多 讨 论 ISCO 修 复 技 术 的 书 籍 下 面 列 举 一 小 部 分 : CGJM Pijls, ThJS Keijzer, ECL Marnette, M Sumann, F Volkering, M van Zutphen (2005). In-situ bodemsanering, theorie en praktijk. Tauw, Deventer; RL Siegrist, MA Urynowics, OR West (2001). Principles and practices of in-situ chemical oxidation using permanganate. Battelle Press, Monterey CA, USA;( 利 用 高 锰 酸 盐 进 行 原 位 化 学 氧 化 的 原 理 与 实 践 出 版 社 :Battelle Press, 美 国, 加 利 福 尼 亚 州, 蒙 特 里 ) ITRC (2005). Technical and regulatory guidance for in-situ chemical oxidation of contaminated soil and groundwater. Interstate Technology & Regulatory Council, USA.( 受 污 染 土 壤 与 地 下 水 原 位 化 学 氧 化 技 术 与 法 规 指 导 州 际 科 技 与 法 规 委 员 会, 美 国 ) 52 53

29 末 页 设 计 Van Lint Vormgeving, Zierikzee 正 文 Thomas Keijzer Tauw Martine van Gool Tauw 技 术 翻 译 Niels Hartog TNO ( 荷 兰 国 家 应 用 科 学 研 究 院 ) / Deltares 三 角 洲 研 究 院 Soil and groundwater systems 土 壤 与 地 下 水 系 统 部 图 像 Tauw ( 页 码 10, 15, 18, 20, 23, 25, 27, 28, 46, 50, 53 和 57) KBBL ( 页 码 15 和 25) IST ( 页 码 17 和 38) Verhoeve ( 页 码 30) SKB ( 页 码 7, 46 和 54) 2010 年 02 月 读 者 群 体 Gerrit Boer John Braam Hans Groot Hans Niemeijer BSB Zuid KBBL Wareco Provincie Gelderland 感 谢 : Twan Kanen Rudi Pelgrum Charles Pijls Bert Scheffer Roland de Wit Mourik Groot-Ammers In Situ Technieken Tauw Verhoeve Milieu Oost Mateboer Milieutechniek 54 55