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氯代烃芳香烃复合场地调查与修复技术研究

2015-10-21

我国的土壤和地下水污染形势已经十分严峻,据我国东部平原区地下水污染调查结果,仅在该地区就存在约40万个潜在污染场地,在这些污染场地中,许多场地含有氯代烃或芳香烃污染物。氯代烃和芳香烃不但毒性大,而且难降解。芳香烃在自然环境中的降解速率明显低于同样分子量的烷烃和烯烃,而氯代烃的降解难度更大,进入地下水中的氯代烃污染往往可以持续几十年至上百年。我国的污染场地调查与修复工作发现,氯代烃和芳香烃污染场地的数量多、危害大、持续时间长,亟需对其进行调查与修复。

基于此,中国地质调查局于2013年启动了“氯代烃芳香烃复合污染场地调查与修复技术研究”项目,旨在通过查明一个典型氯代烃和芳香烃复合污染场地污染现状,研究污染物的迁移转化机理,评价其污染风险,开展土壤和地下水污染原位修复关键技术研究,为我国氯代烃和芳香烃复合污染场地的调查与修复提供技术支撑。“氯代烃芳香烃复合场地调查与修复技术研究”系国土资源大调查项目,由中国地质科学院水文地质环境地质研究所主持,天津市地质调查研究院合作完成。主要完成人有韩占涛、钱永、王兰化、孔祥科、黄爽兵、崔向向、李卉、马武明、张威、马丽莎、王平。

一、研究内容

1.氯代烃芳香烃复合污染场地水文地质条件及污染特征的精细刻画。

2.氯代烃芳香烃复合污染场地污染风险评价。

3.氯代烃芳香烃复合污染场地地下水修复技术原位试验和监测。

二、取得的成果

1.形成了一套针对有机污染场地的土壤及地下水调查技术方法

(1)直接推进钻机原位土壤采集及监测井构建技术。直接推进式取样技术与传统钻探方法相比具有采样速度快、成本低廉、采样灵活、分层采样和地层刻画可视化等优点,克服了传统物理地球技术无法精确刻画污染羽情况的缺点。

(2)连续多通道多级监测井分层监测地下水中污染物的方法。针对LNAPL和DNAPL两者不同的运移特征,沿地下水流向剖面构建了7口7层连续多通道多级监测井,实现不同含水层的地下水采样与监测。

(3)地下水中挥发性组分的低流量采样方法。探索了利用MicroPurge及Solinist气囊泵低流量采集地下水挥发性有机污染样品的方法,克服了汲水、井容积洗井和高速抽水这些传统的方法对水井和地下水含水层的干扰,保证了所采集地下水有机样品的精确性。

2.建立了氯代烃芳香烃复合污染监测与试验研究基地

在调查发现的氯代烃芳香烃复合污染场地开展了地质雷达、钻探取样、水土污染评价等工作,建立了7口分层多级监测井、8口浅层监测井、4口深层监测井,筛选民井中的13口浅井、17口深井进行地下水监测,形成了对污染场地地下水污染羽的立体监测,为我国氯代烃和芳香烃复合污染场地的调查与修复提供技术支撑。

3.基于溶质运移的场地地下水污染健康风险评价

以“美国EPA所提健康风险评价四步法”为基础,考虑饮水摄入、洗浴呼吸吸入和洗浴皮肤接触三种暴露途径,结合地下水溶质运移理论,对研究区浅层地下水中主要污染物1,2-二氯丙烷导致的人体健康风险进行了评估。计算了研究区内浅层地下水1,2-二氯丙烷污染导致人体致癌风险的峰值及影响范围,明确了不同途径(饮水摄入、洗浴呼吸吸入及皮肤接触)对人体致癌风险的贡献率。

4.地下水氯代烃芳香烃复合污染原位化学氧化技术研发

针对氯代烃芳香烃复合污染物,研发了可高效降解污染物的过硫酸盐高级氧化试剂配方。采用柠檬酸作为亚铁螯合试剂,利用Fe(Ⅱ)催化S2O82+生成具有强氧化性的硫酸根自由基(·SO42-),通过室内实验明确了三者的最优配比和对目标污染物的降解性能。

在此基础上,对污染源区两个主要污染含水层(8米及15米)进行了原位注入修复试验。后期监测结果表明,两个含水层中的氯代烃和芳香烃均发生了明显降解,注入后3个月,水中主要芳香烃浓度下降90%以上,主要氯代烃浓度下降40%以上,实现了较好的修复效果。