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土壤中VOCs的检测、处理与若干思考
作者:陈红   2017.11.08   点击59次

    土壤环境质量状况不仅直接关系到农产品安全和生态安全,而且关系到人体健康。本文从土壤中挥发性有机物(VOCs)的角度出发,阐述了美国与中国的三种挥发性有机物的测试方法,并根据具体不同的土壤污染情况“因地制宜”提出不同的污染物处理方案。

  立足于国务院印发了《”十三五”生态环境保护规划》中对挥发性有机物(VOCs)的减排目标,从土壤中挥发性有机物(VOCs)的角度出发,阐述了美国与中国的三种挥发性有机物的测试方法,并在探寻VOCs排放源后对目前土壤修复过程中VOCs治理过程中遇到的一些问题进行探讨与思考,并提出一些相关建议和意见。

  土壤是最重要的自然要素之一,是人类赖以生存的物质基础。土壤环境质量状况不仅直接关系到农产品安全和生态安全,而且关系到人体健康,甚至关系到社会发展与稳定。

  在众多土壤污染物中,挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)是一种极重大的污染物。VOCs是对一大类物质的统称,从监测或检测的角度来说挥发性有机物是指以氢焰离子检测器测出的非甲烷烃类检出物的总称,主要指C3~C8有机化合物,包括烃类、氧烃类、卤代烃类、氮烃及硫烃类化合物由于VOCs物质种类众多,测量方法复杂,目前,VOCs源排放成分研究中,主要涉及的VOCs物质大概可以分为烷烃类、烯烃类、芳香烃类、醛酮类、醇酚类、酯类等。

  目前,国务院印发了《“十三五”生态环境保护规划》(简称《规划》),该《规划》对VOCs减排的目标、方法、途径等内容给出了明确的方向和要求。控制重点地区重点行业挥发性有机物排放,全国排放总量下降10%以上。因此VOCs的准确测量及污染来源研究是开展VOCs污染减排工作的基础。本文简述了土壤中VOCs含量的检测方法,在此基础上探讨了VOCs的治理方法。

  1 挥发性有机物检测方法

  1.1EPA8260B:1996

  美国环保署(EPA)最早在1996年颁布了挥发性有机物的检测方法《Volatile Organic Compounds by Gas Chromatography/Massspectrometry》(EPA8260B:1996),该方法规定了VOCs的测量方法为气相色谱-质谱联用(简称GC-MS),适用于各种类型的样品,包括废水、空气、地下水与地表水、淤泥、酸性液体、碱性液体、含油废水、泡沫、纤维体废水、聚合乳胶剂、废弃活性炭、滤饼、废弃催化剂、土壤以及沉积物。由于其适用范围广,且精确性较高,该方法被大量使用。

  1.2HJ350-2007

  中国土壤环境监测最先始于对农用地的监测,早期的监测偏重于土壤肥力的监测。近20年来,随着土壤污染的加剧,国家各部门相继开展了土壤的污染监测。

  基于2010年世博会契机,为贯彻《中华人民共和国环境保护法》,防治土壤污染,保护土壤资源和土壤环境,保障人体健康,维护良好的生态系统,确保展览会建设用地的环境安全性,上海市环境科学研究院起草、国家环保总局科技司批准并颁发了《展览会用地土壤环境质量评价标准(暂行)》(HJ350-2007),该标准立足与中国国情,按照不同的土地利用类型,规定了展览会用地土壤环境质量评价的项目、限值、检测方法与实施监督,其附录C规定了以吹扫捕集气相色谱-质谱法(简称PT-GC-MS)的方法检测展会土壤环境中的VOCs含量。

  1.3HJ605-2011

  在《展览会用地土壤环境质量评价标准(暂行)》(HJ350-2007)的基础上,环境保护部科技标准司组织制定、环保部与2011年正式批准并颁发了《土壤和沉积物挥发性有机物的测定吹扫捕集/气相色谱-质谱法》(HJ605-2011),该方法明确规定了测定土壤和沉积物中挥发性有机物的吹扫捕集/气相色谱-质谱法,适用于土壤与沉积物中65种VOCs的测定,若通过验证该标准也可适用于其他VOCs的测定。

  2 土壤中挥发性有机物的来源

  环境中挥发性有机污染源有自然的原因,也有人为活动的原因,但主要以人为源为主,尤其是工业行为对土壤造成了极大的污染。土壤中挥发性有机污染物的工业污染源主要来源以下方面:

  (1)石油的勘探与开采、储存与运输过程:由于操作不当或事故泄露等原因,常会造成石油排放或外溢,成为土壤中VOCs重要的污染源。

  (2)石油化工生产区、加油站等地形成的落地油、含油生产污水排放和输油管道的渗漏。石油是一种由烷烃、芳香烃以及非烃类化合物形成的复杂化合物,其中含有大量的挥发性有机物以及半挥发性有机物,这些有机物进入土壤后会改变土壤有机质原有的碳氮磷比例,从而导致一系列土壤微生物体系的变化,在这个过程中土壤物理化学性质也会随之改变,进而导致土壤微生物群落等变化。

  (3)化工厂、农药厂等化学品生产企业在生产、分装、药品储存和厂区运输等过程中可能存在的药品泄露过程,以及印刷、建材、喷涂等行业排放的原料和废气,这些废气中的有机物随着雨水的冲淋作用都会进入到土壤中。

  VOCs由于在污染场地介质中的不稳定性,还会造成严重的大气污染,随空气流动,经雨水的冲刷和淋溶污染其他地区的土壤,甚至渗透到地下水,污染浅层地下水环境,影响饮用水的水质,这些二次污染具有较大的环境隐患及人体健康风险,且国家《十三五生态环境保护规划》中也明确提出"重点针对大气、水、土壤等问题,形成源头预防、末端治理和生态环境修复的成套技术"。

  3 VOCs的处理过程中实际问题思考

  VOCs的治理方法主要分为两大类,即原位处理与异位处理,根据处理工艺又可细分为氧化法、物理法、热解法、微生物法等。

  随着“土十条”的出台,全国各地在2017年初纷纷出台各自省市自治区相关的土壤污染防治工作方案,土壤中VOCs的处理在整个土壤修复市场中占有极大比例,尤其是在工业用地修复方面,这也引发了一系列的问题。

  (1)目前许多污染场地的调查方法均参照《场地环境调查技术导则》(HJ25.1-2014)、《地下水环境监测技术规范》(HJ/T164-2004)、《土壤环境监测技术规范》(HJ/T166-2004),但是在实际操作过程中一些公司并不是完全按照该导则进行操作,而目前国内关于污染场地调查的监管监理并不十分到位,这在很大一定程度上给了土地开发商或修复公司可乘之机。

  (2)目前关于VOCs的处理设备、技术、工艺等都是参照国外先进技术为主,国内相关设备及技术的自主研发能力较弱。参照国外技术的时候由于我国地域辽阔,土地情况复杂,VOCs污染情况也就更复杂,国外的技术并不一定适合我国国内土壤市场,这需要工程师技术人员花更多的精力设计出合理的适合被污染土地治理的最适用工艺技术。

  (3)目前针对VOCs的治理更倾向于原位治理,如添加氧化剂、热解析或微生物法等技术,在治理的过程中不可避免的产生二次污染物(如废气),如何收集并处理二次污染物,从而真正意义上做到污染物的降解,而不是由土壤中迁移到大气,是每个工程师应该重点解决的问题。

  4 结语

  随着我国城市化进程的加快,环境监测质量管理在近几年取得了不错的成绩,但是与人们和国家的期望却还存在一定差距,如针对我国国情的土壤污染物的检测标准急需完善等。且由于土地的增值而应运而生的土壤修复市场的蓬勃发展,“十三五”规划中我国土壤修复市场将占据极大份额,但是目前中国污染土壤调查评估与治理修复工作的资金一般来自政府相关部门和土地开发商,资金缺乏有效保障。出于历史原因,中国土壤污染主体大多是各类国有工厂,污染物成分复杂处理难度较大。

  因此,应该针对土壤实际情况,开阔思路,制定切实可行的土壤环境监测方案,掌握土壤污染物的的真实状况,根据具体不同的土壤污染情况“因地制宜”制定不同的污染物处理方案。近几年,土壤VOCs的处理在技术上也有所提高,但是未来仍需加强对体系的构建,利用合理的体系,提高质量管理工作的合理性。

本文来自:山东化工
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