土样采集参考《土壤环境监测技术规范》(HJ/T166—2004),采样深度为0——100cm。根据检测报告,污染场地土样pH为4.5,有机质为22.5g/kg,有效氮为49.3mg/kg,Cd、苯并[a]芘分别为87.20、55.60mg/kg,各采样点Cd、苯并[a]芘检出率均为100%。
1.2污染场地修复方案制定步骤
现有污染场地修复案例中,有关于修复方案的制定及应用方面还存在诸多的不足,如各修复技术在不同地域、场地以及施工条件下的修复效果存在差异。结合设定的特征污染物修复目标值,对复合污染场地土壤修复技术进行初筛,由多因素(经济、环境指标、技术、社会认可、场地特点、施工条件、业主需求等)构成的修复技术筛选评估指标体系筛选场地修复技术,结合室内实验模拟结果,确定修复方案。
1.3修复技术的筛选
1.3.1修复技术筛选评估指标体系
首先,根据污染物特性及污染场地的施工条件,对Cd、苯并[a]芘复合污染场土壤修复技术进行初筛;其次,通过建立对特定污染场地的修复技术筛选评估指标体系,确定污染场地修复技术。本研究参考美国超级基金的修复技术选择基本原则,以HJ25.4—2014为基础,兼顾污染场地特性,确定修复技术筛选评估指标体系的层次分析结构模型见图1。
2.1典型化工污染场地修复技术的筛选
2.1.1修复技术初筛
Cd的生物有效性高,与其他重金属相比,Cd更容易对人体健康构成威胁。苯并[a]芘具有较高的辛醇/水分配系数和较高的蒸汽压,在自然状况下苯并[a]芘很难降解,容易在土壤等环境中积累,造成土壤环境污染。两者往往同时或者先后进入同一环境介质或生态系统而形成复合污染,从而对环境造成更加严重的危害。现有的报道中,同类型的污染场地采用的修复技术较多。综合考虑场地及施工条件后,针对该污染场地初筛4种修复技术:原位微生物修复、原位化学淋洗、化学氧化还原以及异位化学淋洗。
通过现场调研发现,污染场地土壤黏粒含量较低,位置临近运河且地下水网发达,为防止污染地下、地表水,选择异位修复更为合理。根据初筛技术信息、现场调研以及业主需求对待选修复技术进行量化评分,投入成本、资源负担、修复时间、二次污染、环境风险、修复区干扰等指标的量化标度为低(短)为5分,较低(较短)为4分,一般为3分,较高(较长)为2分,高(长)为1分;可操作性、社会认可度的量化标度为低(短)为1分,较低(较短)为2分,一般为3分,较高(较长)为4分;高(长)为5分;技术成熟度以实施场地数量在1——10个为2分,实施场地数量在20——60个为3分,60个以上为4分,则修复技术评分见表3。
式中:Di+为修复技术i和A+之间的欧几里德距离;Di-为修复技术i和A-之间的欧几里德距离。Ci为修复技术i与最佳方案的相对接近度,即综合评价指数。
根据Topsis法计算各修复技术与最佳修复技术和最差修复技术的差距,结果见表4。
异位化学淋洗最接近最佳修复技术,为本次筛选的最优修复技术,故本次实验研究采用异位化学淋洗修复Cd、苯并[a]芘复合污染土壤。
2.2.1污染土壤淋洗剂及其浓度的筛选
淋洗剂的筛选应遵循以下原则:(1)对土壤中的复合污染物去除能力强;(2)土壤活性及理化性质破坏小;(3)可重复利用且不造成二次污染;(4)价格经济且适用于大规模工程应用。
对现有的研究报道进行分析发现,从修复效果而言,乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)、乙二胺四乙酸(EDTA)、柠檬酸、Tween-80、鼠李糖脂对Cd的修复效果分别可达66.00%、89.14%、98.00%、85.40%、88.83%,Tween-80、鼠李糖脂、β-环糊精对多环芳烃(PAHs)的修复效果分别可达85.4%、67.0%、91.3%。对各淋洗剂进行修复成本比较,发现柠檬酸、鼠李糖脂、β-环糊精相对较经济,而EDTA及其盐类修复成本较高。文献报道,EDTA、EDTA-2Na、Tween-80对土壤修复效果较好,但对土壤活性影响较大,不易生物降解,易造成二次污染。综上,本研究选择柠檬酸、鼠李糖脂、β-环糊精3种淋洗剂对Cd、苯并[a]芘复合污染土壤进行异位化学淋洗实验。分别采用单一、复配方式配制淋洗剂,经3因素5水平的正交实验,结果显示,0.6mol/L柠檬酸与20g/Lβ-环糊精进行复配的淋洗剂具有良好、经济的修复效果,经过修复后,土壤中Cd、苯并[a]芘质量浓度分别为19.14、17.51mg/kg,去除率分别为78.05%、68.51%。