焦化场地多环芳烃污染土壤修复技术研究进展

为明确焦化场地多环芳烃(PAHs)污染土壤修复技术研究现状及未来发展趋势,采用文献计量学方法统计分析了Web of Science(WoS)数据库中关于焦化场地PAHs污染土壤修复技术的文献资料,并从发文数量及其年度变化、发文国家及机构、发文作者、论文关键词、发文期刊以及共被引文献等方面进行分析。结果表明:WoS数据库中焦化场地PAHs污染修复技术研究型论文共419篇,近年来世界范围内该领域总体发文数量总体呈上升趋势;中国、美国和法国是该领域发文数量位居前三的国家,共计98家研究机构、1070名作者参与焦化场地PAHs污染修复领域研究;研究主要集中在自然科学领域,发文量排名前3的期刊分别是Science of The Total Envionment、Chemosphere和Environmental Science and Pollution Research;关键词分析表明,焦化场地PAHs的源解析、风险管控、修复技术将会成为未来主要研究方向。

我国焦化场地地下水污染修复技术筛选方法及应用

如何科学地为焦化地下水污染场地选择合适的修复技术是一项巨大的挑战,为解决这一难题,构建了“我国焦化场地污染修复数据库”,提出了焦化场地地下水污染修复技术筛选流程,并从技术可应用性、社会和环境、修复费用及修复时长4个维度构建了修复技术筛选体系,基于遗传算法的层次分析法和熵权法计算修复技术筛选体系指标权重,并应用蒙特卡洛算法模拟了场地信息,减少了场地信息获取的不确定性,使评价结果更为科学.将该模型应用于我国某焦化场地地下水污染修复技术的筛选,结果表明,抽取-处理技术在四个维度的得分排名均在前两名且总分排名第一(21.6680),推荐采用抽取-处理技术进行修复,与实际场地应用情况一致.

表面活性剂淋溶-化学氧化处理焦化场地高环多环芳烃污染土壤

为了探究表面活性剂淋溶-化学氧化技术对焦化场地有机污染土壤的修复效能,以安徽某焦化场地多环芳烃(PAHs)污染土壤为实验对象,分析了表面活性剂浓度、液固比、淋溶时间和淋溶次数等工艺参数对淋溶效果的影响,在优化工艺参数的基础上,进一步研究了化学氧化对PAHs的去除效能.结果表明:1)吐温80(TW80)对PAHs污染土壤的淋溶效果优于曲拉通和鼠李糖脂,用于后续实验;2)当TW80浓度为6g/L,液固比为10:1,淋溶时间为4h时为最佳工艺参数,此时ΣPAHs的淋溶效率为43.5%;3)多次淋溶有助于提高PAHs的淋溶效率,连续淋溶3次后ΣPAHs的淋溶效率为63.3%,淋溶5次时淋溶率升高至72.1%;4)TW80淋溶5次,采用10%的H_(2)O_(2)氧化处理后ΣPAHs去除率为79.4%,而采用10%KMnO_(4)氧化处理后ΣPAHs去除率为81.2%,其中苯并[a]芘去除率为98.3%;5)TW80淋溶处理后,H_(2)O_(2)或KMnO_(4)氧化处理均能提高PAHs的去除效率,淋溶5次+1%H_(2)O_(2)和淋溶3次+1%KMnO_(4)处理后苯并[a]芘含量分别为0.39和0.46mg/kg,均满足《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 36600-2018)第一类用地筛选值要求;6)表面活性剂淋溶+化学氧化技术对PAHs去除效果良好,该技术在PAHs污染土壤修复具有潜在的应用前景.

山西典型焦化场地特征污染物在非饱和带迁移规律及影响因素

以山西某焦化场地为研究对象,以该场地污染最严重的苯和萘作为焦化行业特征污染物的代表,结合山西不同地区土壤含水量差异明显、年降雨量波动幅度大以及该场地存在碱性废水和酸性废液的无意倾倒导致土壤pH超标严重的特点.通过柱试验研究特征污染物苯、萘在非饱和带迁移规律及其关键影响因素;通过土水分离实验揭示多要素作用下特征污染物苯萘在土水介质中迁移特征.柱实验结果表明,苯在重力和淋洗作用下,不断向深层土壤扩散和迁移,越过渗透性差的粉土层,到达更深层的土层;而萘只有少部分不断向深层土壤扩散和迁移,大部分富集表层.降低土壤初始含水量会降低苯和萘在非饱和带迁移速率但是会促进迁移总量,并且增大降雨量、升高或降低淋滤液pH值会增强苯和萘向下迁移能力;降雨量、淋滤液pH值、土壤初始含水量都会影响非饱和带对苯和萘截留能力,其中土壤初始含水量影响最大,降雨量次之,淋滤液pH值最小;在相同环境因素下,与苯和萘残留量分布相关性最强的变量为采样深度,并且苯和萘残留量分布与采样深度相关系数值会随着环境因素的改变产生显著变化.土水分离实验结果表明淋滤液pH值是苯在土水介质中迁移的最大影响变量,影响萘在土水介质中迁移最大变量为降雨量.

多环芳烃降解菌的筛选及其在焦化场地污染土壤修复中的应用

经过富集、分离和纯化,从沈阳某焦化厂多环芳烃（PAHs）污染土壤中获得7株菌株B1~B7。通过初步降解实验和血平板实验,发现B4、B5、B7在15d时对PAHs总降解率均高于40%,为高效PAHs降解菌,B2为高效表面活性剂产生菌。将B4、B5、B7分别与B2等质量混合后对PAHs进行降解,发现添加B2可提高PAHs总降解率,B4＋B2对PAHs的总降解率最大,在9d时平均值达到45.9%。经形态观察和16SrRNA基因序列比对,鉴定B2和B4分别归为假单胞菌属（Pseudomonas sp.）和芽孢杆菌属（Bacillus sp.）。接种B4＋B2进行微生物修复实验,结果表明,接种B4＋B2对PAHs污染土壤的微生物修复有明显的强化作用,在60d时PAHs总降解率达到48.1%;接种B4＋B2对中环（4、5环）PAHs降解率的提高尤为明显,7种中环PAHs的平均降解率比不接种菌株的对照组提高29.6百分点。

典型焦化场地地下水优控污染物筛选

基于潜在危害指数的综合评分法是筛选地下水优控污染物的常用方法。对于污染场地而言,现有的综合评分法指标体系中存在个别指标筛选作用失效、未考虑环境介质中污染物浓度超标等问题。本文从焦化场地污染特征出发,改进了综合评分法的指标体系,对山西省7个焦化场地地下水污染物进行了筛选。研究结果表明:地下水优控污染物包括萘、苯、甲苯、1,2二氯乙烷、苯酚、铜、镍、铅、镉、汞等10种。改进之后的筛选方法能够识别出排放量大、污染程度高、亟需进行管控的污染物。由于焦化企业废水、废气、废渣的成分复杂,目前开展的地下水调查所监测的污染物种类有限,导致筛选结果有所遗漏,建议开展地下水补充调查,进行地下水水质全分析,完善优控污染物清单,为焦化场地地下水污染防控提供更全面、更准确的数据支撑和决策依据。

中国焦化场地近20年时空演变特征及驱动因素

落后的焦化工艺产生的粉尘、烟气和化学废气进入空气,可对场地周边及较远区域造成严重的大气污染;剩余氨水、粗苯分离水等废水排入水体或农田会造成区域水体与土壤污染;废水泄露和固体废物(如焦油渣)管理处置不当,污染物直接进入土壤也会造成场地土壤污染。文章通过国家企业信用信息公示系统、天眼查和文献数据库等共享数据平台收集中国存在较大潜在污染的焦化场地样本信息,采用空间单元统计、标准差椭圆、最邻近指数和核密度估算等空间分析方法研究了2000—2020年中国焦化场地时空格局与演变特征,采用多因素时空关联分析方法探讨了其驱动因素。结果显示,中国焦化场地总体分布极不均衡,主要分布在华北、西南和西北地区,东南地区分布较少;近20年来,在数量特征上总体呈现先快速增加(2000—2005)后缓慢增加(2005—2015)再缓慢减少(2015—2020)的变化趋势;在空间格局上,分布走向有从西南—东北方向往西—东方向变化的趋势,分布重心有向西北方向移动的趋势,集聚程度逐渐增强,呈现显著集聚性,形成了华北、西北新疆以及西南云贵等高集聚区。这种时空演变特征是自然地理因素、社会经济发展、国家行业政策及公众环保意识等多因素共同作用的结果,其中自然地理因素决定了中国焦化场地的基本空间格局,而社会经济发展、国家行业政策和公众环保意识是其空间格局随时间不断演变的主要推动因素。本研究结果可为中国土壤、水和大气环境的空间治理和生态环境建设的宏观战略决策提供科学依据,也可为焦化及相关产业的发展规划提供信息支持。

焦化场地包气带区土壤苯的精细化风险评估

苯系物是以煤炭为原料的焦化企业主要挥发类有机污染物(VOCs).我国现行技术导则在评估VOCs呼吸暴露健康风险时推荐Johnson-Ettinger(J&E)蒸气入侵模型,该模型简单易用,但在某些实际场地应用中存在过于保守的问题,采用双元平衡模型(Dual Equilibrium Desorption,DED)对J&E模型进行校正后可以在一定程度上克服该问题.基于河北省某焦化厂前期土壤调查结果,选取约30000 m 2污染较重的区域开展苯土壤气通量专项调查并进行精细化风险评估,采用J&E-DED模型计算苯的室内呼吸暴露途径健康风险,并与基于J&E模型和实测土壤气挥发通量计算的风险结果进行比较.结果表明:①基于J&E模型、J&E-DED模型、实测土壤气挥发通量计算研究区域土壤苯的致癌健康风险均超过1.00×10^(-6),对人体存在不可接受的致癌风险.②基于J&E-DED模型计算的风险值比基于J&E模型计算的风险值更接近于基于实测土壤气挥发通量计算的风险值.③当场地土壤性质偏砂性时,可为土壤气中VOCs的扩散迁移提供相对贯通的自由通道,致使整个污染区域土壤气的浓度和风险分布比较均匀.④对J&E-DED模型评估苯室内人体呼吸暴露健康风险时的敏感性参数进行分析发现,地基裂隙中空气体积比对结果的影响最明显(达190.6%),影响最小的是土壤孔隙水体积比和土壤容重,其他参数对结果均有比较明显的影响.研究显示,该场地地质条件下,J&E-DED模型对于反映土壤中苯的人体健康风险具有较好的适用性,可以在一定程度上克服J&E模型计算结果过于保守的问题.

典型焦化场地污染特征研究进展

近年来,随着经济结构的调整以及城市发展规划的改变,一些焦化企业停产搬迁,产生大量焦化场地,往往伴随着严重的土壤、地下水污染问题,得到广泛关注。本文重点探究了我国典型焦化场地的污染特征,对多环芳烃类、重金属、氰化物、总石油烃等污染物进行了概括性的总结并探讨了各类污染物的环境风险。

典型焦化场地物理化学修复技术研究进展

一直以来,焦化行业在我国能源和化工领域占据十分重要的地位,但焦化过程中产生大量焦化污染场地。随着环保意识的加强,国家逐步对焦化场地进行调查与修复。本文重点探讨了我国焦化场地的污染特征、修复技术原理与特点,并探讨了各修复技术对焦化污染土壤的修复效果。

原位水平阻隔风险管控技术在某焦化污染场地中的应用

本文介绍了原位水平阻隔风险管控技术在某焦化污染场地中的应用。针对环境风险特征、技术能力、经济条件、用地规划,主要实施以切断污染暴露途径、防止污染扩散为目的的风险管控。工程效果评估结果表明:完成了实施方案确定的工程内容,达到了实施方案对环境质量、工程性能的要求,技术上已经具备转入后期监管的条件。本项目的实施在工程设计和实施方面为类似场地项目提供可参考的经验。

3种氧化剂对焦化场地多环芳烃的修复效果与土著微生物的响应关系

为了探究化学氧化对污染土壤修复过程土著微生物生理生态功能的影响,以焦化场地多环芳烃(PAHs)污染土壤为实验对象,研究了高锰酸钾、过硫酸钠和臭氧这3种氧化剂在不同液固比条件下对PAHs的修复效果和土著微生物的响应关系.结果表明,该焦化场地土壤∑PAHs含量为679.1 mg·kg^(-1),高锰酸钾和过硫酸钠投加量为1%时,液固比为6∶1条件下∑PAHs(16种PAHs)的去除率最高,分别为96.9%和95.7%,而臭氧剂量为72 mg·min^(-1)、液固比为8∶1时∑PAHs的去除率(82.3%)最高;不同液固比条件下低环PAHs(3~4环)的去除率高于高环PAHs(5~6环),去除率最高的是菲和二氢苊;而对于高环的苯并[a]芘,仅高锰酸钾对其去除效果较优,去除率达到97.4%;微生物数量分析表明,土壤微生物数量经高锰酸钾处理后骤降,由108copies·g^(-1)降至105copies·g^(-1),而过硫酸钠和臭氧处理变化不明显,数量级未发生显著变化;微生物群落结构分析表明,污染原土中Proteobacteria占绝对优势,相对丰度为99.5%,高锰酸钾和过硫酸钠处理后微生物多样性显著增加,多种能够降解PAHs的微生物(如Ralstonia和Acinetobacter等)相对丰度大幅提高;微生物代谢功能路径分析表明,化学氧化处理增加了PAHs降解菌的相对丰度,提高了有机物代谢能力.总体而言,液固比为6∶1时高锰酸钾处理会显著改变土著微生物数量,微生物群落结构和PAHs降解微生物相对丰度.

安徽某焦化污染场地生物泥浆反应器中试研究案例

多环芳烃(PAHs)尤其是高环PAHs作为焦化污染场地的特征污染物,是一种高毒性、难降解的污染物。生物泥浆生物反应器技术由于具有较高的可调控性,且对难溶解有机物的去除效果好,是一种具有工程化前景的土壤修复工艺。采用自主研发的1 m3泥浆反应罐和商业化的PAHs降解菌剂,在代表性污染土壤进行中试试验,探索了接种菌剂后微生物群落结构变化、优化含固率和微生物反应关键参数的波动范围。结果表明:微生物在营养物质的刺激下,第3~6周快速增殖,其中Hydrogenophaga、Sphingomonadaceae、Pseudomonas等菌属增殖明显,可能参与了PAHs的降解;具有代表性的高环PAHs污染物苯并[a]蒽、苯并[b]荧蒽、苯并[a]芘浓度从几倍于GB 36600—2018《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》一类建设用地的管控目标值降至修复目标值以下。针对国内缺少实际场地中试规模数据的问题,获得可靠的泥浆反应器运行数据,有助于推动泥浆生物反应器技术在国内向工程化规模扩展。

焦化污染场地中萘降解菌的分离及降解特性

为从焦化污染场地中分离萘高效降解菌,采用萘作为唯一碳源,通过梯度筛选和富集培养获得一株高效萘降解菌株AO-4。依据形态及16S rDNA基因序列,将其鉴定为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)。通过PCR验证了菌株基因组中含有萘双加氧酶基因(nahAC)和邻苯二酚2,3-双加氧酶基因(nahH),推测该菌可能是通过水杨酸途径对萘进行降解。在对菌株降解特性分析中发现,菌株AO-4在24h对萘(400mg/L)的降解率达到97.67%,菌株的生长、脱氢酶活性与萘的降解率呈正相关。其次,探究了温度、pH、萘初始浓度和菌量对菌株降解萘的影响,明确最适降解温度为30℃、pH为5.0~7.0;在一定范围内,菌株降解效率随着萘浓度和菌量的增大而提高。对该菌株降解多环芳烃(PAHs)的广谱性测试表明,AO-4不仅能有效降解萘,而且对其他PAHs,如芴、菲、蒽和芘在单一和混合体系中均有不同程度的降解,研究结果可为PAHS污染场地的微生物修复提供一定的技术支持。

焦化污染场地集成修复模式应用案例分析

目前国内针对焦化污染场地的治理修复技术单一,在修复过程中存在工程效率低、修复成本高等问题。本文根据试验场地水文地质特点与不同风险等级、污染情况,采用分区治理思路,探索出针对中风险区域的原位电阻加热-多相抽提-固化降解集成技术,和针对高风险区域的热传导热吸附-水平井-化学氧化集成技术。该集成模式可实现对污染物的精准加热,提高污染物的去除效率,降低加热能耗,提高经济可行性,达到焦化污染场地治理与再利用的效果。

我国焦化场地多环芳烃和重金属分布情况及生态风险评价

焦化是我国的重工行业,其生产过程中对生态环境造成的严重影响不容忽视.通过收集我国各个地区焦化行业场地的最新污染数据,试图从全国范围展开分析,反映我国焦化行业场地土壤的污染状况.运用质量基准法和毒性当量法对焦化土壤16种多环芳烃的生态风险进行了评价分析,运用地累积指数法和潜在生态风险评价法对8种重金属进行评价分析.结果表明,质量基准法计算我国各地区焦化场地土壤的M-ERM-Q值都大于1.51,为高生态风险,其中北方地区风险等级最高.根据荷兰土壤质量标准,毒性当量法表明,10种多环芳烃的总毒性当量均大于荷兰标准,其土壤呈现污染状态,且北方地区Σ10TEQ远大于荷兰标准,这与质量标准法的评估结果一致;地累积指数法得出Cd和Hg为焦化场地主要污染物,其余元素危害相对较小.潜在生态风险评价表明,各地区焦化场地污染较为严重,山西和河北地区焦化场地的重金属危害程度最为严重,达到重度污染水平.

焦化厂场地土壤污染分布特征分析

为了满足经济社会发展和人民群众的消费需求,我国每年生产出大量的焦炭。随着经济结构的调整以及城市发展规划的改变,大量焦化厂陆续搬迁原址,遗留下来的土壤中含有大量有毒有害物质。本文在分析了焦化厂炼焦各个环节所产生的污染物基础上,从水平和垂直两个方面探讨了焦化厂场地土壤污染分布特征,为下一步土壤修复奠定基础。

焦化污染场地治理与修复探讨

随着国家及社会环保意识的加强,越来越多的焦化厂停产搬迁,焦化由于生产工艺本身的复杂性,遗留场地的土壤及地下水通常受到重金属、有机物污染,各种修复技术有其适用性及优缺点。基于此,本文从焦化生产流程及排污环节进行分析,对各种修复技术的特性进行分析,探讨焦化场地治理与修复工作。

非离子表面活性剂淋洗萘污染土壤的修复研究

采用土柱实验研究了非离子表面活性剂对焦化厂萘污染砂土的淋洗效果,同时研究了超声预处理对非离子表面活性剂土壤淋洗的增强效果及粉土和粘土对非离子表面活性剂土壤淋洗的不利影响.研究表明,1)1g·L-1的TritonX-100、AEO-9和Tween80对同一萘浓度(192.4mg·kg-1)的土壤洗脱效率分别为73.0%、81.5%和59.0%,2g·L-1的表面活性剂的洗脱效率要高于1g·L-1的洗脱率,分别为96.5%、95.1%和88.2%.2)对土壤进行短时超声处理(80Hz)促进了洗脱率的提高,超声10min的淋洗效果要高于超声5min的淋洗效果;土壤分别经5min和10min超声处理后,2g·L-1浓度的TritonX-100对萘的洗脱率从94%分别提高到98.8%和99.6%,洗脱时间从255min分别减少到172min和160min.3)砂土中含有粉土和粘土对洗脱效果有不利影响,且粘土的影响要更严重,当萘污染的砂土混入5%的粘土时,2g·L-1浓度的TritonX-100对萘的洗脱率从94.7%下降至73.8%,洗脱时间从255min增加至605min,而混入20%的粉土洗脱率仅下降到88.4%,洗脱时间增加至512min.

焦化工业场地建筑物和生产设施表面Pb的赋存特征及健康风险

研究了某典型焦化工业场地建筑物和生产设施表面Pb的污染特征及其存在的健康风险.在该场地选择了56个建筑物和生产设施,采用美国环保局(United States Environmental Protection Agency,US EPA)的擦拭取样方法,采集了94个擦拭样品,分析了建筑物和生产设施表面Pb的含量,目的是阐明焦化工业场地建筑物和生产设施表面Pb的含量和分布特征,探讨其表面存在的Pb污染潜在健康风险.分析结果表明,焦化厂建筑物和生产设施表面Pb含量差异很大,在0～538μg/dm2范围内,78.7%的擦拭样品超过美国住房和城乡建设部(United States Department of Housing and Urban Development,US HUD)规定的健康风险基准值(2.69μg/dm2),推焦车表面Pb含量最高.办公和生活区、精制区、炼焦区和制气区擦拭样品Pb含量的超标率分别为78.9%、75.0%、73.7%和78.6%.在玻璃、防锈漆、水泥和砖这4种材质中,防锈漆表面平均Pb含量最高,其次为砖面和水泥,玻璃表面最低,94.4%的防锈漆表面擦拭样品超过健康风险基准值.