有机污染场地原位化学氧化修复技术的关键影响因子研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着中国的快速发展，工业化和城市化进程步伐不断加快，用地规划的调整以及农用药物的种类、数量不断增加，土壤环境问题日益加重，遗留了大量受到污染，需要调查评估和修复开发的污染场地，伴随着人们环境意识的提高以及国家对土壤环境质量的重视，迫切需要采取高效的措施对这些污染场地进行修复，改善土壤环境。

有机污染场地主要是由农药和化学品造成的，我国每年施用农药量达50-60x10⁷kg，其中约80%的农药直接进入环境，越来越多的工业“三废”排放物也进入土壤，尤其是化工类企业，包括石油化工、化学化纤、基础化工搬迁后会遗留大量有机污染物。有机污染场地类型有焦化类、农药类、煤制气类、染料类、加油站类场地等。主要的污染物包括苯系物、农药、石油烃、卤代烃、多环芳烃等。这些有机污染物都具有挥发性，且大多数伴有毒性，部分还具有致癌性（如多环芳烃），可以对人体健康能够产生直接危害。苯的衍生物（btex）具有神经毒性，会引起神经衰弱、头痛、失眠等症状和遗传毒性，长期接触可以导致人体患上贫血症和白血病。苯系物（如苯、甲苯等）具有较强的挥发性，常温条件下很容易挥发到气体中形成挥发性有机气体（vocs），许多苯系物还可以引起城市光化学烟雾，产生二次污染对人体健康产生更大危害。有机氯农药和多氯联苯（pcbs）属于持久性有机污染物，难以降解,可长期残留在环境中，并且通过土壤和水进行迁移，在生物体内聚集，通过食物链危害人体健康。石油烃富含反应基团，能与无机氮、磷结合并限制硝化作用和脱磷酸作用，使土壤有效氮磷含量减少，影响作物的营养吸收。多环芳烃（pahs）具有致畸、致癌、致突变性，pahs可以在土壤、地下水中不断积累，使土壤和地下水中的生物结构被破坏，并且可以通过食物链进入人体，同时土壤中的pahs可挥发进入大气，通过呼吸、皮肤进入人体，对人体健康造成危害，导致肺癌发病率和死亡率升高，pahs暴露于自然紫外光时会产生光致毒效应，形成的自由基可损伤细胞的组成和破坏细胞膜及损伤dna，从而导致生物体基因突变。

目前有机污染修复的方法主要有异位修复和原位修复两种，原位修复相较异位修复具有工程量小、成本低的特点，原位修复技术包括原位化学氧化修复技术，需要注射过硫酸钠等氧化剂至污染土壤；原位化学还原技术，需要原位注射零价铁等还原剂至污染土壤和地下水；原位生物修复技术，需向地下注入生物激活剂等试剂；还有原位气相抽提技术、原位土壤淋洗技术等。根据原位化学氧化技术中有机物的去除率确定化学氧化药剂投加类型、浓度、注入方式、比例、注入速率、时间等影响因子的修复效果，进而筛选出最优修复技术参数，为原位高级氧化技术高效修复土壤有机污染提供更深入的技术支撑。

2. 研究内容和预期目标

根据不同有机污染场地的状况，分析污染物的种类和数量，在药剂投加方面进行探讨，包括药剂的类型、浓度、注入方式、比例、注入速率、时间等关键因子对修复效果的影响。用于原位化学氧化修复常用的化学试剂有臭氧（o₃）、过氧化氢（h₂o₂）、fenton试剂、高锰酸盐（mno₄^-）、过硫酸盐（s₂o₈^2-,persulfate，ps）。将其分类为稳态氧化剂（高锰酸盐、过硫酸盐）和非稳态氧化剂（臭氧、fenton试剂、过氧化氢）。采用不同的注射技术（如直压式注射法、注射井法、原位浅层搅拌法、高压-旋喷注射法）将化学氧化试剂注入污染场地，根据这些试剂的浓度、注入方式、比例、注入速率、时间等因子分别对于有机污染场地中不同污染物的去除率，通过数据以及建立的图表和相关关系筛选出关键的影响因子。原位浅层搅拌化学氧化适用于非饱和层和饱和层（3m以内）有机污染土壤，适用于苯系物、硝基苯、氯苯以及酚类等可以被氧化的有机污染土壤；注射井化学氧化适用于渗透系数较高的饱和砂性污染土壤场地，不适合粘土质污染场地及非饱和层污染场地，适用于于不便破坏地上建筑物、工作空间较为狭小、需要保持地层结构和地基承载力等污染场地，同样适用于苯系物、硝基苯、氯苯以及酚类等可以被氧化的有机污染土壤；直压式注射法和高压-旋喷注射法适用范围较广，不仅适用于注射井法的范围，还适用于砂土、粉土、粘土等一切饱和层和非饱和层污染土壤和地下水修复。

不同的化学氧化试剂有不同的反应机理，在反应过程中的自由基不同，因此预想不同的化学试剂在其他影响因子相同的情况下对于不同的有机污染物具有不同的去除率，对其进行验证，筛选出药剂投加方面的关键影响因子。

3. 研究的方法与步骤

通过采用控制变量法，在改变药剂的浓度、注入方式、比例、注入速率、时间等因子中的一种量，其它量不变的情况下对有机污染场地的污染物去除率进行探讨，加以图表法进行辅助，使成果显见。步骤如下：

1. 确定场地的污染状况，包括污染物的种类和数量。

2. 准备本研究所需要的药剂臭氧、fenton试剂、过氧化氢、高锰酸盐、过硫酸盐。

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   4. 参考文献

   【1】苗竹, 魏丽, 吕正勇, et al. 原位化学氧化技术在有机污染场地的应用[c]//2015年中国环境科学学会学术年会. 0.

   【2】唐小龙, 吴俊锋, 王文超, et al. a review of in-situ chemical oxidation injection method for organic contaminated soil%有机污染土壤原位化学氧化药剂投加方式的综述[j].化工环保, 2015, 035(004):376-380.

   【3】龙安华, 雷洋, 张晖. 活化过硫酸盐原位化学氧化修复有机污染土壤和地下水[j].化学进展, 2014, 26(5):898-908.

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   5. 计划与进度安排

   （1）2022.3.1-2022.3.15：文献综述；

   （2）2022.3.16-2022.3.31：收集相关文献数据，完成论文主体框架及主要研究方法；

   （3）2022.4.1-2022.5.1：数据处理，结果分析；

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