化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)由于去除率高和周期短等特點被人們廣泛應(yīng)用于有機物污染的土壤修復(fù)工程,但是極少人會關(guān)注化學(xué)氧化修復(fù)在去除有機污染物的同時是否會對土壤本身或土壤中的重金屬環(huán)境行為及其潛在環(huán)境風(fēng)險造成影響,特別是針對采用先化學(xué)氧化修復(fù)有機污染物再利用穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)穩(wěn)定重金屬污染物的有機和重金屬復(fù)合污染場地修復(fù)工程,這一問題會直接對修復(fù)工程實施及修復(fù)結(jié)果驗收達標(biāo)造成嚴重影響。
化學(xué)氧化劑的添加及殘留可能對土壤理化性質(zhì)產(chǎn)生的影響
1、化學(xué)氧化劑添加氧化降解有機污染物的同時會造成土壤自身理化性質(zhì)變化。
氧化劑的添加會對土壤理化性質(zhì),包括pH值、有機質(zhì)、粒徑分布、碳酸鹽含量、溶解性有機碳等,產(chǎn)生一定影響。如廖用開等[1]討論了活化過硫酸鹽和高猛酸鹽兩種氧化技術(shù)處理某一PAH污染土壤,研究發(fā)現(xiàn)氧化劑處理7d 后,受試土壤 pH、有機質(zhì)、比表面積、碳酸鹽含量及溶解性有機碳等性質(zhì)均發(fā)生顯著變化?;罨^硫酸鈉氧化處理下,土壤 pH 和碳酸鹽含量顯著降低,而土壤比表面積、土壤溶解性有機碳含量和游離氧化鐵含量顯著升高;有機質(zhì)含量部分會被氧化劑進一步氧化,同時有機污染物的過程可能產(chǎn)生少量的降解產(chǎn)物,降解產(chǎn)物有可能與土壤中重金屬進行相互作用導(dǎo)致土壤有機質(zhì)含量的增加。
2、化學(xué)氧化劑添加氧化降解有機污染物的同時會造成土壤氧化還原電位的升高,這會間接導(dǎo)致土壤中相應(yīng)變價重金屬發(fā)生價態(tài)改變。
化學(xué)氧化劑添加尤其是氧化劑殘留會導(dǎo)致土壤氧化還原電位升高,進而對土壤中存在的變價金屬元素產(chǎn)生價態(tài)轉(zhuǎn)化影響,即會導(dǎo)致土壤中原本以還原價態(tài)存在的重金屬元素向氧化態(tài)轉(zhuǎn)化。
土壤中的關(guān)注的變價重金屬元素主要包括砷、銻、鉻等。砷和銻通常以三價或五價形式存在土壤中,鉻通常以三價和六價形式存在于土壤中?;瘜W(xué)氧化劑添加及殘留造成土壤氧化還原電位升高,會導(dǎo)致土壤中以三價形式存在的砷、銻向五價形式砷、銻發(fā)生轉(zhuǎn)變,五價砷、銻的穩(wěn)定化處理難度低于三價,因此氧化劑的添加及殘留將有利于后續(xù)土壤中砷、銻的化學(xué)穩(wěn)定化處理。但與此相反的是,化學(xué)氧化劑的添加及殘留將會嚴重影響后續(xù)土壤中鉻的化學(xué)穩(wěn)定化處理,這是因為氧化劑的添加及殘留會導(dǎo)致土壤中原本以三價形式穩(wěn)定存在的鉻向六價形式轉(zhuǎn)化,六價形式存在的鉻的毒性、遷移性都非常強,這將增加土壤毒性和后續(xù)鉻的化學(xué)穩(wěn)定化處理難度。
3、化學(xué)氧化劑添加氧化降解有機污染物的同時會造成無機重金屬元素賦存形態(tài)的改變。
通常情況下化學(xué)氧化劑添加氧化降解有機污染物的同時會降解土壤中的有機質(zhì),土壤中有機質(zhì)的降解會進一步導(dǎo)致以不穩(wěn)定有機物吸附態(tài)和有機絡(luò)合態(tài)(如腐殖物質(zhì)絡(luò)合態(tài))形式存在的重金屬釋放到土壤溶液中,會一定程度上增加重金屬的浸出濃度。此外,有機物污染物降解過程產(chǎn)生的降解產(chǎn)物可一定程度上與土壤重金屬相互作用,形成新的有機絡(luò)合態(tài)。因此,還需具體情況具體分析。
針對不同的化學(xué)氧化劑,其對重金屬賦存形態(tài)的影響規(guī)律也需區(qū)別對待。研究者發(fā)現(xiàn)氧化劑添加對土壤中重金屬Co、Ni、Cu、As和Cr的賦存形態(tài)造成顯著影響[1]。與對照處理相比在1.60 mmol·g-1過硫酸鈉氧化處理下,重金屬Co、Ni、Cu、As和Cr有效態(tài)含量分別升高了81.56、28.31、9.93、6.10和26.78 倍;化學(xué)形態(tài)分布結(jié)果顯示,重金屬 Co、Ni、Cu 和 As 從低遷移性形態(tài)(Fe-Mn氧化物結(jié)合態(tài)、殘渣態(tài))向高遷移性形態(tài)(可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài))轉(zhuǎn)化。但是不同氧化劑表現(xiàn)出不同的性質(zhì),同一污染土在 0.05-0.40 mmol·g-1高錳酸鉀氧化處理下,土壤中重金屬 Co、Ni、Cu 和 As 有效態(tài)含量顯著降低,化學(xué)形態(tài)分析結(jié)果顯示重金屬從高遷移性形態(tài)(可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài))向低遷移性形態(tài)(Fe-Mn 氧化物結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài))轉(zhuǎn)化。因此,不同氧化劑對無機重金屬元素賦存形態(tài)的影響有差異,不可一概而論。
化學(xué)氧化劑的添加及殘留對穩(wěn)定化藥劑本身的可能影響分析
化學(xué)氧化劑處理土壤后氧化劑在土壤中殘留對于穩(wěn)定化材料的效果影響主要取決于穩(wěn)定化藥劑組成成分,主要是對還原性組分影響較大,影響還原性組分效果。以北京潤鳴環(huán)境科技有限公司MetaCon?廣譜型重金屬修復(fù)材料為例,針對氧陰離子和陽離子形式存在的復(fù)合重金屬污染土壤主要成分包含無定形鐵屬硫化物、改性礦物黏土及其他功能調(diào)節(jié)劑(如pH調(diào)控成分、吸附劑成分、加速老化成分、組分平衡成分等),由于其本身不含有強烈的還原性組分,故一般情況下化學(xué)氧化處理后殘留在土壤中的氧化劑對MetaCon?廣譜型重金屬修復(fù)材料不會引起反應(yīng)失效、失活等問題。此外,MetaCon?系列修復(fù)材料本身可以依據(jù)現(xiàn)場土壤特征進行組分的有益調(diào)控,來化的克服氧化劑殘留可能導(dǎo)致藥劑效果的影響,保證重金屬穩(wěn)定化修復(fù)效果。
有機-重金屬復(fù)合污染場地化學(xué)氧化降解有機污染物對重金屬穩(wěn)定化的影響取決于以下幾個方面:,氧化劑添加量;第二,土壤中重金屬存在形態(tài);第三,土壤理化性質(zhì)差異;第四,采用的穩(wěn)定化修復(fù)材料組成成分。需結(jié)合以上四個方面的因素進行評判,需具體情況具體分析,通過進一步的實驗驗證進行充分探討得到相關(guān)結(jié)論。