分散型石油重度污染土壤原位Fenton改性氧化技术及机制研究

The soil heavily contaminated by dispersion-type oil distributes widely in China, which leads to a seriously environmental problem and should be tackled instantly.Researches regarding scientific and effective remediation approaches as well as relative mechanisms would provide a theoretical basis and a practical method for remediating the soil. Therefore, this study is about remediating the soil contaminated heavily by oil in oil fields by directly in situ modified Fenton remediation technique. In this study, by the stepwise H2O2 addition in the in situ Fenton oxidation process under different conditions, the required conditions and mechanisms of active species radical generation will be studied. In this study, by the stepwise H2O2 addition in the in situ Fenton oxidation process under different conditions, the required conditions and mechanisms of active species radical generation will be studied. In addition, during simulation tests regarding the in situ Fenton oxidation process, masking agent will be added. By the application of the tests, the desorption and oxidation characteristics of adsorbed petroleum hydrocarbon (TPH) as well as relative factors influencing the desorption and oxidation will be studied. Furthermore, by the above studies, we will clarify the mechanisms regarding the oxidation of TPH by the active species radical in the process of in situ modified Fenton oxidation. Finally, we will select an oil field and remediate its heavily contaminated soil by in situ modified Fenton oxidation. In this field experiment, the relationship between the active species radical generation and its following utilization and the desorption/oxidation of the TPH will be optimized. Thereafter, by this study, we will further enrich theoretical and technical basis for the in situ remediation of soil heavily contaminated by TPH.

我国分散型重度石油污染土壤涉及区域广、危害大，是目前亟待解决的重大环境问题。研究探索科学有效的修复方法及其作用机制具有重要的理论和现实意义。本课题针对油井现场重度石油污染土壤，研究原位Fenton改性直接氧化修复技术。通过多次逐步投加H2O2的方法实现原位Fenton改性，在原位Fenton改性条件下，研究活性基的生成条件及规律；通过原位Fenton改性氧化模拟试验，添加掩蔽剂，研究吸附态石油烃的解析、氧化特性及影响因素；通过研究活性基生成速率与石油烃解析率、氧化率的相关关系，阐明原位Fenton改性条件下，体系中活性基对吸附态石油烃的氧化作用机制；在油井现场进行原位Fenton改性氧化重度石油污染土壤试验，确定活性基制备、利用与石油烃解析、氧化达到平衡的原位Fenton改性优化控制条件，建立原位Fenton改性的操作技术，为重度石油污染土壤原位修复方法的进一步完善奠定理论和技术基础。

Fenton原位氧化技术是修复重度石油污染土壤的最具有发展前景的技术之一。该课题针对井场石油污染土壤污染强度不一、污染区域不连续、呈分散型的特征，重点研究在井场现场进行原位Fenton改性的优化条件及操作技术，提出多次投加H2O2联合盐酸羟胺的原位Fenton改性是直接氧化土壤中高浓度石油的有效方法，大幅度提高了H2O2的利用率。在此基础上，明确了羟基自由基对氧化土壤中的石油至关重要，揭示出Fe3+还原为Fe2+的过程较慢、是限制原位Fenton改性氧化石油的关键步，重点研究促进Fe3+还原为Fe2+的方法，发现添加盐酸羟胺可以加速Fe3+还原为Fe2+的过程，提出了H2O2联合盐酸羟胺的原位Fenton改性方法。此外，研究还发现投加低浓度H2O2条件下，土壤中会释放大量溶解性营养，促进了后续生物修复的过程。在此基础上，得到活性基制备、利用与石油氧化达到平衡的优化控制条件，建立了原位Fenton改性操作技术，为我国重度石油污染土壤原位修复方法的进一步完善奠定理论和技术基础。.其中突出的研究进展和创新性的学术业绩为：（1）针对井场石油污染土壤污染强度不一、污染区域不连续、呈分散型的特征，首次提出多次投加H2O2联合盐酸羟胺的原位Fenton改性是直接氧化土壤中高浓度石油的有效方法，该方法已经申请国家发明专利，并于2013年12月授权（专利号：ZL 2012 1 0403072.1）；（2）研究发现投加低浓度H2O2时，部分溶解性Fe2+会与土壤有机物结合形成固相铁，在固相产生羟基自由基可以直接氧化吸附态石油，是修复老化石油污染土壤的有效方法，该方法已经申请国家发明专利，并于2013年11月授权（专利号：ZL 2012 1 0400637.0.）；（3）发现投加225mM的H2O2的原位Fenton技术产生大量的营养明显促进了后续的生物修复过程，为石油污染土壤的修复提供新方法，该技术已申报国家发明专利《一种能够促进生物修复石油污染土壤的方法》。共发表学术论文13篇，其中SCI论文4篇，发明专利12项，其中授权发明专利6项，培养研究生14名。