過硫酸鹽用于環境污染治理，其實是近年來剛發展起來的新領域。特別是活化過硫酸鈉從傳統上用于難降解有機廢水的處理，到逐步成為中低濃度有機污染場地修復的主流技術之一，應用較為廣泛，但相關理論研究仍顯不足。本文在相關應用實例的基礎上，分析了活化過硫酸鈉的修復機理和相對于其他氧化藥劑的比較優勢，梳理了其在污染場地修復中應用的兩種主要形式及多種活化方式，并對存在的問題提出了研究展望。

過硫酸納在水中能夠電離產生硫酸根離子S2O82-，其標準氧化還原電位E0達+2.01V，屬于強氧化劑。由于該過程在常溫下反應速率低，因而氧化效果不顯著。而在熱、光（紫外線UV）、過渡金屬離子（Fe2+、Ag+、Ce2+、Co2+等）等條件的激發下，過硫酸鈉能夠活化分解為硫酸根自由基·SO4-，其氧化還原電位E0為+2.6V，具有更高的氧化能力，理論上可以快速降解大多數的有機污染物，將其礦化為CO2和無機酸。

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·SO4-的具體氧化機理為，從飽和碳原子上奪取氫，以及向不飽和碳上提供電子等方式實現。且研究發現，·SO4-在中性和酸性水溶液中較為穩定，在pH＞8.5時，·SO4-則氧化水或OH-生成·OH（E0為+2.8V），從而引發一系列的自由基鏈反應。

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Gouttenye等的研究表明，酸性和中性條件下（pH 2~7），主要的活性自由基為·SO4-，在堿性條件下（pH＞12），則主要為·OH。簡言之，在酸性和堿性條件下，活化過硫酸鈉均能夠產生自由基，發揮其對有機污染物的氧化降解作用。

活化過硫酸鈉屬于高級氧化劑的一種，其他類型的高級氧化劑還包括芬頓試劑、高錳酸鉀和臭氧等。高級氧化劑在高溫高壓、電、聲、光輻照、催化劑等反應條件下，通過產生具有強氧化能力的自由基，與有機化合物之間的加合、取代、電子轉移、斷鍵等，使大分子難降解有機物氧化降解為低毒或無毒的小分子物質，甚至直接降解成為CO2和H2O，接近完全礦化。主流高級氧化劑的氧化能力（以標準氧化還原電位E0計）從高到低依次為：·OH自由基＞活化過硫酸鈉＞臭氧＞過氧化氫和高錳酸根，如表1所示。

表1 主要高級氧化劑氧化電位比較

其中，活化過硫酸鈉是環境修復領域中的一種新型氧化藥劑，具有高穩定性、高水溶性（常溫下595g/L）、無異味的特點，在較大的pH值區間內都具有較強的氧化能力。活化過硫酸鈉適宜處理的氯代有機污染物包括氯代烷烴、氯代芳烴、以及部分含氯農藥。相對于芬頓試劑、高錳酸鉀等傳統氧化藥劑，活化過硫酸鈉對土壤有機質、土著微生物群落的破壞較低，有利于修復后土壤生態環境功能的恢復。

在土壤和地下水環境原位修復中，主要是通過將活化過硫酸鈉溶解于水中，將氧化藥劑注入地下，實現土壤和地下水中污染物的去除。因此，原位修復一般需要在污染場地內施工若干口藥劑注射井。為了提高藥劑與污染土壤及地下水的混合率，可以采用中心注射-周邊抽出或周邊注射-中心抽出等方式加快藥劑在地下水的流動和循環。

近年來，越來越多的修復場地采用Geoprobe注射鉆桿配備壓力激活式鉆頭的藥劑，從而實現藥劑的壓力注射。根據目標土層的特性，一般可采用0.5~5 MPa的壓力范圍。這種注藥方式不需要安裝注藥井，直接用Geoprobe將鉆桿壓入目標深度注射藥劑即可。適用于粘性土壤、粉質粘性土壤等滲透性較低的土層。

受限于地下情況的復雜性，原位藥劑注射相對于開挖異位修復，其藥劑與污染土壤和地下水的混合很難達到理想的均勻程度。在很多情況下，即便過量注射，也容易出現污染物濃度的反彈。因此，原位修復一般需要若干輪的藥劑注射，每輪的周期一般需要一至數周（包括藥劑注射期和反應期），直至最終修復達標。

在污染土壤開挖異位修復中，同樣是通過活化過硫酸鈉作為氧化劑對土壤中的污染物進行去除。不同的是，異位修復是將污染土壤開挖后，原地異位或異地處置。異位修復區一般需要在裸露的地面上鋪設防滲層（可用HDPE膜或混凝土），以防止修復過程中的二次污染。區別于原位修復只能注射液態藥劑，異位修復主要有三種加藥方式：

（1）向污染土壤中添加固體藥劑，混合均勻后灑水養護。加藥一般通過一體化加藥混合設備（俗稱“一體機”），加藥與混合同時完成。灑水以土壤基本濕潤為止。

（2）向污染土壤中添加溶解態藥劑。需要先在開挖土壤四周砌筑圍堰以防止藥劑流失和擴散，隨后可使用高壓水槍等噴頭向土壤表面噴灑藥劑，并采用挖機等器械對土壤進行翻攪，使得液態藥劑在土壤內均勻分布和發揮藥效。

（3）部分添加固體藥劑，部分添加液體藥劑。一般是先添加固體藥劑顆粒，充分混勻后，在表面噴灑液體藥劑，隨后進行覆蓋保溫養護。

異位修復與原位修復另外一個顯著的差異是，異位修復可以先使用生石灰調節土壤的含水率，特別是位于地下水位以下的飽和污染土壤，可以用生石灰快速降低含水率至適當水平；生石灰的另一個主要作用是作為過硫酸鈉的活化劑。

一般而言，過硫酸鈉主要有三種活化機理：熱活化、Fe2+活化，以及紫外光助Fe2+活化。趙晨曦等人將活化過硫酸鈉用于石油烴污染土壤的修復，研究以上三種活化方式下土壤中石油類污染物的去除效率。結果表明：

（1）熱/S2O82-體系在酸性環境下石油烴的去除率較高，最佳參數為：pH=2，T=50℃，Na2S2O8=1mol/L（相當于質量濃度23.8%），反應時間為5天。

（2）Fe2+/S2O82-體系受pH影響較復雜，強酸性、中性或堿性環境都不利于有機污染物的降解。過量投加Fe2+或過硫酸鈉會使體系中的SO42-相互反應，引發自由基猝滅，反而降低污染物的去除率。最佳參數為：pH=2，T=50℃，Na2S2O8=1mol/L，Fe2+=1mol/L，反應時間為5天。

（3）紫外光與Fe2+協同條件下，可以提高對土壤中石油烴的降解率。UV/ Fe2+/S2O82--體系的最佳修復參數為：pH=4，Na2S2O8=1mol/L，Fe2+=1mol/L，紫外燈照射為4天。其中，pH/ Fe2+濃度、Fe2+/S2O82—濃度的交互作用可顯著影響石油烴的去除率。

（4）三種活化方法下，土壤中的污染物均有去除。其中，紫外光與Fe2+協同活化方式的去除率最高，Fe2+活化的方法次之，熱活化方法的去除率相對最低。

如前所述，在pH＞8.5時，部分·SO4-可氧化水或者OH-，生成·OH-；在pH＞12時，大部分自由基均為·OH-。由于·OH-氧化能力略高于·SO4-，因此，在堿性條件下，利用活化過硫酸鹽產生的·SO4-和·OH-活性自由基，可以加快污染物的氧化降解。

目前實踐中常用的生石灰（CaO）活化方法，結合了熱活化和堿活化兩種方式，形成堿熱活化法。一方面通過石灰遇水放熱，另一方面通過石灰溶于水形成的堿性條件實現過硫酸鈉的活化。由于石灰取材方便、價格便宜，該方法實踐中應用最為廣泛。

活化過硫酸鈉高級氧化法應用于土壤和地下水修復日益廣泛，對于石油烴、揮發性有機物類，以及部分半揮發性有機物類污染均有良好的效果。目前普遍存在的主要問題是過量加藥和二次污染問題。

（1）過量加藥：根據實踐經驗，目前在使用過硫酸鈉進行環境修復時，普遍存在過量加藥的問題。過量加藥的原因，一方面是為了確保修復達標，另一方面，場地地質和水文地質情況千變萬化，一次加藥難以實現藥劑在土壤和地下水中的均勻分布，或者難以達到期望的修復效果，往往需要多次重復加藥；在這個過程中，就容易產生過量加藥的問題。再次，修復前期未開展小試-中試，或者試驗不精確，也可能導致過量加藥。

（2）二次污染：無論是原位還是異位修復，過硫酸鈉氧化后降解過程均產生大量的硫酸鹽、酸度或堿度（堿活化時），造成土壤和地下水的鹽堿化或者酸化。從而對修復后場地的利用價值造成損害。例如，低pH可能使土壤中的有害重金屬向地下水中溶出，增大遷移的可能性。又如，土壤的鹽堿化限制了其用做綠化用途的可能性。

活化過硫酸鈉高級氧化技術越來越多的應用于石油烴類、多環芳烴類等揮發性和半揮發性有機污染物的治理修復。一般而言，該技術在修復效果上有保證，修復的周期也相對較短。過硫酸鈉活化的方式主要包括熱、光（紫外線UV）、過渡金屬離子（Fe2+、Ag+、Ce2+、Co2+等），以及堿活化和堿熱活化。根據理論分析和實踐經驗，采用生石灰進行堿熱活化可能是目前最佳的過硫酸鈉活化方式。

上海環鉆環保科技股份有限公司成立于2012年，并于2016年5月20日掛牌新三板，是國內較早從事以污染場地調查、風險評估和修復工程實施為核心業務的環境工程公司。環鉆環保在有機污染場地高級氧化修復方面具有豐富的施工經驗。

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轉載自：北極星環境修復網訊