污染场地中VOCs的环境行为与调查评估技术分析

污染场地中VOCs的环境行为与调查评估技术分析

史宜平

江苏润环环境科技有限公司 江苏南京 210000

摘  要：随着工业化进程的加速，VOCs在污染场地中的存在与其环境行为受到了广泛关注。VOCs在土壤中的分配、传输（包括扩散和对流）以及降解等环境行为，决定了它们的迁移和归宿。针对VOCs污染的调查技术，如主动和被动式土壤气采样，及土壤气VOCs通量测试，为我们提供了对污染的深入了解。进一步地，蒸气入侵风险评估方法，如风险筛查、模型预测和多证据分析方法，为决策者提供了全面的风险评估。

关键词：

1 污染场地中VOCs的环境行为

1.1 分配

VOCs在污染场地中的分配行为主要受到其物理和化学性质的影响。具体地说，VOCs可以在土壤、地下水、大气和生物体之间进行分配。这种分配是一个动态平衡过程，受到温度、pH、土壤有机质内容以及其他环境因子的影响。例如，较小的VOC分子，如甲烷，更容易进入大气，而较大的分子，如苯，更容易与土壤有机质结合。此外，某些VOCs具有极性，它们更容易与水分子结合，从而进入地下水。总体上，VOCs的分配行为是其在环境中命运和行为的基础，对于评估其潜在的环境和健康风险至关重要。

1.2 传输

VOCs在污染场地中的传输行为是其环境行为的一个核心部分，主要受到土壤孔隙度、土壤类型、地下水流动性和VOCs自身性质的影响。

（1）扩散：扩散是一个物理过程，指的是VOCs从高浓度区域向低浓度区域的自由迁移。扩散是受到Fick定律驱动的，即浓度梯度的存在会导致物质的迁移。在大部分场地中，扩散是VOCs在土壤和地下水中传播的主要方式。

（2）对流：对流是指由于土壤或地下水的物理流动而导致VOCs的迁移。对于地下水，水流的方向和速度直接影响VOCs的对流传输。在多孔介质中，例如沙土或砾石土中，VOCs的对流传输可能会更为明显。与此同时，土壤的吸附能力、有机质和VOCs的溶解性也会影响对流的效率和速度。

1.3 降解

降解是指VOCs在环境中经历的自然分解过程，它是减少VOCs环境浓度和降低其毒性的主要途径。根据降解的机制，VOCs的降解可以分为生物降解、化学降解和物理降解三类。生物降解主要是由土壤和地下水中的微生物进行的，这些微生物可以利用VOCs作为能源或碳源。对于易生物降解的VOCs，例如苯、甲苯和乙苯，生物降解是其在环境中的主要降解途径。化学降解通常涉及光解或氧化，例如在大气中，VOCs可能会在紫外线的作用下发生光解。物理降解主要是VOCs的挥发，这是一个纯粹的物理过程，不涉及VOCs分子的结构变化。不同的VOCs根据其化学结构和环境条件，其降解路径和速率各异，了解这些降解机制对于评估VOCs在环境中的命运至关重要。

2 VOCs污染调查技术

2.1 主动式土壤气采样

主动式土壤气采样技术，作为一种广泛应用于环境调查中的方法，主要利用泵或其他机械装置从土壤的特定深度中提取气体样本。这种技术的显著优势是它能够迅速、系统地收集土壤气样本，从而为研究人员提供即时和准确的VOCs数据。这种采样方法的应用为我们揭示了污染的空间分布，使得对污染范围的界定更为精确。此外，主动式采样技术可以灵活地在多个时间点和不同的场地位置进行采样，进而为污染动态变化的监测提供有力支撑。然而，这种方法也有其局限性。由于其操作中可能对土壤结构产生一定的扰动，这种干扰有可能对VOCs在土壤中的分布造成短暂的改变。因此，为确保样本的真实性和代表性，采样过程需要经验丰富的操作者严格按照标准程序进行，同时结合其他辅助技术进行综合分析，以获得更为全面的数据解读。

2.2 被动式土壤气采样

被动式土壤气采样，与主动式相对，是一种依赖于VOCs自然扩散的采样方法。这种技术使用吸附剂来捕捉土壤中的VOCs，且不需要外部能源或设备来抽取样本。它的主要优点是可以在长时间内持续监测，捕获到VOCs的时间加权平均浓度，从而更真实地反映出污染物的背景浓度和瞬时峰值。此外，由于不涉及机械操作，被动采样对土壤环境的干扰较小，更能维持原始的土壤条件。然而，这种方法也存在挑战。首先，正确地放置和回收吸附器是成功采样的关键，而这通常需要专业的训练和经验。其次，吸附剂的选择对VOCs的捕捉效率有很大影响，因此需要根据具体的场地和目标污染物进行选择。最后，由于被动式采样依赖于VOCs的自然扩散，环境因素如温度、湿度和土壤特性都可能影响采样结果，因此在解释和分析数据时需要特别注意。

2.3 土壤气VOCs通量测试

土壤气VOCs通量测试是衡量单位面积土壤在单位时间内释放或吸收VOCs的量。这种测试为我们提供了有关VOCs从污染场地向大气中迁移的关键信息。通常，这种测试使用一个封闭的室来覆盖土壤表面，然后定期测量室内的VOCs浓度变化。通过这些数据，可以计算VOCs的排放或吸收速率。这种方法的主要优势是它能够直接测量土壤-大气界面的VOCs通量，从而为污染场地的风险评估提供关键数据。通量测试对于确定污染程度、污染源识别，以及评估修复措施的有效性都具有重要价值。然而，此方法的实施需要特定的设备和技术支持，可能受到环境条件如风速、温度和湿度的影响。因此，测试期间必须仔细监测和控制这些因素。此外，对VOCs浓度的测量要求高精度的分析设备，以确保数据的准确性。综合考虑，土壤气VOCs通量测试是一种强大的工具，但在应用时需要专业知识和严格的操作流程，以确保结果的可靠性。

3 蒸气入侵风险评估方法

3.1 风险筛查

风险筛查是评估蒸气入侵风险的初步步骤，它为我们提供了一个粗略但迅速的了解，判断某一地块或场地是否可能存在蒸气入侵的风险。此筛查通常基于现有的环境数据、历史记录以及初步的现场调查。其主要目的是确定是否需要进一步的详细风险评估或介入措施。风险筛查的核心优点在于其高效性和经济性。在不投入大量资源的情况下，筛查能迅速为决策者提供基本的风险信息。这有助于优先考虑那些具有较高潜在风险的地块，从而更加有针对性地进行深入的风险评估。然而，风险筛查的局限性也不容忽视。由于它往往基于有限的数据和假设，可能存在一定程度的不确定性和偏差。因此，如果筛查结果显示存在潜在风险，通常需要后续的更详细、更准确的风险评估方法来确认。

3.2 模型预测

模型预测在蒸气入侵风险评估中起到核心作用，为我们提供了一种量化的方法来估计蒸气的传输途径、浓度以及潜在的风险程度。这些模型通常基于物理、化学和生物学的基本原理，结合现有的场地数据，来模拟VOCs在土壤、地下水和土壤气中的传输和命运。使用模型预测的主要优势在于它为我们提供了一种可以模拟各种环境情景和污染情况的方法。这对于评估不同修复策略或管理措施的效果，以及预测未来的风险变化都具有很大的价值。此外，模型预测可以辅助解释和分析复杂的场地数据，从而提供更为深入和系统的风险认识。然而，模型预测也存在挑战。首先，任何模型都是基于一定的假设和简化的，因此可能无法完全反映真实的场地情况。此外，模型的准确性很大程度上依赖于输入数据的质量和完整性。因此，在应用模型预测时，必须仔细选择合适的模型，结合充分的场地数据，并适当地解释模型结果，以确保风险评估的准确性和可靠性。

3.3 多证据分析方法

多证据分析方法是一种综合性方法，它结合了实地观测、模型预测以及其他相关证据来评估蒸气入侵风险。这种方法的主要优势在于其能够充分利用现有的所有信息，从而得出更加全面和可靠的结论。在实际应用中，多证据分析可能涉及土壤、地下水和土壤气的采样，模型预测以及历史记录的分析。所有这些信息都会被综合考虑，以确定蒸气入侵的可能性和程度。这种方法的一个潜在挑战是需要跨学科的知识和专家团队的合作，但其结果通常更为精确和具有说服力。

4 结语

VOCs在污染场地的环境行为已成为环境科学与工程中的重要议题。对其深入的研究不仅有助于我们更好地理解VOCs在环境中的行为机制，还能为相关的治理和修复策略提供支持。本文所探讨的调查技术和风险评估方法为VOCs的管理和风险减少提供了实用的工具。未来，随着技术的进步和研究的深入，我们期望更加精确、快速的方法能够应用于VOCs的调查与评估，进一步保护人类和生态系统的健康。

参考文献

[1]刘冰,董昊鑫,高玉平等.VOCs污染治理技术绩效评价方法研究[J].化工安全与环境,2023,36(09):48-53.

[2]张涛,王新明,周炎等.VOCs在线监测设备数据识别能力的评估方法及应用[J].环境工程学报,2021,15(01):298-306.