近年来随着中国工业转型和城市扩张的加快,工业企业搬迁、停产或倒闭后遗留了大量污染场地,据统计中国关停并转迁企业以每年1984个的速度增加,总数达到10万以上。这些大量污染场地遗留在城区,给人口稠密的城市带来环境和健康风险,制约着城市土地资源的安全利用,阻碍了城市建设和经济的发展。《土壤污染防治行动计划》又被称为“土十条”,从十个方面提出了达到上述目标的“硬任务”,其中一条就是要“开展污染治理与修复”。土壤中的污染物可分为两大类:有机污染物和无机污染物。有机污染物主要包括挥发性有机物、半挥发性有机物和总石油烃。有机污染物土壤修复方法主要有:物理法、化学法、生物法、联合修复法等。其中化学氧化法具有普适性、效果好、成本低的特点而被广泛使用。
单过硫酸氢钾作为一种广谱的化学氧化剂,具有高稳定性、高水溶性、无异味、在较大的pH值区间内都具有较强的氧化能力,氧化过程中可生成硫酸根自由基和羟基自由基,硫酸根自由基(具有强氧化能力)在土壤环境中可存留较长时间,硫酸自由基在未和有机质反应的情况下和周围水分子会生成羟基自由基。相对于芬顿试剂等传统氧化剂,单过硫酸氢钾对土壤有机质、土壤微生物群落的破坏较低,有利于修复后土壤生态环境功能的恢复,属于绿色环保型高级氧化剂。虽然芬顿试剂理论上氧化能力略高于单过硫酸氢钾但从实际修复效果而言,后者优于前者。这是由于芬顿试剂的羟基自由基(•OH)是瞬间释放和消灭,药剂遇到土壤颗粒即开始分解,药效持续的时间往往不超过几个小时,而单过硫酸氢钾的自由基释放则相对缓慢,药效可持续2至3天以上,且单过硫酸氢钾在催化剂体系下生成的硫酸自由基,电位在2.5~3.1,比芬顿试剂和氧化能力更强。而单过硫酸氢钾在酸性条件和碱性条件均能发挥其氧化作用,而芬顿试剂通常需要pH在3~4的强酸性条件下。再有芬顿试剂对氧化对象没有选择性,可以氧化污染物以外的土壤有机质,氧化效率较低,而单过硫酸氢钾在土壤有机质上的消耗相对较小,氧化效率较高。过硫酸钠作为氧化剂也通常作为土壤修复剂被使用。过硫酸钠和单过硫酸氢钾均通过过氧键链接两个硫酸根,在 pH小于 1.5的条件下,均能释放出 2个硫酸根自由基,当 pH大于 1.5时,过硫酸钠产生的硫酸根自由基将大大降低。当单过硫酸氢钾溶于水时,过硫酸氢根会电离出 H+,生成 2个硫酸根自由基,所以在 pH大于 1.5时,单过硫酸氢钾的氧化能力强于过硫酸钠。当温度升高时由于过硫酸根中的O—O(过氧键)断裂,可生成更多的硫酸根自由基,故温度越高会加速过硫酸根中的O—O(过氧键)断裂,使反应速率加快,氧化能力加强。
单过硫酸氢钾土壤修复的原理为:单过硫酸氢钾在电、声、光辐照、催化剂等反应条件下,通过产生具有强氧化能力的自由基(•OH),与有机化合物之间的加合、取代、电子转移、断键等,使大分子难降解有机物氧化降解为低毒或无毒的小分子物质,甚至直接降解为二氧化碳和水,接近完全矿化。
单过硫酸氢钾的优点:①健康:非氯,多种活性氧为杀菌成份的新型氧化剂;②高效:持续产生硫酸自由基、羟基自由基、过氧化氢自由基等多种活性成分;③绿色环保:自然降解为SO42-、K+、Na+等无机盐离子,无有毒副产物;④安全:不燃不爆,易于运输、贮存、使用。
随着土壤修复技术更多的选择使用单过硫酸氢钾产品,使土壤修复用单过硫酸氢钾的市场占有率越来越大,但目前国内没有出台土壤修复用单过硫酸氢钾产品的标准,完全套用现有的行业标准HG/T 5738-2020《工业过一硫酸氢钾复合盐》和HG/T 5562-2019《水处理剂 过硫酸氢钾复合粉》,既不科学也不适用,因为应用领域的差异,土壤修复用氧化剂必须针对一些特殊的杂质进行限定,不能在土壤修复过程中一方面治理土壤中的有害物质,另一方面又造成土壤及地下水的二次污染。现行标准主要控制了活性氧含量、活性成分、水分、堆积密度、pH、筛余物指标,而没有对铅含量、砷含量、汞含量、铬含量、镉含量等土壤修复用氧化剂特性指标的控制。
综上所述,目前企业急切盼望制定一个统一的产品质量标准指导生产和应用,这也有利于该产品的研发、生产及扩大应用。