氯代烃污染场地原位热脱附降温阶段土壤气相污染富集与分布特征

李慧颖，王盼盼，刘 鹏，李发生，曹云者*

1. 生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心，北京 1000122. 中国环境科学研究院，环境基准与风险评估国家重点实验室，北京 1000123. 北京建工环境修复股份有限公司，北京 100015

原位热脱附技术(in-situthermal desorption，ISTD)是通过对污染区域直接或间接加热，促进不同形态有机污染物挥发向气态转化，进而对污染物收集并抽提去除的一项土壤修复技术[1]. 原位热脱附技术按照加热方式分为蒸汽抽提、电阻加热和热传导加热原位热脱附. 美国超级基金报告(16th)[2]数据显示，原位热修复技术于1986年首次应用于污染场地修复，截至2017年，有103个污染场地使用了这项技术，占原位修复场地案例的12.2%. 我国上海[3]、苏州[4]、天津[5]等城市的部分污染场地应用了热脱附技术，主要用于苯系物、含氯有机物以及PAHs污染场地修复，污染土壤的修复效率均在95%以上[6]. 通常认为，原位热脱附具有修复周期短、修复后不易反弹[7]、二次污染可控等优点[5,8-9]，在修复低渗透性污染土壤、污染深度较深且有机物污染严重的非水相液体(nonaqueous phase liquids, NAPLs)污染场地中具有较大的优势[1,10-12].

氯代烃引起的土壤和地下水污染问题是污染场地修复中的常见类型[13]. 该类型污染物微溶于水或不溶于水[14-15]，主要以自由态、残留态、溶解态、吸附态和气态等形态存在于土壤包气带及饱和带中[16]. 自由态和残留态分别是指与水不相混溶的NAPLs和DNAPLs迁移过程中部分被截留在迁移路径孔隙中的油滴，表观形态为油相[16-19]；溶解态是指溶解到水中以溶质形式随土壤水运移的组分，表观形态为水相[20]；吸附态是指吸附于土壤固相的污染物，表观形态为固相；气态是NAPLs组分挥发到土壤孔隙中形成的土壤气体，表观形态为气相.

原位热脱附修复过程中，修复区域温度升高，一方面会降低污染物在固相介质上的吸附性，实现污染物从固相介质脱附，同时会提高污染物在水相介质中的溶解性和污染物的挥发性，实现油相和水相污染物向气相转化等，增强污染物的迁移和流动性，提高多相抽提效率，有助于污染物的去除[20-21]. Heron等[22]研究指出，加热过程中孔隙水沸腾和蒸发以及亨利系数的大幅增加均可促进挥发性有机污染物(volatile organic compounds，VOCs)从固相和液相(油相和水相)转移至气相. 污染修复过程的安全和二次污染防治问题越来越受到关注[23]，研究显示，场地粒径分布以及含水层介质渗透系数等空间异质性是导致修复效果不确定性的主要原因[24]，其中，低渗透地层对地下水中污染物垂直方向的迁移具有阻隔作用，此外低渗透地层中的细颗粒对污染物的吸附和捕获，会造成污染物的缓慢释放或成为长期二次污染源[25]. 热脱附技术修复效果的影响因素主要包括温度、加热时间、土壤含水率、土壤渗透性等，其中修复区域地层的异质性对气相污染物的抽提和去除有较大影响.Munholland等[26]通过砂箱试验研究了加热后非均质多孔介质中气相迁移特征，研究显示，气体在低渗透层聚集并横向迁移，气相流动和冷凝会引起污染重新分布，因此，加热过程需要加强气相的抽提效率和迁移控制. Nguyen等[27]指出，土壤气相抽提效率受限于不同介质间的传质效率，气相污染物的生成、迁移和抽出对修复效果有重要影响. 由于各污染物理化性质存在差异，所以即使是同样温度和加热时间条件下，其去除率也会有所差异. 我国已有研究者针对原位热脱附修复技术及其对不同类型污染物土壤修复的效果开展了相关研究[11,28-29]，但是对于热脱附产生的大量气相污染物富集与分布特征及潜在的环境影响鲜有报道. 深入探讨原位热脱附修复降温阶段污染物的跨介质迁移和残留分布规律，对于提高我国原位热脱附修复设计和工程应用水平、防止二次污染、提高修复效果评估采样的针对性有积极意义.

该研究以某氯代烃污染场地原位热脱附技术工程项目作为案例，通过采集修复降温阶段土壤和土壤气剖面样品并进行检测分析，对比原位热脱附降温阶段土壤样品中污染物浓度的变化，识别土壤污染物去除效率，同时分析土壤气样品中污染物浓度水平与分布特征，对比土壤和土壤气两种介质中氯代烃污染物分布规律，结合几种氯代烃的理化性质差异，进行污染迁移途径和土壤气污染富集影响因素分析，以期为原位热脱附修复场地环境管理提供技术支持.

1 材料与方法

1.1 研究区域污染特征

研究区域为天津市某化工厂场地部分区域，该厂从事化工类生产50余年，污染调查显示，该场地存在土壤和地下水污染，主要污染物为三氯乙烯、四氯乙烯、顺式-1,2-二氯乙烯、六氯丁二烯等氯代挥发性有机污染物. 该场地土壤和地下水复合污染重污染区域和中度污染区域采用原位热解吸修复，该研究选择的试验范围为原位热解吸区域中土壤2～14 m存在污染、地下水存在DNAPL污染的重污染区域，面积为2050 m2，修复方量为2.5×104m3. 原位热脱附工程实施前进行修复区域土壤和地下水样品采集分析，土壤中三氯乙烯、四氯乙烯、顺式-1,2-二氯乙烯、六氯丁二烯的最大浓度分别为374.2、167.3、70.4和96.1 mg/kg，土壤最大污染深度为10 m；地下水中这4种污染物最大浓度分别为2.91×105、4.96×103、1.73×105和124 μg/L，地下水污染深度为潜水含水层3～7 m和微承压水含水层7～14 m.

上述4种污染物密度均大于水，沸点为50～260℃，均为挥发性有机物，其理化性质见表1. 由沸点和饱和蒸气压数据可知，4种污染物的挥发性大小表现为顺式-1,2-二氯乙烯＞三氯乙烯＞四氯乙烯＞六氯丁二烯. 六氯丁二烯的土壤有机碳分配系数(KOC)为845.2 L/kg，溶解度为3.2 mg/L(25 °C)，在土壤中的吸附性远大于其他3种污染物，且在水中的溶解度最小. 三氯乙烯溶解度为1280 mg/L，研究区域地下水中其最大浓度为291 mg/L，污染浓度大于溶解度的10%，表明地下水中存在油相污染的可能性非常大.

表1 研究区域主要关注污染物的理化性质Table 1 Physical and chemical properties of pollutants of concern in the site

1.2 研究区域地层特性

研究区域埋深25.0 m范围内岩土层划分为人工堆积层(Qml)和第四纪海陆交互相沉积层(Qmc). 由上至下地层分布：黏质粉土素填土，厚度0.4～1.6 m；粉质黏土②1层，厚度0.6～1.0 m；砂质粉土②2层，厚度1.5～3.3 m；粉质黏土③1层，1.3～3.1 m；砂质粉土③2层，厚度5.0～5.1 m；粉质黏土④层，厚度4.0～4.5 m；砂质粉土⑤层，厚度3.0～6.5 m.

污染范围内识别出3层地下水，分别为上层滞水、潜水、承压水. 第一层为上层滞水，主要赋存于表层的填土层中，受大气降水影响明显，富水性为贫乏至中等；第二层为潜水，主要赋存于砂质粉土②2层孔隙中，潜水层埋深1.34～6.56 m，潜水层厚度约5.00 m；第三层为承压水，主要赋存于黏质粉土至砂质粉土孔隙中，因其上覆盖有厚层连续黏土层，该层地下水具有承压性，水压在10 m左右，埋深7.80～13.50 m，厚度约5.2 m. 潜水含水层垂直渗透系数为1.17×10—4cm/s，水平渗透系数为1.79×10—4cm/s，平均孔隙比为0.707. 粉质黏土(②1层、③1层和④层)地层垂直渗透系数为1.0×10—7cm/s，水平渗透系数为4.0×10—7cm/s，平均孔隙比为0.727.

1.3 原位热脱附

该研究场地热脱附技术属于热传导加热，通过在垂直阵列加热井中安置电加热棒并通电升温，电加热棒通过热辐射的形式将热量传递到与土壤接触的密封金属套管上，通过热传导使得周围污染土壤逐渐升温至目标温度，含有污染物的蒸汽和水通过多相抽提井被抽提至地表，再经各自的输送管道运至尾水/尾气处理设备并进行无害化处置，最后达标排放. 原位热解吸系统包括加热井、抽提井以及测温井和测压井，加热井为正三角形布孔，抽提井均匀分布在加热井周围；加热井与抽提井数量比约为2∶1；加热井间距为4.0 m；测温井布设在加热薄弱区冷点位置，其与加热井数量比约为5∶1，同时在加热棒、抽提井出口中均设置温度测点；测压井用于测量和监控地面下的压力状况，其与加热井数量比约为10∶1.

加热前沿原位热解吸区外1 m处建设三轴搅拌桩止水帷幕，同时在原位热解吸区域内建设降水井，该修复工程加热4～8天前对加热区施以降水，降水后通过热脱附同时修复原污染土壤和地下水，工程修复参数如表2所示. 地块土壤和地下水综合污染深度为2～14 m，加热深度覆盖目标污染区，加热管顶端比污染区顶板高1 m，加热管底端比污染区底板低1 m.加热温度为90～120 ℃. 加热系统包括加热井、抽提井、测温井和测压井，抽提井和测温井深度与加热管深度一致，均为1～14 m，加热区的污染气体被迅速收集，经冷凝、活性炭三级吸附处置.

为避免污染气体从地下散逸至地表，以及减少地下加热系统的热量损失，加热井和抽提井安装完成后，在地表铺设200 mm厚的粗砂层，采用轻质混凝土+C20混凝土填缝覆盖，厚度为200 mm，保温层下设置了水平抽气管. 加热2～3天后，启动真空泵和尾气处理系统，开始抽提和尾气处理. 原位热脱附过程按照加热2个月、保温2个月、冷却1个月的模式进行. 原位热脱附修复工程参数：加热井、抽提井、测温井深度均为1～15 m；加热温度为90～120 ℃；加热井间距为4 m；抽提井间距为8 m；抽提井抽提速度为28 m3/h，形成系统负压15 kPa.

1.4 土壤样品采集与分析

原位热脱附修复包括加热过程、保温过程和停止加热降温过程，样品采集时间为降温后1个月，土壤温度约50 ℃，气体抽提已经停止. 在原位热脱附区结合土壤气采样点位置系统布设4个土壤采样点(见图1)，依次记作S-1、S-2、S-3、S-4，布点间距为23 m.土壤样品采集深度分别为1.0、2.5、4.0、7.0、9.0、12.0、14.0、14.5 m，采样间隔不大于3 m. 土壤样品采集按照HJ 1019—2019《地块土壤和地下水中挥发性有机物采样技术导则》对土壤挥发性有机物采样的要求进行，采用SH30型钻机冲击钻探取土，非扰动注射采样器进行样品采集. 从原状取土器直接采集土壤样品，采样前刮除取土器中土芯表面约2 cm的土壤，在新露出的土芯表面采集样品. 使用内置10 mL甲醇的40 mL VOA采样瓶作为样品瓶，用非扰动采样器采集约5 g土壤推入样品瓶内. 推入土样时将样品瓶略微倾斜，防止保护剂溅出，同时保证采样瓶口的清洁，防止密封不严. 污染物检测方法为HJ 605—2011《土壤和沉积物 挥发性有机物的测定 吹扫捕集/气相色谱-质谱法》[32]，送有CMA资质的第三方商业实验室检测，设置10%平行样作为现场采样质量控制.

图1 原位热脱附修复工程及样品采集示意Fig.1 Schematic diagram of ISTD project and sample collection

1.5 土壤气样品采集与分析

在原位热脱附区域布设2组土壤气采样点和1个环境空气采样点. 土壤气采样点位置结合抽提井、测压井位置确定，记为SG1和SG2〔见图1(b)〕. 采集土壤气样品时，结合研究区现状，每个采样点垂向设置3个采样深度，在表层、浅表层和深层各设置1个采样点〔见图1(a)〕. 采样步骤：表层采样经由导压管进行，加热区全面进行水泥覆盖，水泥覆盖层下覆200 mm厚的粗砂层，在粗砂层埋设压力探头，并用导压管导出到地面，采用该导压管作为表层土壤气采集点；浅层土壤气样品采集通过钻杆直插式监测井进行，采用专用浅层土壤气采样装置完成. 浅层土壤气采样装置由具有表面惰性化涂覆的采样杆(美国Entech，长1 m，出厂日期为2019年11月13日)和连接头组成. 采样杆长度为1.0 m，将采样杆重力压入1 m地层中，土壤气经由采样杆下端的土壤气探头经过中空采样杆采集；深层采样经由抽提井进行，抽提井气提泵放置深度为13～14 m，修复过程中抽提井连续运行，经由抽提泵将气体抽提至地面进行样品采集. 同步采集环境空气样品. 土壤气和环境空气样品均采集到苏玛罐(美国Entech，3.2 L，出厂日期为2019年9月20日)中.

样品采集前，使用真空泵将采样管路内的气体完全置换. 气体置换时间设置为10 min，置换流速为500 mL/min，整个采样管路内部体积小于500 mL，置换体积大于采样管路的10倍. 采样前进行气密性检查，采样时打开采样罐阀门，采样过程控制流速小于300 mL/min，30～60 s后，完成采样，关闭阀门，用密封帽密封. 土壤气样品采集按照采样设备操作手册由设备工程师现场指导进行，共采集土壤气样品10个，包括污染识别样品6个，质控样品3个和环境空气样品1个. 土壤气样品检测按照HJ 759—2015《环境空气 挥发性有机物的测定 罐采样/气相色谱-质谱法》[33]方法进行，检出限为1 μg/m3.

2 结果与讨论

2.1 原位热脱附修复降温阶段土壤污染浓度水平

采集的32个土壤样品中，顺式-1,2-二氯乙烯和六氯丁二烯两种污染物均未检出，土壤中污染物浓度低于0.05 mg/kg，三氯乙烯在S-2和S-4采样点有检出，浓度分别为0.08和0.12 mg/kg，四氯乙烯在S-4采样点有检出，浓度为0.07 mg/kg(见图2). 研究区域修复前土壤污染物最大浓度为102～103mg/kg，原位热脱附修复完成后，研究区域目标污染物最大浓度降低了99%. Heron等[34]研究指出，热处理技术被证实具有较好的修复效果，土壤中污染物浓度可从几百到几千mg/kg降至目标浓度(0.1～10 mg/kg)，典型原位热脱附污染物质量去除率均可达到99%，甚至达到99.9%. 张学良等[5]在某退役溶剂厂有机物污染场地燃气热脱附原位修复效果试验中发现，土壤中苯、氯苯和石油类的最高去除率分别为99.88%、99.84%和97.58%，热脱附原位修复技术处理场地挥发性有机污染物效果良好. 蒋村等[28]分析了原位热脱附技术对氯苯污染土壤修复的影响因素，结果表明，当设定土壤温度为100 ℃时，90%的土壤样品中氯苯的去除率在99%以上. 孟宪荣等[4]以1,2-二氯乙烷和氯苯为目标污染物，探究原位电阻热脱附效果的影响因素，结果表明，设定温度72 ℃(1,2-二氯乙烷和水共沸点)、加热时间12 h时，污染物去除效果不佳；提高设定温度至95 ℃，延长加热时间至36 h时，1,2-二氯乙烷去除率升至78.29%～100%. 值得关注的是，原位热脱附修复降温阶段的土壤污染调查显示，有污染物检出的土壤样品均出现在埋深1 m位置，即表层土壤样品污染物的检出率高于深层土壤样品.

图2 修复降温1个月后土壤三氯乙烯和四氯乙烯浓度的垂向分布Fig.2 Vertical distribution characteristics of pollutant concentrations in soil in the cooling stage of ISTD

2.2 原位热脱附修复降温阶段土壤气中污染物浓度水平

原位热脱附修复降温阶段，研究区域检出土壤气中三氯乙烯、四氯乙烯、顺式-1,2-二氯乙烯和六氯丁二烯的最大浓度分别为2310、265、821和669 μg/m3.我国目前尚无统一的土壤气筛选值标准，仅北京市[35]有目标污染物中三氯乙烯的筛选值，其中住宅用地中其筛选值为1177 μg/m3，该研究中三氯乙烯最大浓度超过了上述筛选值.

为进一步了解地块内土壤气中污染物浓度的污染水平，分别选取英国曼彻斯特[36]以及美国马里兰州[37]、密歇根州[38]和阿拉斯加州[39]相关标准进行比较，结果(见表2)显示，案例地块中上述4种污染物浓度的最大值均偏高.

表2 土壤气中污染物浓度最大值与典型区域土壤气筛选值比较Table 2 Maxum concentration of soil gas compared to different screening levels

该试验研究样品采集时间为原位热脱附降温后1个月，土壤温度约50 ℃，该阶段土壤气中污染物检出浓度水平较高，且有存在健康风险的可能. 热脱附修复通过对修复区域加热使污染物由自由态、残留态、溶解态或吸附态转为气态挥发至孔隙空气中，目标污染物的污染介质由固相(土壤)/液相(孔隙水)转移到气相(孔隙空气)，并通过负压抽提抽出并处理.该研究区域土壤和土壤气中目标污染物浓度水平差异显示，对于三氯乙烯、四氯乙烯、顺式-1,2-二氯乙烯和六氯丁二烯，原位热脱附加热条件下都很好地实现了介质转移，富集在气相介质中，降温后1个月土壤温度约50 ℃时气相中污染物浓度水平仍较高.

2.3 原位热脱附修复降温阶段土壤气垂向分布特征

研究区域SG1和SG2采样点土壤气污染物浓度的垂向分布特征如图3所示. 土壤气中三氯乙烯、四氯乙烯和顺式-1,2-二氯乙烯浓度较大值出现在水泥低渗透层下面的粗砂采样层，其中粗砂层0.2 m、原土层埋深1 m和埋深10 m处三氯乙烯浓度分别为2310、28.6和590 μg/m3，四氯乙烯浓度分别为265.1、5.1和105.1 μg/m3，顺 式-1,2-二 氯 乙 烯 浓 度 分 别 为821.1、36.5和140.5 μg/m3；与之相反，六氯丁二烯浓度于深层土壤气中为最高，上述3个深度处其浓度分别为26.9、13.0和668.7 μg/m3. 但是这4种污染物土壤气中污染物浓度最低值均出现在原土层埋深1 m样品采集处. 水泥低渗透层下的粗砂层在原位热脱附前无污染物和污染源，因此，可以判断该处检出污染物为土壤气向上迁移在此处积聚的结果. 在水泥覆盖层的阻隔下，污染气体于粗砂层聚集，导致该层土壤气中污染物浓度最高. Martin等[40-41]试验显示，加热后气体在低渗透层聚集，砂箱试验中观测到低渗透层下形成5 cm厚的气体层，气体层的厚度取决于低渗透层孔隙介质的毛细压力. 有研究[26,40]指出，在非均质多孔介质开展热脱附修复气相抽提非常重要，没有抽提或抽提不充分的情况下，积聚于低渗透层下方的土壤气在加热停止后会因冷凝而吸附于土壤中，表现为气体层逐渐收缩消失，土壤被二次污染.

图3 修复降温1个月后土壤气污染物浓度的垂向分布Fig.3 Vertical distribution characteristics of pollutant concentrations in soil gas in the cooling stage of ISTD

该案例监测结果也验证了土壤渗透性的高低影响着有机污染物的抽提效率. 对于渗透性较好的地层，热脱附后土壤气相中的VOCs、SVOCs更容易被抽提，去除率更高[27,42]. 对于土壤结构紧实或黏性较大的低渗透性土壤，热脱附抽提难度大，污染物去除效率较低[43-44]. 研究区域0～3 m为填土层，3～7 m以砂质粉土为主，7～14 m为粉质黏土、淤泥质粉质黏土层. 填土层均匀性差，渗透性较好，渗透系数为1.0×10—4～1.0×10—6cm/s；含水层为砂质粉土层，渗透系数为1.0×10—4cm/s；深层土壤为粉质黏土、淤泥质粉质黏土，渗透系数为10—6～10—7cm/s. 由于低渗透层土壤孔隙流动不畅等原因，导致污染物抽提效率低. 浅表层1 m处采集的样品位于填土层中，渗透性高，抽提效率高，该研究中3种污染物的5组数据均表现出1 m处土壤气污染物浓度低于深层土壤气污染物浓度. 由于现场施工条件的限制，该研究中1 m以下深层土壤气剖面采样数量未能与土壤剖面采样点位完整对应，对于全面识别土壤气中污染物浓度的垂向分布有一定的局限性. 该研究初步识别出深层土壤气浓度水平较高，但是对于深层土壤气污染高浓度与精细化地层渗透性分层的相互关系需要在后续进一步深入研究.

气相污染物在土壤多孔介质中的迁移受土壤介质和污染物性质的共同影响，物质的传质效率影响了污染物的抽提效果[43]. 修复前调查数据显示，4种污染物主要位于同一土层，未出现明显的垂向分布差异，但此次监测中土壤气中污染物浓度的垂向分布特征存在较大差异，三氯乙烯、四氯乙烯和顺式-1,2-二氯乙烯浓度在表层较高，六氯丁二烯浓度在深层较高.这4种污染物均为挥发性氯代烃，相较于其他污染物在土壤中的吸附性较小、密度大、黏度小、易挥发，但是由于理化性质的差异，导致其在热脱附过程中的迁移行为存在一定差异. 研究[45]显示，DNAPL-土壤空气间的分配主要依赖氯代烃的蒸气压、沸点等，其在水相-土壤空气间的分配关系服从Henry定律，在固相和土壤孔隙空气间的分配受土壤有机碳和土壤矿物的含量以及污染物分配系数的影响. 此外，土壤气相污染物经抽提迁移过程中，污染物有重新吸附于土壤固体的可能，氯代烃的迁移速率受土壤吸附的影响呈现延迟现象[26]，也影响了气相污染物的抽提传输效率. 研究区域4种目标污染物中，六氯丁二烯沸点高、饱和蒸气压低，即挥发性较差；而六氯丁二烯的土壤有机碳分配系数(KOC)为845.2 L/kg，其他3种污染物的KOC介于39.6 ～94.9 L/kg之间，即同样土壤介质的情况下，六氯丁二烯吸附于土壤介质的能力远高于另外3种污染物. 六氯丁二烯的挥发性特性和分配性质导致土壤气中污染物浓度的垂向分布特征与另外3种污染物不同，深层土壤气中其浓度高于浅层土壤气中污染物浓度.

2.4 低渗透层土壤气聚集影响分析

原位热脱附技术通过对土壤间接加热，促使有机污染物挥发，由固相、液相向气相转化，对气相进一步收集并去除. 已有试验研究和理论分析论述了气相污染物在低渗透层聚集的原因及其对污染去除以及污染扩散的影响[26,41,43-46]. 该案例研究中，工程实践的监测数据显示，在持续抽提条件下依然存在部分气体在低渗透层聚集的现象. 由于地层条件的复杂性和异质性，低渗透地层在修复区域中普遍存在，以完整地层或局部夹层呈现. 低渗透地层土壤气聚集对原位热脱附修复技术的影响主要包括降低修复效率、引起二次污染或污染扩散等[43-46].

土壤气聚集有引起二次污染的风险. 低渗透层土壤气积聚，导致VOCs相间非平衡态迁移. 相间非平衡态迁移是指VOCs在气相、液相和固相中的某一相中大量富集，其浓度超过了其他相对应的平衡浓度，从而导致存在VOCs跨界面持续传质的现象，这种现象是导致气相抽提等技术修复效率低、拖尾、反弹等现象的主要原因[47]. 在原位热脱附修复过程中，通过持续加热使挥发性有机物在气相中大量富集，其浓度超过了液相和固相对应的平衡浓度，如气相污染物不及时抽出，在低渗透层聚集，气相持续向液相和固相跨界面传质，则有造成土壤二次污染的可能[48]. 此外，当加热停止，温度回降，气相中富集的污染物冷凝吸附于土壤介质，形成污染物质逆传输，导致修复区域土壤介质中污染物浓度反弹或含水层中地下水污染物浓度反弹[48]. 该试验采样阶段研究区域温度为50 ℃，热脱附区域降温至环境温度后，土壤气中污染物复吸附于土壤的污染影响范围和影响程度有待进一步研究.

气相污染物在低渗透层持续聚集有横向迁移污染扩散的风险. Munholland等[26]的试验显示，原位热脱附过程中产生的气体垂直迁移在低渗透层下方聚集，随后横向迁移，当横向迁移到加热处理区外，污染物在低温区有31%～56%的原始DNAPL冷凝回DNAPL相，污染物发生了迁移和重分布.

对于已建成区域原位热脱附修复场地，气相污染物聚集增加了蒸气入侵的风险[44]. 气相污染物向上迁移，遇到低渗透层受阻聚集的现象，是导致蒸气入侵的根本原因[45]. 当前监测结果显示，顶端土壤气中污染物浓度高于多个区域室内空气健康风险控制值. 对于未开发利用地，加热区的水泥覆盖层会随着修复的完成和开发的进度而被拆除，不存在蒸气入侵的风险，但是对于已经建成区域采用原位热脱附修复的场地应关注修复后蒸气入侵风险的识别.

3 结论与建议

3.1 结论

a) 案例场地中，原位热脱附技术对于高浓度氯代烃污染有较好的去除效果，加热修复后99%的样品中三氯乙烯、四氯乙烯、顺式-1,2-二氯乙烯和六氯丁二烯均未再检出，检出浓度最大值为0.07 mg/kg，所有样品中这4种污染物浓度均达到修复目标值.

b) 土壤修复达标的情况下仍然可能存在土壤气污染. 该研究中修复降温1个月后土壤和土壤气两种介质中污染物浓度空间分布规律有较大差异，土壤中三氯乙烯、四氯乙烯、顺式-1,2-二氯乙烯和六氯丁二烯在少数样品低浓度检出情况下，土壤气污染物浓度相对较高，有产生健康风险的可能. 对于通过介质转移去除污染物的修复技术，应加强多介质污染监测，修复后应开展全面的效果评估.

c) 低渗透层和污染物性质会导致土壤气垂向分布特征存在差异. 低渗透层对污染物去除和气相污染物的迁移有较大影响，该研究中低渗透层具有明显的阻滞作用，导致垂向分布上低渗透层下积聚污染物浓度为剖面最低浓度的10～50倍. 污染物沸点和吸附特性影响污染物的去除和迁移. 六氯丁二烯沸点为三氯乙烯、四氯乙烯和顺式-1,2-二氯乙烯沸点的2～4倍，六氯丁二烯的土壤有机碳分配系数(KOC)为三氯乙烯、四氯乙烯和顺式-1,2-二氯乙烯沸点的10～20倍，导致土壤气中三氯乙烯、四氯乙烯和顺式-1,2-二氯乙烯浓度最大值均出现在表层低渗透层下，六氯丁二烯浓度最大值出现在深层低渗透地层处. 低渗透层聚集的气相污染物在系统温度降低冷凝后，有再次吸附于土壤引起污染扩散和重分布的潜在风险，需加强修复设计和污染监测.

3.2 工程实施与环境管理建议

a) 需关注污染物发生介质转移后的多介质污染监测问题. 对于通过介质转移去除污染物的修复技术，进行修复效果评估时，应对污染物转移前后两种或多种不同的介质同时进行样品采集，通过多介质采样达到科学全面污染监测的目的.

b) 应关注土壤气在低渗透层聚集引起的二次污染问题. 该研究在场地修复工程降温后1个月进行土壤和土壤气样品采集，数据显示，土壤气在低渗透层聚集，气体层如不及时抽出，加热区域降温后存在污染气体冷凝吸附于土壤引起污染重分布的问题，面临土壤二次污染风险. 应加强保温层材料和厚度的设计，以及设置水平抽气管以减少接近地表污染物气体冷凝的问题，同时应关注低渗透层区域的二次污染监测.

c) 加强修复技术的中试，科学设计工程参数，提高抽提效率. 拟进行原位热脱附的场地，应充分开展修复区域内地层调查分析，识别低渗透地层分布；进行修复技术中试过程中，针对低渗透地层着重进行修复设计，同时进行土壤和土壤气样品采集，结合抽提污染物浓度，科学确定修复工程参数，避免抽提系统不完善导致的修复效率低和二次污染的风险.