场地土壤石油类挥发性气体侵入[PVI]场地调查

查看全部 · 发表于 2021-4-7 08:24:01

场地调查阶段首先需要借助现有的数据进行基于浓度的评估（步骤4）。如果需要的话，步骤5包括石油挥发性气体侵入调查。步骤6是数据评估。步骤7决定是否需要进一步的调查。最后(步骤8)得出关于石油挥发性气体侵入途径的一个完整结论

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图1.场地调查方法流程图

土壤气体采样是一种常用的石油类挥发性气体侵入评估方式。而室内空气数据由于存在室内源和地表下微生物降解的发生，很难用于土壤挥发性气体侵入的评估。其它可以运用到的调查方法，包括对土壤气体的采样，还有地下水，土壤，近底板和底板下部空间的土壤气，室外(周围环境)空气，和室内空气等介质的采样与分析。对侵入气体调查的其它补充工具还包括使用示踪剂，压差测试，实时和连续的蒸汽分析，和“指纹法”分析，都包括在石油气体侵入的热门话题中。

步骤4-使用现有数据进行基于浓度的评估

现有的浓度数据可以与适用的挥发性气体侵入筛查值进行比较来评估侵入途径是否可以被消除。在美国，挥发性气体侵入的筛查值一般由地方的环保局进行制定。

步骤5-选择和使用适当的方案和调查方法

大多数的石油烃(PHC)场地都可以用图一中描述的流程进行调查。具体的流程可以根据现场条件的不同，进行调整。以下介绍了几种常见的典型挥发性气体侵入场地条件。

情况1:污染物与建筑物不接触：最基本的调查方法大多数是土壤气体的采样。其它替代方法可能包含收集地下水、土壤、建筑物底板下空间的土壤气体或室内空气和室外空气数据。

情况2:污染物与建筑物接触：基础的调查方法多数是室内空气、室外空气的采样和近底板土壤气体的采样。其它方法可能包括采集底板夹层内和通量式采样室中的样品。如果存在污水坑，可以通过收集污水坑水样，污水坑顶空样品或流量室中样品，进行评估。

其它现场情况还包括：间歇性石油气味，建筑物内走动过程中采集室内气体样本，并分析来判断是否需要更具体的调查；未开发区域，主要通过土壤气体和地下水采样；混合污染物，可能需要结合氯化物蒸汽的调查方法。

调查方法

接下来的章节描述了评价石油挥发性气体侵入的调查和采样方法。

地下水采样

地下水样品通过地下水监测井获取，采样工具包括了贝勒管、蠕动泵、气动泵等。为了评估来源于地下水的挥发性气体侵入途径，地下水样品最好取自浅层含水层地下水的表面，并与需要评估的建筑物距离越接近越好。如果地下水浓度过高指示有非水相液体(NAPL)的存在，但NAPL与建筑物并无直接接触，则推荐进行土壤取样或者采集土壤气。

土壤气采样

土壤气数据反映了包气带中发生的相分配，吸附和生物降解等过程。表征土壤气有三种主要选择：

外缘土壤气，目标建筑物边界以外至少10 ft距离的采样点获取
近建筑物底板土壤气，采样点往往位于目标建筑物采样点10 ft以内
底板下部空间土壤气，采样点位于建筑物内，并需要贯穿建筑物底板
土壤气浓度的垂直分布可以通过在不同的深度安装一系列外缘或近底板的土壤气采样井簇或井巢来实现。

当土壤气在大于或等于5 ft深度中石油碳氢化合物的浓度超过了允许的筛查值，较浅层深度的土壤气可以被用来证明生物降解的活跃度，尤其是当浅层的土壤气体石油类的含量减少。

室内空气取样

室内空气数据提供了暴露受体直接接触的浓度，代表室内空气所有可能的污染源。对室内空气数据的解读可能具有挑战性因为（1）在城市地区的室内空气经常出现苯和其它石油碳氢化合物超标（2）室内空气中苯和石油碳氢化合物来源途径很多。因此，室内空气采样不可能成为最初采用的调查手段。

一般来说，对商业建筑会选择8小时空气采样，但对于居住建筑选择24小时采样。不锈钢采样索玛罐适用5分钟至24小时的采样区间。对于更长时间采样区间，可选择被动采样器，这样可以减少短期内浓度的波动。需要注意的通过被动采样器长时间采集的样品很可能会出现假阳性。主要原因是日常用品和空气中中无处不在的碳氢化合物。
为了准确评价挥发性气体侵入是否存在，取样之前需要将暖通空调关闭并且过几个小时让建筑内部与外部重新达到平衡。

环境空气取样

环境空气应在需要调查建筑的上风口处取样。另外，当选择取样地点及分析数据时，须记录取样当天重要的点源和非点源的信息，例如加油站、汽车、汽油发动机、燃料和石油储藏罐，以及其他可能会产生石油蒸气的地点。

底板下窄小空间空气取样

建筑物底板下部空间的空气可使用室内空气取样方法来取样。这部分数据可以提供一个额外的证据来判断是否有挥发性气体侵入的现象发生。若是在底板下窄小空间采样中检测到比从地下室或上层区域里采集的室内空气样本中更高的石油烃浓度，这表明可能存在地下的污染源。

土壤取样

一般情况下，通过分析土壤样品来评估挥发性气体侵入的风险不确定因素较大。为评估是否存在挥发性气体侵入，在土壤样本中测量到的污染物浓度必须通过将污染物分配到气相的假设转化为土壤气浓度。对于石油烃来说，计算出的土壤气浓度往往会比实际的土壤气体浓度高出几个数量级。土壤取样的主要工具可以使用环境钻探设备，或者土芯采样器，根据具体的取样需求和场地条件进行选择。

调查分析

特定场地的分析物通常包括石油碳氢化合物，但也可能包括总石油烃馏分和指示剂化合物，以帮助识别和区分地下挥发性化学物污染源（表1）。

表1. 指标化合物

污染源	化合物
5 `0 z* F$ M; K: N' Q3 A& v 汽油	苯，甲苯，乙苯，二甲苯，三甲基苯，单独的C-4至C-8脂族化合物（如己烷，环己烷，二甲基戊烷或2,2,4-三甲基戊烷）和含氧化合物添加剂（如MTBE和乙醇）
中间馏分燃料（2号燃料油、柴油和煤油）	正壬烷，正癸烷，正十一烷，正十二烷，乙苯，二甲苯，三甲苯异构体，四甲苯异构体和萘
煤气厂	苯，甲苯，乙苯，二甲苯，茚满，茚，萘和三甲苯

对土壤气生物降解的评估通常包括对O2，CO2和CH4的分析。如果甲烷含量高于1％，那意味着土壤介质条件是无氧的，并且取样点可能是在LNAPL源头附近。二氧化碳与氧气的二者总和应该在21％左右。如果有过量的二氧化碳，可能意味厌氧生物降解的发生。氮气可以用来判断是否有补充空气或平流土壤气流挤走空气。如果氮气流失（含量远低于79％），这可能意味着土壤气体主体正在迁移，或者样品在真空下被收集。

步骤6 – 评估数据

以下部分将讲述评估数据时应考量的数据质量以及其他因素。表格2列举了一些常见数据质量问题。在使用数据去评估挥发性气体侵入途径前应检查以下几种常见问题确保有效性。

表2. 数据质量问题考量

数据质量问题	考虑因素
检测限制 ) L" \5 ]- T- N1 t 7 n% P6 U, M1 b	确保检测限值低于相关化合物的适用筛查值。考虑当多种化合物在现场时，筛查值可能由于累积影响而相对较低，因此检测限值也必须更低。/ N& ~# U% L E1 L( A( a( Z4 v
误报 ' N) f/ c1 L0 N U 1 u: J- i9 N% k! j4 x( X	应注意潜在由探头，容器，其它材料和室内污染源引起的交叉污染。切记挥发性气体入侵侵入的筛查值较低，并且其它污染源增加了误报的可能性。7 f4 S+ x, b6 @( P; C& E" p1 J
漏报	考虑到漏报可能由于采样设备损耗，泄漏和其它因素。需注意如下： $ k- N' a) q$ X# w [9 n 样本中是否检测到泄漏化合物？氧气是否随土壤气体样本深度增加而含量增大？是否用恰当的土壤气体采样管线？是否使用了恰当类型的样品容器监管链文件是否正确完成？ + A {, F" [6 f' T, d6 A+ e
取样误差	确保取样设备被正确检测和维护应适当培训现场工作人员以减少操作失误。需注意以下：9 _, V7 x2 W. C' V; D8 O o 容器是否达到目标压力值？ o 泄漏检测化合物是否正确应用并测量？ o 索玛采样罐压力是否记录从开始到结束？ o 确保取样时间充足。

评估挥发性气体侵入（PVI）资料时应考虑的问题包括︰

地下水中石油碳氢化合物的筛查值通常不考虑生物降解。因此，使用地下水模型或衰减因子通常会高估PVI的可能性。

一般来说，土壤数据会高估包气带石油污染物源的侵入潜力，实际上源头和受体之间有足够的分离，可以进行生物降解。

如果有足够的氧气，由于生物降解作用，石油烃在土壤气体中的浓度也将随着离污染源的距离增加而减少。源头和受体之间土壤气体中石油物成分的纵向剖面分布，可以视为一个有效的方法来记录生物降解对土壤气体浓度的影响、以及侵入途径是否完整。

由于建筑物底板因气压波动和建筑因素的影响下可以通过两个方向“呼吸”，因此样本中测得的石油烃成分也可能来自室内空气或其它设施。关于“双面呼吸”的影响的研究，可以参考具体案例。

室内空气数据通常会与室内空气筛查值和环境周围（室外）空气水平进行比较。如果室内空气背景源，室外空气源，居住者的活动，建筑材料或其它非地表来源含有石油烃话，评估可能会变得更加复杂。

步骤7 – 确定是否需要进一步调查

这一步将反映在PVI反复调查后确认现场是否已经充分定性。以下问题需要考虑：

现场污染物是否正确划分？
是否评估了所有可能受影响建筑物的蒸汽侵入潜力？
现场是否有足够数据来支持蒸汽控制相关的决策？
如果结论是数据仍然存在缺口而影响PVI潜力的决策，需参考挥发性气体侵入路径其他调查方法（比如获取建筑物施工、暖通运行状况或者蒸汽通量的数据）。

步骤8 – 确定是否完整挥发性气体侵入路径

一旦确定收集了足够的数据后，现场调查最后一步就是确认PVI路径的完整性。如果路径不完整，蒸汽无法抵达潜在受体，将不需要进一步的评估。如果路径完整，研究人员必须要评估蒸汽控制、治理方法。