场地土壤石油类挥发性气体侵入[PVI]侵入缓解控制技术

查看全部 · 发表于 2021-4-7 08:40:51

挥发性有机物（VOCs）的挥发性气体控制包括通过环境修复，建筑物缓解控制措施以及制度控制等手段减少或阻止挥发性气体侵入的发生。当场地调查结果显示室内挥发性有机物浓度超过现有建筑的缓解筛查值或者可能超过未来规划中建筑物的风险筛查值时，就可能要求进行现场的挥发性气体治理。通常要求在挥发性气体侵入场地（现有和新建筑中）部署建筑控制技术，直至长期的、全局性的修复措施将土壤和地下水的浓度降至可接受水平。

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几种有效的挥发性气体控制技术可以防止挥发性气体通过迁移进入建筑物，每种技术各有其优缺点。然而，评估每一项技术时的一个主要考量因素是其长期性能。含氯挥发性有机物（CVOC）长期存在于没有被有效修复的受影响的土壤和地下水中。针对此类场地，所选择的挥发性气体控制技术必须可以长期或永久地运行。在地下石油储罐化合物泄露导致的挥发性气体场地中，这种做法也存在例外，因为在该类型场地污染物可以发生生物降解。

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被动型屏障

被动型屏障是通过在建筑物基础之下或之上安装阻隔材料或结构物，利用物理阻挡或限制挥发性气体进入建筑物。在理想情况下，被动型屏障使得本会在扩散或压力梯度下进入建筑物的土壤气体向建筑物占地外迁移。在现实中，仅仅通过被动型屏障可能很难实现完全阻止挥发性气体进入建筑，甚至实现大部分的挥发性气体阻隔都很难。因此，被动型屏障通常与被动通风一起使用。然而，任何一个被动屏障的设计，都应该允许通风系统可以通过补充或升级到一个主动系统，或者允许通过其他措施来解决其性能不足的问题。

大多数被动型屏障由可喷涂沥青乳胶膜、环氧地板密封剂、或低渗透热塑性膜组成。被动型屏障的设计应考虑挥发性气体的扩散系数，这有助于评估阻隔衬对场地现有污染物的有效性。在新结构中，屏障通常会在公用设施就位之后安装在最低层以下（安装楼板之前）。在现有的结构中，可以用薄膜来阻通过滞狭缝空间和过泥底板侵入的挥发性气体，然而，在大多数情况下，他们的使用需要安装额外的保护层，不过这会增加衬垫的安装成本。

被动型屏障设计应包括质量保证/质量控制计划，以解决安装过程中，以及后续的混凝土浇注和建筑施工活动中对膜可能造成的损害问题。同样重要的是所有将来的场地活动都要包含最小化损害的条款直到防护屏障（如果有必要）安装完毕。质量保证/质量控制还要求彻底检查所有边缘和穿透区域的衬套密封圈，观察混凝土浇注过程，并有详细的步骤来检查在放置厚板之后被动型屏障的有效性（例如：压力测试、烟雾测试和建后室内空气测试）。

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图1：雾喷式屏障膜

沥青乳胶膜：大多数沥青乳胶膜是无缝的、喷涂的、不含VOC的水基膜，这对挥发性气体侵入具有遏制作用。这种薄膜通常安装于浇注混凝土板和地基垂直墙壁之前，以便充分封隔建筑物可能存在土壤挥发性气体侵入的部分。这种薄膜通常喷涂在载体土工合成材料（土工布或热塑性塑料膜）上。

环氧地板密封剂：环氧地板密封系统是一种挥发性气体缓解系统，它采用一种全固体环氧树脂混合材料的耐化学涂层。该系统的设计是为了保护现有结构在不需要额外混凝土保护的情况下不被挥发性气体侵入。典型的环氧地板密封系统可在10至60毫米之间的厚度，可以直接安装在现有的混凝土板上。环氧地板密封系统虽然相对较新但是有效，特别是在与被动通风系统结合使用时。

热塑性衬料是一种由聚合物树脂制成的衬垫，当加热时，会变成均质的液体，冷却后变成固体。虽然其应用不常见，但当作为衬套应用时，热塑性衬料可作为一种被动型屏障，通过其阻碍和扩散特性隔绝特定种类的污染物(COC)。然而，许多这样的衬套在正常的施工活动中很容易被损坏，即使是在沙子的缓冲下也不可避免。通过使用较厚的膜（例如：60到100毫米的高密度聚乙烯或类似材料），以及在膜上方或下方使用缓冲材料，如土工布、沙子或细圆的砾石（小卵石），可以减少衬套被刺穿的可能性。

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底板下通风系统

底板下通风(SSV)系统，暨被动底板下通风系统，通过在底板下设置一个通风层，使土壤气体沿着自然扩散梯度（由建筑物下的土壤气体积聚）或压力（热或风产生）下，通过横向移动移至建筑物外。

一般来说，被动通风只能用于新建筑，因为需要在最低的板层下面安装一个设计好的底层部分，可以在内组装和安装多种通风系统，包括穿孔管和小的通风口。

被动底板下通风系统通常比风扇型主动减压系统造成更少的压力降和更低的气流交换率。因此，被动通风系统需要渗透性更高的透气介质，更多的吸气坑，更多的分布式收集管道，以及比主动通风系统更紧密的被动型屏障。此外，被动通风系统通常不作为独立的系统安装，它需要密封或屏障等控制手段的配合。此外，大多数系统都达不到通风层的持续减压。

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图2：被动集坑式污染物缓解系统

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主动式底板下降压系统

底板下降压（SSD）是一个适用性较强的挥发性气体侵入缓解控制策略，适用于绝大多数含有地基底板或者地表底板的现有以及新建筑物。底板下降压系统的工作原理是通过制造底板上下两侧的压力差使得室内空气向地下移动。通过将底板之下的土壤气体抽出导入到高于室外呼吸区域且远离窗户和供气的区域，从而实现室内气体向室外的移动。在新建筑中，板下降压系统和被动通风系统很相似，不同之处在于底板下降压系统增加了一个风扇，这个风扇的作用是强化通气速率，将土壤气体排放至大气层。

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图3.主动底板下降压系统

包括底板下降压（SSD）的主动缓解系统是目前挥发性气体侵入控制技术中可靠性，性价比和处理效率最高的技术。主动缓解系统通常可降低90%到99%的挥发性气体浓度，对于缜密设计和安装的系统可降低至少99.5%的挥发性气体浓度。在通常情况下，底板下降压压强在0.025到0.035英寸水柱之间可足够维持通风所需的压力梯度。

空心砌块墙体或者煤渣砌块基础墙体可以作为挥发性气体进入房屋的迁移路径，特别是当砖块存在孔洞时。因此，针对砌块基础墙体的缓解技术包括密封墙体孔洞和砌块墙体降压。砌块墙体降压技术通常与底板下降压技术配合使用。

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膜下降压

膜下降压（SMD）已被证明是狭隙空间中最有效的缓解方法，其中膜作为平板的替代物用于降低土壤压力。正确安装的膜下降压系统对污染物浓度的降低程度可高达99.5%，其效率与底板下降压（SSD）系统相似。在底板下降压系统中，利用不可渗透膜覆盖狭隙空间中暴露在外的过泥部分，同时降压系统从膜下方排出土壤气体，并且防止土壤气体侵入到上层空间。

密封对膜下降压非常重要，必须沿着基墙或基础的边缘，以及任何穿过膜的管道对膜进行良好密封，同时需要保持足够松弛度以防止膜在受力下撕裂。由于许多家庭在狭隙空间中安装了火炉或其它公用设施，所以可能需要在衬垫上放置防护垫或其它防护材料，以便于在不损坏膜的情况部署在狭隙空间。膜很容易受损或在边缘处失去密封性，因此，有必要对膜下降压系统开展定期检查（或其他性能测试）。

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底板下加压

底板下加压系统（SSP）和底板下降压系统相似，不同之处就在于风扇的作用是将空气推入平板下面的土壤或通风层，而非将其排出。此方法将底板气压增加至高于其周围环境的气压，迫使土壤气体从地下迁移至建筑物侧面。美国环保局表示，这种技术对于高渗透性的土壤最为有效，因为在高渗透土壤中通过板下降压排出足够的空气来降低底板区域气压可能十分困难。板下加压系统对现有和新建的建筑均适用。但板下加压系统也存在缺点，底板或基墙中的裂缝或开口可能会导致系统短路，板下的空气可能重新进入建筑物，可能带入一些系统计划排出的气体。由于室内空气常用于排出底板下的空气，风扇应该配置过滤器，以防止通风系统发生碎屑堆积。

建筑物加压／暖通空调系统优化

作为另一种缓解控制方案，构筑物内的空气也可引向大气污染控制设备（例如碳吸附系统），从而去除建筑内部有害的大气污染物。这项技术还未得到广泛应用，因为它需要收集结构内的污染挥发性气体，并且需要依靠处理系统不间断的工作来保护受体。

然而，当与其它技术结合使用来控制问题房间内的挥发性气体浓度，或当建筑材料受到石油碳氢化合物影响时，这种方法可作为一种有效的缓解方法。在地下加压或降压方法均不可行的情况下（例如高水位或湿土存在时），室内空气处理可作为整个建筑加压的替代方案。室内空气处理通常仅适用于现有建筑，因为在新建筑中往往会安装更具有成本效益的系统。

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通气地板系统

通气地板是在底板下具有足够空间的混凝土板，可用于底板通风或减压，替代通常与传统缓解控制系统相关的砂或砾石通风层。由于空隙空间对气流阻力非常低，所以相比与砂或砾石层而言，空间的真空水平和空气交换速率通常更高且更均匀。

通气地板通常由特制的塑料模版制成，在浇筑混凝土板前将其放置在地基上，因此，通气地板系统对新建筑最为适用。通气地板的总厚度（包括空隙空间和混凝土）通常在4英寸至数英尺的范围，最常见的是13-15英寸。混凝土的体积类似于，或可能小于具有相同承载力的传统底板所需的混凝土体积。

通气地板可设计用于底板下通风或底板下减压操作（在前一种情况中，进气口常用来增加空气流量），并且可在主动或被动的通风模式下使用，这取决于用来控制挥发性气体侵入的通风强度或减压程度。