挥发性气体控制和场地治理

摘要：这一章解释了如何评估并选择一个治理石油类挥发性气体侵入（PVI）的方案，以及如何确认效果与完工的指标。

石油类挥发性气体侵入可以通过环境修复、制度控制（IC）、 建筑物缓解控制或者以上方法的组合进行管理。对于污染源附近的建筑，作用于源头的传统修复技术或许足够缓解PVI。当长期的修复正在进行时，制度控制或者建筑物缓解控制改造也能够提供额外的保护以避免潜在的暴露。这一章解释了如何评估和选择治理PVI的方案，以及如何确认效果与完工。

石油烃挥发性气体控制策略

典型的石油烃挥发性气体控制策略包括以下几种：

1环境修复

2制度控制

3建筑物缓解控制

环境修复手段是通过从环境介质中移除污染物质来降低或者清除暴露威胁。建筑物缓解控制通过截断挥发性气体进入建筑的路径防止或减少暴露。制度控制是通过行政与法律上的管控来帮助人体暴露在挥发性气体中可能性的最小化，并且通常能够保护场地修复的完整性。

通常，快速落实针对挥发性气体侵入的缓解措施可以降低暴露风险，而场地修复要花费更长的时间达到风险消减。因此，基于暴露风险缓解的建筑物缓解控制可能需要与其它的污染源修复同时进行。在选择修复方案之前，缓解控制措施可能也会立即消除威胁人类健康的风险。在修复进行中和需要缓解控制以缓解侵入路径时，制度控制通常是必要的。

石油烃挥发性气体的修复

通过降低挥发性气体在土壤和地下水中的浓度达到不再成为无法接受的污染源，有效的针对挥发性气体侵入的修复工作减少了受体对挥发性气体的暴露。修复技术，例如土壤气相抽提（SVE），通常被用来降低土壤和土壤气体中的污染物浓度。图1显示了一个小型SVE系统用于拦截挥发性气体到建筑物受体。像原位微生物修复或者多相抽提修复，也能够降低污染源浓度。

图1. 小型SVE系统，其设计用来解决挥发性气体源头和保护建筑物受体免于暴露。SVE抽气机的可为抽提井提供动力源，但其设计并不能解决整个挥发性气体源头。

一般来说，直接处理挥发性气体源头的修复或者促进消除或挥发性气体改向的修复有希望最大程度减少或清除挥发性气体侵入。如果在污染挥发性气体迁移到受体之前实施，这些修复可能会完全取代缓解控制措施或者制度控制。

总结来说，对于石油类挥发性气体侵入，三种修复方法可以解决室内的挥发挥发性气体：

1源头修复，应用于解决源头挥发性气体，以及任何已侵入或正在侵入建筑物的挥发性气体

2侵入路径修复，应用于小规模以解决特定侵入路线（例如，优先路径）或者特定的结构。

3除源修复，被足够快速执行（例如，通过挖掘去除污染源、回收LNAPL），不能保证缓解而且不需要紧急处理。

制度控制

制度控制是非工程性的措施，能够帮助将人体对污染暴露的潜在性降低到最小，并且可以保护场地修复的完整性。工程控制十分重要，因为他们限制了土地或资源的使用，指导人类在场地的行为。这些控制当然也有显著的缺点：

制度控制的长期实施和执行会有些困难;

可能会难于鉴别、不能显而易见，尤其是那些基于建筑种类和占有率、或产权的全部或者部分限制活动达到的控制;

可能会限制或防止未来的开发活动;

有些地区尚没有足够的法律去执行;

绝大部分情况下，当现场进行长期的修复过程，或者仅在无修复措施情况下切断呼吸暴露途径，暂时或永久执行的制度控制措施被用于保护人群健康。

在未开发场地的制度控制包括某些机制来要求对蒸气侵入防治措施的预先部署，这些措施包括蒸气屏障或者底板减压系统，或者场地的新建或改建相关的额外调查。此方法避免了在建房前因为需要预测蒸气侵入潜力制造的困难（因为土壤气体的浓度和分布会因为建筑施工而改变）。

建筑物缓解控制

建筑物控制技术通过减少或阻止蒸气进入建筑内部来降低其与人体的接触，此方法通常被称为缓解。人们利用这些建筑控制技术来密封建筑入口，净化内部空气，或者为蒸气提供别的途径使其迁移至室外。对石油蒸气侵入而言，此方法也包括采用更小规模修复技术，这些技术的有效影响面积更小，可能不足以涵盖受影响的土壤和地下水。在可使用的几种修复技术里，土壤气相提抽技术是最常用于小规模应用的方法。

蒸气控制设计

蒸气控制技术的选择

以下因素会影响到石油类蒸气侵入缓解控制技术的选择：

建筑的新旧程度

建筑的体积

地基的种类和状态

土壤条件

高水位条件

集水坑以及地基排水管的存在情况

另有以下针对石油蒸气侵入污染场地的因素需要考虑，包括：

目标污染物，因为石油烃(还有在生物降解过程中产生的甲烷) 能够积累达到可燃浓度, 安全的风机、布线，以及监测系统在使用前必须要评估。另外, 石油蒸气可能会导致管道或者连接管道的溶剂老化, 所以在选择材料——尤其是将用在长期系统上的时候，需要格外注意。

蒸气源位置，蒸气源位置对缓解控制系统的设计有关键作用。在已确定有石油蒸气侵入的场地，蒸气源可能在建筑物的附近、地下甚至与建筑物有直接接触。

地表下氧气的影响，以地下通风和通气底板技术为代表的增氧技术可能会促进地下土壤的生物降解。

石油类化合物的常见背景来源，因为室内空气中普遍存在的石油烃背景来源和不同的背景浓度，通过室内空气测试来确定缓解成效将会比确定普通挥发性气体侵入更难。

无通风条件的地表下密封，对其它蒸气侵入污染情况而言, 通常第一步就是密封所有地表下的裂缝。虽然此方法通常能有效阻止蒸气进入室内，但这同时也阻止了氧气进入到地表下，这会影响生物降解的速率。

设计因素与控制缓解技术的安装

在安装常见的蒸气缓解控制措施时，应当考虑以下设计因素以及其潜在局限性:

采用安全的鼓风设备，因为石油蒸气与甲烷可能聚集达到爆炸浓度

设计方法以及必要的细节来完成设计

为进一步缓解措施或者将来的系统改造优化需求留有冗余

排放许可与排放控制的要求

其它化学物质的存在

业主或住户的喜好

设计与控制措施安装的局限性

代表性样品获取的限制

必要系统部件摆放位置的限制, 例如排水和通风管道

含铅油漆与石棉的存在

包括改变建筑压力在内的暖通问题

系统可靠性以及维持系统有效的寿命周期成本

运行，维护和监测

应当为每个已安装的缓解控制系统准备一份运行、维护和监测方案（OM&M）。安装在PVI场地的系统所需要的OM&M通常与其它类型的VI安装的系统类似。但是，PVI场地的OM&M的某些方面与其它的VI场地不同，在开发OM&M方案的时候也应当考虑：

监测参数，PVI的缓解系统可能需要监测O2和CO2，以及CH4和其它可能爆炸的气体，尤其是当系统不是为了解决爆炸情况的存在而设计的时候。

运营期，对于许多场地来说，尤其是那些正在修复中的，用于缓解减轻蒸气的装置将不会被维护或需要超期运行。因此，类似于ASTM（2005）关于各种零部件的寿命平均值评价可能需要采用不同的方法。

完工评定

大多数PVI场地的石油类污染源修复，将最终把土壤或者地下水中挥发性石油化合物的浓度降低到能保证人体健康的程度。达到适当浓度后，缓解控制系统或将关闭。通常需要谨慎收集确认样本以验证系统不再需要。有了被接受的确认样品结果，根据建筑物业主的意向和责任方的义务，可以关闭和移除长期的蒸气缓解控制系统。同样，制度控制在达到修复目标并经过当地监管机构允许后可以酌情更新或者废除。

除了地下水的修复标准，土壤气体中O2、CO2和石油碳氢化合物的构成一般也能用来证明生物对石油类的充分降解，因此缓解系统可能不再需要。在收集确认样品之前，必须关闭缓解系统和可能影响蒸气流动的修复活动。系统关闭后，不应立即收集确认样品，因为底板下气体浓度随着时间有反弹的潜在性。如果有的话，反弹需要的时间取决于化合物的气相延迟，土壤的有效扩散以及到污染源的距离的平方值。对于相对较浅的污染源，反弹可能发生在数小时或者数天内，而几米深处的反弹可能需要数年。考虑到PVI只有在污染源相对较浅时才可能发生，在大多情况下PVI场地进行为期4周的时间测试是合理的。另一种方法是监测底板下的PID读数和O2随时间变换的水平，并在这些值达到渐近线或者不变时收集确认样本。因为潜在的时间变化和反弹时间的不确定性，至少保证收集一个额外的确认样本（例如，在较冷的时间后的下一个采暖季节期间）。