1、典型有机污染场地环境调查评估与修复设计研究 许石豪 陈晶 常州市环境科学研究院 常州市环境信息中心 摘 要： 当前, 我国城市化进程持续推进, 大量工厂不得不关闭或搬离郊区, 遗留大量受到严重污染的土地。本文以某有机化工厂场地为研究对象, 在污染识别的基础上, 制定调查采样方案, 利用 GC/MS 等检测土壤和地下水中重金属、挥发性/半挥发性有机化合物、总石油烃的含量, 并分析其在土壤和地下水中的分布特征, 然后根据场地污染情况研究场地的修复技术方法。关键词： 有机污染场地; 土壤污染; 地下水污染; 环境评估; 修复方案; 作者简介：许石豪 (1980-) , 男, 硕士研究生, 中级工程师
2、, 从事污染场地调查评估、修复及环境监理等咨询工作。收稿日期：2017-09-23Study on Environmental Investigation Changzhou Environmental Information Center; Abstract： At present, the process of urbanization in our country continues to advance. A large number of factories have to shut down or move out of the suburbs, leaving a large n
3、umber of heavily polluted lands. In this paper, a field of organic chemical plant as the research object, on the basis of pollution identification, the development of sampling programs, the use of GC/MS detection of soil and groundwater heavy metals, volatile/semi-volatile organic compounds, total p
4、etroleum hydrocarbon content, And analyze its distribution characteristics in soil and groundwater, and then study the site repair techniques according to the site pollution.Keyword： organic contaminated site; soil pollution; groundwater polluted; environmental assessment; repair method; Received： 2
5、017-09-23随着我国城市化进程的加快和用地规划的调整, 很多城市近郊工业企业停产或搬迁, 遗留了大量受到污染、亟待调查评估和修复开发的工业场地。因此, 我国颁布了一系列污染场地管理办法和技术导则, 对工业场地的调查评估、分析检测和修复开发做了相关规定。近年来, 国内学者对污染场地的法律体系、管理制度、调查评估和修复工程做了大量研究1-7。但是, 结合污染场地地勘调查和土壤物理样土工试验分析, 对有机污染场地的土壤和地下水全面系统地开展调查评估工作, 并根据场地污染程度和污染物分布特征进一步开展场地修复方案制定工作的研究较少。笔者基于多年污染场地调查和修复现场工作实践积累, 在对某有机污染
6、场地现场踏勘、污染识别的基础上开展场地调查评估工作, 筛选出潜在的污染区域和污染因子, 研究了场地土壤和地下水中典型污染物的污染规律和分布特征, 并结合土壤理化性质和土工试验参数开展健康风险评估工作, 制定后续修复技术方案, 为污染场地的防控管理、修复实施和后期开发提供科学指导。1 样品采集与评估方法1.1 调查场地概况本文研究场地为某有机化工厂搬迁遗留场地, 占地面积 2 500 m, 主要从事纺织粘合剂生产。该场地的平面布局和样点布置如图 1 所示, 主要构筑物包括生产车间、原料仓库、成品仓库、污水处理设施和空桶堆场, 现已拆除, 未来场地土地利用类型将调整为商业和居住用地。图 1 该场地
7、的平面布局和样点布置 下载原图1.2 场地环境污染初步分析1.2.1 场地污染识别和关注区域根据现场踏勘, 生产车间地面硬化破损严重, 防渗措施较差, 原料仓库、成品仓库和空桶堆场地面硬化年久失修, 有明显破损裂纹, 物料跑冒滴漏, 可能造成土壤和地下水污染。地埋式污水管网和处理装置使用多年, 其下层土壤和地下水极易受到污染, 是关注的重点。1.2.2 场地污染物识别本研究场地主要从事粘合剂生产, 使用化工原料主要是苯、甲苯、1, 2-二氯乙烷、三氯甲烷等, 因此重点关注的污染物主要为苯、甲苯、1, 2-二氯乙烷、三氯甲烷和总石油烃。1.2.3 地层结构和水文试验本研究场地土层自上而下依次为杂
8、填土 (01.2 m) 、黏土 (1.25.7 m) 、粉质黏土 (5.77.0 m) , 粉砂土 (7.010.1 m) , 土壤颗粒以粉粒 (0.0750.005) 为主, 形状从松散到硬塑, 密度较大, 天然含水率为22.8%23.6%。浅层承压层地下水位埋深在-7.0 m 左右, 流向大致呈东南向西北方向, 土壤渗透系数 5.221 m/d, 导水系数 43.334 m/d, 有机质含量0.256%。地质勘探和水文试验是确定土壤岩性和水文参数的重要手段, 为后续健康风险评估提供技术支撑, 土工试验结果如表 1、表 2 所示。表 1 本研究场地土工试验结果 (一) 下载原表 表 2 本研
9、究场地土工试验结果 (二) 下载原表 1.3 样品采集根据场地历史调查和现场污染识别, 按照土壤环境监测技术规范 (HJ/T166-2004) 、地下水环境监测技术规范 (HJ/T164-2004) 和场地环境监测调查技术导则 (HJ25.2-2014) , 并结合场地生产布局、土壤理化性质差异性以及污染物迁移转化行为的影响8-9, 在车间、仓库、污水管网和处理装置区以及空桶堆场, 采用专业判断结合网格布点法设置 8 个土壤采样点 (S1S5、M 1M3) 。其中, 3 个土壤采样点 (M 1M3) 布设为地下水监测井 (见图 1) , 根据土层岩性和现场观察确定分层采样9-10, 深度至少包
10、括表层 (01.0 m) 、中层 (1.03.0 m) 、中下层 (3.05.0 m) 和下层 (5.08.0 m) , 地下水从监测井中提取。1.4 样品分析方法样品分析参照 US EPA 规定的测试方法, 其中重金属 8 项参照 US EPA6020A 和US EPA7470A;VOCs 参照 US EPA 8260C, SVOCs 参照 US EPA8270D, 总石油烃参照 US EPA8260C 和 US EPA8015C。1.5 评价标准目前, 国内现行颁布土壤质量标准主要适用于农林用地, 不适用工业场地土壤污染评价, 本文土壤评估采用展览会用地土壤环境质量评价标准 (暂行) (H
11、J/T350-2007) 中 A 级标准。级标准为土壤环境质量目标值, 代表了土壤未受污染的环境水平, 符合 A 级标准的土壤可适用于各类土地利用类型。地下水评估采用荷兰土壤和地下水环境质量标准 (DIV, 2009) 中的干预值。2 调查评估结果样品分析结果表明, 土壤和地下水中部分挥发性有机污染物均有不同程度检出, 土壤污染较重, 在 8 个采样点位分析的 36 个土壤样品中, 苯、甲苯、1, 2-二氯乙烷、三氯甲烷和总石油烃超过了展览会 A 级标准, 总石油烃最大检出浓度是展览会 A 级标准的 2.95 倍。地下水污染污染相对较轻, 在 3 个采样点位分析的 3 个地下水样品中, 苯、1
12、, 2-二氯乙烷和总石油烃超过了荷兰干预值标准, 超过标准的污染物将直接作为潜在关注污染物进行风险评估11, 检出污染物统计如表 3 所示。3 风险评估本研究依据污染场地风险评估技术导则 (HJ25.3-2014) , 结合污染场地风险评估的基本流程开展场地危害识别、暴露评估 (见表 4) 及风险表征, 筛选出土壤关注污染物为苯、1, 2-二氯乙烷、三氯甲烷和总石油烃, 地下水关注污染物为苯、1, 2-二氯乙烷和总石油烃。借助 HERA 风险评估软件, 计算不同暴露途径致癌风险及单一土壤污染物所有暴露途径致癌风险, 设定 1E-06 作为可以接受风险水平概率, 1 作为可接受的非致癌危害商值1
13、2, 并基于本场地土壤理化性质差异性和其对污染物迁移转化行为的影响, 计算确定修复目标值, 风险控制值和超标情况如表 5 所示。表 3 土壤和地下水检出污染物统计 下载原表 表 4 场地暴露概念模型 下载原表 表 5 土壤和地下水中关注污染物的风险控制值及超标情况 下载原表 风险计算结果显示, 土壤中超过健康风险控制值的污染物有苯、1, 2-二氯乙烷、三氯甲烷和总石油烃, 地下水中超过健康风险控制值的污染物有苯、1, 2-二氯乙烷和总石油烃。结合检测数据和场地特征参数, 利用条件模拟下的插值法将土壤和地下水中各污染物的超标区域进行叠加, 确定土壤和地下水修复区域13,估算土壤修复面积 (见图
14、2) 约 550 m, 污染深度 0-5.0 m;地下水修复面积 (见图 3) 约 280 m, 污染深度主要在-7 m 含水层。土壤和地下水的污染与该厂环境管理不到位、地面防渗效果较差有直接关系。图 2 土壤污染修复范围示意图 下载原图4 修复方案设计美国超级基金在三十多年的修复实践中, 应用了近 30 种修复技术14。虽然有许多技术可用于污染场地的修复, 但最终的技术选择取决于场地条件、污染物特性、修复时间和成本要求等, 遴选出最佳的修复技术, 需综合考虑各方面因素15。鉴于本场地污染特征, 充分考虑修复成本和修复周期, 笔者推荐以下几种修复技术方案16-22, 如表 6 所示。图 3 地
15、下水污染修复范围示意图 下载原图表 6 修复技术方案汇总 下载原表 与欧美发达国家相比, 目前, 我国尚未建立成熟、完善的污染场地修复技术筛选方法和评价体系, 更多依赖专家赋值评分法选择修复方法23。本场地土壤中污染物主要为苯、1, 2-二氯乙烷、三氯甲烷和总石油烃等有机化合物, 污染深度约表层-5.0 m, 综合评比后原地异位氧化还原法最优, 其处理效果、修复成本和施工周期都符合城市发展对土壤修复的要求24。地下水中污染物苯、1, 2-二氯乙烷和总石油烃, 污染深度7.0 m, 原位化学氧化技术作为一种去除地下水有机污染物高效、迅速的修复方式25-26, 是较为理想的修复技术方案, 但药剂选
16、择、注药井位设置密度、注药压力和流速等控制设计应充分论证, 在有条件的情况下, 可开展中试试验, 获取必要的技术参数27。5 结论场地调查点位设置应在现有技术规范、导则的基础上充分考虑场地历史生产布局、土壤理化性质以及污染迁移转化行为的规律, 并适度加密, 以满足后期修复范围的划定。此外, 场地外周边污染源也应重视。修复目标值是在场地概念模型和特征参数的基础上, 计算得出的土壤和地下水风险控制值, 因为场地修复是将污染场地的风险降至合适水平, 而不是清除全部污染28, 因此最终风险控制值的确定应综合考虑我国当前的修复技术水平和经济可行性。修复技术方法的筛序应综合考虑场地条件、污染特征、修复工期
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