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      廣州某地塊污染場(chǎng)地土壤調(diào)查評(píng)價(jià)及修復(fù)方案探析

      2017-07-12 15:03:49廖興良
      城市地質(zhì) 2017年2期
      關(guān)鍵詞:污染物污染土壤

      廖興良

      (廣東省水文地質(zhì)大隊(duì),廣州 510510)

      廣州某地塊污染場(chǎng)地土壤調(diào)查評(píng)價(jià)及修復(fù)方案探析

      廖興良

      (廣東省水文地質(zhì)大隊(duì),廣州 510510)

      城市土壤是城市生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的有機(jī)組成部分,影響到城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和人體健康。隨著城市快速發(fā)展,造成城市土壤污染、侵蝕、酸化和硬化以及土壤生物和植被退化等一系列較為嚴(yán)重的城市環(huán)境問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)廣州某商業(yè)地塊污染場(chǎng)地土壤、地下水的調(diào)查和采樣分析測(cè)試,查明污染場(chǎng)地主要污染物類型和特性及起火原因,對(duì)其進(jìn)行綜合環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià),為污染場(chǎng)地適宜性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及污染場(chǎng)地治理修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。調(diào)查結(jié)果表明,研究區(qū)土壤和水中的部分指標(biāo)含量較高,環(huán)境質(zhì)量受到影響。針對(duì)主要污染物磷的特性,建議采用化學(xué)修復(fù)方案措施與對(duì)策,使污染場(chǎng)地達(dá)到無(wú)害化處理目的,為政府相關(guān)部門決策提供參考依據(jù)。

      城市土壤;污染場(chǎng)地;地下水;環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià);修復(fù)方案;無(wú)害化

      0 引言

      城市土壤作為地球土壤圈的一個(gè)組成部分,承載著一定的生態(tài)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)功能,關(guān)系到城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和人類健康(Paterson et al,1996;盧瑛等,2002;蔣海燕等,2004)。

      污染場(chǎng)地是指因堆積、儲(chǔ)存、處置等方式,承載了有害物質(zhì),對(duì)人體健康和環(huán)境具有潛在風(fēng)險(xiǎn)的空間區(qū)域。具體來(lái)說(shuō),該空間區(qū)域中有害物質(zhì)的承載體包括場(chǎng)地土壤、場(chǎng)地地下水、場(chǎng)地地表水、場(chǎng)地環(huán)境空氣、場(chǎng)地殘余廢棄污染物如生產(chǎn)設(shè)備和建筑物等(中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部,2011)。

      廣州某地塊原為某公司的生產(chǎn)廠區(qū),“三舊”改造將其規(guī)劃為商務(wù)辦公中心,在施工過(guò)程中曾發(fā)生不明原因的土壤起火冒煙事故。為明確場(chǎng)地內(nèi)主要污染物及類型,查明起火原因,本研究對(duì)該地塊土壤及地下水開(kāi)展了調(diào)查和采樣工作,為場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及土壤污染治理修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

      1 研究區(qū)概況

      研究區(qū)位于廣州市海珠區(qū)西南部某商業(yè)地塊,地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),溫暖多雨,終年氣溫相對(duì)較高,年平均溫度22.1℃,多年平均降雨量1801mm。研究區(qū)處于珠江水系廣州河網(wǎng)段,河網(wǎng)密集。

      區(qū)內(nèi)地下水類型主要有第四系松散孔隙水和基巖裂隙水兩種。其中第四系松散孔隙水主要賦存于砂層中,富水性中等—強(qiáng),為主要含水層;下伏基巖為白堊系紅層,巖性以泥質(zhì)粉砂巖、泥巖等為主,裂隙發(fā)育不均,富水性差。地下水主要來(lái)源于大氣降水的補(bǔ)給。場(chǎng)區(qū)地下水位埋深1.30~1.80m,受珠江潮汐的影響而有規(guī)律的波動(dòng)。

      該地塊為1975年籌建的農(nóng)藥廠,80年代投產(chǎn),廠內(nèi)設(shè)有赤磷車間、黃磷電爐、磷礦倉(cāng)、磷礦粉倉(cāng)、產(chǎn)品車間等,主要分布于研究區(qū)西側(cè)。1995年11月,農(nóng)藥廠與某化工公司合資建立煙酰胺生產(chǎn)線,1998年正式投入生產(chǎn),主要生產(chǎn)維生素酰胺,年產(chǎn)量3400t。至“三舊”改造期停產(chǎn)搬遷。

      2 調(diào)查方法及采樣

      (1)調(diào)查方法

      本研究主要參照《場(chǎng)地環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》(HJ 25.1-2014),《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJT166-2004)以及《廣州市污染場(chǎng)地調(diào)查、評(píng)估、修復(fù)工作技術(shù)指引》(2013)的相關(guān)要求進(jìn)行調(diào)查及采樣。

      (2)分析檢測(cè)項(xiàng)目

      無(wú)機(jī)污染物:砷、鈹、鎘、鉻、鉻(六價(jià))、銅、鉛、汞、溴、鋅、鎳、錫、氰化物、氟化物、磷。

      揮發(fā)性有機(jī)污染物:二氯甲烷、苯、甲苯、乙苯、氯仿、溴仿、氯苯、四氯化碳、1,1-二氯乙烷、1,2-二氯乙烷、1,1,1-三氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、1,1,2,2-四氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、苯乙烯、二甲苯(總)、氯乙烯、氯甲烷、1,2-二氯乙烯(順式)、1,2-二氯乙烯(反式)、1,1-二氯乙烯、1,2-二氯丙烷、1,2,3-三氯丙烷、二溴氯甲烷、一溴二氯甲烷。

      半揮發(fā)性有機(jī)物:六氯苯、苯胺、硝基苯、苯酚、2,4-二硝基甲苯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸正辛酯、萘、菲、蒽、熒蒽、芘、芴、苯并[b]熒蒽、苯并[k]熒蒽、苯并[a]芘、茚并[1,2,3-cd]芘、苯并[g,h,i]苝、苯并[a]蒽、二苯并[a,h]蒽、2-氯酚、2,4-二氯酚、2,4-二硝基酚、2-硝基酚、4-硝基酚、五氯酚、2,4,5-三氯酚、2,4,6-三氯酚、4-甲酚。

      圖1 采樣點(diǎn)分布圖Fig.1 M ap of sam p ling locations.

      農(nóng)藥/多氯聯(lián)苯及其他:多氯聯(lián)苯、六六六α、六六六β、六六六δ、林丹(六六六γ)、DDT(包括o,p’-DDT,p,p’-DDT)、p,p’-DDE、p,p’-DDD、狄氏劑、艾氏劑、異狄氏劑、敵敵畏、樂(lè)果、總石油烴(脂肪族)、總石油烴(脂肪族)。

      (3)采樣及測(cè)試

      按照規(guī)范要求進(jìn)行采樣,共采集土壤樣18個(gè),地下水樣1組,采取樣品由珠江流域水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心和上海通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司(SGS)檢測(cè)(圖1)。

      3 土壤和地下水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

      3.1 土壤檢測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)

      (1)評(píng)價(jià)方法與依據(jù)

      主要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為《展覽會(huì)用地土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(暫行)》(HJ/T350-2007)。該標(biāo)準(zhǔn)是按照不同的土地利用類型,對(duì)展覽會(huì)用地的土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的項(xiàng)目、限值、監(jiān)測(cè)方法和實(shí)施監(jiān)督所進(jìn)行的規(guī)定,適用于展覽會(huì)用地的土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)。其對(duì)14項(xiàng)無(wú)機(jī)污染物、24項(xiàng)揮發(fā)性有機(jī)物、47項(xiàng)半揮發(fā)性有機(jī)物、7項(xiàng)其他污染物共92項(xiàng)物質(zhì)進(jìn)行了A、B級(jí)的界定。雖然該標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)的土壤利用類型為展覽會(huì)用地,但本研究場(chǎng)地未來(lái)土地利用類型為商業(yè)住宅用地,其人與土壤之間的關(guān)系具有類似性,故選擇該標(biāo)準(zhǔn)作為主要的參考依據(jù)。

      參考標(biāo)準(zhǔn)為《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618-1995)。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)pH值、鎘、汞、砷、銅、鉻、鋅、鎳、六六六、滴滴涕進(jìn)行了規(guī)定,主要適用于農(nóng)業(yè)及林業(yè)用地等。

      對(duì)于本次研究重點(diǎn)關(guān)注的指標(biāo)磷,目前尚無(wú)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可依,因此本次研究中主要借鑒國(guó)內(nèi)公開(kāi)參考文獻(xiàn)資料中磷的背景值。

      除上述標(biāo)準(zhǔn)外,本次對(duì)場(chǎng)地重金屬的評(píng)價(jià)還將依托《中國(guó)土壤元素背景值》中廣東省的物質(zhì)背景作為參考,來(lái)評(píng)價(jià)該地土壤的污染程度。

      (2)土壤樣品檢測(cè)結(jié)果分析

      本次研究?jī)H對(duì)采集樣品檢出或明顯超出標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。

      場(chǎng)地采樣點(diǎn)pH值范圍為6.8~10.8,平均值為8.2,采樣點(diǎn)L3、L6、L9、L10、L11均大于9,明顯偏堿性,疑為使用氨作為生產(chǎn)原料,產(chǎn)生沉降導(dǎo)致。

      L4采樣點(diǎn)氟化物含量為956mg/L,本次研究所采樣的標(biāo)準(zhǔn)未對(duì)該指標(biāo)進(jìn)行限定,但與《中國(guó)土壤元素背景值》廣東省以及《珠江三角洲多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)》(賴啟宏,2005)中氟化物背景值相比,仍有一定超出。

      本次研究L10采樣點(diǎn)的銅含量超出A級(jí)限定值;L1、L3、L12、L14、L15、L17采樣點(diǎn)砷含量超出A級(jí)限定值,其中L15采樣點(diǎn)砷含量為75.4mg/L,接近B級(jí)限定值;其他指標(biāo)均未超出A級(jí)限定值。

      L5、L11采樣點(diǎn)總石油烴有檢出,L5、L10、L11采樣點(diǎn)乙苯和二甲苯有檢出,L3采樣點(diǎn)六六六和滴滴涕有檢出,L11采樣點(diǎn)六六六有檢出,但均未超出A級(jí)限定值,L4采樣點(diǎn)鄰苯二甲酸二丁酯和鄰苯二甲酸二辛酯有檢出,但相關(guān)參考標(biāo)準(zhǔn)中未對(duì)這兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行限定,其他指標(biāo)在上述采樣點(diǎn)均未檢出。

      磷作為本次研究的重點(diǎn)關(guān)注指標(biāo),與《珠江三角洲多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)》(賴啟宏,2005)中珠三角地區(qū)磷背景值(珠三角經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)425mg/L,珠三角松散沉積物500mg/L)相比,除L13、L14、L15、L17、L18采樣點(diǎn)磷含量與背景值相差較小以外,其它采樣點(diǎn)磷含量明顯超出背景值,最高超出82倍。根據(jù)調(diào)查,原農(nóng)藥廠的赤磷車間、黃磷電爐、磷礦倉(cāng)、磷礦粉倉(cāng)及成品車間主要分布在研究區(qū)西面,與本次取樣檢測(cè)西面磷含量超出背景值的結(jié)果一致。推測(cè)因1996年平整場(chǎng)地時(shí)未對(duì)農(nóng)藥廠磷礦倉(cāng)、黃磷電爐等一帶的含磷土壤清除或處理不完全而直接回填,導(dǎo)致目前開(kāi)挖后含磷土壤(主要是黃磷)產(chǎn)生自燃和冒煙現(xiàn)象。

      由不同標(biāo)高磷含量統(tǒng)計(jì)分布可知,研究區(qū)磷含量分布存在兩條規(guī)律:一是磷含量大致隨標(biāo)高的減小(深度的增加)而減??;二是磷含量的最大值一般出現(xiàn)在標(biāo)高6.0~7.0m(埋深約2m左右)處,該標(biāo)高層位應(yīng)為修復(fù)治理的重點(diǎn)層位。

      3.2 地下水檢測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)

      (1)評(píng)價(jià)方法與依據(jù)

      采用《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB14848-93)所推薦的評(píng)價(jià)方法,以綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行評(píng)價(jià),對(duì)研究區(qū)的地下水進(jìn)行質(zhì)量等級(jí)劃分。因本次研究地下水中的有機(jī)物含量均低于檢出限,故不作具體評(píng)價(jià)。

      (2)地下水檢測(cè)結(jié)果分析

      陰離子以Cl-為主,SO42-次之。pH值為7.7,屬于微堿性水。

      溶解性總固體含量為579 mg/L,屬于淡水;總硬度為62.9 mg/L,屬軟水;氟化物含量較高,為1.66 mg/L,達(dá)Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)。

      總α放射性、總β放射性含量雖有檢出,但含量較低,達(dá)Ⅰ類水標(biāo)準(zhǔn)。

      汞、鉬均處于未檢出狀態(tài),銅、鋅、鈷、硒、鎘、砷、鎳等雖有檢出,但含量較低,達(dá)Ⅰ類水標(biāo)準(zhǔn)。錳、鈹含量較高,達(dá)Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)。

      有機(jī)氯農(nóng)藥滴滴涕、六六六、六氯苯、林丹,有機(jī)磷農(nóng)藥馬拉硫磷、樂(lè)果、對(duì)硫磷、甲基對(duì)硫磷、敵敵畏、草甘膦,殺蟲(chóng)除草殺菌劑毒死蜱、百菌清、莠去津、溴氰菊酯、呋喃丹、滅草松等含量均較低,均低于檢出限。

      (3)地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果

      綜合評(píng)價(jià):研究區(qū)地下水受氯化物、氟化物、氨氮、錳和鈹?shù)挠绊?,水質(zhì)較差。

      單要素評(píng)價(jià):地下水中陰離子表面活性劑、鎘、鉛和鐵屬II類,溶解性總固體屬Ⅲ類,氯化物、氟化物、氨氮、錳和鈹屬IV類,其余指標(biāo)達(dá)Ⅰ類水標(biāo)準(zhǔn)。

      有機(jī)污染物含量均低于檢出限,表明地下水未受有機(jī)污染物污染。

      4 修復(fù)方案

      4.1 化學(xué)修復(fù)原理

      污染土壤的化學(xué)修復(fù)原理是根據(jù)污染物土壤的性質(zhì),選擇合適的化學(xué)修復(fù)劑加入土壤,使污染物和修復(fù)劑之間發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)作用,達(dá)到降解或解毒的技術(shù)。

      研究區(qū)主要污染物為磷,故根據(jù)磷易被氧化的性質(zhì),采用強(qiáng)氧化劑進(jìn)行處理。其原理為:在中性或堿性條件下加入適量的次氯酸鹽、雙氧水等,并使其充分反應(yīng),生成磷酸鹽,同時(shí)生成的鈣鹽起固定磷酸鹽的作用,能有效的防止磷酸鹽的遷移,達(dá)到無(wú)害化處理的目的(王方園等,2009)。

      4.2 化學(xué)反應(yīng)方程式

      根據(jù)污染場(chǎng)地的土壤性質(zhì),污染層多位于填土層和粉質(zhì)粘土層中,采用強(qiáng)氧化劑灌注法,結(jié)合翻土攪拌加快化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程。強(qiáng)氧化劑優(yōu)先選擇次氯酸鈣(漂白粉),其來(lái)源廣泛、成本低、操作方便。處理難點(diǎn)在于反應(yīng)控制點(diǎn)的掌握和化學(xué)藥劑過(guò)量后續(xù)處理問(wèn)題。

      (1)單質(zhì)磷氧化反應(yīng):

      對(duì)于過(guò)量氧化劑,可以投加適量焦亞硫酸鈉消除。

      (2)焦亞硫酸鈉的反應(yīng)式如下:

      4.3 含磷土壤無(wú)害化處理步驟

      (1)將濃度10%~20%的次氯酸鈣溶液,通過(guò)設(shè)備(泵、噴淋)灌注到含磷土壤中,溶液向下滲透與土壤中的磷發(fā)生氧化反應(yīng)。根據(jù)污染場(chǎng)地內(nèi)含磷量選擇相對(duì)濃度的次氯酸鈣溶液,以節(jié)約成本,避免過(guò)量。采用分次批噴灑法,防止次氯酸鈣溶液溢流至污染區(qū)域外。

      (2)次氯酸鈣溶液與土壤中磷的發(fā)生氧化反應(yīng)的速度快,且放熱。應(yīng)在反應(yīng)結(jié)束后12h,對(duì)土層進(jìn)行分層翻土,翻土過(guò)程中局部出現(xiàn)自燃現(xiàn)象時(shí)直接噴灑次氯酸鈣溶液;出現(xiàn)大面積自燃現(xiàn)象時(shí),應(yīng)立即停止翻土作業(yè)和噴灑灌注次氯酸鈣溶液。若土壤中的磷被基本氧化反應(yīng)完,在翻土過(guò)程中則不會(huì)出現(xiàn)自燃或冒煙現(xiàn)象,待采取土樣實(shí)驗(yàn)分析判別確認(rèn)無(wú)磷后,進(jìn)行移土清理或換填。

      (3)移土過(guò)程中,根據(jù)有無(wú)次氯酸鈣的臭味,判別是否存在反應(yīng)過(guò)量的次氯酸鈣,若有臭味,采用濃度為10%的焦亞硫酸鈉溶液分次分批噴灑到移土之上。當(dāng)焦亞硫酸鈉噴灑過(guò)量時(shí),噴灑濃度為2%~5%的次氯酸鈣溶液進(jìn)行氧化處理。

      5 結(jié)語(yǔ)

      (1)土壤檢測(cè)結(jié)果表明,該場(chǎng)地土壤質(zhì)量介于《展覽會(huì)用地土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》A—B級(jí)之間,可適用于Ⅱ類(含場(chǎng)館用地、綠化用地、商業(yè)用地、公共市政用地等)土地利用類型。因此,該場(chǎng)地土壤質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

      (2)土壤及地下水檢測(cè)結(jié)果表明,部分指標(biāo)含量已超過(guò)背景值或限定值,環(huán)境質(zhì)量已受到一定影響,應(yīng)引起重視并進(jìn)行處理,防止出現(xiàn)次生污染。

      (3)目前《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(修訂)征求意見(jiàn)稿》(GB15618-2008)、《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618-1995)、《展覽會(huì)用地土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》((暫行)HJ/T 350-2007)均未將磷列為污染指標(biāo)。但若土壤中磷含量過(guò)高,在土壤平整翻土過(guò)程中產(chǎn)生自燃或冒煙現(xiàn)象(翻土自燃產(chǎn)生大量的五氧化二磷等有毒煙氣),對(duì)周圍環(huán)境和居民造成不利影響。建議對(duì)場(chǎng)地中磷含量過(guò)高的區(qū)塊采用化學(xué)修復(fù)法進(jìn)行修復(fù),達(dá)到無(wú)害化處理的目的。

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      Soil Investigation Results of and Proposed Restoration Plans for a Polluted Land in Guangzhou

      LIAO Xingliang

      (Guangdong Hydrogeology Battalion, Guangzhou 510510)

      Urban soil is a very critical component of urban ecological system. It is closely related to the quality of urban ecological environment and human health. With the rapid development of urbanization, soil pollution, erosion, acidif cation, solidif cation and degradation of plant covers and soil organisms have become a series of serious environment issues. Through various studies of a polluted commercial land in Guangzhou, this report provides a scientif c foundation for quality assessments and restoration proposals. The studies include analytically sampling the soil and underground water, characterizing the main pollutants, investigating possible causes of blazes in the polluted land. A comprehensive evaluation of environmental quality has also been carried out. The survey results indicate that some high concentrations of soil samples and water samples are infuenced by environment. According to the characteristics of phosphorus in main pollutants, chem ical repair method is recommended. And fnally, this report provides relevant government agents w ith a scientif c reference on restoring the polluted soil and elim inating hazardous effects.

      Urban soil; Polluted land; Underground water; Environmental quality assessment; Restoration proposals; Elim inating hazards

      A

      1007-1903(2017)02-0030-05

      10.3969/j.issn.1007-1903.2017.02.006

      廖興良(1987- ),男,主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)及地質(zhì)災(zāi)害防治工作。E-mail:542388820 @qq.com

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