典型有機(jī)污染場地環(huán)境調(diào)查評估與修復(fù)設(shè)計(jì)研究

許石豪，陳 晶

（1.常州市環(huán)境科學(xué)研究院；2.常州市環(huán)境信息中心，江蘇 常州 213022）

典型有機(jī)污染場地環(huán)境調(diào)查評估與修復(fù)設(shè)計(jì)研究

許石豪1，陳 晶2

（1.常州市環(huán)境科學(xué)研究院；2.常州市環(huán)境信息中心，江蘇 常州 213022）

當(dāng)前，我國城市化進(jìn)程持續(xù)推進(jìn)，大量工廠不得不關(guān)閉或搬離郊區(qū)，遺留大量受到嚴(yán)重污染的土地。本文以某有機(jī)化工廠場地為研究對象，在污染識別的基礎(chǔ)上，制定調(diào)查采樣方案，利用GC/MS等檢測土壤和地下水中重金屬、揮發(fā)性/半揮發(fā)性有機(jī)化合物、總石油烴的含量，并分析其在土壤和地下水中的分布特征，然后根據(jù)場地污染情況研究場地的修復(fù)技術(shù)方法。

有機(jī)污染場地；土壤污染；地下水污染；環(huán)境評估；修復(fù)方案

隨著我國城市化進(jìn)程的加快和用地規(guī)劃的調(diào)整，很多城市近郊工業(yè)企業(yè)停產(chǎn)或搬遷，遺留了大量受到污染、亟待調(diào)查評估和修復(fù)開發(fā)的工業(yè)場地。因此，我國頒布了一系列污染場地管理辦法和技術(shù)導(dǎo)則，對工業(yè)場地的調(diào)查評估、分析檢測和修復(fù)開發(fā)做了相關(guān)規(guī)定。

近年來，國內(nèi)學(xué)者對污染場地的法律體系、管理制度、調(diào)查評估和修復(fù)工程做了大量研究[1-7]。但是，結(jié)合污染場地地勘調(diào)查和土壤物理樣土工試驗(yàn)分析，對有機(jī)污染場地的土壤和地下水全面系統(tǒng)地開展調(diào)查評估工作，并根據(jù)場地污染程度和污染物分布特征進(jìn)一步開展場地修復(fù)方案制定工作的研究較少。筆者基于多年污染場地調(diào)查和修復(fù)現(xiàn)場工作實(shí)踐積累，在對某有機(jī)污染場地現(xiàn)場踏勘、污染識別的基礎(chǔ)上開展場地調(diào)查評估工作，篩選出潛在的污染區(qū)域和污染因子，研究了場地土壤和地下水中典型污染物的污染規(guī)律和分布特征，并結(jié)合土壤理化性質(zhì)和土工試驗(yàn)參數(shù)開展健康風(fēng)險(xiǎn)評估工作，制定后續(xù)修復(fù)技術(shù)方案，為污染場地的防控管理、修復(fù)實(shí)施和后期開發(fā)提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 樣品采集與評估方法

1.1 調(diào)查場地概況

本文研究場地為某有機(jī)化工廠搬遷遺留場地，占地面積2 500 m2，主要從事紡織粘合劑生產(chǎn)。該場地的平面布局和樣點(diǎn)布置如圖1所示，主要構(gòu)筑物包括生產(chǎn)車間、原料倉庫、成品倉庫、污水處理設(shè)施和空桶堆場，現(xiàn)已拆除，未來場地土地利用類型將調(diào)整為商業(yè)和居住用地。

圖1 該場地的平面布局和樣點(diǎn)布置

1.2 場地環(huán)境污染初步分析

1.2.1 場地污染識別和關(guān)注區(qū)域

根據(jù)現(xiàn)場踏勘，生產(chǎn)車間地面硬化破損嚴(yán)重，防滲措施較差，原料倉庫、成品倉庫和空桶堆場地面硬化年久失修，有明顯破損裂紋，物料跑冒滴漏，可能造成土壤和地下水污染。地埋式污水管網(wǎng)和處理裝置使用多年，其下層土壤和地下水極易受到污染，是關(guān)注的重點(diǎn)。

1.2.2 場地污染物識別

本研究場地主要從事粘合劑生產(chǎn)，使用化工原料主要是苯、甲苯、1,2-二氯乙烷、三氯甲烷等，因此重點(diǎn)關(guān)注的污染物主要為苯、甲苯、1,2-二氯乙烷、三氯甲烷和總石油烴。

1.2.3 地層結(jié)構(gòu)和水文試驗(yàn)

本研究場地土層自上而下依次為雜填土（0～1.2 m）、黏土（1.2～5.7 m）、粉質(zhì)黏土（5.7～7.0 m），粉砂土（7.0～10.1 m），土壤顆粒以粉粒（0.075～0.005）為主，形狀從松散到硬塑，密度較大，天然含水率為22.8%～23.6%。淺層承壓層地下水位埋深在-7.0 m左右，流向大致呈東南向西北方向，土壤滲透系數(shù)5.221 m/d，導(dǎo)水系數(shù)43.334 m2/d，有機(jī)質(zhì)含量0.256%。地質(zhì)勘探和水文試驗(yàn)是確定土壤巖性和水文參數(shù)的重要手段，為后續(xù)健康風(fēng)險(xiǎn)評估提供技術(shù)支撐，土工試驗(yàn)結(jié)果如表1、表2所示。

表1 本研究場地土工試驗(yàn)結(jié)果（一）

表2 本研究場地土工試驗(yàn)結(jié)果（二）

1.3 樣品采集

根據(jù)場地歷史調(diào)查和現(xiàn)場污染識別，按照《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T166-2004）、《地下水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T164-2004）和《場地環(huán)境監(jiān)測調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則》（HJ25.2-2014），并結(jié)合場地生產(chǎn)布局、土壤理化性質(zhì)差異性以及污染物遷移轉(zhuǎn)化行為的影響[8-9]，在車間、倉庫、污水管網(wǎng)和處理裝置區(qū)以及空桶堆場，采用專業(yè)判斷結(jié)合網(wǎng)格布點(diǎn)法設(shè)置8個(gè)土壤采樣點(diǎn)（S1～S5、M1～M3）。其中，3個(gè)土壤采樣點(diǎn)（M1～M3）布設(shè)為地下水監(jiān)測井（見圖1），根據(jù)土層巖性和現(xiàn)場觀察確定分層采樣[9-10]，深度至少包括表層（0～1.0 m）、中層（1.0～3.0 m）、中下層（3.0～5.0 m）和下層（5.0～8.0 m），地下水從監(jiān)測井中提取。

1.4 樣品分析方法

樣品分析參照US EPA規(guī)定的測試方法，其中重金屬8項(xiàng)參照US EPA6020A和US EPA7470A；VOCs參照US EPA 8260C，SVOCs參照US EPA8270D，總石油烴參照US EPA8260C和US EPA8015C。

1.5 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

目前，國內(nèi)現(xiàn)行頒布土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)主要適用于農(nóng)林用地，不適用工業(yè)場地土壤污染評價(jià)，本文土壤評估采用《展覽會用地土壤環(huán)境質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（暫行）》（HJ/T350-2007）中A級標(biāo)準(zhǔn)。級標(biāo)準(zhǔn)為土壤環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)值，代表了土壤未受污染的環(huán)境水平，符合A級標(biāo)準(zhǔn)的土壤可適用于各類土地利用類型。地下水評估采用《荷蘭土壤和地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（DIV，2009）》中的干預(yù)值。

2 調(diào)查評估結(jié)果

樣品分析結(jié)果表明，土壤和地下水中部分揮發(fā)性有機(jī)污染物均有不同程度檢出，土壤污染較重，在8個(gè)采樣點(diǎn)位分析的36個(gè)土壤樣品中，苯、甲苯、1,2-二氯乙烷、三氯甲烷和總石油烴超過了展覽會A級標(biāo)準(zhǔn)，總石油烴最大檢出濃度是展覽會A級標(biāo)準(zhǔn)的2.95倍。地下水污染污染相對較輕，在3個(gè)采樣點(diǎn)位分析的3個(gè)地下水樣品中，苯、1,2-二氯乙烷和總石油烴超過了荷蘭干預(yù)值標(biāo)準(zhǔn)，超過標(biāo)準(zhǔn)的污染物將直接作為潛在關(guān)注污染物進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估[11]，檢出污染物統(tǒng)計(jì)如表3所示。

表3 土壤和地下水檢出污染物統(tǒng)計(jì)

表4 場地暴露概念模型

表5 土壤和地下水中關(guān)注污染物的風(fēng)險(xiǎn)控制值及超標(biāo)情況

3 風(fēng)險(xiǎn)評估

本研究依據(jù)《污染場地風(fēng)險(xiǎn)評估技術(shù)導(dǎo)則》（HJ25.3-2014），結(jié)合污染場地風(fēng)險(xiǎn)評估的基本流程開展場地危害識別、暴露評估（見表4）及風(fēng)險(xiǎn)表征，篩選出土壤關(guān)注污染物為苯、1,2-二氯乙烷、三氯甲烷和總石油烴，地下水關(guān)注污染物為苯、1,2-二氯乙烷和總石油烴。借助HERA風(fēng)險(xiǎn)評估軟件，計(jì)算不同暴露途徑致癌風(fēng)險(xiǎn)及單一土壤污染物所有暴露途徑致癌風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)定1E-06作為可以接受風(fēng)險(xiǎn)水平概率，1作為可接受的非致癌危害商值[12]，并基于本場地土壤理化性質(zhì)差異性和其對污染物遷移轉(zhuǎn)化行為的影響，計(jì)算確定修復(fù)目標(biāo)值，風(fēng)險(xiǎn)控制值和超標(biāo)情況如表5所示。

風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果顯示，土壤中超過健康風(fēng)險(xiǎn)控制值的污染物有苯、1,2-二氯乙烷、三氯甲烷和總石油烴，地下水中超過健康風(fēng)險(xiǎn)控制值的污染物有苯、1,2-二氯乙烷和總石油烴。結(jié)合檢測數(shù)據(jù)和場地特征參數(shù)，利用條件模擬下的插值法將土壤和地下水中各污染物的超標(biāo)區(qū)域進(jìn)行疊加，確定土壤和地下水修復(fù)區(qū)域[13]，估算土壤修復(fù)面積（見圖2）約550 m2，污染深度0～-5.0 m；地下水修復(fù)面積（見圖3）約280 m2，污染深度主要在-7 m含水層。土壤和地下水的污染與該廠環(huán)境管理不到位、地面防滲效果較差有直接關(guān)系。

圖2 土壤污染修復(fù)范圍示意圖

圖3 地下水污染修復(fù)范圍示意圖

4 修復(fù)方案設(shè)計(jì)

美國超級基金在三十多年的修復(fù)實(shí)踐中，應(yīng)用了近30種修復(fù)技術(shù)[14]。雖然有許多技術(shù)可用于污染場地的修復(fù)，但最終的技術(shù)選擇取決于場地條件、污染物特性、修復(fù)時(shí)間和成本要求等，遴選出最佳的修復(fù)技術(shù)，需綜合考慮各方面因素[15]。鑒于本場地污染特征，充分考慮修復(fù)成本和修復(fù)周期，筆者推薦以下幾種修復(fù)技術(shù)方案[16-22]，如表6所示。

表6 修復(fù)技術(shù)方案匯總

與歐美發(fā)達(dá)國家相比，目前，我國尚未建立成熟、完善的污染場地修復(fù)技術(shù)篩選方法和評價(jià)體系，更多依賴專家賦值評分法選擇修復(fù)方法[23]。本場地土壤中污染物主要為苯、1,2-二氯乙烷、三氯甲烷和總石油烴等有機(jī)化合物，污染深度約表層～-5.0 m，綜合評比后原地異位氧化還原法最優(yōu)，其處理效果、修復(fù)成本和施工周期都符合城市發(fā)展對土壤修復(fù)的要求[24]。地下水中污染物苯、1，2-二氯乙烷和總石油烴，污染深度≥7.0 m，原位化學(xué)氧化技術(shù)作為一種去除地下水有機(jī)污染物高效、迅速的修復(fù)方式[25-26]，是較為理想的修復(fù)技術(shù)方案，但藥劑選擇、注藥井位設(shè)置密度、注藥壓力和流速等控制設(shè)計(jì)應(yīng)充分論證，在有條件的情況下，可開展中試試驗(yàn)，獲取必要的技術(shù)參數(shù)[27]。

5 結(jié)論

場地調(diào)查點(diǎn)位設(shè)置應(yīng)在現(xiàn)有技術(shù)規(guī)范、導(dǎo)則的基礎(chǔ)上充分考慮場地歷史生產(chǎn)布局、土壤理化性質(zhì)以及污染遷移轉(zhuǎn)化行為的規(guī)律，并適度加密，以滿足后期修復(fù)范圍的劃定。此外，場地外周邊污染源也應(yīng)重視。

修復(fù)目標(biāo)值是在場地概念模型和特征參數(shù)的基礎(chǔ)上，計(jì)算得出的土壤和地下水風(fēng)險(xiǎn)控制值，因?yàn)閳龅匦迯?fù)是將污染場地的風(fēng)險(xiǎn)降至合適水平，而不是清除全部污染[28]，因此最終風(fēng)險(xiǎn)控制值的確定應(yīng)綜合考慮我國當(dāng)前的修復(fù)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)可行性。

修復(fù)技術(shù)方法的篩序應(yīng)綜合考慮場地條件、污染特征、修復(fù)工期和經(jīng)濟(jì)成本，應(yīng)以場地污染特征為依據(jù)，根據(jù)技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)可行、工期合理、易于驗(yàn)收的原則來確定。

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Study on Environmental Investigation & Assessment of an Organic Contaminated Sites and Remediation Design

Xu Shihao1,Chen Jing2
(1.Changzhou Academy of Environmental Science; 2.Changzhou Environmental Information Center,Changzhou 213022,China）

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 number 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 petroleum hydrocarbon content,And analyze its distribution characteristics in soil and groundwater,and then study the site repair techniques according to the site pollution.

organic contaminated site; soil pollution; groundwater polluted; environmental assessment; repair method

X53

A

1008-9500(2017)11-0013-06

2017-09-23

許石豪（1980-），男，碩士研究生，中級工程師，從事污染場地調(diào)查評估、修復(fù)及環(huán)境監(jiān)理等咨詢工作。