某多環(huán)芳烴污染場(chǎng)地土壤修復(fù)方案設(shè)計(jì)

董佩瑾

(上海市巖土地質(zhì)研究院有限公司，上海 200072)

1 引言

近年來(lái)，隨著城市化進(jìn)程的加快和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，土壤污染問(wèn)題日益突出，國(guó)家《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(即“土十條”)的發(fā)布，更使得土壤修復(fù)工程備受關(guān)注。根據(jù)上?！蛾P(guān)于保障工業(yè)企業(yè)及市政場(chǎng)地再開(kāi)發(fā)利用環(huán)境安全的管理辦法》(滬環(huán)保防)[2014]188號(hào))要求，須對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)超過(guò)可接受水平的污染場(chǎng)地進(jìn)行修復(fù)治理。本文以上海某多環(huán)芳烴污染場(chǎng)地為例，介紹了該場(chǎng)地土壤修復(fù)方案編制流程，以指導(dǎo)后續(xù)修復(fù)工程實(shí)施工作。

2 污染場(chǎng)地調(diào)查階段工作量匯總

污染地塊位于上海市青浦區(qū)，總占地面積約為43000 m2。場(chǎng)地歷史上為工業(yè)用地，規(guī)劃作為商辦用地。

初步調(diào)查以40m×40m的精度布點(diǎn)，在場(chǎng)內(nèi)共設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)28個(gè)，其中包括28個(gè)場(chǎng)內(nèi)土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)(采集深度)、14個(gè)場(chǎng)內(nèi)地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)。樣品檢測(cè)重金屬、總石油烴，揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)物。分析結(jié)果顯示場(chǎng)內(nèi)部分點(diǎn)位土壤樣品存在多環(huán)芳烴超標(biāo)現(xiàn)象。

詳細(xì)調(diào)查階段以初調(diào)污染點(diǎn)位為中心，四周相距20m處各布設(shè)4個(gè)土壤采樣點(diǎn)，共加密布設(shè)15個(gè)土壤采樣點(diǎn)，在原超標(biāo)深度上下以0.5m為間隔各采集2～3層土壤樣品，共采集46個(gè)土壤樣品送至實(shí)驗(yàn)室對(duì)初調(diào)超標(biāo)污染物分析。

對(duì)初步調(diào)查和詳細(xì)調(diào)查超標(biāo)點(diǎn)位污染物進(jìn)行人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，結(jié)果顯示S3-1(采樣深度為0～0.2m)和S4-1(采樣深度為0～0.2m)土壤樣品中苯并(a)芘和苯并(b)熒蒽致癌風(fēng)險(xiǎn)超過(guò)人體健康可接受水平，并通過(guò)計(jì)算控制值并與上海市敏感用地篩選值進(jìn)行比對(duì)，確定出兩者的修復(fù)目標(biāo)參考值分別為0.4mg/kg和0.7mg/kg。

表1 土壤關(guān)注污染物風(fēng)險(xiǎn)修復(fù)目標(biāo)參考值的確定 (單位：mg/kg)

3 修復(fù)方案設(shè)計(jì)

3.1 場(chǎng)地概念模型

根據(jù)鉆孔資料，場(chǎng)地下6.0米范圍內(nèi)揭露的土層主要由雜填土、素填土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土(未穿)組成，各土層厚度分別為0.3～1.2m、0.9～1.5m、2.3～3.4m。

場(chǎng)地污染類(lèi)型為苯并(a)芘、苯并(b)熒蒽復(fù)合污染。以C苯并(a)蒽=0.4mg/kg和C苯并(b)熒蒽=0.7mg/kg作為修復(fù)指導(dǎo)值，可估算出項(xiàng)目場(chǎng)內(nèi)需要采取修復(fù)治理的土壤范圍約4500m2，深度約0.7m，修復(fù)土方量約3500m3。

圖1 表層土壤苯并(a)芘修復(fù)范圍(以玫紅色線框?yàn)檫吔?

圖2 表層土壤苯并(b)熒蒽修復(fù)范圍(以綠色線框?yàn)檫吔?

圖3 表層土壤苯并(a)芘、苯并(b)熒蒽復(fù)合垂向修復(fù)范圍(以玫紅色線框?yàn)檫吔?

3.2 修復(fù)技術(shù)手段篩選

綜合分析有機(jī)污染土壤修復(fù)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合場(chǎng)地實(shí)際情況，綜合考慮修復(fù)時(shí)間、經(jīng)濟(jì)效益、修復(fù)成果來(lái)看，異位高級(jí)氧化技術(shù)最適合本污染場(chǎng)地有機(jī)污染土壤的修復(fù)。

表2 有機(jī)污染土壤修復(fù)手段比選結(jié)果

3.3 修復(fù)方案制定

3.3.1 作業(yè)區(qū)建設(shè)

平整場(chǎng)地后，就近構(gòu)建約4500m2的防滲儲(chǔ)存修復(fù)作業(yè)區(qū)(圖4)，作業(yè)區(qū)底部采用土工布+HDPE膜進(jìn)行雙層防滲(性能參數(shù)見(jiàn)表3、表4)；為防止降雨污水?dāng)y帶污染土壤顆粒物外溢導(dǎo)致作業(yè)區(qū)外圍污染，在作業(yè)區(qū)四條邊界建設(shè)高50cm、寬20cm的防水圍堰。

圖4 污染土壤修復(fù)作業(yè)區(qū)(黃色區(qū)域)構(gòu)建示意圖

表3 防滲膜規(guī)格

表4 土工布規(guī)格

3.3.2 修復(fù)試劑的選取及添加比例確定

本方案計(jì)劃采用的化學(xué)氧化藥劑為催化過(guò)氧化氫類(lèi)藥劑。在過(guò)渡屬離子(如Fe2+、Ag+)條件下，H2O2會(huì)產(chǎn)生氧化還原電位高達(dá)2.80V 的羥基自由基(OH-)，高效氧化降解有機(jī)污染物。

本項(xiàng)目采集S4位點(diǎn)的污染土壤為研究對(duì)象，研究不同藥劑添加量對(duì)目標(biāo)污染物降解效率影響，具體實(shí)驗(yàn)過(guò)程為：稱(chēng)取適量污染土壤添加至燒杯中，量取適量水添加到含有污染的土壤中，劇烈攪拌，反應(yīng)體系pH值控制在2～4，配制合適藥劑，將其按照一定速度添加到土壤中，直至藥劑添加完畢，繼續(xù)攪拌，待無(wú)氣泡釋放，停止攪拌，靜止養(yǎng)護(hù)1天(圖5)。小試結(jié)果表明：當(dāng)芬頓試劑添加比例為1%及以上時(shí)，苯并(a)芘和苯并(b)熒蒽就能達(dá)到本項(xiàng)目修復(fù)目標(biāo)要求(表5)。

圖5 小試實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)照片

表5 多環(huán)芳烴污染土壤修復(fù)前后濃度對(duì)比表 單位：mg/kg

3.3.3 修復(fù)工藝流程

土壤修復(fù)技術(shù)路線見(jiàn)圖6。

圖6 土壤修復(fù)技術(shù)路線圖

4 結(jié)論與建議

(1)根據(jù)前期場(chǎng)地環(huán)境調(diào)查、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等工作成果可以得出：經(jīng)裁彎取直后劃定的修復(fù)范圍為一矩形區(qū)域，面積約4500m2，修復(fù)深度約0.7m，理論修復(fù)土方量約3500 m3。本污染場(chǎng)地內(nèi)苯并(a)芘和苯并(b)熒蒽的修復(fù)目標(biāo)值分別為0.4mg/kg和0.7mg/kg。

(2) 從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境安全以及業(yè)主需求等多角度比選，本修復(fù)方案推薦的修復(fù)技術(shù)為原場(chǎng)異位化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)，推薦的氧化劑為芬頓(Fenton)試劑(H2O2/Fe2+)，經(jīng)小試實(shí)驗(yàn)分析，氧化劑的添加比例為1%。

(3) 芬頓試劑在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱和氣體，需充分考慮施工安全隱患及其對(duì)周邊環(huán)境的影響(如蒸汽侵入)，故修復(fù)工程需具有豐富現(xiàn)場(chǎng)操作經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員指導(dǎo)。