某渣場地下水污染控制研究

陳宣穎 周艷麗 張鑫 陶元

摘要：在全民關注生態(tài)環(huán)境的當下，企業(yè)排污造成地下水污染事件頻繁引發(fā)社會強烈反應。筆者以沙漠地區(qū)某項目為例，研究地下水污染控制方法，制定應急處理與修復方案，在調查水文地質條件和地下水污染情況的基礎上，制定修復方案并進行科學修復。最終污染羽的遷移得到有效控制，地下水水質明顯改善。

關鍵詞：地下水污染;渣場;地下水修復

Abstract：At the moment when the whole people pay attention to the ecological environment， the pollution of groundwater caused by enterprise pollution frequently causes strong social response. Taking a project in desert area as an example， the author studies the methods of groundwater pollution control， formulates the emergency treatment and restoration scheme， and on the basis of investigation of hydrogeological conditions and groundwater pollution，formulates the restoration scheme and carries out scientific restoration. Finally， the migration of pollution plume is effectively controlled，and the quality of groundwater is significantly improved.

Key words：Groundwater pollution;Slag yard;Groundwater remediation

地下水是我們生活環(huán)境的重要組成部分，是生產(chǎn)生活的重要水源之一。然而由于工業(yè)、農業(yè)污染物排放和地下水資源過度開采，我國地下水污染日益加劇。根據(jù)2018年《中國生態(tài)環(huán)境狀況公報》，全國10 168個國家級地下水水質監(jiān)測點中，Ⅰ-Ⅲ類水質監(jiān)測點占13.8%，Ⅳ類占70.7%，Ⅴ類占15.5%，淺層地下水水質總體較差。

渣場中化學污染物隨著雨水和污水下滲進入地下水，可能威脅到飲用水安全，且沙漠地帶存在生態(tài)脆弱、地下水防護能力差的特點，因此對沙漠地區(qū)渣場地下水的污染防控極為重要。

1 渣場地下水污染基本情況

某化工企業(yè)位于沙漠邊緣地帶，因長期向沙漠排放未經(jīng)處理的化工廢水，形成較大渣場，并因污水下滲導致地下水及土壤污染。

為解決該渣場地下水污染問題，首先需清理含污染物的渣土和被污染的土壤，切斷地下水的污染來源，并對地下水嚴重污染區(qū)域采取應急處理措施;然后在調查水文地質條件和地下水污染情況的基礎上，制定修復方案并進行科學修復。

2 應急處理與修復

2.1 固廢與土壤調查

采集渣場固體廢物樣品進行固體廢物屬性鑒別，按照反應性、易燃性、腐蝕性鑒別、浸出毒性鑒別、毒性物質含量鑒別進行了檢測，經(jīng)判斷，渣場固廢屬于一般工業(yè)固廢。采集可能受到固體廢物影響的土壤樣品，檢測結果顯示土壤主要表現(xiàn)為酸性污染，場地下層土壤受酸性物質下滲影響。

根據(jù)調查結果判斷該渣場渣土的水平分布情況和下層的受污染砂土層面積，調查渣土和受污染土壤平均深度，計算得出待處理總量。

2.2 渣土與土壤修復

根據(jù)渣土調查結果，環(huán)境治理和修復工作分兩個階段開展，第一階段對場地內渣土進行中和處置，達標后進行原位回填并安全隔離;第二階段重點進行場地污染土壤的修復。經(jīng)治理，渣場完成渣土及污染土壤處理、回填以及表層沙土、黃土的鋪設。

2.3 地下水應急修復

應急控制修復采用抽出處理的方式，抽水井輪換抽取地下水進行修復。

經(jīng)初步污染源和水文地質調查，在渣場設多口抽水井。應急抽出處理措施使重污染區(qū)的地下水水質有了一定程度上的改變，并且在渣場中心形成地下水降落漏斗，對污染源起到了有效的控制作用。但由于地下水治理難度大、修復周期長，預計未來較長的一段時間內污染物濃度下降速度將趨緩。為加速修復場地地下水污染，還需深入開展場地地下水污染調查，優(yōu)化抽水方案。

3 渣場與地下水修復

3.1 第一階段調查

場地水文地質調查：進行土層鉆探，記錄地層巖性信息，確定場地含水層巖性;再次考察場地地層結構。高程、坐標進行測繪。記錄各個地下水監(jiān)測井水位埋深情況;繪制地下水流場圖，獲取地下水位埋深、地下水流向、水力坡度等信息。進行抽水試驗獲取含水層滲透性、給水度、水力坡度等水文地質參數(shù)。

地下水采樣分析：對渣場區(qū)的抽水井和渣場外的井及進行取樣分析，并優(yōu)化布點方案在渣場補充建設監(jiān)測井。根據(jù)取樣結果，以地下水質量標準與農田灌溉水等作為篩選標準，統(tǒng)計分析場地地下水污染特征及污染范圍。

調查結果顯示，場地30m深度范圍內地層巖性分為兩層，第一層為人工填土，以粉土、細砂素填土為主;第二層一般為第四系沉積層，主要巖性為細砂。場地含水層地層巖性以細砂、粉砂為主，結構松散、孔隙發(fā)育。

依據(jù)《地下水質量標準》（GB T-14848 1993）Ⅳ類等標準進行評價，超標倍數(shù)較高的常規(guī)指標主要有COD、硫酸鹽、pH等;毒理學指標超標倍數(shù)較高的有亞硝酸鹽、砷、鉛、總石油烴等。周邊12口水井的地下水樣品中均未檢出苯系物和硝基苯類場地特征污染物，檢測指標與背景值較接近，兩個淺水井有苯胺類檢出。推斷地下水污染物質已隨地下水徑流、對流、彌散等向下游遷移，基本未遷移至場地周邊及下游監(jiān)測井處，地下水污染主要集中在渣場。

3.2 第二階段調查

現(xiàn)場調查：調查場地地形、地貌及植被覆蓋和地下水開采利用現(xiàn)狀。運用地震折射層析法、電法及瞬變電磁法探測黏土層的連續(xù)性及地下水污染情況。進行單孔穩(wěn)定流非完整井抽水試驗、多孔抽水試驗。

樣品采集：水樣采用低流量取樣儀器或貝勒管進行定深采樣，在總結分析前期工作的基礎上，在渣場內部和渣場周圍共布設30多個采樣井。土樣按照上部密下部疏的原則，對不同深度的巖芯取樣。

調查獲得渣場及其周邊包氣帶厚度及巖性，潛水含水層厚度及巖性，隔水層位置、厚度及巖性，潛水流向、水力梯度、滲透系數(shù)、降深、影響半徑、流速等地下水參數(shù)。調查得知渣場周邊均未開采潛水，主要開采層位為承壓水，并以灌溉為主。

根據(jù)水樣分析檢測結果，渣場內潛水污染嚴重，根據(jù)定深取樣結果深部水較淺部水污染嚴重，主要污染因子為COD、pH、硫酸鹽、TDS等。

根據(jù)調查結果，渣場為污染源分布區(qū)，污染物最遠超標距離約1km，但承壓水基本未受到污染。含水介質的污染也主要集中在渣場內，尤其是渣場北部;根據(jù)潛水的污染情況，渣場東側的含水介質相應也會存在一定的污染。根據(jù)鉆探取芯，發(fā)現(xiàn)隔水層頂部已被腐蝕，若隔水底板全部被腐蝕將對承壓水造成污染。

對渣場地下水COD進行三維模擬，根據(jù)模擬結果可以得到各濃度范圍污染水體的量。該渣場COD濃度>1 000mg/L水體約40萬m3。

由于渣場內潛水污染嚴重，并且隔水底板存在一定的腐蝕現(xiàn)象，現(xiàn)狀條件下污染會向下游遷移，影響下游水質，需及時采取地下水污染阻控修復措施，阻止污染羽的遷移，消除污染承壓水的風險，恢復地下水功能，同時建立地下水監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測地下水污染阻控及修復情況，監(jiān)測污染羽的變化。

3.3 控制修復方案

根據(jù)渣場及周邊潛水含水層水文地質條件、污染特征，對污染源區(qū)和污染羽區(qū)分別制定潛水含水層污染控制修復體策略。

污染源區(qū)的控制修復分為3個階段：第一階段為抽出-處理階段，通過間歇式大降深抽水，首先控制污染源的進一步擴散，抽出污染物，降低污染物濃度，提高地下水的pH值，降低污染對潛水含水層隔水底板的侵蝕作用，消除對承壓含水層的污染風險;同時利用大降深抽水，形成降落漏斗，再對處理水部分回注，利用水位上下波動淋洗含水介質，最終達到修復污染含水介質及水位波動帶介質的目的。當承壓含水層污染風險消除，污染物濃度相對較低后，污染源區(qū)控制修復進入第二階段，采用原位氧化對其進行進一步處理，同時清除潛水含水層剩余污染和處理水回注可能帶來的污染物累積。當污染物濃度降低至滿足場地地下水使用要求（《農田灌溉水質標準》（GB5084-2005）旱作標準，COD<200）后，污染源區(qū)控制修復進入第三階段，主要通過監(jiān)測自然衰減進行被動修復，直至特征污染因子滿足《地下水質量標準》（GB/T 14848-1993）Ⅳ類標準要求[1]。

污染羽區(qū)又分為工程修復區(qū)和監(jiān)測自然衰減區(qū)。污染羽工程修復區(qū)采用原位化學氧化與自然衰減相結合，污染羽監(jiān)測自然衰減區(qū)采用自然衰減的方式，均同時進行跟蹤監(jiān)測與優(yōu)化調整。

抽出-處理是在渣場所處的污染源中心布置抽水井。對比研究單井循環(huán)抽水和井群干擾抽水兩套方案，根據(jù)抽水過程的模擬結果，采用井群抽水作為污染源抽出方案，在修復工程實施過程中先通過現(xiàn)場中試進一步確定抽水過程相關參數(shù)，優(yōu)化抽水方案，同時對水質進行跟蹤監(jiān)測，實時調整抽水方案[2]。

3.4 修復工程監(jiān)測方案

為了掌握地下水修復系統(tǒng)的運行情況、修復系統(tǒng)的有效性、潛水含水層污染變化趨勢，需對修復工程進行跟蹤監(jiān)測。

監(jiān)測內容包括：地下水水位、修復系統(tǒng)運行情況、修復系統(tǒng)有效性、潛水含水層污染范圍和程度變化情況、潛水含水層污染羽演變趨勢、潛水含水層長效監(jiān)測、承壓含水層水質變化情況等。

監(jiān)測布點：根據(jù)地下水污染范圍、程度和設計抽水井位置、影響半徑等因素布設地下水水位監(jiān)測井。

監(jiān)測頻率：修復系統(tǒng)運行初期，所有地下水水位監(jiān)測井每周統(tǒng)測1次，修復系統(tǒng)運行穩(wěn)定，處理效果穩(wěn)定后按照2次/月進行。修復系統(tǒng)運行初期，設置的地下水水質監(jiān)測井均采樣監(jiān)測，監(jiān)測頻率為3次/月，修復系統(tǒng)運行穩(wěn)定后，抽水井和截獲井監(jiān)測頻率按照3次/月，其余監(jiān)測井按照1次/月進行。修復工程結束后將中心抽水井等部分井點作為長期監(jiān)測井，按照1次/2月的頻率進行長期監(jiān)測。

4 地下水修復效果

在現(xiàn)有精度的調查及監(jiān)測條件下，渣場及周邊地下水污染程度及范圍均表現(xiàn)出下降趨勢。通過階段的抽出處理，渣場及周邊地下水COD濃度總體上有所降低、污染范圍有所減小，超標范圍基本在渣場內，地下水位以下1m、10m、25m污染范圍分別減少了60%、77%、34%。

綜上，經(jīng)污染控制修復，形成了較為穩(wěn)定的降落漏斗區(qū)，能夠控制污染羽的遷移，地下水水質得到明顯改善，該渣場地下水污染控制效果顯著。

參考文獻

[1]張伯強.基于MCDA的沙漠地區(qū)污染場地地下水修復技術優(yōu)化方法 [J].環(huán)境工程學報，2016，10（10）：5521-5527.

[2]肖再亮，王飛，灑永芳，等.基于數(shù)值模擬的某臨河工業(yè)固體廢物渣場地下水污染控制研究[J].水資源與水工程學報，2019， 30（2）：95-99.

收稿日期：2020-06-20

作者簡介：陳宣穎（1986-），女，漢族，本科學歷，中級職稱，研究方向為環(huán)境影響評價、環(huán)境咨詢等。

通訊作者：陶元