加油站場地調(diào)查及污染土壤和地下水修復(fù)方法研究

蔡子波(中石化銷售股份有限公司湖北咸寧石油分公司，湖北 咸寧 437100)

0 引言

石油工業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要的支柱產(chǎn)業(yè)，但同時石油加工過程中涉及到多重復(fù)雜的步驟和工序，會產(chǎn)生一定的污染，對環(huán)境保護(hù)帶來壓力。加油站是石油制品的售賣出口，直接關(guān)系到社會生產(chǎn)和人們的生活。隨著近年來人們環(huán)保觀念的提升，加油站土壤和地下水污染問題也逐漸開始受到人們的重視。

1 理論概述

1.1 場地調(diào)查

場地調(diào)查，首先是通過搜集調(diào)查場地的資料、進(jìn)入現(xiàn)場勘察、與現(xiàn)場的人員進(jìn)行交流等方式，對調(diào)查現(xiàn)場的污染情況進(jìn)行了解和識別，同時根據(jù)環(huán)境的接受能力，判定現(xiàn)階段該環(huán)境的污染是否在合適的范圍內(nèi)。若想進(jìn)一步提升鑒別的準(zhǔn)確度，需要調(diào)查人員查閱一系列資料，例如被調(diào)查場地的環(huán)境信息、場地周邊的自然環(huán)境信息以及政府頒布的相關(guān)文件等。根據(jù)搜集到的資料，識別場地的環(huán)境情況，如果環(huán)境情況良好，場地調(diào)查就此結(jié)束，如果環(huán)境情況不符合標(biāo)準(zhǔn)，則需要進(jìn)入初步調(diào)查階段。

初步調(diào)查階段中，需要對場地的土壤或者地下水進(jìn)行采樣調(diào)查，得出其中污染物的含量和種類等信息。確定采樣點需要結(jié)合被調(diào)查場地的面積，以5 000 m2為中間值，面積在5 000 m2以下，采樣點至少為3個；面積超過5 000 m2，采樣點至少為6個，具體的數(shù)量可以結(jié)合實際情況進(jìn)行調(diào)整。如果采樣后的數(shù)據(jù)結(jié)果在國家關(guān)于污染物標(biāo)準(zhǔn)的范圍之內(nèi)，就可以在完成不確定性分析之后，結(jié)束調(diào)查工作。如果調(diào)查結(jié)果嚴(yán)重超標(biāo)，則需要進(jìn)行下一步的調(diào)查。

1.2 加油站污染

石油加工制造業(yè)是污染性較高的行業(yè)。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，加油站的數(shù)量也在不斷增加。近年來，我國關(guān)于加油站油品泄漏事件頻發(fā)，不僅影響加油站的正常經(jīng)營，嚴(yán)重的還會危害群眾的身體健康。當(dāng)前越來越多的社會群眾和政府部門已經(jīng)開始意識到土壤和地下水污染帶來的危害。與發(fā)達(dá)國家相比，我國關(guān)于污染預(yù)防和治理的技術(shù)和能力都存在一定差距，在制定政策方面還尚未健全。在實際的加油站中，加油機和洗車房主要位于地上，儲油罐和輸油管則主要在地下。這些設(shè)施都有可能造成油品泄漏，污染地下水和土壤環(huán)境。這里列舉幾種常見的情況：加油機如果不定期維護(hù)，可能會導(dǎo)致油品泄漏事故；如果洗車房不注意洗車之后的流水，很容易導(dǎo)致油和水混合之后滲透到地下，污染土壤；地下的儲油罐和輸油管長期和地下的空氣以及水分接觸，很容易生銹，造成油料的泄漏；加油站路面長期受到車輛的擠壓，會造成地面的沉降不均，誘發(fā)油品滲透。除此之外，還有非常多加油站污染，一部分可以直接看到，另一部分發(fā)生在隱蔽的位置不易被發(fā)覺。

下面簡要介紹加油站污染的特點。加油站油品本身是一種極易揮發(fā)、有毒性、易擴散和易致癌的物質(zhì)。油品易揮發(fā)的性質(zhì)會造成大氣污染，其中的揮發(fā)性物質(zhì)已經(jīng)被列為PM2.5的主要成分。易擴散性的性質(zhì)會造成土壤和地下水污染。易致癌的性質(zhì)會造成員工及周邊居民的身體不適。有數(shù)據(jù)顯示，多環(huán)芳烴中的一些物質(zhì)是引發(fā)癌癥的原因。長期在高濃度石油制品環(huán)境中工作，輕者會造成頭暈嘔吐，嚴(yán)重的會引發(fā)癌癥。因此，在對加油站污染進(jìn)行修復(fù)時，需要結(jié)合油品本身的性質(zhì)，規(guī)范加油站工作的操作流程和規(guī)章制度，重視油氣回收系統(tǒng)的建設(shè)，根據(jù)不同類型的加油站污染，選擇合適的修復(fù)方式。

1.3 污染土壤和地下水修復(fù)

污染土壤修復(fù)主要是指通過物理、化學(xué)、生物、生態(tài)學(xué)原理，并采用人工調(diào)控措施，使土壤污染物濃(活)度降低，實現(xiàn)污染物無害化和穩(wěn)定化，以達(dá)到人們期望的解毒效果的技術(shù)措施[1]。從現(xiàn)階段的污染土壤修復(fù)方法的發(fā)展來看，主要有使用植物進(jìn)行修復(fù)、利用微生物進(jìn)行修復(fù)、使用化學(xué)手段修復(fù)、使用物理手段進(jìn)行修復(fù)以及綜合性的修復(fù)等。其中物理、化學(xué)、生物的修復(fù)手段已經(jīng)成熟，并且在修復(fù)過程中也取得了良好的效果。主要修復(fù)的內(nèi)容，是由有機污染物和重金屬引起的土壤污染。對污染土壤實施修復(fù)，可以避免污染物進(jìn)入土壤影響農(nóng)作物的生長或者居民的正常食用。這項修復(fù)內(nèi)容能夠有效保護(hù)土地資源，實現(xiàn)土壤的可持續(xù)使用。

地下水修復(fù)是指使用一定的方式，將地下水的水質(zhì)恢復(fù)到原有的狀態(tài)。常用的方式包含抽提、氣提、生物修復(fù)、滲透反應(yīng)墻等[2]。地下水是人類可用水資源的重要組成部分。人類可使用的淡水資源占比本身就很少，一些工業(yè)生產(chǎn)中排出的廢水、廢渣又已經(jīng)影響了一大部分淡水資源，同時，石油輸送管道和儲存罐一旦發(fā)生破損，將會對地下水造成嚴(yán)重的危害，使得淡水資源的緊張形勢更加嚴(yán)峻，甚至還有可能影響到人類的正常生活，例如生活用水、飲食安全、生態(tài)環(huán)境等。因此，地下水修復(fù)必須盡快提上日程，不能僅僅將其作為環(huán)境問題來處理，而是應(yīng)該當(dāng)作一個影響全人類的綜合性問題來解決。

2 環(huán)境調(diào)查的步驟

2.1 鉆孔取樣

在環(huán)境調(diào)查開始時，需要先進(jìn)行鉆孔取樣。鉆孔的工作需要由專業(yè)的鉆探分包商完成，鉆探過程中需要環(huán)境學(xué)者給出建議，使用的鉆機必須符合鉆探工作的標(biāo)準(zhǔn)。先是確定鉆孔的位置，在鉆孔時，需要先用手鉆進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)的探測，明確地下結(jié)構(gòu)和設(shè)施后，就可以使用機械鉆探工具完成鉆探。

鉆孔時，每隔50 cm就要進(jìn)行一次取樣，要用手鉆的取樣器進(jìn)行采集。鉆探的深度以靠近地下水的位置為宜。取出的土壤需要進(jìn)行觀察，確定土壤的類型、鑒別土壤是否被污染以及主要的污染物等。這些信息都需要及時記錄下來。為便于識別工作的進(jìn)行，可以使用離子化檢測器(PID)連續(xù)篩查土壤中的揮發(fā)性氣體，以便識別土壤樣品是否受有機物污染[3]。通過檢測器得出的數(shù)據(jù)選擇出適合送去實驗室的土壤樣品。確定送去實驗室的樣品要進(jìn)行密封處理，并在外部做好標(biāo)簽，將其放置在40 ℃以下的保溫箱中，避免其中的污染物發(fā)生變化。在取樣的過程中還要注重取樣器的清潔，每次取樣之后都要進(jìn)行清洗，避免污染土壤中的污染物質(zhì)交叉污染。

2.2 安裝地下水監(jiān)測井

在完成土壤的鉆孔和取樣之后，就可以安裝地下水監(jiān)測井。一般使用63 mm口井的PVC管和井篩，將土壤淺孔轉(zhuǎn)化為永久地下水監(jiān)測井[4]。需要注意幾點，首先，井篩的縫寬需要控制在0.4 mm左右，安裝鉆探時，地下水位應(yīng)在10～200 cm。其次，要使用濾砂充填鉆孔和PVC管之間的縫隙，隔絕地表水和地下水。安裝完成之后，可以進(jìn)行洗井步驟。在取樣之前，需要先提取約為井水體積2/3的地下水，便于取樣。最后，將取樣的地下水放入樣品瓶中，要做好密封和編碼處理，將其送至實驗室進(jìn)行化驗。同樣需要注意樣品的存放溫度要控制在40 ℃以下。

2.3 進(jìn)行地下水采樣和監(jiān)測

監(jiān)測井安裝以及洗井工作完成之后，就可以對地下水進(jìn)行采集。首先，要確定地下水的水位，需要使用到油水界面儀。其次，使用提取地下水的水管進(jìn)行取水，水量需要控制在3倍井水體積的量。當(dāng)所有監(jiān)測井都采集到一個地下水樣品之后，需要采集一個重復(fù)樣品送至實驗室。

2.4 位置和高程測量

在監(jiān)測井安裝完畢后，對各個監(jiān)測井進(jìn)行位置和高程測量。這個步驟的主要目的是計算地下水的高程，明確地下水的流向以及可能的污染走向。

2.5 質(zhì)量控制

質(zhì)量控制就是保證樣品和重復(fù)樣品是相同的。因為，在實驗室進(jìn)行化驗分析時，需要同時擁有一個地下水和重復(fù)樣和一個空白運輸樣。此外，實驗室在進(jìn)行樣品分析時，也需要保證樣品內(nèi)部的質(zhì)量控制。

3 風(fēng)險評估

完成場地環(huán)境調(diào)查之后，需要進(jìn)行風(fēng)險的評估，這個步驟主要是鑒別加油站污染的程度以及會對人體造成傷害的程度。風(fēng)險評估是修復(fù)工作重要的參考依據(jù)，也是制定修復(fù)計劃的標(biāo)準(zhǔn)來源。一般來說，對加油站的污染進(jìn)行風(fēng)險評估，主要分成兩個等級，第1個等級是層級1(Tier1)，這個等級主要是確定該污染場地是否需要進(jìn)行污染修復(fù)；第2個等級是層級2(Tier2)，這個等級是確定修復(fù)工作中的目標(biāo)值。風(fēng)險評估計算可以參考HJ25.3—2014《污染場地風(fēng)險評估技術(shù)導(dǎo)則》中的要求。

Tied1的風(fēng)險基準(zhǔn)值是根據(jù)污染物的毒理學(xué)參數(shù)、暴露模型及參數(shù)、受體特征、可接受的風(fēng)險系數(shù)等內(nèi)容計算得出的[5]，其最大的優(yōu)點就是不受場地的限制，也不需要建立額外的場地參數(shù)。不同于第2個等級低的數(shù)值，Tied1的數(shù)值更加保守。使用Tier1進(jìn)行風(fēng)險的預(yù)估，能夠計算出所有和石油制品類污染相關(guān)的污染物，并且這種計算模式的適用性更強，原因是無論被檢測的場地?fù)碛性鯓拥臍夂驐l件、環(huán)境條件等，Tied1都能對污染物進(jìn)行精準(zhǔn)的風(fēng)險預(yù)估，且預(yù)估值是多種介質(zhì)中污染物的具體數(shù)據(jù)。

Tier2風(fēng)險評估相當(dāng)于是Tied1的升級版，其中增加了場地特征的參考參數(shù)，并且能精確檢測到污染物的濃度。增加的參數(shù)中包含土壤、地下水、空氣以及建筑物等多種受體，涵蓋的范圍廣泛。使用參數(shù)能夠計算出不同受體受到污染之后的風(fēng)險值，主要是致癌風(fēng)險。致癌風(fēng)險有規(guī)定的等級，計算人員可以對比、判定污染場地的污染程度是否影響人體的健康，以及是否能擁有致癌風(fēng)險。這一評估結(jié)果對之后的修復(fù)工作有著明確的指導(dǎo)意義。

4 修復(fù)方法

在開始正式修復(fù)之前，需要制定完善的修復(fù)方案。這時就需要參照上一步的風(fēng)險評估結(jié)果。風(fēng)險評估中能夠?qū)ξ：M(jìn)行識別、評估毒性的等級，還可以對土壤和地下水進(jìn)行風(fēng)險控制值的計算。在危害識別這一步驟中，最重要的就是建立模型，通過模型展示污染源的產(chǎn)生以及遷移途徑，最終形成受體污染的全過程。根據(jù)識別的結(jié)果，可以判定土壤和地下水的風(fēng)險等級，預(yù)測可能受到污染的潛在受體，以及對人體的影響情況，進(jìn)而制定合適的修復(fù)方案。修復(fù)方案中使用的修復(fù)方式多種多樣，并且隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，開始有了更多高效、低污染的技術(shù)手段，但是很多技術(shù)缺乏豐富的實地使用經(jīng)驗。因此，目前在修復(fù)工作中，使用頻率最高的主要有3種方式，分別是物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)。這3種修復(fù)方式可以單獨使用，也可以結(jié)合使用。下面筆者就針對這3種修復(fù)方式進(jìn)行介紹。

4.1 物理修復(fù)

物理修復(fù)主要有3種方式：第1種是污染土壤淋洗法。顧名思義，污染土壤淋洗法就是使用淋洗的方式將土壤中的污染物沖刷出來，沖刷出的污染物會和水流流向預(yù)先建設(shè)好的抽水井中，使用抽水井將混合起來的污染物抽出，并采用修復(fù)的方式實現(xiàn)對土壤和地下水的修復(fù)。使用這種修復(fù)方法能夠?qū)⑽廴疚锖屯寥婪蛛x開來，一方面能夠避免污染物繼續(xù)滲透帶來的消極影響，另一方面能夠節(jié)省用于修復(fù)的時間。第2種物理修復(fù)的方式是地下水抽出。這種方法需要借助地下水監(jiān)測井，在抽出之前先要按照修復(fù)場地地下水的流向以及污染的區(qū)域劃定抽出范圍，然后在適當(dāng)?shù)奈恢冒惭b抽水泵，將被污染的地下水抽至地面上，進(jìn)行接下來的修復(fù)處理。這種方法的使用成本較低，環(huán)境優(yōu)勢較大，適用于一些污染程度較小的土壤和地下水修復(fù)，對一些污染程度較大的效果并不明顯。第3種物理修復(fù)的方法是氣相抽提法。這種修復(fù)方法是利用了大氣壓強和抽提氣壓之差，這樣被污染的土壤中一些易揮發(fā)的污染物就可以通過抽提的方式提取出來，對這些抽提出的污染物可以進(jìn)行后續(xù)的處理，以達(dá)到修復(fù)被污染土壤的目的。這種方法的優(yōu)點就是操作簡潔、成本較低，但是這種方式存在一定的局限性，那就是修復(fù)的對象較少，只針對容易揮發(fā)的污染物有明顯的作用，而實際上被污染的土壤中會有非常多不易揮發(fā)的污染物。

4.2 化學(xué)修復(fù)

化學(xué)修復(fù)主要有2種方式：第1種是滲透性反應(yīng)墻技術(shù)，這種方式需要借助滲透性墻體，在墻體中會放置一些用于化學(xué)反應(yīng)的藥劑，將墻體安裝在地下水的污染源頭，可以起到很好的修復(fù)作用。被污染的地下水在經(jīng)過滲透墻時，一部分污染物會和墻體中的化學(xué)試劑發(fā)生反應(yīng)，將污染物降解成易于處理的物質(zhì)。除了發(fā)生化學(xué)反應(yīng)之外，滲透墻還可以起到阻隔污染的作用，安裝的滲透墻能將一部分污染物控制在污染源頭，避免污染物的擴散。這種技術(shù)主要使用在一些含有金屬或其他溶解性污染物質(zhì)的地下水中。但是這種技術(shù)對環(huán)境有一定要求，大部分的加油站場地并不能使用這項技術(shù)。因此，大部分加油站使用的是第2種化學(xué)修復(fù)的方式，即原位化學(xué)氧化修復(fù)。第2種是原位化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)，這種技術(shù)需要使用到環(huán)保監(jiān)測井。通過監(jiān)測井將具有修復(fù)作用的化學(xué)試劑注入被污染的地下水中，其中一部分污染物能夠和化學(xué)試劑產(chǎn)生反應(yīng)，加快污染物的分解。目前，絕大多數(shù)污染物都可以使用這種修復(fù)技術(shù)達(dá)到修復(fù)目的，這種修復(fù)技術(shù)使用最多的化學(xué)氧化藥劑是過氧化氫，且修復(fù)方式對加油站的污染治理有非常明顯的作用。該技術(shù)的優(yōu)點是設(shè)備簡單，在進(jìn)行修復(fù)時不會對加油站的正常運行造成影響。

4.3 生物修復(fù)

生物修復(fù)主要有兩種技術(shù)：第1種是自然衰減。自然環(huán)境本身擁有一定的自我凈化能力，土壤環(huán)境也不例外，其中的微生物可以分解一些污染物，起到修復(fù)土壤的作用。但是這種修復(fù)方法不單獨使用，通常是結(jié)合其他的方式共同使用。使用這種方法需要制定一個長期的監(jiān)測方案，用于監(jiān)測土壤中污染物的變化情況。這種方法在使用過程中的局限性較大，只能使用在一些污染物成分較為簡單、污染程度較小的區(qū)域，并且這種方式生效的時間較長。但是加油站的活動較為頻繁，并不適用于單獨使用自然衰減的方式。因此，如果要使用這種方式修復(fù)地下水和土壤的污染，就需要結(jié)合原位化學(xué)氧化修復(fù)，一方面能夠保證不會產(chǎn)生新的污染物，另一方面也可以加快修復(fù)的時間。第2種是地下水曝氣修復(fù)。這種方法需要借助注氣井，將壓縮空氣注入到地下水飽和區(qū)。壓縮空氣可以滲透到地下水飽和區(qū)，并帶動一些揮發(fā)性較強的污染物上移至土壤表層[6]。這種方式適用于污染物種類為揮發(fā)性有機物污染的環(huán)境中，盡管修復(fù)的成本較低，但是單獨使用的效果不佳。

5、 關(guān)于加油站污染對策的建議

加油站污染大多是長期累積造成的。因此，筆者將從以下提出建議，以降低污染物的產(chǎn)生，幫助加油站實現(xiàn)更好的運營和建設(shè)。第一，無論是加油站的工作人員，還是周邊的居民，都盡量避免飲用地下水，特別是一些已經(jīng)遭受到污染的加油站，更要避免直接飲用地下水。避免污染物滲透至地下水后被飲用，影響身體健康。第二，要定期對加油站內(nèi)部的地面進(jìn)行保養(yǎng)和維護(hù)。如果發(fā)現(xiàn)地面開裂要及時修復(fù)。水泥地面在建設(shè)時，要使用高質(zhì)量的水泥，并且盡量加厚水泥的厚度，同時提升水泥地面的使用年限，降低污染物的滲透和上移。第三，在設(shè)計加油站的內(nèi)部結(jié)構(gòu)時，盡量避免地下室或者封閉性的結(jié)構(gòu)。一方面能夠避免這類型結(jié)構(gòu)對污染物的累積，另一方面能夠降低風(fēng)險系數(shù)。建筑物的外部結(jié)構(gòu)要保證厚度，減少污染蒸汽的滲透。

6 結(jié)語

加油站關(guān)乎一個地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也關(guān)乎到周邊居民的健康，因此，要重視對加油站污染土壤和地下水的修復(fù)工作，選擇更有效的修復(fù)方式，以降低污染影響的范圍。