重金屬污染地塊風(fēng)險(xiǎn)評估及土壤修復(fù)技術(shù)探析

谷艾婷

（太原市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與科學(xué)研究中心，山西 太原 030002）

1 工程概況

某重金屬污染地塊位于我國山西省境內(nèi)，附近有一個(gè)生產(chǎn)五金塑料的工廠，所以地塊受到了污染。地質(zhì)條件：該污染地塊主要是由砂壤土、黏土以及中壤土共同構(gòu)成的。同時(shí)，該地塊有第四系人工填土，其中包含素填土與雜填土，素填土中含有大量的砂土與粉質(zhì)黏土以及少量的礫石，而雜填土中含有大量的磚塊與少量的砂礫與碎石[1]。其次，該地塊當(dāng)中的粉質(zhì)黏土、細(xì)砂以及淤泥質(zhì)土呈現(xiàn)出了連續(xù)分布的特點(diǎn)。水文條件：山西省地處黃河中游為華北地區(qū)的一個(gè)隆起臺地，該省地形從東北向西南傾斜，因此地下水的流向?yàn)闁|北→西南，全省河流地表水水體普遍受到污染，多分布于距離河段較近區(qū)域。

2 地塊污染情況

2.1 土壤污染情況

在對土壤進(jìn)行檢測后發(fā)現(xiàn)土壤中含有大量的銅、鉛、鎳、鎘、汞以及砷等污染物，其中銅、鉛、鎳的含量最大。同時(shí)，土壤當(dāng)中也含有總石油烴、揮發(fā)性有機(jī)物、半揮發(fā)性有機(jī)物等污染物，但這些污染物的含量在允許范圍內(nèi)。同時(shí)，該污染地塊一共有一處重金屬鉛污染區(qū)，兩處重金屬銅、鎳污染區(qū)。重金屬鉛污染區(qū)的面積為266 m2，最大污染深度是1 m。兩處重金屬銅、鎳污染區(qū)的面積分別是3 710 m2和5 800 m2，且最大污染深度分別是15 m 和13 m。

2.2 地下水污染情況

在對地下水進(jìn)行檢測后發(fā)現(xiàn)，地下水當(dāng)中也含有銅、鉛、鎳、鎘、汞以及砷等污染物，其中銅和鎳這兩種污染物的含量超標(biāo)。

3 重金屬污染地塊風(fēng)險(xiǎn)評估

3.1 土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評估

該地塊已經(jīng)被發(fā)展中心收購，且被劃分為了商業(yè)用地與居住用地。所以該地塊屬于二類居住用地，需要對該地塊進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評估。在明確土壤樣品之后需要對樣品進(jìn)行檢測，最終發(fā)現(xiàn)土壤當(dāng)中的銅和鎳會通過皮膚接觸、顆粒物暴露等途徑進(jìn)入到人體中，繼而威脅人體健康。從相關(guān)指標(biāo)來看，該地塊的銅對居住人員的非致癌風(fēng)險(xiǎn)危害商是4.51，屬于不可接受程度。鎳對居住人員的非致癌風(fēng)險(xiǎn)危害商是6.25，屬于不可接受程度，且其致癌風(fēng)險(xiǎn)是1.37×10-5，也屬于不可接受程度[2]。此外，該地塊的鉛也會對未來居住人員的身體健康產(chǎn)生較大影響。從整體情況來看，該地塊的銅、鎳等污染物會對未來的居住人員產(chǎn)生影響，需要通過有效措施進(jìn)行土壤修復(fù)。

3.2 地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評估

該地塊地下水中的銅、鎳等污染物不具備發(fā)揮性，所以不會吸入到室內(nèi)與室外的地下水蒸氣中，同時(shí)這一地塊不屬于地下水開采區(qū)域，不會直接引用該地塊的水。所以，地下水中的銅、鎳污染物不具備致癌風(fēng)險(xiǎn)以及非致癌危害，不會對人體健康產(chǎn)生影響。在開發(fā)和利用該地塊的過程中只需要做好土壤修復(fù)工作與地下水管控工作即可，不需要對地下水進(jìn)行修復(fù)。

4 土壤修復(fù)技術(shù)

從《建設(shè)用地土壤修復(fù)技術(shù)導(dǎo)則》等相關(guān)文件來看，技術(shù)人員需要綜合分析重金屬污染地塊的地質(zhì)條件、水文條件、污染物類型等各方面情況并分析該地塊未來的使用規(guī)劃，科學(xué)選擇土壤修復(fù)技術(shù)。

4.1 重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)

4.1.1 淋洗技術(shù)

淋洗技術(shù)主要是利用淋洗液去除土壤當(dāng)中的污染物。在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，技術(shù)人員需要利用淋洗液清洗土壤，將土壤顆粒與污染物分離開來。當(dāng)土壤清洗干凈之后需要對含有污染物的廢液進(jìn)行有效處理。即技術(shù)人員需要利用淋洗液處理與回收設(shè)備處理廢液。其次，在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)也需要對土壤進(jìn)行分類處理。此外，技術(shù)人員應(yīng)控制好技術(shù)應(yīng)用成本。土壤物理性質(zhì)會影響到淋洗技術(shù)的應(yīng)用成本，若土壤中的黏土含量在25%以上就不能應(yīng)用這一技術(shù)。

4.1.2 水泥窯協(xié)同處置技術(shù)

水泥窯協(xié)同處置技術(shù)即利用回轉(zhuǎn)窯對污染土壤與水泥生料進(jìn)行高溫煅燒，從而分解污染土壤當(dāng)中的有機(jī)污染物。相比于其他土壤修復(fù)技術(shù)，該技術(shù)具有無害化處理的優(yōu)勢。同時(shí)，相比于其他修復(fù)技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用成本相對較低，比較適用于大量污染土壤的修復(fù)。但是，該技術(shù)對水泥窯進(jìn)料和排放系統(tǒng)以及土壤礦物成分等各方面的要求較高，所以在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，需要對普通水泥窯投料口進(jìn)行改造。同時(shí)，也需要確保處理過程中不會對水泥及其產(chǎn)品產(chǎn)生不良影響。此外，在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)也需要獲得環(huán)保部門的批準(zhǔn)。

4.1.3 固化、穩(wěn)定化技術(shù)

固化/穩(wěn)定化技術(shù)主要包括固化技術(shù)與穩(wěn)定化技術(shù)，這兩種技術(shù)的原理相似。

1）固化技術(shù)。主要是將水泥等物質(zhì)與土壤混合起來，從而將土壤中的污染物包裹起來，增強(qiáng)污染物的穩(wěn)定性。在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，技術(shù)人員需要將水泥等固化劑與污染土壤混合起來，當(dāng)混合物完全干燥硬化之后，需要在原地或其他地方對混合物進(jìn)行處置。與其他修復(fù)技術(shù)相比，固化技術(shù)可以降低土壤污染物分散到周圍環(huán)境中的幾率。同時(shí)，當(dāng)混合物受到雨水影響時(shí)，其中的污染物也不會溶解在水中。

2）穩(wěn)定化技術(shù)。主要是利用硫化物、磷酸鹽等反應(yīng)劑將土壤污染物轉(zhuǎn)變?yōu)槎拘暂^低的物質(zhì)。例如，技術(shù)人員可以利用石灰處理污染土壤。在處理過程中，石灰會與重金屬發(fā)生反應(yīng)繼而形成金屬氫氧化物沉淀，便不會從土壤當(dāng)中擴(kuò)散開來。

固化、穩(wěn)定化技術(shù)具有操作簡單、成本低、排放量小等優(yōu)勢，但是只能將污染物固定在土壤當(dāng)中，不能將其從土壤中排出，所以這些土壤也不能被利用。

4.1.4 化學(xué)氧化技術(shù)

在應(yīng)用化學(xué)修復(fù)技術(shù)時(shí)，需要在污染土壤當(dāng)中注入適量的化學(xué)氧化劑，使其與土壤中的污染物產(chǎn)生氧化反應(yīng)，從而達(dá)到降解污染物的目的。在處理過程中常用的氧化劑有過氧化氫、臭氧、高錳酸鹽等，技術(shù)人員需要根據(jù)土壤污染物的初始濃度以及目標(biāo)污染物的反應(yīng)機(jī)理明確處理周期[3]?；瘜W(xué)氧化技術(shù)的成本相對較低，且適用于多種污染土壤，但是可能會改變土壤的鐵離子、有機(jī)質(zhì)等指標(biāo)，會影響到土壤的利用，所以技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況選擇處理技術(shù)。

4.1.5 阻隔填埋技術(shù)

阻隔填埋技術(shù)主要是利用土壤阻隔覆蓋系統(tǒng)以及土壤阻隔填埋系統(tǒng)對土壤進(jìn)行阻隔和填埋。土壤阻隔覆蓋系統(tǒng)是由監(jiān)測系統(tǒng)、土壤覆蓋系統(tǒng)以及土壤阻隔系統(tǒng)共同構(gòu)成的。其中，監(jiān)測系統(tǒng)是由上下游監(jiān)測井構(gòu)成的；土壤覆蓋系統(tǒng)是由人工合成材料覆蓋層、砂層、黏土層等構(gòu)成的；土壤阻隔系統(tǒng)是由泥漿墻、HDPE 膜等材料構(gòu)成的。而土壤阻隔填埋系統(tǒng)也是由諸多部分共同構(gòu)成的，例如監(jiān)測系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、防滲阻隔系統(tǒng)當(dāng)中。在構(gòu)建土壤阻隔填埋系統(tǒng)時(shí)需要應(yīng)用HDPE 膜、土工布、土工排水網(wǎng)等材料。同時(shí)，技術(shù)人員也需要綜合分析污染地塊的修復(fù)需求，判斷是否需要構(gòu)建氣體抽排系統(tǒng)等系統(tǒng)。

4.1.6 微生物修復(fù)技術(shù)

微生物修復(fù)技術(shù)可以降解和轉(zhuǎn)化土壤中的污染物。在應(yīng)用微生物修復(fù)技術(shù)時(shí)，技術(shù)人員需要確保污染土壤中存在大量具備代謝功能的微生物，從而降解土壤中的有機(jī)化合物、轉(zhuǎn)化土壤中的重金屬。其次，技術(shù)人員也需要確保土壤中的有機(jī)化合物具備可生物降解性。為生物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用范圍較為廣泛，不僅可以修復(fù)污染土壤，也可以修復(fù)污染地下水，所以技術(shù)人員可以利用該技術(shù)進(jìn)行大面積土壤的修復(fù)。

4.2 修復(fù)技術(shù)篩選方法

雖然大多數(shù)土壤修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用范圍都十分廣泛，但技術(shù)人員也需要根據(jù)污染土壤的實(shí)際情況篩選合適的修復(fù)技術(shù)，優(yōu)化修復(fù)效果。例如，在該工程當(dāng)中，土壤中的污染物主要是銅、鉛以及鎳等重金屬，且土壤是由粉質(zhì)黏土構(gòu)成的，所以不能應(yīng)用熱脫附技術(shù)、化學(xué)氧化技術(shù)，可以應(yīng)用固化、穩(wěn)定化技術(shù)、水泥窯協(xié)同處置技術(shù)以及阻隔填埋技術(shù)。

4.3 修復(fù)技術(shù)評估

在初步篩選土壤修復(fù)技術(shù)之后，技術(shù)人員還需要利用評估工具，如下頁表1 所示。分析各項(xiàng)技術(shù)的指標(biāo)。在評估過程中，技術(shù)人員需要明確評估標(biāo)準(zhǔn)。例如，可接受性的評估標(biāo)準(zhǔn)為4 分完全可以接受，3 分可以接受，2 分勉強(qiáng)可以接受，1 分為局部可以接受。從評估結(jié)果來看，水泥窯協(xié)同處置技術(shù)的評分最高，其次是固化/穩(wěn)定化技術(shù)與阻隔填埋技術(shù)。所以，技術(shù)人員可以將這些技術(shù)結(jié)合起來，優(yōu)化修復(fù)效果。

表1 土壤修復(fù)技術(shù)評估

5 結(jié)語

從風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果來看，重金屬污染土壤中存在銅、鎳以及鉛等污染物，具有較大的致癌風(fēng)險(xiǎn)，而地下水中的污染風(fēng)險(xiǎn)相對較小。為此，應(yīng)做好污染土壤的修復(fù)工作，加大地下水污染的管控力度?？梢岳昧芟醇夹g(shù)、化學(xué)氧化技術(shù)、阻隔填埋技術(shù)等修復(fù)技術(shù)進(jìn)行土壤聯(lián)合修復(fù)，將土壤風(fēng)險(xiǎn)控制在合理范圍內(nèi)。