前 言
土壤的有機汙染問題是(shì)全世界範圍內廣泛關注的(de)環境問題之一。土壤中有機(jī)汙染物的來源包(bāo)括工業泄露和溢出,石油庫和化學品庫泄露,農藥濫用,清潔劑、油(yóu)、防(fáng)凍液隨意(yì)處置,生活垃圾不當(dāng)處置,垃圾填埋場和(hé)垃圾(jī)堆場(chǎng)等[1]。每年有大量的有機物(wù)釋放(fàng)到土壤環境中,包括芳香化合物[2]、多(duō)氯代有機物[3]、農藥、石油[4]等,其中大部分的(de)汙染(rǎn)物是難溶的、有毒的、致突變(biàn)的,甚至是致癌的,對人類健康和生態係統有著(zhe)巨大的危害。近年來,我國開始逐漸關注有機汙染物造成的(de)土壤汙(wū)染(rǎn)問題,並進行有機汙染土壤修複技術的研(yán)究[5,6,7]。但由於汙染(rǎn)場地的複雜性,不同地質地理環境對修複方法的選(xuǎn)擇(zé)性不同,傳統的理論研究與實際應用存在一定的不匹配性,修複方(fāng)法選擇上的失誤可能導致難以(yǐ)估量的損失。因此,對於不同(tóng)汙染場地進行全麵的場前調查,充(chōng)分考慮其各方麵的因(yīn)素(sù),選擇合適的修複方法至關重要。本文(wén)介紹了目前有(yǒu)機物汙染土壤修複的常用技術(shù)以及有機汙(wū)染土壤修(xiū)複的(de)三個典型案例,為我國有機汙染土壤修複工作提供借鑒。
01有機汙染土壤修複(fù)技(jì)術(shù)
有機汙染土壤修複技術種類較多,表1中總結了(le)國內外常用的幾種修複技術。目前(qián),異位熱脫附和原位化學氧(yǎng)化技術是應用最廣泛的有機土壤修複技術[9,10],其處理效果、成本和周期都符合城市(shì)對(duì)土壤(rǎng)修複的要求。其中熱脫附技術對於處理鹵代有機(jī)物(wù)、非(fēi)鹵代的半揮發性有機物、多氯聯(lián)苯、以及高濃度的疏(shū)水(shuǐ)性(xìng)液體等(děng)汙(wū)染物有優勢,但這項技術會破壞土(tǔ)壤結構和生物係統(tǒng)。土壤淋洗有濃縮汙染物的能力(lì),因此可以(yǐ)作為其(qí)他技術的預處理,減少待處理的土壤(rǎng)體積,降低總費用[11]。微生物(wù)修複技(jì)術最常用於降解土壤中的石油烴[12,13],這項技術是環境友好的,但是修複周期過長。此(cǐ)外,在選擇具體的土壤修複(fù)技術時,應(yīng)根據汙(wū)染物和土壤性質、處(chù)理時間、成本等(děng)因素進行全麵比較。
02有機汙染土壤(rǎng)修複案例
2.1 原地異位熱脫附(fù)修複技(jì)術—梅鋁地塊汙染(rǎn)修複工程(chéng)
廣州市天河區牛利(lì)崗北街(jiē)168號梅花鋁材廠地塊(以下簡稱“梅鋁地塊”)土地權為(wéi)寶武集團廣東韶關鋼鐵有限公司,其先後被用作為半(bàn)導體材料廠和有色金屬加(jiā)工廠主要生產、加工鋁合金材料以及鋁合金型材和半導體材料。2019年3月,廣東省環境科學研究院根據初步(bù)調查和詳細調查結果,開展場地風險評估工作。根據調查評估結(jié)果,該場地存在一定的環境風險,土壤中主要汙(wū)染物為萘、苯(běn)並(a)蒽、苯並(b)熒蒽、苯並(a)芘、二苯並(a,h)蒽。場(chǎng)地(dì)在模具車間、擠(jǐ)壓車間及氧化車間存在多環芳烴的超篩選值,其中模具車間和擠壓(yā)車間需要使用大量潤滑油(yóu),且需要柴油、重油等提供動力,因此(cǐ)生產(chǎn)過程中跑冒滴漏及原輔材料的溢(yì)灑(sǎ)可能是導致生產區生產車間土壤汙染的主要原因。
該項目選定方案為:汙染土壤從汙染區域開(kāi)挖後,運輸至修複車間的預處(chù)理車間,進行篩(shāi)分破碎(suì)處理,篩分下來的大粒(lì)徑渣塊(kuài)(大於50mm的粗顆粒),集中收(shōu)集(jí)至衝洗(xǐ)係統進行清洗,以去(qù)除附著(zhe)在渣塊上的各類汙染物。清洗幹淨(jìng)的渣塊在檢測合格後資源化利用或進行基坑回填。小於50mm的細顆粒汙染土壤進行熱脫附處理有(yǒu)機(jī)物汙染,驗收合格後回填至本場地內。衝洗後產生的汙水進入汙水處理站(zhàn)進行處理後,循(xún)環利(lì)用。汙水(shuǐ)處(chù)理站產生的汙(wū)泥經過(guò)脫(tuō)水後作為汙染土壤運至修複單元進行處理。具體流程如(rú)圖1。
項(xiàng)目(mù)總處理土方量約為4370.36m3,曆時(shí)92天。處理後各目標汙染物均小(xiǎo)於或等於目標值,分別為萘5.5mg/kg、苯並(a)蒽25 mg/kg,苯並(b)熒蒽5.5 mg/kg,苯並(a)芘0.55 mg/kg、二(èr)苯並(a,h)蒽0.55mg/kg。
2.2 原位化學氧化-異位固化/穩定化技術—廣東四(sì)明燕塘乳業公司地塊汙染修複工程
廣東四明燕塘乳業公司地塊位(wèi)於天河區沙太(tài)南路以北的燕塘工業園內,占地(dì)麵積(jī)為1.99hm2。其北側為(wéi)廣東燕塘獸藥有限公(gōng)司,南(nán)側為廣東(dōng)大日生物化學製藥有限公(gōng)司,東側(cè)為石(shí)油大學,西側為怡新花園。受製藥(yào)公司和石油大學的(de)影響,2017年在土地性質變更時,通過相關單位對其進行場地環境調查(chá)及風險評價,發現該地塊的鉛和總石油烴的含量嚴重超標,汙染深度最深埋深達(dá)16.5m。
該(gāi)項目選定方案為原位化學(xué)氧化與異位固化/穩定化技(jì)術相結合的方法。單受(shòu)石油烴汙染(rǎn)的土壤,采用原(yuán)位化學(xué)氧化技術(shù)進行修複,工藝為化學氧化注入井在原(yuán)位進行固化(huà)穩定化。單重金屬鉛汙染的土壤,采用異位固化(huà)/穩定(dìng)化技術進(jìn)行修複:首先,對汙染土壤進行清挖(wā),運輸至固化/穩定化(huà)修複區,將其篩分破碎處理後,進行固化/穩定化處理,對於(yú)修複後檢測合格的土壤,進行場內阻隔填埋。對於複合(重金屬鉛和有機物石油烴)汙染土壤,先采(cǎi)用原位化(huà)學氧化技術進行(háng)修複,達標後再采用異位固化/穩定化技(jì)術進行修(xiū)複。具體流程如圖2。
該項目總工期曆(lì)時214日,汙染土壤修複方量共計4468m3。經修複後檢測土壤合格。
2.3 原地異位熱脫附-固定/穩定化修複技術—廣船地塊汙染修複工程
廣船一期地塊位於(yú)廣(guǎng)州市荔灣區芳村(cūn)大道南40號,占地麵積約(yuē)12.38萬平方米。1993年以來,年造船能力超過20萬載重噸。2015年,廣州市土委(wěi)會(huì)議定廣船舊廠房改造地塊由(yóu)市城市更新局納入(rù)“三舊”改造年度實施計劃,擬將規劃用地調整為商業居住等綜(zōng)合用地性(xìng)質。受(shòu)該行業影響,相關(guān)單(dān)位進行場地環境調(diào)查和風險評估工(gōng)作後發現,砷、汞、鎳、鉛、苯並(a)芘及二苯並(a, h)蒽嚴重超標。汙(wū)染(rǎn)土壤分為重金屬汙染土壤、多(duō)環芳烴汙染土壤、以及重金屬(shǔ)和多環芳烴複合汙染土壤三種。
項目修複方案選定(dìng)為:單受多環芳烴汙染的土(tǔ)壤,經熱脫(tuō)附(fù)處置後合格進行原場地回填。單受重金屬汙染的土壤,經固化/穩定化處置後合格進(jìn)行原場地阻隔回填。重金屬與多(duō)環芳烴(tīng)複合汙染土壤,首先(xiān)采用異位熱脫附修複工藝進行加熱處理,去除其中的多環芳烴汙染物,再運用固化/穩定化修複工藝,對(duì)汙染土壤中剩餘的重金屬汙染物進行固定化及穩定化處理,對於修複(fù)後檢測合格的土壤,進行場內阻隔填埋處理。其修複技術路線如圖3所示。
該項(xiàng)目總工期曆時120日,汙染土壤修複方量共計20349.78m3。經修複後檢測土壤合(hé)格。
03討(tǎo) 論
3.1 修複技術不同
三個項目盡管都有有(yǒu)機物汙染,但根據汙染物的不(bú)同以及現場周邊(biān)環(huán)境、項目要求選擇了三種不同的修複技術,具有重要的現實參考意(yì)義。梅花鋁材場地塊汙染物隻有有機物多環芳(fāng)烴,適用於該有機物汙染土壤的(de)修複處理技術有熱脫附技術(shù)、化學(xué)氧化處理技術、水(shuǐ)泥窯協同處置(zhì)技術等。其中廣州市(shì)兩家水泥廠均不具備(bèi)汙染土直接從高溫段進入水泥窯焚(fén)燒的技術,本項(xiàng)目主要為有機物多(duō)環芳烴汙染,若(ruò)汙染土壤(rǎng)不用能直(zhí)接從高溫段進入,會產生尾氣二次汙(wū)染,不(bú)符合環保要求,因此不(bú)適於水泥窯(yáo)協同處置技術(shù)的應用。此外(wài),因原位修複(fù)的時間(jiān)長,特別是考(kǎo)慮到半揮發類物質揮(huī)發的速度比較慢(màn),因此所(suǒ)需要的時間通常比揮發性汙染物要更長。且在原位修複的過程中(zhōng),汙染物在一定程度上依然存在於場地內,在修複達到要求之前,該部分場地依然對(duì)周邊人群產生不可接受的風險,而且土壤中的汙染物還會持續通過遷移擴(kuò)散進入地下水,因此(cǐ)選擇(zé)異位修複。此外,考慮到該地塊相鄰場地現以工業用地(dì)和住宅用地為主,為避免對周邊人群產(chǎn)生影響(xiǎng),選擇(zé)經濟高效、修複周期短,且(qiě)修(xiū)複效率高、技術成熟(shú)的原地異位(wèi)熱脫附修複(fù)技術。
廣東四(sì)明燕(yàn)塘乳業公司地塊汙染(rǎn)修複工程,依據項目現場采樣監測結果,主要汙染物為鉛和(hé)總石油烴,且汙染較嚴重(chóng)。若采用熱脫(tuō)附修複技術能(néng)耗高,費用高,因此選用適宜高濃度汙染(rǎn)且相對(duì)成本較低的原位化學氧化技(jì)術。並將(jiāng)其精準分為三類(lèi):對於(yú)4.5m~16.5m的石油烴汙染(rǎn)土壤,采用原位化(huà)學氧(yǎng)化技術進行修複;對於7.5m~12.5m(不含石油烴汙染)重(chóng)金屬鉛汙染土壤,采用異位固化/穩定化技術進行修(xiū)複;對於7.5m~12.5m複合(重(chóng)金屬鉛和有機物石油烴(tīng))汙染土壤,先采(cǎi)用原位化學氧化技術進行修複,達標後再采用異位固化/穩定(dìng)化技術進行修複。最後,對於修複後檢測合格的土壤,進行場內阻隔填(tián)埋(mái)處理。該修複技術充分體現了(le)“精準修複”、“綠色修複”的環保理(lǐ)念(niàn)。
廣船地塊汙染修(xiū)複工程,依據項目現(xiàn)場采樣監測(cè)結果,砷、汞、鎳、鉛、苯並(a)芘及二苯並(a, h)蒽嚴重超標(biāo),且(qiě)時(shí)間緊迫,若選用原(yuán)位化學氧化技術則耗時較長。而異位修複可以在比較短的時間內將汙染土壤從場地中清(qīng)除出去,使場地的健(jiàn)康風險在比較短的時間內降低到可以接受的程度,從大眾心理承受力方麵考慮,也比較容易被接受。另外可(kě)以確保場地開發(fā)利用的時間進(jìn)程,提高當(dāng)地的土地利用效(xiào)率(lǜ)。因此選用了處理效率高,過程易控製,適用於較難處理的重汙染土壤的異位熱脫附修(xiū)複技術。汙染土壤分為重金(jīn)屬汙染土壤、多(duō)環(huán)芳烴汙染土壤、以(yǐ)及重金屬和多環芳烴複合(hé)汙(wū)染(rǎn)土壤三種。篩選修複技術過程中充分考慮了本場地的實際情況,因地製宜,將其精準分為三類:對於0~6m的(de)重(chóng)金屬汙染土壤(rǎng),采用異位固化/穩定化修複技術對其進行修(xiū)複處理;對於0~3m的多環芳烴汙染土壤,采(cǎi)用異位熱脫附(fù)修複工藝對其進(jìn)行修複處理;對於0~0.5m和1~3m的重金屬與多環芳(fāng)烴複合汙染土壤,首先采用異位熱脫附修複工藝進行加熱處理,去除(chú)其中的多環芳烴汙染物(wù),再運用固化/穩定化修複工藝,對(duì)汙染土壤中剩餘的重金屬汙染物進行固定化及穩定化處理,對於修複(fù)後檢測合格的(de)土壤(rǎng),進行場內阻隔填埋處理。該修複技術遵循了安(ān)全性、技(jì)術有(yǒu)效(xiào)性、經濟合理性、施工可行性的原則。
以上三個修複工程在篩選修複方案上均充分體現了因地製宜,精準修複和經濟(jì)合理,綠色環保(bǎo)的原則。不同(tóng)的是,對於不同的複合汙染情況和汙染物種類,充分考慮到周(zhōu)邊地區的環保風險(xiǎn)及土壤(rǎng)的(de)地(dì)質(zhì)環境(jìng),選擇了截然不同的修複技術,是非常典型的三個(gè)有機汙染土壤修複的成(chéng)功案例。
3.2 二次汙染防治重點不同
三個項目汙染物(wù)、周(zhōu)邊(biān)敏感點、采用的修(xiū)複技術不(bú)同決定了修複過程中的二次汙染防治重點不同(tóng)。梅花鋁材廠周邊的環境敏感保(bǎo)護目標位於場地的四(sì)周,包括牛利崗(gǎng)社區、怡新花(huā)園等居民(mín)區,廣東工(gōng)貿職業技術學院、成龍中(zhōng)學、四海小學、京溪小學(怡(yí)新校區)、銀利幼兒園、怡新幼兒園等各階段的(de)學校。因此該項目周邊以學校居民生活區為主,施工過程中的二次汙染防治重點在居民敏感(gǎn)的噪音、大氣為重點。另外本項目基坑深度最深處僅為3.8m,不涉及(jí)深基坑作業,對地下水影響較小。本項目為了更好地防治熱脫附設備運行噪聲對周(zhōu)邊居民區產生影響(xiǎng),在場地熱脫附區域外1m處對敏感點方向搭建高(gāo)2m的圍擋,阻隔噪聲源直接對敏(mǐn)感點造成影響。大氣汙染防治采用(yòng)在開挖過程中,盡量控製開挖麵,對已經開挖完成區域進行苫蓋,開挖(wā)過程中及時監控,對重汙染區域噴灑氣味抑製劑防止可能產(chǎn)生(shēng)的汙染氣體(tǐ)擴散,場內道路進行硬化處理,安(ān)排專人隨時清掃路麵,防止揚塵,作業期間,每隔2—4小時進行灑水降塵,汙染土(tǔ)壤全部置於密閉設備內進行修複,委托有資質的第三方檢測機構對(duì)場地及周邊大氣檢測,確保周邊環境安全等措施。
廣東四明燕塘乳業地塊西側為怡新花園小區,北側為燕(yàn)塘獸(shòu)藥廠(chǎng),東側為石油大學,南側為廣東大日生物化學製藥有限公司。經(jīng)調查,項目地塊範圍內無名木名樹、曆史文物等需要特殊保護的目標,地塊周圍主要環境敏感點目標見下圖。本項目不同於梅花鋁材廠地塊,周邊有大日生物製藥修複場地和燕塘獸藥廠建築工地,且該項目涉(shè)及深基坑開挖,深度達12.5m和原位化學氧化,因此該項目二次汙染的防(fáng)治重點在(zài)地下水。本項目對汙染土壤治理修複過程中可能產生的各種環境汙染,製定(dìng)了全麵的環(huán)境監測方案,除大氣、噪(zào)音、廢水監測外,對在(zài)場地周邊地下水上遊區設置1個采樣點(diǎn),修複區域內設置1個采樣點,下遊(yóu)場外設置1個采樣點(diǎn),共設置(zhì)3個點。施工前,地下水(shuǐ)采樣(yàng)監測1次(cì);施工過程中,結(jié)合施工(gōng)進度,每月監測1次;施工完成後,地下水采樣監測1次。監控治(zhì)理修複過程中對地下水的影響。
廣船地塊範(fàn)圍內除車(chē)歪炮台一(yī)處市級文物(wù)保護單位外,無名木古樹等(děng)需要特殊保護的目標。地塊內涉及生態環境、社會關注目標等方麵的主(zhǔ)要環境敏感目標見下表、圖六(liù)。本項目(mù)周(zhōu)邊以居民區(qū)和學校為主,且清挖深度達到6m,臨江(jiāng),多環芳烴(tīng)汙染修複采用熱脫附工(gōng)藝(yì),所(suǒ)以(yǐ)該項目的二次汙染(rǎn)防治(zhì)重點在(zài)大氣、地下水、噪音(yīn)。本(běn)項目的大氣汙染防治從多環芳烴汙染土壤(rǎng)清挖(wā)、運輸、暫存、修複、修複後暫存環(huán)節(jiē)采用覆蓋HDPE膜、密閉運輸車、密閉進料大棚、尾氣(qì)處理設(shè)備等措施,噪音汙染防治在修複過程中,將會用到一些高噪聲(shēng)的械設備(bèi),采用的技(jì)術裝備(bèi)包括(kuò)低噪聲機械、隔聲裝置、消聲器、檢修機械、潤滑劑、噪聲自動監(jiān)測儀等。
04結 束 語
目前,我國有機汙染土壤修複技術還處於(yú)初期,有待進一步的研究和發展。本文列舉了三個目前(qián)有機汙染土壤修複的成功(gōng)案例,這些案(àn)例因(yīn)地製宜,靈活地將傳統的(de)單一治理(lǐ)方法(fǎ)有機結合於一體,並分析了不同項(xiàng)目的(de)二(èr)次汙染防治將對我國有機汙染土壤修複工作具有重要的參考價值。