孫明波,吳江

1.中石化煉化工程（集團(tuán)）股份有限公司洛陽(yáng)技術(shù)研發(fā)中心；2.中國(guó)石油大學(xué)（北京）

一、前言

生態(tài)文明建設(shè)是我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略，近年來(lái)，我國(guó)高度重視污染場(chǎng)地治理，陸續(xù)頒布《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》《土壤污染防治法》《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》等法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)家的高度重視和法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，帶動(dòng)了污染場(chǎng)地治理行業(yè)的快速發(fā)展，2019年，中央財(cái)政安排土壤污染防治專項(xiàng)資金50億元，行業(yè)公開(kāi)招標(biāo)項(xiàng)目近130億元，市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿薮?，整體上我國(guó)已啟動(dòng)污染場(chǎng)地的全面治理，進(jìn)入技術(shù)與行業(yè)建設(shè)的新階段。

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶是中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大動(dòng)脈，黨中央要求以共抓大保護(hù)、不搞大開(kāi)發(fā)為導(dǎo)向。該區(qū)域石化行業(yè)發(fā)展成熟，大型石化企業(yè)有20余家，油庫(kù)近300個(gè)，加油站近5萬(wàn)座，年生產(chǎn)能力約占全國(guó)的47%。石化場(chǎng)地狀況關(guān)系我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)，在“生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”理念指導(dǎo)下，如何治理長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶石化場(chǎng)地污染，是當(dāng)前我國(guó)石化行業(yè)發(fā)展急需探討和解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

二、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水文地質(zhì)特征

（一）水文地質(zhì)復(fù)雜，潛水層易遷移

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水文地質(zhì)條件復(fù)雜，地下水類型較全，包括孔隙水、巖溶水、裂隙水和孔隙裂隙水等，地下水潛水面整體埋深較淺。碎屑巖類裂隙—孔隙水主要分布于四川盆地，基巖裂隙水分布于廣大丘陵山區(qū)，巖溶裂隙溶洞水主要分布于西部的云貴高原，松散巖類孔隙潛水及承壓水主要分布于長(zhǎng)江三角洲平原、鄱陽(yáng)湖平原及江漢和洞庭湖平原的第四系含水層中，濱海松散巖類孔隙水多為咸水，鹽漬土廣布。并且，在石化場(chǎng)地建設(shè)區(qū)，潛水區(qū)上層大多是雜填土，夾有細(xì)砂，滲透性較強(qiáng)，LNAPL相易在該層遷移。

（二）地表水-地下水交互頻繁

就場(chǎng)地污染羽的遷移擴(kuò)散影響因素而言，與其他區(qū)域相比，“地表水-地下水頻繁交互”是長(zhǎng)江流域石化場(chǎng)地水文地質(zhì)的典型突出特征，沿江石化場(chǎng)地的地下水和江水在不同季節(jié)相互進(jìn)行補(bǔ)給和排泄，造成污染物在地表水、地下水和場(chǎng)地土壤中遷移。因此，在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶石化類場(chǎng)地污染治理中，需深刻理解地表水-地下水頻繁交互條件下復(fù)合污染物跨介質(zhì)傳輸機(jī)制這一科學(xué)問(wèn)題，研究場(chǎng)地所在區(qū)域地下水補(bǔ)—徑—排條件和石化場(chǎng)地復(fù)合污染物在土壤—地下水—地表水中遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程的動(dòng)態(tài)規(guī)律，才能成功研發(fā)針對(duì)性的源修復(fù)和過(guò)程阻斷等治理技術(shù)。

三、石化場(chǎng)地污染特征

（一）污染來(lái)源

石化生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，涉及大型煉油、化工、儲(chǔ)運(yùn)以及配套裝置，污染源頭主要為裝置設(shè)施和管線的跑、冒、滴、漏以及突發(fā)事故，造成生產(chǎn)場(chǎng)地土壤與地下水的有機(jī)、無(wú)機(jī)以及復(fù)合污染，污染物在地下水流場(chǎng)動(dòng)力的擾動(dòng)下產(chǎn)生遷移，并通過(guò)有機(jī)氣體揮發(fā)吸入、直接或間接接觸與攝入等暴露途徑，對(duì)人體健康和周?chē)鷳B(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重?fù)p害。存在局部污染的場(chǎng)地大多為20年以上的老廠區(qū)，隨著石化技術(shù)革新、安全標(biāo)準(zhǔn)提高、防滲性能增強(qiáng)以及日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，新建石化企業(yè)基本杜絕了“跑冒滴漏”的污染源頭，并且針對(duì)突發(fā)事故，形成了以圍堰、雨污導(dǎo)排、攔截溝（壩）、事故池為主的三級(jí)管控體系，有效防止事故污染物的平流和垂向擴(kuò)散。

（二）污染物組成復(fù)雜

石油是十分復(fù)雜的烴類及非烴類化合物的混合物，其分子量從幾十到幾千，沸點(diǎn)從常溫到500℃以上，分子結(jié)構(gòu)多樣。石油化工包括減壓蒸餾、催化裂化、催化加氫、催化重整、延遲焦化、乙烯工藝、化纖工藝等加工工藝，最終形成燃料油、潤(rùn)滑油、瀝青、化纖產(chǎn)品、有機(jī)化工原料等產(chǎn)品。根據(jù)調(diào)查，檢出的污染物包括苯系物（BTEX）、多環(huán)芳烴（PAHs）、多氯聯(lián)苯（PCBs）、甲基叔丁基醚（MTBE）以及重金屬成分，這些均為石油化工的中間或末端產(chǎn)物，且表現(xiàn)出復(fù)合污染，對(duì)于治理提出了較高的技術(shù)要求。對(duì)某石化企業(yè)進(jìn)行場(chǎng)地調(diào)查，檢出的主要污染物為苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、氯苯、萘、苯并(a)蒽、?、苯并(b)熒蒽、苯并(k)熒蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘、二苯并(a,h)蒽、鄰苯二甲酸、二(2-乙基己基)酯等。

（三）污染物可衰減性

在石化污染場(chǎng)地，污染物整體以烴類及其衍生物為主，其可作為微生物代謝活動(dòng)的碳源和能源。污染的土壤中存在豐富的微生物菌群，在長(zhǎng)期的存在過(guò)程中，逐漸馴化產(chǎn)生可代謝石化有機(jī)污染物的菌株，如?？伎耸暇鶮-39、奧德賽芽孢桿菌B-41等，該類菌群使石化場(chǎng)地污染物呈現(xiàn)可衰減性。石化企業(yè)一般為長(zhǎng)期生產(chǎn)基地，為典型的工業(yè)場(chǎng)地規(guī)劃區(qū)，場(chǎng)地使用方式較為固定，這為有機(jī)污染物的自然衰減提供了時(shí)間條件。通過(guò)對(duì)某石油化工污染場(chǎng)地地下水中污染物自然衰減識(shí)別研究表明，研究區(qū)地下水中苯和1,2-二氯乙烯的年平均衰減量分別為1611g/a,1657g/a,衰減速率分別為2.38a-1、1.97a-1。

四、治理對(duì)策探討

（一）污染風(fēng)險(xiǎn)源控制

石化場(chǎng)地土壤和地下水污染風(fēng)險(xiǎn)源主要為裝置設(shè)施及管線池的“跑冒滴漏”和“突發(fā)事故”，對(duì)這些污染風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行控制，避免“跑冒滴漏”和“突發(fā)事故”，則可實(shí)現(xiàn)從本質(zhì)上切斷場(chǎng)地污染物的產(chǎn)生，這對(duì)于石化長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展具有重大意義?？刹扇∫韵聦?duì)策：通過(guò)加強(qiáng)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、提高清潔生產(chǎn)水平、加強(qiáng)日常管理和完善事故應(yīng)急預(yù)案等運(yùn)營(yíng)管理方式，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)源控制；針對(duì)在役企業(yè)，全面排查存在的污染風(fēng)險(xiǎn)源，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行提升改造，加強(qiáng)地面防滲；針對(duì)新建企業(yè)，從設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范上進(jìn)行升級(jí)，從源頭切斷風(fēng)險(xiǎn)源的產(chǎn)生；同時(shí)采取先進(jìn)配套環(huán)保技術(shù)，削減廢水、廢氣和固廢的污染量，加強(qiáng)配套環(huán)保設(shè)施的防滲性能，避免在三廢處理過(guò)程中造成土壤和地下水污染。

（二）重污染區(qū)的原位精準(zhǔn)修復(fù)

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶是我國(guó)經(jīng)濟(jì)大動(dòng)脈，且石化場(chǎng)地多沿江分布，結(jié)合生態(tài)文明建設(shè)和長(zhǎng)江大保護(hù)的重要性，對(duì)存在污染的石化場(chǎng)地需進(jìn)行有效治理。在治理模式中，應(yīng)結(jié)合長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水文地質(zhì)和污染程度，進(jìn)行分區(qū)治理，較重的污染區(qū)域優(yōu)先進(jìn)行原位修復(fù)。在原位修復(fù)中，需充分考慮長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的水文地質(zhì)，沿江場(chǎng)地地下水豐富，由于地下水蒸發(fā)潛熱較高，不適合能耗較高的原位熱脫附（ISTD）；地下水抽出處理技術(shù)（GPT）也會(huì)帶來(lái)較大的污水處理負(fù)荷。對(duì)污染濃度較高的區(qū)域，可采取高壓旋噴樁進(jìn)行原位化學(xué)氧化修復(fù)（ISCO），實(shí)現(xiàn)重污染區(qū)域的精準(zhǔn)注入修復(fù)；地下水循環(huán)井（GCW）技術(shù)也可有效進(jìn)行有機(jī)污染物的原位精準(zhǔn)修復(fù)，該技術(shù)可與吹脫、空氣注入、氣相抽提、強(qiáng)化生物修復(fù)和化學(xué)氧化等多種技術(shù)結(jié)合，在山西某焦化廠得到較好的應(yīng)用。

（三）基于地下水動(dòng)力學(xué)的污染管控

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶具有水文地質(zhì)復(fù)雜，潛水面埋深淺以及地表水—地下水交互頻繁的特征，造成污染物在潛水層易遷移的特點(diǎn)。但石化場(chǎng)地屬于易燃易爆行業(yè)，裝置占地面積大，管線復(fù)雜，在生產(chǎn)企業(yè)大多區(qū)域難以進(jìn)行有效的原位修復(fù)工程。結(jié)合長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水文地質(zhì)和石化場(chǎng)地的特征，可采取基于地下水動(dòng)力學(xué)的工程措施，進(jìn)行污染羽擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)管控，在詳細(xì)的地勘基礎(chǔ)上，構(gòu)建水力運(yùn)移數(shù)值模型，利用地表水/地下水交互頻繁的水力聯(lián)系，采用表層防控層、垂直組隔墻、水力攔截溝和可滲透反應(yīng)墻的組合形式，對(duì)石化場(chǎng)地內(nèi)的污染物進(jìn)行工程管控，阻斷其隨地下水流場(chǎng)擴(kuò)散遷移的范圍，并在地下水下游進(jìn)行污染物的截流去除，該綜合管控工程（CIP）對(duì)于長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的在役石化場(chǎng)地污染治理具有較強(qiáng)的可行性。

（四）結(jié)合強(qiáng)化衰減的場(chǎng)地治理模式

目前，我國(guó)污染場(chǎng)地治理的發(fā)展趨勢(shì)，已由前期的粗放修復(fù)逐步轉(zhuǎn)為以風(fēng)險(xiǎn)管控為主的綜合治理模式，如重慶市探索了“源頭治理―途徑阻斷―制度控制―跟蹤監(jiān)測(cè)”的風(fēng)險(xiǎn)管控模式，北京市探索了“合理規(guī)劃―管控為主―有限修復(fù)”的安全利用模式。該類治理模式較為適合石化污染場(chǎng)地，可結(jié)合長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的水文地質(zhì)特征，在上述基于地下水動(dòng)力學(xué)污染管控的基礎(chǔ)上，采取強(qiáng)化自然衰減的技術(shù)手段，向石化場(chǎng)地原位注入營(yíng)養(yǎng)助劑，強(qiáng)化刺激土著微生物代謝活性，降解土壤和地下水中的有機(jī)污染物，從而在污染危害可控的條件下實(shí)現(xiàn)污染物的強(qiáng)化自然衰減。

五、結(jié)論與展望

基于石化污染場(chǎng)地的特征，通過(guò)對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的水文地質(zhì)分析，本文提出了“污染風(fēng)險(xiǎn)源控制―重污染區(qū)精準(zhǔn)修復(fù)―基于地下水動(dòng)力學(xué)的工程管控―強(qiáng)化自然衰減”的長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶石化污染場(chǎng)地治理模式，這對(duì)于長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的生態(tài)文明建設(shè)和石化產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有一定的促進(jìn)作用。長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要支撐作用，沿江石化企業(yè)眾多，隨著生態(tài)文明建設(shè)的逐步深入，預(yù)計(jì)該區(qū)域石化場(chǎng)地治理也將釋放出巨大產(chǎn)值。