孫明波,吳江

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

一、前言

生態(tài)文明建設(shè)是我國可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略，近年來，我國高度重視污染場地治理，陸續(xù)頒布《土壤污染防治行動計劃》《土壤污染防治法》《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)》等法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。國家的高度重視和法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的出臺，帶動了污染場地治理行業(yè)的快速發(fā)展，2019年，中央財政安排土壤污染防治專項資金50億元，行業(yè)公開招標(biāo)項目近130億元，市場發(fā)展?jié)摿薮?，整體上我國已啟動污染場地的全面治理，進(jìn)入技術(shù)與行業(yè)建設(shè)的新階段。

長江經(jīng)濟帶是中國經(jīng)濟發(fā)展的大動脈，黨中央要求以共抓大保護、不搞大開發(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，油庫近300個，加油站近5萬座，年生產(chǎn)能力約占全國的47%。石化場地狀況關(guān)系我國生態(tài)文明建設(shè)，在“生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”理念指導(dǎo)下，如何治理長江經(jīng)濟帶石化場地污染，是當(dāng)前我國石化行業(yè)發(fā)展急需探討和解決的關(guān)鍵問題。

二、長江經(jīng)濟帶水文地質(zhì)特征

（一）水文地質(zhì)復(fù)雜，潛水層易遷移

長江經(jīng)濟帶水文地質(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江三角洲平原、鄱陽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，LNAPL相易在該層遷移。

（二）地表水-地下水交互頻繁

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

三、石化場地污染特征

（一）污染來源

石化生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)過程中，涉及大型煉油、化工、儲運以及配套裝置，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)場地土壤與地下水的有機、無機以及復(fù)合污染，污染物在地下水流場動力的擾動下產(chǎn)生遷移，并通過有機氣體揮發(fā)吸入、直接或間接接觸與攝入等暴露途徑，對人體健康和周圍生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重?fù)p害。存在局部污染的場地大多為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）、事故池為主的三級管控體系，有效防止事故污染物的平流和垂向擴散。

（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、潤滑油、瀝青、化纖產(chǎn)品、有機化工原料等產(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，對于治理提出了較高的技術(shù)要求。對某石化企業(yè)進(jìn)行場地調(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的碳源和能源。污染的土壤中存在豐富的微生物菌群，在長期的存在過程中，逐漸馴化產(chǎn)生可代謝石化有機污染物的菌株，如?？伎耸暇鶮-39、奧德賽芽孢桿菌B-41等，該類菌群使石化場地污染物呈現(xiàn)可衰減性。石化企業(yè)一般為長期生產(chǎn)基地，為典型的工業(yè)場地規(guī)劃區(qū)，場地使用方式較為固定，這為有機污染物的自然衰減提供了時間條件。通過對某石油化工污染場地地下水中污染物自然衰減識別研究表明，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、治理對策探討

（一）污染風(fēng)險源控制

石化場地土壤和地下水污染風(fēng)險源主要為裝置設(shè)施及管線池的“跑冒滴漏”和“突發(fā)事故”，對這些污染風(fēng)險源進(jìn)行控制，避免“跑冒滴漏”和“突發(fā)事故”，則可實現(xiàn)從本質(zhì)上切斷場地污染物的產(chǎn)生，這對于石化長期可持續(xù)發(fā)展具有重大意義?？刹扇∫韵聦Σ撸和ㄟ^加強環(huán)境風(fēng)險識別、提高清潔生產(chǎn)水平、加強日常管理和完善事故應(yīng)急預(yù)案等運營管理方式，進(jìn)行風(fēng)險源控制；針對在役企業(yè)，全面排查存在的污染風(fēng)險源，對風(fēng)險源進(jìn)行提升改造，加強地面防滲；針對新建企業(yè)，從設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范上進(jìn)行升級，從源頭切斷風(fēng)險源的產(chǎn)生；同時采取先進(jìn)配套環(huán)保技術(shù)，削減廢水、廢氣和固廢的污染量，加強配套環(huán)保設(shè)施的防滲性能，避免在三廢處理過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)

長江經(jīng)濟帶是我國經(jīng)濟大動脈，且石化場地多沿江分布，結(jié)合生態(tài)文明建設(shè)和長江大保護的重要性，對存在污染的石化場地需進(jìn)行有效治理。在治理模式中，應(yīng)結(jié)合長江經(jīng)濟帶水文地質(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，需充分考慮長江經(jīng)濟帶的水文地質(zhì)，沿江場地地下水豐富，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）也會帶來較大的污水處理負(fù)荷。對污染濃度較高的區(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）基于地下水動力學(xué)的污染管控

長江經(jīng)濟帶具有水文地質(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。但石化場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)合長江經(jīng)濟帶水文地質(zhì)和石化場地的特征，可采取基于地下水動力學(xué)的工程措施，進(jìn)行污染羽擴散風(fēng)險管控，在詳細(xì)的地勘基礎(chǔ)上，構(gòu)建水力運移數(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，對石化場地內(nèi)的污染物進(jìn)行工程管控，阻斷其隨地下水流場擴散遷移的范圍，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）對于長江經(jīng)濟帶的在役石化場地污染治理具有較強的可行性。

（四）結(jié)合強化衰減的場地治理模式

目前，我國污染場地治理的發(fā)展趨勢，已由前期的粗放修復(fù)逐步轉(zhuǎn)為以風(fēng)險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”的風(fēng)險管控模式，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地，可結(jié)合長江經(jīng)濟帶的水文地質(zhì)特征，在上述基于地下水動力學(xué)污染管控的基礎(chǔ)上，采取強化自然衰減的技術(shù)手段，向石化場地原位注入營養(yǎng)助劑，強化刺激土著微生物代謝活性，降解土壤和地下水中的有機污染物，從而在污染危害可控的條件下實現(xiàn)污染物的強化自然衰減。

五、結(jié)論與展望

基于石化污染場地的特征，通過對長江經(jīng)濟帶的水文地質(zhì)分析，本文提出了“污染風(fēng)險源控制―重污染區(qū)精準(zhǔn)修復(fù)―基于地下水動力學(xué)的工程管控―強化自然衰減”的長江經(jīng)濟帶石化污染場地治理模式，這對于長江經(jīng)濟帶的生態(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。長江經(jīng)濟帶對我國經(jīng)濟的發(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)計該區(qū)域石化場地治理也將釋放出巨大產(chǎn)值。