于德義

（上海出岫環(huán)境科技工程有限公司，上海 200000）

隨著我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的深入推進(jìn)，大量工業(yè)企業(yè)被關(guān)停并轉(zhuǎn)、破產(chǎn)或搬遷，騰出不少遺留場地，這些場地往往涉及嚴(yán)重的土壤污染問題，不僅使環(huán)境受到破壞，更造成土質(zhì)的大幅度降低。因此，污染土壤引起的環(huán)境問題亟待解決。

1 場地污染特征

本文通過對(duì)某地塊進(jìn)行調(diào)查，根據(jù)初步調(diào)查及詳細(xì)調(diào)查監(jiān)測點(diǎn)位的土壤樣品，發(fā)現(xiàn)砷的檢出值為5.48～27.2 mg/kg，其中9個(gè)土壤樣品中重金屬砷的檢測結(jié)果超過了《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618-2018）[2]中水田風(fēng)險(xiǎn)篩選值20 mg/kg（pH＞7.5）、《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 36600-2018）[3]中一類敏感用地篩選值20 mg/kg。

2 場地修復(fù)范圍與理論修復(fù)方量

2.1 計(jì)算原則

場地修復(fù)范圍框定和方量計(jì)算過程遵循以下原則。

2.1.1 基于風(fēng)險(xiǎn)的原則

按照人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法，以受污染場地影響最大的人群致癌風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)值確定風(fēng)險(xiǎn)控制值；

2.1.2 便于施工的原則

污染超標(biāo)區(qū)域地塊形狀不規(guī)則，在不遺漏超標(biāo)地塊的前提下，對(duì)修復(fù)區(qū)域規(guī)整化，截彎取直，以便現(xiàn)場施工。

2.2 場地清理目標(biāo)值

基于初步估算的風(fēng)險(xiǎn)控制值，本文綜合考慮了場地規(guī)劃用地性質(zhì)及評(píng)估使用的土壤標(biāo)準(zhǔn)值等因素，最終確定了場地土壤砷的清理（清挖）目標(biāo)值，具體詳見表1。

表1 土壤中關(guān)注污染物修復(fù)目標(biāo)值 單位：mg/kg

2.3 修復(fù)范圍劃定

場地需要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)控制的污染土壤分布在0～3.5 m，超風(fēng)險(xiǎn)因子為重金屬砷。泰森多邊形是對(duì)空間平面的一種剖分，其特點(diǎn)是多邊形內(nèi)的任何位置離該多邊形的樣點(diǎn)距離最近，離相鄰多邊形內(nèi)樣點(diǎn)的距離遠(yuǎn)，且每個(gè)多邊形內(nèi)含且僅包含一個(gè)樣點(diǎn)。由于泰森多邊形在空間剖分上的等分性特征，因此可用于解決最近點(diǎn)、最小封閉圓等問題，以及許多空間分析問題，如鄰接、接近度和可達(dá)性分析等。當(dāng)前泰森多邊形法廣泛用于降雨量計(jì)算、污染場地范圍劃定等[5]。

表層土壤超標(biāo)樣品（采樣深度為0～0.5 m）所在區(qū)域的修復(fù)起始埋深為0 m，修復(fù)結(jié)束埋深為1.0 m，修復(fù)厚度為1.0 m；采樣深度為1 m的超標(biāo)樣品所在區(qū)域的土壤修復(fù)起始埋深為1.0 m，修復(fù)結(jié)束埋深為2.0 m，修復(fù)厚度為1.0 m，此深度下XS2-1、XS4-1超標(biāo)點(diǎn)位與表層土壤樣品重合，故在計(jì)算方量時(shí)土壤修復(fù)起始埋深為1.0 m，修復(fù)結(jié)束埋深為2.0 m；采樣深度為2.5 m的超標(biāo)樣品所在區(qū)域的土壤修復(fù)起始埋深為1.0 m，修復(fù)結(jié)束埋深為3.5 m，修復(fù)厚度為1.0 m。

經(jīng)計(jì)算得知，需修復(fù)土壤理論方量約為3 260.40 m3?？紤]到上述劃定的修復(fù)區(qū)域?yàn)樘┥噙呅畏ㄓ?jì)算得出，可能會(huì)與實(shí)際污染情況有一定偏差，因此在實(shí)際修復(fù)過程中，需要針對(duì)開挖完成后的基坑以及側(cè)壁土壤進(jìn)行采樣檢測，以確保該基坑污染土壤已全部挖掘轉(zhuǎn)運(yùn)。土壤的修復(fù)范圍劃定見圖1所示。

圖1 土壤修復(fù)范圍

3 污染場地修復(fù)技術(shù)篩選

3.1 場地修復(fù)模式

3.1.1 原位修復(fù)技術(shù)

原位修復(fù)技術(shù)是指無需對(duì)場地內(nèi)污染土壤進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，通常采用微生物處理方法或者使用化學(xué)氧化方法對(duì)場地內(nèi)土壤中的污染物進(jìn)行處理，或是在污染區(qū)域使用物理方法進(jìn)行隔離工程處理。原位修復(fù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是修復(fù)作業(yè)在污染區(qū)域內(nèi)完成，可有效避免污染處理過程中可能造成的二次污染。

3.1.2 原地異位修復(fù)技術(shù)

原地異位修復(fù)技術(shù)是指先將場地內(nèi)部分非作業(yè)區(qū)進(jìn)行阻隔硬化處理，隨后將場地內(nèi)的污染土壤清挖轉(zhuǎn)運(yùn)至非作業(yè)區(qū)進(jìn)行技術(shù)處理，并最大程度有效利用場地內(nèi)資源。該種修復(fù)方式主要是在場地范圍內(nèi)完成操作，因此可以有效避免在轉(zhuǎn)移污染土壤過程中可能造成的二次污染。

3.1.3 異位修復(fù)技術(shù)

異位修復(fù)技術(shù)是指將場地內(nèi)污染土壤進(jìn)行清挖后，轉(zhuǎn)運(yùn)至場地外其他區(qū)域進(jìn)行污染土壤的修復(fù)。異位修復(fù)技術(shù)與原位修復(fù)和原地異位修復(fù)兩種修復(fù)方式相比不同之處在于，在對(duì)污染土壤進(jìn)行清挖、轉(zhuǎn)運(yùn)、異位暫存和處置的過程中，容易造成二次污染，必須對(duì)全過程進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督，該技術(shù)對(duì)管理的要求較高。

本文結(jié)合本場地污染特征及開發(fā)要求，推薦采用原地異位修復(fù)的修復(fù)模式，將被污染土壤挖掘清理后，在場地內(nèi)完成修復(fù)。

3.2 土壤修復(fù)技術(shù)簡介

土壤修復(fù)技術(shù)是指通過多種技術(shù)對(duì)含有污染物的土壤采用一定的技術(shù)手段進(jìn)行修復(fù)，從而提高土壤的凈化力。在修復(fù)過程中，場地內(nèi)污染物的種類及存在形式對(duì)于修復(fù)技術(shù)的選擇起著重要的決定性作用。目前國際上常見的重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)如表2所示。

表2 不同修復(fù)技術(shù)可處理污染物類型

3.2.1 焚燒技術(shù)

焚燒技術(shù)主要結(jié)合傳統(tǒng)水泥窯或多孔磚窯，將污染土壤在焚燒爐或窯中高溫焚燒，使高分子有機(jī)物分解成二氧化碳和水。該技術(shù)在重金屬污染土壤治理初期應(yīng)用較多。但近幾年由于水泥廠和磚廠的調(diào)整和外遷，污染土壤運(yùn)輸受到限制，若新建焚燒爐，則一方面受相關(guān)環(huán)保政策的限制，另一方面由于其能耗較高，導(dǎo)致其應(yīng)用受到局限。

3.2.2 固化/穩(wěn)定化技術(shù)

固化/穩(wěn)定化技術(shù)分為兩種類型，即固化與穩(wěn)定化兩類。其中，穩(wěn)定化技術(shù)主要是對(duì)污染物的有效性進(jìn)行處理，通過使用穩(wěn)定化藥劑，將污染物轉(zhuǎn)化為不易被其他物質(zhì)溶解的物質(zhì)并以降低其轉(zhuǎn)移能力或毒性的方式來實(shí)現(xiàn)無害化，從而降低污染對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的危害。固化技術(shù)主要是通過使用固化藥劑，將污染物鎖于縫隙狹小或不透水的材料中，限制污染物的轉(zhuǎn)移，從而減少污染物與溶液的接觸面，進(jìn)而降低土壤污染對(duì)環(huán)境造成的危害。

固化/穩(wěn)定化技術(shù)可分為原位修復(fù)或異位修復(fù)兩種形式，工藝流程為將固化/穩(wěn)定化藥劑與預(yù)處理后的污染土壤充分?jǐn)嚢枧c養(yǎng)護(hù)，通過一系列物理化學(xué)反應(yīng)過程，最終將污染介質(zhì)中的污染物長期穩(wěn)定化于低溶出的形態(tài)，甚至固定在原始礦石結(jié)構(gòu)中。相關(guān)人員一般根據(jù)修復(fù)場地的操作空間，污染物土壤深度以及固化/穩(wěn)定化藥劑類型等來選擇采用原位還是異位技術(shù)。

3.2.3 植物修復(fù)技術(shù)

植物修復(fù)技術(shù)可分為原位植物修復(fù)技術(shù)和異位植物修復(fù)技術(shù)，主要是通過植物的絡(luò)合與區(qū)域化作用將重金屬離子吸收進(jìn)植物體內(nèi)，并應(yīng)用體內(nèi)的相關(guān)物質(zhì)降低重金屬離子的毒性，從而減少其對(duì)場地環(huán)境的污染。該技術(shù)具有成本低、不易引起二次污染等優(yōu)點(diǎn)[6]。針對(duì)本場地，本文建議進(jìn)行原位植物修復(fù)，原位修復(fù)主要針對(duì)河道底泥疏浚，可選用生物量較大、適應(yīng)性較強(qiáng)且對(duì)鎘有耐受性的陸生植物。根據(jù)植物的生物量、栽培條件、生長環(huán)境等因素，本場地采用東南景天或者本地優(yōu)選植物作為修復(fù)植物，修復(fù)周期主要參照植物的生長周期（商陸一般在2月播種，花期為6～8月；東南景天在早春播種，花期為4～5月，果期為6～8月），初步設(shè)置一年，實(shí)際修復(fù)工程可根據(jù)修復(fù)情況延長修復(fù)周期。工作人員需每個(gè)月對(duì)土壤及植物進(jìn)行采樣分析。

3.2.4 異位土壤洗脫技術(shù)

該技術(shù)也稱土壤淋洗技術(shù)，是指應(yīng)用淋洗設(shè)備將場地介質(zhì)中的污染物與淋洗液充分混合，并通過淋洗液的解吸、螯合、溶解等化學(xué)作用，使污染物與土壤顆粒分離。土壤淋洗可分為3個(gè)步驟：首先是利用藥劑投加設(shè)備將淋洗液加入到滾筒中，其次是收集淋洗出來的廢液，最后將廢液通過污水處理設(shè)備進(jìn)行處置，驗(yàn)收合格后回用。目前常用的淋洗劑主要有無機(jī)溶劑、螯合劑、表面活性劑。

3.3 修復(fù)技術(shù)的選擇及可行性評(píng)估

根據(jù)場地污染特征和場地內(nèi)的水文地質(zhì)條件，本文針對(duì)初步選擇的4種修復(fù)技術(shù)在技術(shù)成熟度、修復(fù)時(shí)間、成本、效果等方面進(jìn)行綜合比選，具體的比選與評(píng)估過程見表3。

表3 修復(fù)技術(shù)的比選與評(píng)估

從修復(fù)時(shí)間來看，固化/穩(wěn)定化技術(shù)和焚燒技術(shù)兩種方式用時(shí)較短，可用于場地的修復(fù)；從成本來看，固化/穩(wěn)定化技術(shù)、化學(xué)氧化/還原技術(shù)、土耕法和生物堆四種方式成本較低；從修復(fù)效果來看，以上的幾種方法修復(fù)目標(biāo)達(dá)成度均處于較高水平，而固化/穩(wěn)定化技術(shù)和化學(xué)氧化/還原技術(shù)相對(duì)于其他技術(shù)實(shí)用性更強(qiáng)?？紤]到固化/穩(wěn)定化技術(shù)僅改變污染物的狀態(tài)，不能徹底減少污染物含量，因此本場地針對(duì)污染濃度低的土壤采用翻耕后植物修復(fù)技術(shù)，污染濃度高的土壤淋洗后再進(jìn)行肥力恢復(fù)。

由表3可知，重金屬固化/穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)雖然成本較低、效率高，并且其技術(shù)、環(huán)境和安全指標(biāo)均能滿足施工需要，但是在污染物去除過程中，并不能減少重金屬的總量。鑒于本場地是農(nóng)用地，超風(fēng)險(xiǎn)管制值區(qū)域的污染深度為0.4 m，且參考標(biāo)準(zhǔn)中主要是對(duì)重金屬鎘的總量要求，另外場地污染土壤原為河道底泥，底泥中含有豐富的有機(jī)物和N、P、K等營養(yǎng)元素以及植物生長所必需的各種微量元素Ca、Mg等，因此，在本次土壤修復(fù)中，本文建議采用植物修復(fù)技術(shù)，其對(duì)環(huán)境和安全影響較小，經(jīng)濟(jì)可行，盡管需要的修復(fù)周期較長，但是能有效降低土壤中的重金屬砷，從而達(dá)到修復(fù)的效果。綜上所述，本場地修復(fù)建議選取植物修復(fù)對(duì)重金屬砷超風(fēng)險(xiǎn)管制值區(qū)域進(jìn)行修復(fù)，對(duì)重金屬砷超風(fēng)險(xiǎn)篩選值未超風(fēng)險(xiǎn)管制值區(qū)域則采取農(nóng)藝調(diào)控和替代種植等安全利用措施。

4 修復(fù)方案設(shè)計(jì)

4.1 修復(fù)目標(biāo)值

根據(jù)前期的調(diào)查與健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)控制值、場地修復(fù)范圍的測算及修復(fù)模式/方法的篩選，本場地砷檢測濃度最大值為27.2 mg/kg，修復(fù)目標(biāo)值為20 mg/kg，修復(fù)方量為3 260.40 m3。

4.2 修復(fù)技術(shù)路線

首先將要處理的污染土壤按照污染濃度分開并暫存堆放，針對(duì)污染濃度低的土壤采用翻耕后植物修復(fù)技術(shù)，污染濃度高的土壤淋洗后再進(jìn)行肥力恢復(fù)。

4.2.1 植物修復(fù)技術(shù)

結(jié)合現(xiàn)場情況，本場地修復(fù)模式采用原地異位修復(fù)，污染濃度低的土壤建議采用植物修復(fù)。（1）針對(duì)主要農(nóng)作物種類、品種和農(nóng)作制度等具體情況，推廣實(shí)施低積累品種替代、水肥調(diào)控、土壤調(diào)理等農(nóng)藝調(diào)控措施，降低農(nóng)產(chǎn)品有害物質(zhì)超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。（2）定期開展農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測和調(diào)查評(píng)估，實(shí)施跟蹤監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測和評(píng)估結(jié)果及時(shí)優(yōu)化調(diào)整農(nóng)藝調(diào)控措施。

4.2.2 重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)

（1）土壤挖掘后堆放至指定修復(fù)工程施工區(qū)域；（2）對(duì)土壤進(jìn)行篩分、破碎、含水率調(diào)節(jié)等預(yù)處理；（3）控制土壤洗脫設(shè)備參數(shù)，包括水土比、洗脫時(shí)間、洗脫次數(shù)、洗脫劑的選擇、增效洗脫廢水的處理與藥劑回收；（4）通過全量分析方式進(jìn)行污染物去除效果評(píng)估，達(dá)標(biāo)后土壤可回填。