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污染场地土壤及地下水修复技术赵林天津大学环境科学与工程学院2018.3.天津目录1场地污染与修复现状2污染场地修复技术方法3地下水修复4污染场地修复产业前景及经营5污染场地调查及修复几点思考1场地污染与修复现状1场地污染与修复现状场地环境污染是后工业时代城市发展中产生的全球性环境问题。现代城市的发展变迁和经济结构转型遗留下了大量城市工业遗址，即棕色地块（BrownfieldSite）。如何应对搬迁、废弃场地污染问题；如何合理开发利用，发挥其土地价值，已成为世界各国面临重要环境挑战。1场地污染与修复现状污染场地被定义为因从事生产、经营、使用、贮存、堆放有毒有害物质，或者处理、处置有毒有害废物，或因有毒有害物质迁移、突发事故，造成了土壤或地下水污染，并已产生健康、生态风险或危害的地块。随着中国城市化快速发展，国家产业转移等政策的实施，大批污染企业搬迁、改造或关闭停产，导致城市及其周边地区出现了大量遗留污染场地。污染事件频发腾格里沙漠污染事件天津、河北渗坑红豆局长常州外国语学院毒地污染事件1.1污染事件北京地铁10号线宋家庄事件2004年4月28日，北京宋家庄地铁站施工过程中发生一起工人中毒事件。宋家庄地铁站所在地点原是北京一家农药厂厂址，始建于上世纪70年代。尽管已搬离多年，但仍有部分有毒有害气体遗留在地下。该事件标志着中国重视工业污染场地修复与再开发的开始。同时，近年由于突发重大事故所导致的场地污染也不容忽视。2015年“8.12天津滨海新区爆炸事故”，危险品仓库发生爆炸，造成氰化物等有毒有害化学品污染，事故中心区土壤及地下水污染严重。截至2016年2月，事故产生的污水已处理完毕，污染场地修复工作已全面展开。（图为事故发生后现场及爆炸中心区情形）土壤污染情况堪忧2014年04月17日环境保护部和国土资源部《全国土壤污染状况调查公报》我国部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出我国有超过1000万hm2的土地已受到土壤污染的威胁，其中500万hm2受到石油污染的威胁，200万hm2受到采矿污染的威胁（GUANYetal.）特别是在工业密集区、工业废弃地、工矿开采周边地区、城市周边地区、固体废物集中处理处置场等地。无机污染物：酸、碱、盐类，重金属，放射性元素铯、锶的化合物，含砷、硒、氟的化合物等；有机污染：有机农药、酚类、氰化物、石油、合成洗涤剂、3,4-苯并芘等。污染面积大部分地区污染严重污染物种类复杂多样1.2场地污染现状1.3场地修复进展目前针对污染场地环境修复以及再次开发利用的迫切需要，我国已出台一系列相关政策，包括：《关于切实做好企业搬迁过程中环境污染防治工作的通知》（2004年）；《关于落实科学发展观加强环境保护的决定》（2005年）明确提出对污染企业搬迁后的原址进行土壤监测、风险评估和修复；2008年环境保护部召开第一次全国土壤污染防治工作会议，要求必须加强城市建设用地和遗弃污染场地的环境监管和修复工作；2010年环保部制定完成污染场地相关管理技术规范；2011年出台《国务院关于加强环境保护重点工作的意见》提出“被污染场地再次进行开发利用的，应进行环境评估和无害化治理”的要求，同年国家批准《重金属污染综合防治“十二五”规划》。1.3场地修复进展2012年环境保护部、工业和信息化部、国土资源部、住房和城乡建设部联合下发的《关于保障工业企业场地再开发利用环境安全的通知》，明确提出在进行污染场地再开发利用时须遵循以下要点：进行污染场地全面排查、污染场地土地用途合理规划、严格控制污染场地的土地流转、污染场地修复达标为再开发前提、严格环境风险评估和治理修复管理、以“谁污染，谁治理”为原则落实相关责任主体。2014年后续出台《关于加强工业企业关停、搬迁及原址场地再开发利用过程中污染防治工作的通知》。国家出台一系列相关文件、政策、法规2004年国家环保部门发布文件要求在工业退役用地变更用途后，需要进行清查和修复——我国第一个与污染场地相关的政府文件2011年，中共中央、国务院发布了《全国地下水污染防治规划（2011~2020）》2014年重新修订《环境保护法》并于2015年1月1日起执行2015年4月，国务院印发《水污染防治行动计划》“水十条”2012年11月，环保部等四部委联合下发《关于保障工业企业场地再开发利用环境安全的通知》2014年5月，环保部环下发《关于加强工业企业关停、搬迁及原址场地再开发利用过程中污染防治工作的通知》2016年5月，国务院印发《土壤污染防治行动计划》“土十条”……1.3场地修复进展环保部颁布的污染场地调查与管理相关导则于2014年7月1日起实行污染场地环境调查技术导则(HJ25.1-2014)污染场地环境监测技术导则(HJ25.2-2014)污染场地风险评估技术导则(HJ25.3-2014)污染场地土壤修复技术导则(HJ25.4-2014)污染场地术语（HJ682-2014）同年，环保部发布了一系列有关修复的工作指南：《工业企业场地环境调查评估与修复工作指南（试行）》《地下水污染修复（防控）工作指南》《地下水环境状况调查评价工作指南》……国家出台一系列相关文件、政策、法规1.3场地修复进展1.3场地修复进展同时，浙江、北京、沈阳、重庆等多个省、市地方政府也制定了相关污染场地的管理条例和办法，各地场地修复与再开发的实践也取得了初步成果。以北京市为例，2016年3月新发布实施四项污染场地环境管理标准：《污染场地挥发性有机物调查与风险评估技术导则》、《污染场地修复工程环境监理技术导则》、《污染场地修复技术方案编制导则》和《污染场地修复后土壤再利用环境评估导则》；2014年一年完成多个污染场地的环境评价、生态修复，共修复污染土壤五万立方米。1.3场地修复进展（图为苏州某有机物污染场地治理示范工程）（图为新疆首个场地污染修复项目工地，2014）2污染场地管理程序2污染场地修复技术方法2污染场地修复技术方法2污染场地修复技术方法中国污染场地修复技术研究起步较晚，经历着由实验室研究向实用规模过渡的阶段。受区域发展不均衡性、土壤类型多样性、场地污染类型复杂性、土地资源再开发的迫切性等因素制约，现阶段场地修复广泛采用的是修复周期更短、成功率更高的异位修复技术，包括客土法、异位填埋和水泥窑共处置等。污染土壤2污染场地修复技术方法重金属POPs石油工业场地生物修复技术物化修复技术植物修复微生物修复联合修复固化/稳定化土壤淋洗热脱附技术规范制定材料设备研发技术集成示范污染土壤修复技术体系典型代表“十五”和“十一五”国家“863”计划污染场地土壤修复技术研发现状图包气带污染治理技术生物通风技术是指把空气注入受有机污染的土壤中，促进有机物的挥发及好氧生物降解的技术。主要适用于土壤石油烃污染，并扩展到氯代溶剂的治理如：PCE（四氯乙烯），TCE(三氯乙烯)，CT（四氯化碳），TCM(三氯甲烷)，DCM（二氯甲烷），DCA（二氯乙烷）等。全世界使用此技术的场地超过1000个。美国于1994年开始允许这种技术。微生物个体微小，比表面积大，代谢速率快。微生物种类繁多，分布广泛，代谢类型多样。微生物繁殖快，易变异，适应性强。能合成降解酶，体内具有调控系统—质粒，还具有共代谢作用。1、原位修复：生物通风技术（BV）2污染场地修复技术方法单注工艺注-抽工艺抽-注工艺单注工艺只注入空气，省钱，但未考虑注入空气的归宿，可能进入地下室，也可能通过包气带进入大气圈，要控制这种工艺排出气体的去向。•美国Hill空军基地于1991年层安装了这种工艺。抽-注工艺当包气带污染土壤带位于建筑物所在位置地下时，应用此工艺。先把污染带土层中的污染物气体抽出，然后在一定距离的注气井中注入地下。注气井选择在非污染区。注入前，可加含有营养物的人工空气与污染土壤空气混合，目的是促进气态污染物的生物降解。•美国佛罗里达州的Eglin空军基地层运用这种技术。注-抽工艺把空气注入地下包气带的污染土壤中，然后再一定距离的废污染带土壤中抽出。优点：从污染带排出的含有挥发烃气体的空气从注气井再进入抽气井的过程中，产生好氧生物降解，从而避免了污染气体进入大气，因此无须获得土壤空气排放的许可。但关键问题是注气和抽气井的距离，在此距离内污染的土壤气体是否得到净化。生物通风技术（BV）处理工艺2污染场地修复技术方法微生物种类、数量。土壤中加入石油降解优势菌能大大提高生物降解速度。微生物因素•污染物浓度•可生物降解性污染物因素影响生物通风技术的因素很多，除污染物本身的性质外，还包括土壤的结构、环境因子以及微生物的性质等。土壤因素气体渗透率、土壤含水率、土壤的氧气含量、土壤温度、土壤的湿度、土壤pH、土壤中营养物的含量和电子受体类型。包气带污染治理技术2污染场地修复技术——生物通风技术（BV）影响因素场地情况：污染土壤由砂和砾石组成，偶尔夹有一薄层粘土。该场地污染土壤含水量平均低于6%，全区域地下水埋深约200m。污染物情况：土样中燃料浓度最高达20000mg/kg，平均值400mg/kg，不均匀的分配到20m深度内。美国犹他州的空军基地914块区泄露了约10万升JP-4喷气发动机燃料污染。2.污染场地修复技术——生物通风技术（BV）工程实例——美国犹他州Hill空军基地工程概况：通风井深度约20m，滤网位于地面以下3-18m处，在处理场地北约200m处具有相同地层的未污染区设了对照通风井。运行情况：1988年11月开始运行，抽出量约为40m3/h，用催化燃烧法处理。随着污染气体烃浓度的下降，通风速度逐渐增至约2500m3/h。1989年11月，污染气体产量下降，为了提供生物恢复的充氧条件，通风速度降至500-1000m3/h间，催化燃烧炉拆除。从1988年12月至1990年11月，共抽出污染的土壤气体1.0×106m3以上。治理效果：自1989年9月后，挥发去除烃量已经很少，而主要是依靠生物降解。处理后，土壤的烃浓度绝大数降至5mg/kg以下，共去除JP-4燃料约9万公斤，其中挥发去除约5万公斤，生物降解去除约4万公斤。空气排放监测井储油罐空气注入井土壤气体监测井土壤气体监测井工程实例——美国犹他州Hill空军基地2、固化稳定化技术（Solidification/Stabilization）2.场地污染修复技术固化是指将污染物包裹起来，使之呈颗粒状或者大板块存在，进而使污染物处于相对稳定的状态；稳定化是指将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性变小的状态和形式，即通过降低污染物的生物有效性，实现其无害化或降低其对生态系统危害性的风险。固化稳定化技术是指将污染土壤与黏结剂混合形成凝固体而达到物理封锁（如降低孔隙率等）或发生化学反应形成固体沉淀物（如形成氢氧化物或硫化物沉淀等），从而达到降低污染物迁移性和活性的目的。以美国超级基金为例，在1982~2005间，采用稳定化/固化技术治理污染土壤的项目为217个技术要素2.场地污染修复技术——固化稳定化技术常用固化/稳定化剂：（1）水泥、石灰、粉煤灰等无机材料固化；（2）沥青、聚乙烯等热塑性有机材料和脲甲醛、聚酯等热固性有机材料固化；（3）玻璃化技术；（4）硫酸亚铁、磷酸盐、氢氧化钠、高分子有机物等药剂稳定化。污染土壤破碎预处理调节土壤化学性质施用固定/稳定化剂施用辅助药剂（如有需要）后期养护及定期监测影响因素污染土壤的理化性质•土壤pH特征：水泥或石灰为基料的系统在凝结及硬化阶段都需要碱性环境，•土壤物质组成：影响水泥固化体的水化、凝固、硬化固化/稳定化工艺•胶凝材料和添加剂品种与用量•水分含量•混合均匀程度•养护条件2.场地污染修复技术——固化稳定化技术工程实例——某铬盐厂污染土壤异位固化稳定化基本情况：污染面积约18588m2，0~1.5m的土壤含铬浓度较高，土壤量约46000m3，总铬最大检出浓度为13900mg/kg，六价铬最大检出浓度为4840mg/kg。所用药剂还原剂：硫化物、亚铁盐等稳定化/固化药剂：粉煤灰、水泥、石灰、石膏等技术流程3、淋洗技术（）2.