廣州某地塊污染場地土壤調查評價及修復方案探析

廖興良

（廣東省水文地質大隊，廣州 510510）

廣州某地塊污染場地土壤調查評價及修復方案探析

廖興良

（廣東省水文地質大隊，廣州 510510）

城市土壤是城市生態環境系統的有機組成部分，影響到城市生態環境質量和人體健康。隨著城市快速發展，造成城市土壤污染、侵蝕、酸化和硬化以及土壤生物和植被退化等一系列較為嚴重的城市環境問題。本文通過對廣州某商業地塊污染場地土壤、地下水的調查和采樣分析測試，查明污染場地主要污染物類型和特性及起火原因，對其進行綜合環境質量評價，為污染場地適宜性風險評估及污染場地治理修復提供科學依據。調查結果表明，研究區土壤和水中的部分指標含量較高，環境質量受到影響。針對主要污染物磷的特性，建議采用化學修復方案措施與對策，使污染場地達到無害化處理目的，為政府相關部門決策提供參考依據。

城市土壤；污染場地；地下水；環境質量評價；修復方案；無害化

0 引言

城市土壤作為地球土壤圈的一個組成部分，承載著一定的生態、環境和經濟功能，關系到城市生態環境質量和人類健康（Paterson et al，1996；盧瑛等，2002；蔣海燕等，2004）。

污染場地是指因堆積、儲存、處置等方式，承載了有害物質，對人體健康和環境具有潛在風險的空間區域。具體來說，該空間區域中有害物質的承載體包括場地土壤、場地地下水、場地地表水、場地環境空氣、場地殘余廢棄污染物如生產設備和建筑物等(中華人民共和國環境保護部，2011)。

廣州某地塊原為某公司的生產廠區，“三舊”改造將其規劃為商務辦公中心，在施工過程中曾發生不明原因的土壤起火冒煙事故。為明確場地內主要污染物及類型，查明起火原因，本研究對該地塊土壤及地下水開展了調查和采樣工作，為場地風險評估及土壤污染治理修復提供科學依據。

1 研究區概況

研究區位于廣州市海珠區西南部某商業地塊，地處亞熱帶季風氣候區，溫暖多雨，終年氣溫相對較高，年平均溫度22.1℃，多年平均降雨量1801mm。研究區處于珠江水系廣州河網段，河網密集。

區內地下水類型主要有第四系松散孔隙水和基巖裂隙水兩種。其中第四系松散孔隙水主要賦存于砂層中，富水性中等—強，為主要含水層；下伏基巖為白堊系紅層，巖性以泥質粉砂巖、泥巖等為主，裂隙發育不均，富水性差。地下水主要來源于大氣降水的補給。場區地下水位埋深1.30～1.80m，受珠江潮汐的影響而有規律的波動。

該地塊為1975年籌建的農藥廠，80年代投產，廠內設有赤磷車間、黃磷電爐、磷礦倉、磷礦粉倉、產品車間等，主要分布于研究區西側。1995年11月，農藥廠與某化工公司合資建立煙酰胺生產線，1998年正式投入生產，主要生產維生素酰胺，年產量3400t。至“三舊”改造期停產搬遷。

2 調查方法及采樣

（1）調查方法

本研究主要參照《場地環境監測技術導則》(HJ 25.1-2014)，《土壤環境監測技術規范》（HJT166-2004）以及《廣州市污染場地調查、評估、修復工作技術指引》（2013）的相關要求進行調查及采樣。

（2）分析檢測項目

無機污染物：砷、鈹、鎘、鉻、鉻（六價）、銅、鉛、汞、溴、鋅、鎳、錫、氰化物、氟化物、磷。

揮發性有機污染物：二氯甲烷、苯、甲苯、乙苯、氯仿、溴仿、氯苯、四氯化碳、1,1-二氯乙烷、1,2-二氯乙烷、1,1,1-三氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、1,1,2,2-四氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、苯乙烯、二甲苯（總）、氯乙烯、氯甲烷、1,2-二氯乙烯（順式）、1,2-二氯乙烯（反式）、1,1-二氯乙烯、1,2-二氯丙烷、1,2,3-三氯丙烷、二溴氯甲烷、一溴二氯甲烷。

半揮發性有機物：六氯苯、苯胺、硝基苯、苯酚、2,4-二硝基甲苯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸正辛酯、萘、菲、蒽、熒蒽、芘、芴、苯并[b]熒蒽、苯并[k]熒蒽、苯并[a]芘、茚并[1,2,3-cd]芘、苯并[g,h,i]苝、苯并[a]蒽、二苯并[a,h]蒽、2-氯酚、2,4-二氯酚、2,4-二硝基酚、2-硝基酚、4-硝基酚、五氯酚、2,4,5-三氯酚、2,4,6-三氯酚、4-甲酚。

圖1 采樣點分布圖Fig.1 M ap of sam p ling locations.

農藥/多氯聯苯及其他：多氯聯苯、六六六α、六六六β、六六六δ、林丹（六六六γ）、DDT（包括o,p’-DDT，p,p’-DDT）、p,p’-DDE、p,p’-DDD、狄氏劑、艾氏劑、異狄氏劑、敵敵畏、樂果、總石油烴（脂肪族）、總石油烴（脂肪族）。

（3）采樣及測試

按照規范要求進行采樣，共采集土壤樣18個，地下水樣1組，采取樣品由珠江流域水環境監測中心和上海通標標準技術服務有限公司（SGS）檢測（圖1）。

3 土壤和地下水環境質量評價

3.1 土壤檢測結果評價

（1）評價方法與依據

主要評價標準為《展覽會用地土壤環境質量標準（暫行）》(HJ/T350-2007)。該標準是按照不同的土地利用類型，對展覽會用地的土壤環境質量評價的項目、限值、監測方法和實施監督所進行的規定，適用于展覽會用地的土壤環境質量評價。其對14項無機污染物、24項揮發性有機物、47項半揮發性有機物、7項其他污染物共92項物質進行了A、B級的界定。雖然該標準針對的土壤利用類型為展覽會用地，但本研究場地未來土地利用類型為商業住宅用地，其人與土壤之間的關系具有類似性，故選擇該標準作為主要的參考依據。

參考標準為《土壤環境質量標準》（GB 15618-1995）。該標準對pH值、鎘、汞、砷、銅、鉻、鋅、鎳、六六六、滴滴涕進行了規定，主要適用于農業及林業用地等。

對于本次研究重點關注的指標磷，目前尚無質量評價標準可依，因此本次研究中主要借鑒國內公開參考文獻資料中磷的背景值。

除上述標準外，本次對場地重金屬的評價還將依托《中國土壤元素背景值》中廣東省的物質背景作為參考，來評價該地土壤的污染程度。

（2）土壤樣品檢測結果分析

本次研究僅對采集樣品檢出或明顯超出標準的數據進行對比。

場地采樣點pH值范圍為6.8～10.8，平均值為8.2，采樣點L3、L6、L9、L10、L11均大于9，明顯偏堿性，疑為使用氨作為生產原料，產生沉降導致。

L4采樣點氟化物含量為956mg/L，本次研究所采樣的標準未對該指標進行限定，但與《中國土壤元素背景值》廣東省以及《珠江三角洲多目標區域地球化學生態環境評價》（賴啟宏，2005）中氟化物背景值相比，仍有一定超出。

本次研究L10采樣點的銅含量超出A級限定值；L1、L3、L12、L14、L15、L17采樣點砷含量超出A級限定值，其中L15采樣點砷含量為75.4mg/L，接近B級限定值；其他指標均未超出A級限定值。

L5、L11采樣點總石油烴有檢出，L5、L10、L11采樣點乙苯和二甲苯有檢出，L3采樣點六六六和滴滴涕有檢出，L11采樣點六六六有檢出，但均未超出A級限定值，L4采樣點鄰苯二甲酸二丁酯和鄰苯二甲酸二辛酯有檢出，但相關參考標準中未對這兩個指標進行限定，其他指標在上述采樣點均未檢出。

磷作為本次研究的重點關注指標，與《珠江三角洲多目標區域地球化學生態環境評價》（賴啟宏，2005）中珠三角地區磷背景值（珠三角經濟發達區425mg/L，珠三角松散沉積物500mg/L）相比，除L13、L14、L15、L17、L18采樣點磷含量與背景值相差較小以外，其它采樣點磷含量明顯超出背景值，最高超出82倍。根據調查，原農藥廠的赤磷車間、黃磷電爐、磷礦倉、磷礦粉倉及成品車間主要分布在研究區西面，與本次取樣檢測西面磷含量超出背景值的結果一致。推測因1996年平整場地時未對農藥廠磷礦倉、黃磷電爐等一帶的含磷土壤清除或處理不完全而直接回填，導致目前開挖后含磷土壤（主要是黃磷）產生自燃和冒煙現象。

由不同標高磷含量統計分布可知，研究區磷含量分布存在兩條規律：一是磷含量大致隨標高的減小(深度的增加)而減小；二是磷含量的最大值一般出現在標高6.0～7.0m（埋深約2m左右）處，該標高層位應為修復治理的重點層位。

3.2 地下水檢測結果評價

（1）評價方法與依據

采用《地下水質量標準》（GB14848-93）所推薦的評價方法，以綜合評價法進行評價，對研究區的地下水進行質量等級劃分。因本次研究地下水中的有機物含量均低于檢出限，故不作具體評價。

（2）地下水檢測結果分析

陰離子以Cl-為主，SO42-次之。pH值為7.7，屬于微堿性水。

溶解性總固體含量為579 mg/L，屬于淡水；總硬度為62.9 mg/L，屬軟水；氟化物含量較高，為1.66 mg/L，達Ⅳ類水標準。

總α放射性、總β放射性含量雖有檢出，但含量較低，達Ⅰ類水標準。

汞、鉬均處于未檢出狀態，銅、鋅、鈷、硒、鎘、砷、鎳等雖有檢出，但含量較低，達Ⅰ類水標準。錳、鈹含量較高，達Ⅳ類水標準。

有機氯農藥滴滴涕、六六六、六氯苯、林丹，有機磷農藥馬拉硫磷、樂果、對硫磷、甲基對硫磷、敵敵畏、草甘膦，殺蟲除草殺菌劑毒死蜱、百菌清、莠去津、溴氰菊酯、呋喃丹、滅草松等含量均較低，均低于檢出限。

（3）地下水水質評價結果

綜合評價：研究區地下水受氯化物、氟化物、氨氮、錳和鈹的影響，水質較差。

單要素評價：地下水中陰離子表面活性劑、鎘、鉛和鐵屬II類，溶解性總固體屬Ⅲ類，氯化物、氟化物、氨氮、錳和鈹屬IV類，其余指標達Ⅰ類水標準。

有機污染物含量均低于檢出限，表明地下水未受有機污染物污染。

4 修復方案

4.1 化學修復原理

污染土壤的化學修復原理是根據污染物土壤的性質，選擇合適的化學修復劑加入土壤，使污染物和修復劑之間發生一定的化學反應作用，達到降解或解毒的技術。

研究區主要污染物為磷，故根據磷易被氧化的性質，采用強氧化劑進行處理。其原理為：在中性或堿性條件下加入適量的次氯酸鹽、雙氧水等，并使其充分反應，生成磷酸鹽，同時生成的鈣鹽起固定磷酸鹽的作用，能有效的防止磷酸鹽的遷移，達到無害化處理的目的（王方園等，2009）。

4.2 化學反應方程式

根據污染場地的土壤性質，污染層多位于填土層和粉質粘土層中，采用強氧化劑灌注法，結合翻土攪拌加快化學反應進程。強氧化劑優先選擇次氯酸鈣（漂白粉），其來源廣泛、成本低、操作方便。處理難點在于反應控制點的掌握和化學藥劑過量后續處理問題。

（1）單質磷氧化反應：

對于過量氧化劑，可以投加適量焦亞硫酸鈉消除。

（2）焦亞硫酸鈉的反應式如下：

4.3 含磷土壤無害化處理步驟

（1）將濃度10%～20%的次氯酸鈣溶液，通過設備（泵、噴淋）灌注到含磷土壤中，溶液向下滲透與土壤中的磷發生氧化反應。根據污染場地內含磷量選擇相對濃度的次氯酸鈣溶液，以節約成本，避免過量。采用分次批噴灑法，防止次氯酸鈣溶液溢流至污染區域外。

（2）次氯酸鈣溶液與土壤中磷的發生氧化反應的速度快，且放熱。應在反應結束后12h，對土層進行分層翻土，翻土過程中局部出現自燃現象時直接噴灑次氯酸鈣溶液；出現大面積自燃現象時，應立即停止翻土作業和噴灑灌注次氯酸鈣溶液。若土壤中的磷被基本氧化反應完，在翻土過程中則不會出現自燃或冒煙現象，待采取土樣實驗分析判別確認無磷后，進行移土清理或換填。

（3）移土過程中，根據有無次氯酸鈣的臭味，判別是否存在反應過量的次氯酸鈣，若有臭味，采用濃度為10%的焦亞硫酸鈉溶液分次分批噴灑到移土之上。當焦亞硫酸鈉噴灑過量時，噴灑濃度為2%～5%的次氯酸鈣溶液進行氧化處理。

5 結語

（1）土壤檢測結果表明，該場地土壤質量介于《展覽會用地土壤環境質量評價標準》A—B級之間，可適用于Ⅱ類（含場館用地、綠化用地、商業用地、公共市政用地等）土地利用類型。因此，該場地土壤質量符合標準要求。

（2）土壤及地下水檢測結果表明，部分指標含量已超過背景值或限定值，環境質量已受到一定影響，應引起重視并進行處理，防止出現次生污染。

（3）目前《土壤環境質量標準（修訂）征求意見稿》（GB15618-2008）、《土壤環境質量標準》（GB 15618-1995）、《展覽會用地土壤環境質量評價標準》（（暫行）HJ/T 350-2007）均未將磷列為污染指標。但若土壤中磷含量過高，在土壤平整翻土過程中產生自燃或冒煙現象（翻土自燃產生大量的五氧化二磷等有毒煙氣），對周圍環境和居民造成不利影響。建議對場地中磷含量過高的區塊采用化學修復法進行修復，達到無害化處理的目的。

Paterson E，Sanka M，Clark L，1996. Urban soils as pollutant sinks a case study form Aberdeen,Scotland[J]. Applzec (eoc emzSt7)，11：129-131.

盧瑛，龔子同，張甘霖，2002. 城市土壤特性及其管理[J].土壤與環境，11(2)：206-209.

蔣海燕，劉敏，黃沈發，等，2004. 城市土壤污染研究現狀與趨勢[J].安全與環境學報，4(5)：73-75.

賴啟宏，2005. 珠江三角洲多目標區域地球化學生態環境評價[D].中國科學院廣州地球化學研究所.

王方園，盛貽林，柳愛玉，2009. 含磷和硫化鈉污染土壤修復及無害化處理可行性探討[J]. 環境科技，22(3)：76-78.

中華人民共和國環境保護部，2011. 關于征求國家環境保護標準《污染場地術語》（征求意見稿）意見的函[S].

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Soil Investigation Results of and Proposed Restoration Plans for a Polluted Land in Guangzhou

LIAO Xingliang

(Guangdong Hydrogeology Battalion, Guangzhou 510510)

Urban soil is a very critical component of urban ecological system. It is closely related to the quality of urban ecological environment and human health. With the rapid development of urbanization, soil pollution, erosion, acidif cation, solidif cation and degradation of plant covers and soil organisms have become a series of serious environment issues. Through various studies of a polluted commercial land in Guangzhou, this report provides a scientif c foundation for quality assessments and restoration proposals. The studies include analytically sampling the soil and underground water, characterizing the main pollutants, investigating possible causes of blazes in the polluted land. A comprehensive evaluation of environmental quality has also been carried out. The survey results indicate that some high concentrations of soil samples and water samples are infuenced by environment. According to the characteristics of phosphorus in main pollutants, chem ical repair method is recommended. And fnally, this report provides relevant government agents w ith a scientif c reference on restoring the polluted soil and elim inating hazardous effects.

Urban soil; Polluted land; Underground water; Environmental quality assessment; Restoration proposals; Elim inating hazards

A

1007-1903（2017）02-0030-05

10.3969/j.issn.1007-1903.2017.02.006

廖興良（1987- ），男，主要從事水文地質、工程地質、環境地質及地質災害防治工作。E-mail：542388820 @qq.com