A污染場地土壤重金屬砷修復效果評價

王明帥

(山西晉環(huán)科源環(huán)境資源科技有限公司，山西 太原 030000)

隨著我國城鎮(zhèn)化腳步不斷加快，為有效治理城市環(huán)境污染問題，我國實施“退二進三”的治理策略，大量的工業(yè)企業(yè)搬遷或退市，留下大量存在環(huán)境風險的舊址，但這些場地不可能永遠被荒廢，為了挖掘污染土地的剩余價值，需要對其進行二次開發(fā)。國家規(guī)定“在工業(yè)企業(yè)舊址開發(fā)利用前，必須要進行環(huán)境調查與評估，對污染場地進行有效的修復與治理，監(jiān)測達標后方可再次使用[1-2]?！?/p>

A工業(yè)企業(yè)有著悠久的生產歷史，污染場地曾經堆放大量的生產原料及輔料，由于直接與地面接觸，污染物質可以通過滲透融合等方式再次污染土壤，導致土壤內部重金屬超標，產生巨大的環(huán)境污染及傷害。為確認土地污染情況，責任單位需要委托國家專業(yè)機構進行環(huán)評審查，根據整改意見書進行土壤的修復治理工作。從質量驗收標準來看，完全達到國家環(huán)保標準要求，修復工程取得良好的治理效果[3-5]。

1 場地概況

A工業(yè)場地位于南方某城市西南郊區(qū)，根據城市土地規(guī)劃使用方案，污染場地屬性將由工業(yè)用地轉變?yōu)楣灿玫?，預計使用土地面積達到16.7萬m2，場地上主要用于修建商務及商業(yè)設施，為周邊民眾生產、生活提供商業(yè)支持。

1.1 土壤環(huán)境調查評估結論

為確認作業(yè)場地環(huán)境健康情況，對土壤環(huán)境進行二次評審，按照相關標準和要求，上報市級環(huán)保部門備案。

1.1.1 土壤調查主要結論

通過對污染場地進行采樣分析，并對3次樣本數據進行均值處理，發(fā)現污染土地內鈹和砷污染物的濃度已經遠遠超過標準數值(鈹8 mg/kg，重金屬砷20 mg/kg)。檢測數據顯示，重金屬砷的最高值已經達到74.5 mg/kg，超標率為48.98%，超出預期篩選值的2.7倍；鈹最高污染值為16.8 mg/kg，超出篩選標準的1.1倍左右。砷主要分布范圍功能作業(yè)區(qū)為停車場、倉庫、生產車間等。

1.1.2 土壤風險評估主要結論

選擇美國RBCA模型對土壤風險進行評估，通過對場地污染參數進行測算與分析，找到存在的環(huán)境風險。結果顯示為重金屬砷和鈹兩種，其中，僅有砷會對環(huán)境產生危害，尤其會增加人體癌變的機率，但兩種重金屬的危害都低于評估值并在1以下，即存在危害但影響有限。

1.2 土壤修復方案建議方法

1.2.1 確認修復范圍(見第108頁表1)

土壤修復應當以第二層為修復目標區(qū)域，主要原因在于該區(qū)域重金屬砷處于超標狀態(tài)，集中于東側綠化帶(污染區(qū)域1)與污水處理站北側(污染區(qū)域2)，將上述區(qū)域作為污染土壤重點修復對象。

1.2.2 土壤修復標準值

1) 修復后，土壤重金屬砷含量≤60 mg/kg。

2) 修復后土壤pH=5.5～9.0，浸出液砷質量濃度≤0.05 mg/L。

1.2.3 土壤修復技術建議

本次修復工程選擇第二層土壤砷作為修復重點，由于污染區(qū)域土方量不大，建議選擇穩(wěn)定/固化

表1 重金屬砷污染土壤修復范圍

技術進行修復，在修復治理后，檢測達標后可進行場地的后續(xù)作業(yè)，將土壤回填至挖掘部位進行如綠化或路基修建等。

2 土壤修復實踐情況

在土壤修復方案確認后，經專業(yè)機構評審方可實施，實施前需上報市級環(huán)保部門備案，預計90 d完成工期，達到預期的治理目標。

2.1 實施修復技術

針對土壤主要污染物質，選擇異位固化/穩(wěn)定技術作為主要方法，由于砷本身就具有極強的穩(wěn)定性和不可降解性等特征，當其積累到一定比例后會降低土壤活性，造成土壤功能性退化。選擇該修復技術的治理原理是向土壤釋放穩(wěn)定化劑/固化劑，通過外在手段進行充分混合，確保藥劑與污染物產生化學和物理雙重作用，從而將污染土壤固化為低滲透率的結構或將其轉化為不活潑狀態(tài)，從而降低其擴散遷移的能力，達到有效治理的目的。

經美國環(huán)保署確認，固化/穩(wěn)定化技術為成熟的土壤污染治理技術，在世界范圍內有著極為廣泛的應用。2014年，該技術被我國環(huán)保部門列入污染場地修復名單中，2014年-2018年間，我國共有1 973個重金屬污染項目中，有56.8%的項目選擇此治理技術。

2.2 修復實施過程

1) 基坑清挖→運輸→破碎→混合藥劑→堆置養(yǎng)護→檢測驗收→回填凈土

①對照坐標標識、定位、清挖，根據定位標識對區(qū)域土壤進行分層挖掘、分類處理。②將清理土壤運送至修復區(qū)，采取機械與人工相結合方式進行裝車，及時清理灑落殘土，避免出現二次污染。③應用移動式篩分破碎斗對土壤進行破碎處理，根據處理污染土量投入適當的藥劑，必須要保證比例適配并進行充分的攪拌，才能夠達到預期的處理效果。④在添加藥劑后應當對修復土壤進行堆置養(yǎng)護并覆蓋選氈蓋，定期進行補水操作；檢測污染土壤的重金屬毒性，達到修復標準后可暫時存放于安全區(qū)域待處理。⑤將修復土壤重新填回坑內，分而夯實。

2) 治理修復→驗收檢測→回填作路基

在固化/穩(wěn)定化處理后，可以將堆置的土壤用于道路建設，如用于路面的穩(wěn)定基層建設，一般填筑30 cm～80 cm厚度的修復土壤，上面覆蓋20 cm瀝青層，防止因覆蓋過薄造成二次污染。

2.3 二次污染防控

在污染土壤修復過程中，必須要加強周邊區(qū)域安全管理，防止因滲漏或揚塵出現新的危害。一般情況下，在防滲地坪周邊設置相應的排水和處理系統(tǒng)。另外，針對修復中可能出現的固廢、噪音、揚塵等危害，必須要應用有針對性的措施，要確保整個修復過程中無二次污染、無安全事故。

3 采樣布點與實驗室檢測

為確認污染土壤修復效果，應當依據《場地環(huán)境監(jiān)測技術導則》(HJ 25.2-2014)相關標準，對修復工程進行檢測驗收，確認污染土壤清挖效果和修復治理效果。前者以修復土壤采樣浸出值為檢測依據，后者以遺留污染土壤采樣數據為基準。

3.1 采樣布點

3.1.1 分析項目

1) 分析現有基坑清挖效果，并對土壤中砷含量進行檢測。

2) 對浸出液中砷含量與pH值進行檢測。

3.1.2 布點原則

3.1.2.1 基坑

對基坑側壁及底部進行檢測布點，基坑底部主要采取網絡法進行采樣，為提升清挖的效果和質量，采樣以20 m×20 m規(guī)格為主，將底部分成均勻的區(qū)域，每塊面積控制在400 m2以內，同樣選擇每塊9個樣本進行檢測。側壁一般使用等距分層方式進行監(jiān)測，根據污染強度對其進行分塊分段，每段控制在40 m之內，每區(qū)段取9個樣本進行檢測。當基底面積不足400 m2時，可以選擇定點檢測方式進行處理。

3.1.2.2 異位治理修復后土壤

對已經修復后的土壤進行采樣檢測，每個采樣點位僅能夠代表500 m的區(qū)域，一旦超過此范圍則數據會出現偏差。

3.1.3 布點方案

3.1.3.1 基坑

選擇混合采樣法，對基坑底部及側壁進行檢測，分析重金屬砷的含量(見第109頁表2)。

基坑土壤采樣布點見第109頁圖1。

3.1.3.2 異位治理修復后土壤

將待檢土壤分為12個區(qū)塊，在12個區(qū)域內分別取樣進行pH檢測和浸出液砷含量檢測。取樣間隔至少間隔1 m，深度至少4 m。即，按照表層土、1 m、2 m、3 m、底部等5層進行樣本采集，而后制作混合標準送到檢測中心進行檢測(圖2)。

表2 布點方案

圖1 基坑土壤采樣布點圖

圖2 異位修復后土壤采樣布點圖

3.2 質量控制

從土壤修復的布點、采集、分析等過程來看，要有著極為嚴謹的操作流程，嚴格按照國家標準組織實施，實驗室在獲取樣本后應當按照有關要求，認真做好分析和檢測工作，確保檢測質量得到有效控制。

3.3 檢測結果

3.3.1 基坑土壤

為達到檢測要求，必須對2個污染區(qū)域基坑底部及側壁進行取樣，在清挖后選擇8個點位進行初檢；1Z-03區(qū)域再二次清挖及檢測(圖3)。

圖3 基坑土壤砷檢測結果

3.3.2 異位治理修復后土壤

對修復土壤進行布點檢測，重點檢測其浸出毒性。通過對12個樣品進行第一次檢測，并對局部二次清挖的1個樣品(編號013)檢測。檢測結果見圖4、圖5。

圖4 異位修復后土壤浸出液中砷檢測結果

圖5 異位修復后土壤浸出液pH檢測結果

4 土壤修復效果評價

4.1 檢測數據分析

4.1.1 驗收對象及標準

根據國家環(huán)境保護部門相關規(guī)定，對照環(huán)評方案明確土壤修復及治理標準和對象(表3)。

表3 驗收對象與標準

4.1.2 數據分析評價

4.1.2.1 基坑清挖效果

針對確定的8個取樣位置進行重金屬砷標準檢測發(fā)現，區(qū)域11Z-03區(qū)域現有砷測量值為118 mg/kg，該數據目前已經超出標準值0.97倍，遠遠超出預期的修復要求。另外，其他7個點位的檢測結果完全符合修復目標值。對超標點位組織二次挖掘，挖掘區(qū)域：40 m×0.5 m×4.7 m(長×寬×深)，整體挖掘土方量控制在100 m3左右，將挖掘污染土壤進行固化/穩(wěn)定化處理，處理完畢后堆置待檢區(qū)。污染土壤二次清挖檢測，發(fā)現土壤砷含量為8.00 mg/kg，達到修復標準。數據顯示，修復工程2次挖掘土壤達到4 500 m3，大于原方案的4 300 m3，檢測結果符合修復標準，說明污染土壤已經完全修復完畢。

4.1.2.2 土壤修復效果

污染土壤在異位固化/穩(wěn)定化修復后被堆置于待檢區(qū)域，根據治理面積設置13個取樣點，2次檢測分別取樣12份和1份(編號013)，按照規(guī)范標準進行存儲，送至檢測中心作為待檢樣品。經過化學檢測發(fā)現，送樣樣本浸出液砷質量濃度≤0.05 mg/L，浸出液pH=5.5～9.0，數據檢測效果良好，達到修復目標值標準，說明污染土壤經過修復治理，能夠有效控制污染情況。

4.2 文件審核

文件審核能夠確認污染土壤修復是否嚴格按照操作標準及流程執(zhí)行，通過對場地記錄文獻進行搜集查閱，并對照記錄與現場作業(yè)人員進行交流，經過多方數據匯總，對文件進行審核。

1) 土壤修復工程方案、評估報告中預計的范圍與目標一致，數據具有較強的統(tǒng)計學意義，能夠用于數據分析與決策。

2) 環(huán)境監(jiān)測數據及監(jiān)理記錄齊全、連續(xù)、有效，說明修復治理工程方案得到較好落實，能夠將環(huán)境保護放在首位，未對周邊環(huán)境產生任何影響。

3) 通過將監(jiān)理記錄、施工登記與監(jiān)測數據進行逐一對照，確認污染土壤修復效果基本達成預設的修復目標。

4.3 現場勘察

1) 通過對污染現場進行現地勘測，對照報告記錄的坐標點與修復資料，對污染土壤的修復深度及范圍進行檢查，確認其基本符合修復標準。

2) 通過實地勘測現場土壤修復情況，數據顯示未發(fā)現任何的污染問題，治理效果良好。

5 結論

通過項目申請、現場勘測、檢測分析、樣本對照等流程，對污染土壤治理情況進行調查，確認污染土壤修復工作基本達標。數據顯示，污染土壤經過反復清挖與治理，發(fā)現檢測數據結果超出國家規(guī)定標準，確認該治理項目效果良好，達到預期的治理目標。選擇將固化/穩(wěn)定化處理的土壤用于道路路基施工使用，并使用一定厚度的瀝青層覆蓋及封閉路面，并對使用修復土壤的區(qū)域進行登記建檔管理，并指定專人進行負責，防止再次開挖產生的二次污染，確保修復治理效果的長期性和有效性。