長江經濟帶石化污染場地特征與治理對策*

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研發中心；2.中國石油大學（北京）

一、前言

生態文明建設是我國可持續發展的重大戰略，近年來，我國高度重視污染場地治理，陸續頒布《土壤污染防治行動計劃》《土壤污染防治法》《建設用地土壤污染風險管控標準》等法規標準。國家的高度重視和法規標準的出臺，帶動了污染場地治理行業的快速發展，2019年，中央財政安排土壤污染防治專項資金50億元，行業公開招標項目近130億元，市場發展潛力巨大，整體上我國已啟動污染場地的全面治理，進入技術與行業建設的新階段。

長江經濟帶是中國經濟發展的大動脈，黨中央要求以共抓大保護、不搞大開發為導向。該區域石化行業發展成熟，大型石化企業有20余家，油庫近300個，加油站近5萬座，年生產能力約占全國的47%。石化場地狀況關系我國生態文明建設，在“生態優先、綠色發展”理念指導下，如何治理長江經濟帶石化場地污染，是當前我國石化行業發展急需探討和解決的關鍵問題。

二、長江經濟帶水文地質特征

（一）水文地質復雜，潛水層易遷移

長江經濟帶水文地質條件復雜，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，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，在石化場地建設區，潛水區上層大多是雜填土，夾有細砂，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相互進行補給和排泄，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合污染物跨介質傳輸機制這一科學問題，研究場地所在區域地下水補—徑—排條件和石化場地復合污染物在土壤—地下水—地表水中遷移轉化過程的動態規律，才能成功研發針對性的源修復和過程阻斷等治理技術。

三、石化場地污染特征

（一）污染來源

石化生產企業在生產過程中，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施和管線的跑、冒、滴、漏以及突發事故，造成生產場地土壤與地下水的有機、無機以及復合污染，污染物在地下水流場動力的擾動下產生遷移，并通過有機氣體揮發吸入、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環境造成嚴重損害。存在局部污染的場地大多為20年以上的老廠區，隨著石化技術革新、安全標準提高、防滲性能增強以及日益嚴格的環保要求，新建石化企業基本杜絕了“跑冒滴漏”的污染源頭，并且針對突發事故，形成了以圍堰、雨污導排、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）污染物組成復雜

石油是十分復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，分子結構多樣。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、化纖產品、有機化工原料等產品。根據調查，檢出的污染物包括苯系物（BTEX）、多環芳烴（PAHs）、多氯聯苯（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物，且表現出復合污染，對于治理提出了較高的技術要求。對某石化企業進行場地調查，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，逐漸馴化產生可代謝石化有機污染物的菌株，如海考克氏菌K-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可衰減性。石化企業一般為長期生產基地，為典型的工業場地規劃區，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）污染風險源控制

石化場地土壤和地下水污染風險源主要為裝置設施及管線池的“跑冒滴漏”和“突發事故”，對這些污染風險源進行控制，避免“跑冒滴漏”和“突發事故”，則可實現從本質上切斷場地污染物的產生，這對于石化長期可持續發展具有重大意義。可采取以下對策：通過加強環境風險識別、提高清潔生產水平、加強日常管理和完善事故應急預案等運營管理方式，進行風險源控制；針對在役企業，全面排查存在的污染風險源，對風險源進行提升改造，加強地面防滲；針對新建企業，從設計標準和技術規范上進行升級，從源頭切斷風險源的產生；同時采取先進配套環保技術，削減廢水、廢氣和固廢的污染量，加強配套環保設施的防滲性能，避免在三廢處理過程中造成土壤和地下水污染。

（二）重污染區的原位精準修復

長江經濟帶是我國經濟大動脈，且石化場地多沿江分布，結合生態文明建設和長江大保護的重要性，對存在污染的石化場地需進行有效治理。在治理模式中，應結合長江經濟帶水文地質和污染程度，進行分區治理，較重的污染區域優先進行原位修復。在原位修復中，需充分考慮長江經濟帶的水文地質，沿江場地地下水豐富，由于地下水蒸發潛熱較高，不適合能耗較高的原位熱脫附（ISTD）；地下水抽出處理技術（GPT）也會帶來較大的污水處理負荷。對污染濃度較高的區域，可采取高壓旋噴樁進行原位化學氧化修復（ISCO），實現重污染區域的精準注入修復；地下水循環井（GCW）技術也可有效進行有機污染物的原位精準修復，該技術可與吹脫、空氣注入、氣相抽提、強化生物修復和化學氧化等多種技術結合，在山西某焦化廠得到較好的應用。

（三）基于地下水動力學的污染管控

長江經濟帶具有水文地質復雜，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，裝置占地面積大，管線復雜，在生產企業大多區域難以進行有效的原位修復工程。結合長江經濟帶水文地質和石化場地的特征，可采取基于地下水動力學的工程措施，進行污染羽擴散風險管控，在詳細的地勘基礎上，構建水力運移數值模型，利用地表水/地下水交互頻繁的水力聯系，采用表層防控層、垂直組隔墻、水力攔截溝和可滲透反應墻的組合形式，對石化場地內的污染物進行工程管控，阻斷其隨地下水流場擴散遷移的范圍，并在地下水下游進行污染物的截流去除，該綜合管控工程（CIP）對于長江經濟帶的在役石化場地污染治理具有較強的可行性。

（四）結合強化衰減的場地治理模式

目前，我國污染場地治理的發展趨勢，已由前期的粗放修復逐步轉為以風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―跟蹤監測”的風險管控模式，北京市探索了“合理規劃―管控為主―有限修復”的安全利用模式。該類治理模式較為適合石化污染場地，可結合長江經濟帶的水文地質特征，在上述基于地下水動力學污染管控的基礎上，采取強化自然衰減的技術手段，向石化場地原位注入營養助劑，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污染物的強化自然衰減。

五、結論與展望

基于石化污染場地的特征，通過對長江經濟帶的水文地質分析，本文提出了“污染風險源控制―重污染區精準修復―基于地下水動力學的工程管控―強化自然衰減”的長江經濟帶石化污染場地治理模式，這對于長江經濟帶的生態文明建設和石化產業可持續發展具有一定的促進作用。長江經濟帶對我國經濟的發展具有重要支撐作用，沿江石化企業眾多，隨著生態文明建設的逐步深入，預計該區域石化場地治理也將釋放出巨大產值。