某電鍍廠舊址土壤污染治理與修復(fù)效果評(píng)估分析

吳小華

（福建格瑞恩工程設(shè)計(jì)有限公司，福建 泉州 362000）

某五金電鍍廠位于福建省某市，建于2006 年8 月，2009年新建滾鍍和掛鍍車(chē)間，年電鍍五金件3000 t。該廠于2015年6 月起停產(chǎn)至今，調(diào)查前該地塊已收儲(chǔ)，按當(dāng)?shù)氐目刂圃敿?xì)規(guī)劃擬作為體育健身公園、防護(hù)綠地及道路。因該企業(yè)投入產(chǎn)生比較早，各項(xiàng)環(huán)保措施不完善，長(zhǎng)期的生產(chǎn)運(yùn)行造成該場(chǎng)地土壤存在六價(jià)鉻和氰化物污染。該研究根據(jù)場(chǎng)地污染土壤的理化特征及污染情況，對(duì)六價(jià)鉻、氰化物分別采用還原、氧化技術(shù)修復(fù)污染土壤，在修復(fù)方案設(shè)計(jì)的工期內(nèi)完成了該場(chǎng)地治理與修復(fù)施工，并通過(guò)效果評(píng)估驗(yàn)收，修復(fù)工程取得了良好效果，確保土地達(dá)到后續(xù)開(kāi)發(fā)利用的要求。

1 電鍍廠基本情況

1.1 電鍍廠污染狀況

經(jīng)前期該場(chǎng)地初步調(diào)查、詳細(xì)調(diào)查及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，確認(rèn)該場(chǎng)地土壤重金屬污染物中六價(jià)鉻、無(wú)機(jī)物氰化物檢測(cè)濃度超過(guò)第二類用地篩選值。土壤中六價(jià)鉻最大超標(biāo)倍數(shù)為36倍，氰化物最大超標(biāo)倍數(shù)為10.3 倍；采樣插值法計(jì)算，得到六價(jià)鉻污染修復(fù)方量為59.64 m3，氰化物污染修復(fù)方量為383.24 m3。

1.2 修復(fù)目標(biāo)值

經(jīng)前期場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及修復(fù)方案，確認(rèn)場(chǎng)地修復(fù)目標(biāo)值見(jiàn)表1。

表1 土壤修復(fù)目標(biāo)值匯總

1.3 場(chǎng)地地質(zhì)狀況

場(chǎng)地地質(zhì)按照土壤巖性特征可以分為4 個(gè)主要工程地質(zhì)層，自上而下分述如下。

1.3.1 雜填土

雜色，稍密，濕；主要成分以混凝土塊、磚渣等建筑垃圾混合少量黏性土、石英砂顆粒組成，均勻性差。層厚0～2.0m。

1.3.2 粉質(zhì)黏土

灰黃色，可塑，飽和。含有高嶺土及鐵錳質(zhì)氧化物，無(wú)光澤反應(yīng)，無(wú)搖震反應(yīng)，干強(qiáng)度高、韌性高。層厚2.0m～3.0m。

1.3.3 淤泥黏性土

深灰色，流塑，飽和。含有腐殖質(zhì)，略具臭味。捻面光滑，稍有光澤，干強(qiáng)度、韌性中等，搖震反應(yīng)慢。層厚3.0m～7.0m。

1.3.4 粉細(xì)砂層

灰黃色，稍密，飽和，主要礦物成分為石英長(zhǎng)石顆粒，顆粒級(jí)配差，石英長(zhǎng)石顆粒呈菱角狀一次棱角狀。層厚7.0m～9.0m。

1.4 土壤理化性質(zhì)

場(chǎng)地按照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》測(cè)定土壤的基本理化性質(zhì)，主要包括土壤含水率、土壤顆粒密度、有機(jī)質(zhì)含量以及孔隙比等。場(chǎng)地土壤理化性質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果見(jiàn)表2，鉆孔點(diǎn)位圖見(jiàn)圖1。

圖1 鉆孔點(diǎn)位圖

表2 土壤理化性質(zhì)

2 修復(fù)技術(shù)方案

針對(duì)場(chǎng)地狀況和污染情況，考慮技術(shù)可行性分析、方案設(shè)計(jì)、修復(fù)工程實(shí)施、環(huán)境保護(hù)以及工程驗(yàn)收等方面，場(chǎng)地六價(jià)鉻污染土壤修復(fù)采用原地異位化學(xué)還原；氰化物污染土壤修復(fù)采用原地異位化學(xué)氧化方法。

該修復(fù)技術(shù)路線重點(diǎn)是土壤開(kāi)挖后按其污染類型分類堆放；針對(duì)六價(jià)鉻污染土壤，采用原地異位化學(xué)還原處理[1-2]的工藝進(jìn)行修復(fù)；針對(duì)氰化物污染土壤，采用原地異位化學(xué)氧化[3-4]工藝進(jìn)行修復(fù)治理。修復(fù)達(dá)標(biāo)后的土壤進(jìn)行最終處置。

在開(kāi)挖過(guò)程中，場(chǎng)地會(huì)產(chǎn)生基坑涌水；基坑涌水經(jīng)泵抽至廢水收集罐，收集后部分用于污染土壤養(yǎng)護(hù)水，剩余部分廢水由污水清運(yùn)車(chē)運(yùn)至污水處理廠處理。污染土壤修復(fù)技術(shù)總路線詳見(jiàn)圖2。

圖2 污染土壤修復(fù)技術(shù)總路線

3 修復(fù)工程簡(jiǎn)介

3.1 施工準(zhǔn)備

3.1.1 進(jìn)駐現(xiàn)場(chǎng)和現(xiàn)場(chǎng)交接

進(jìn)場(chǎng)后首先是接管施工現(xiàn)場(chǎng)，辦理現(xiàn)場(chǎng)交接手續(xù)；確定施工現(xiàn)場(chǎng)使用范圍，以便于安排現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)的施工準(zhǔn)備；確認(rèn)需要修復(fù)的污染土壤范圍；同時(shí)，落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)施工用電源、水源和污水排放口等施工條件。

3.1.2 人員、材料、機(jī)械準(zhǔn)備

根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃、施工階段劃分、各個(gè)專業(yè)工種的需要、勞動(dòng)定額，編制切實(shí)可行的勞動(dòng)力需用量計(jì)劃，并提前在單位內(nèi)部的施工隊(duì)伍和勞務(wù)基地中進(jìn)行組織安排。相關(guān)儀器設(shè)備在開(kāi)工后施工準(zhǔn)備階段陸續(xù)全部到位，以保證施工正常進(jìn)行。

3.1.3 材料配置

施工材料在工程開(kāi)工前即著手準(zhǔn)備，保證材料的供貨渠道，供貨質(zhì)量和供貨時(shí)間，確保工期和建立正常的施工秩序。

3.2 污染土壤清挖

開(kāi)挖前采樣RTK 測(cè)量放線確定污染區(qū)域標(biāo)定的準(zhǔn)確邊界，并用顯著標(biāo)識(shí)對(duì)污染區(qū)邊界進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)識(shí)劃定，并設(shè)置污染區(qū)安全防護(hù)欄和圍擋，基坑開(kāi)挖采用分層開(kāi)挖，采用專用運(yùn)輸車(chē)輛直接將污染土壤轉(zhuǎn)至處置區(qū)域。

污染土壤按照修復(fù)方案設(shè)計(jì)的深度和范圍清挖結(jié)束后，對(duì)基坑側(cè)壁及底部土壤進(jìn)行采樣自檢，自檢合格后才可以申請(qǐng)效果評(píng)估監(jiān)測(cè)，如果效果評(píng)估監(jiān)測(cè)各目標(biāo)污染物達(dá)標(biāo)，則基坑和側(cè)壁開(kāi)挖完成，如果目標(biāo)污染物仍然超標(biāo)，就需要經(jīng)建設(shè)單位及監(jiān)理單位確認(rèn)后繼續(xù)向下或者四周開(kāi)挖，直到基坑和側(cè)壁均達(dá)到修復(fù)方案設(shè)計(jì)的驗(yàn)收目標(biāo)。

3.3 六價(jià)鉻原為異地化學(xué)還原技術(shù)處理

針對(duì)重金屬六價(jià)鉻污染的土壤，采用原地異位化學(xué)還原技術(shù)，達(dá)標(biāo)后并進(jìn)行填埋處置；該地塊通過(guò)添加活化的化學(xué)還原劑（硫酸亞鐵）[5]來(lái)調(diào)節(jié)土壤的pH和Eh使Cr（VI）還原成Cr（III），反應(yīng)式如公式（1）所示。

六價(jià)鉻污染土壤轉(zhuǎn)運(yùn)至處理車(chē)間后，先進(jìn)行篩分、破碎預(yù)處理，將石塊，建筑垃圾等雜物剔除，并使土壤顆粒尺寸達(dá)到5cm 以下，保證污染土壤與藥劑能夠充分混合接觸，對(duì)其進(jìn)行含水率調(diào)節(jié)，先后將化學(xué)還原藥劑均勻鋪灑于污染土壤上方，利用設(shè)備進(jìn)行污染土壤和藥劑的混合。翻拋3～5 次，充分混合處理完后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)5～7 天后，即可進(jìn)行采樣檢測(cè)，檢測(cè)合格后回填原基坑。

3.4 氰化物化學(xué)氧化技術(shù)處理

異位化學(xué)氧化技術(shù)首先需將污染土壤清挖，再暫存至處置區(qū)，向污染土壤添加氧化劑或還原劑，通過(guò)氧化或還原作用，使土壤中的污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)毒或相對(duì)毒性較小的物質(zhì)。常見(jiàn)的氧化劑包括高錳酸鹽、過(guò)氧化氫、芬頓試劑、過(guò)硫酸鹽和臭氧。常見(jiàn)的還原劑包括連二亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、硫酸亞鐵、多硫化鈣、二價(jià)鐵以及零價(jià)鐵等。

該地塊使用過(guò)硫酸鈉和氫氧化鈉作為氧化藥劑。反應(yīng)如公式（2）所示。

氰化物污染土壤轉(zhuǎn)運(yùn)至處理車(chē)間后，先進(jìn)行篩分、破碎預(yù)處理，將石塊，建筑垃圾等雜物剔除，并使土壤顆粒尺寸達(dá)到5cm 以下，保證污染土壤與藥劑能夠充分混合接觸，對(duì)其進(jìn)行含水率調(diào)節(jié)，先后將化學(xué)氧化藥劑均勻鋪灑于污染土壤上方，利用設(shè)備進(jìn)行污染土壤和藥劑的混合。翻拋3～5 次，充分混合處理完后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)5～7 天后，即可進(jìn)行采樣檢測(cè)，檢測(cè)合格后回填原基坑，原地異位化學(xué)氧化和化學(xué)還原工藝示意圖如圖3所示。

圖3 原地異位化學(xué)氧化和化學(xué)還原工藝示意圖

3.5 藥劑參數(shù)

根據(jù)治理修復(fù)技術(shù)方案，針對(duì)六價(jià)鉻污染土壤采用原地異位化學(xué)還原技術(shù)進(jìn)行處理；對(duì)氰化物污染土壤，采用原地異位化學(xué)氧化技術(shù)進(jìn)行處理，修復(fù)治理使用的藥劑見(jiàn)表3。

表3 場(chǎng)地治理修復(fù)使用藥劑匯總表

4 采樣與方法

4.1 樣品采集

土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)的采樣準(zhǔn)備、樣品采集、樣品流轉(zhuǎn)、樣品保存、樣品制備、分析測(cè)定方法、分析記錄與監(jiān)測(cè)報(bào)告、質(zhì)量保證和控制等要根據(jù)《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 166—2004）、《污染地塊風(fēng)險(xiǎn)管控與土壤修復(fù)效果評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》（試行）（HJ 25.5—2018）、《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控和修復(fù)監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 25.2—2019）等要求進(jìn)行。采用隨機(jī)布點(diǎn)法布設(shè)采樣點(diǎn)，原則上每個(gè)樣品代表的土壤體積不應(yīng)超過(guò)500m3[6]，因此六價(jià)鉻修復(fù)土壤布設(shè)1 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)位，氰化物修復(fù)土壤布設(shè)3 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位。

4.2 樣品分析方法

監(jiān)測(cè)土壤樣品根據(jù)《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T166—2004）進(jìn)行，六價(jià)鉻采用《土壤和沉積物 六價(jià)鉻的測(cè)定 堿溶液提取-火焰原子吸收分光光度法 HJ 1082—2019》；氰化物采用《土壤 氰化物和總氰化物的測(cè)定 分光光度法HJ 745-2015方法1：異煙酸-巴比妥酸》。

5 修復(fù)效果評(píng)估

在研究場(chǎng)地污染修復(fù)過(guò)程中，使用的藥劑包括還原劑（硫酸亞鐵）及氧化劑（過(guò)硫酸鈉和氫氧化鈉），通過(guò)氧化、還原作用，使土壤中的污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)毒或相對(duì)毒性較小的物質(zhì)。項(xiàng)目治理修復(fù)施工完成后，由效果評(píng)估單位進(jìn)行效果評(píng)估驗(yàn)收監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：場(chǎng)地內(nèi)所有六價(jià)鉻土壤樣品、氰化物土壤樣品中的六價(jià)鉻、氰化物濃度均低于修復(fù)方案設(shè)計(jì)的目標(biāo)值，修復(fù)效果符合設(shè)計(jì)方案場(chǎng)地修復(fù)后最高監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 場(chǎng)地土壤修復(fù)后目標(biāo)污染物濃度統(tǒng)計(jì)

6 結(jié)論

該研究場(chǎng)地六價(jià)鉻采用原地異位化學(xué)還原技術(shù)、氰化物采用原地異位化學(xué)氧化技術(shù)修復(fù)污染土壤，成功修復(fù)六價(jià)鉻污染土壤59.64 m3、氰化物污染土壤383.24 m3；并順利通過(guò)了效果評(píng)估驗(yàn)收，豐富了土壤污染的治理修復(fù)工程應(yīng)用案例，為福建省的污染場(chǎng)地治理修復(fù)提供更多選擇。