基于保護地下水的土壤修復目標層次化制定方法分析

唐智洋，錢 涌，宋亞丹

（蘇州市宏宇環境科技股份有限公司，江蘇 蘇州 215000）

我國城市化步伐的加快，推動了產業結構的調整，使我國重污染企業、工廠因此被遷移或關停，導致大量的污染場地被棄管或直接遺棄，要治理這類污染場地，就要對其進行評價然后進行修復，這就需要建立標準的評價和修復方法。污染場地的評價和修復的關鍵環節就是地下水和土壤的修復目標。但是，目前不少通用的標準都不適合我國的污染場地，在開始修復工作時，因為無法對修復目標的設定值進行判斷，導致因修復的技術、周期和費用的問題而無法完成修復任務。健康風險評估方法已經成為國外污染場地修復目標值的主流方法，在我國也擴大了使用范圍，這種方法在保證身體健康的基礎上，對場地污染進行目標修復。受淋溶作用的影響，地下水被土壤中的污染物所污染，使飲用水資源缺乏。所以，必須制定基于保護地下水的土壤修復目標的方法，來保護污染場地的地下水資源環境。目前，國內已有一些針對人體健康制定的土壤目標修復技術，但對保護地下水的程度還不精準，因此，必須結合國外現有的土壤目標修復方法，以及我國污染場地的實際情況，研究制定適合我國土壤修復目標層次化的方法。本文以某石化工廠的污染場地的情況為研究對象，對其土壤目標修復層次化方法進行分析，將研究結果通過和國外修復技術進行專業對比。

1 研究材料和研究方法

1.1 研究區域的選擇

現在以某石化工廠污染場地作為研究區域，渣油和污水是這個污染場地土壤和地下水資源污染的主要因素，地表不足1.5米深度范圍內是污染物質主要聚集區域。該研究通過目標區域的環境調查和采樣分析、進行測試，了解污染場地具體污染情況。通過分析檢測土壤中揮發性有機物和半揮發性有機物，得出污染場地污染成分種類達到的最高值，了解到污染場地北側污染程度最高，其它區域污染程度較輕。該污染場地土壤主要粉細沙為主，滲透系數低，場地地下水層較深，水利坡度小。這層地下水下游分布幾個飲水井，呈零星狀，并且距離污染場地較遠，污染場地地下水資源不是農業生產和居民生活用水來源。綜合來看，污染場地的土壤不會影響下游水資源。

1.2 目標層次化評定框架的制定

污染場地下游飲水資源受污染物的影響要經歷四個過程，總體來說就是污染物到土壤，土壤到地下水，地下水上游流入下游，下游到飲水井。將其細化可以進行如下區分：第一，污染物以固體、液體和氣體分配于土壤，第二，污染物通過降水從土壤孔縫中流出并穿透缺水土層來到地下水表面，第三，與污染物結合的滲入水體同地下水相混合，同時又被地下水稀釋。基于保護地下水的土壤修復目標框架的構建，可以采用層次化評估方法，根據污染物復雜的遷移過程，從而制定了以下三個層次的土壤修復目標：第一層次目標評估，可以假定污染物在土壤中完成衰減和三附作用，來判定是否啟動對土壤的風險評估工作。如果選擇的樣品評估的質量分數低于規定值，就可以認為該樣本所處地域的土壤污染，對地下水污染程度風險較小，否則就要選擇適合的技術進行下次評估，從而使目標修復工作合理性。對于第二層次評估模型，除了要考慮第一層次評估的問題外，還要考慮污染物在空氣中的吸附作用，從而獲得更多的土壤性質參數。如果第二層次目標的修復工作效果仍然不被接受，就要進行第三次評估。第三層次目標修復工作，要獲取水層的相關特性，來確定修復目標的評估，這可以將飲水井的水質控制在合理的范圍。因此，在制定目標層次的評估框架時，要結合實際的經濟和技術水平，對污染場地進行全面準確的檢查，這樣才能提高評估結果的準確性，同時還要綜合修復成本和調查成本的因素，既要達到目標修復評估的合理性，也要把目標修復控制在經濟可承受范圍內[1]。

1.3 分層取值目標修復模型

在第一層評估模型的基礎上，制定耦合地下水資源的稀釋模型，第二層評估模型以第二層為基礎，以此類推，使污染物在土壤中存在的氣、固、液的三種形式的稀釋達到平衡，進而使稀釋后的污染物液質在地下水表面和地下水混合中達到平衡，污染物在飽和地帶遷移的過程要考慮吸附、擴散和衰減的作用，從而降低非飽和地帶的衰減系數，在污染物的氣體地帶中，也要考慮遷移過程的吸附、擴散和衰減作用，還要考慮對流作用，為了使這一階段工作合理完成，就要采用簡單的非飽和穩定流溶質的遷移模型。

1.4 分析目標修復模型的敏感性

第三層次的評估模型所取得的目標，相對第一層次和第二層次的目標情況來講，雖然達到了修復周期的縮短以及修復成本的下降，但因實際污染場地的地質條件，水文條件等因素差異變化的影響，就會導致評估結果不準的的情況出現，也可能導致目標修復不能達到保護地下水的目的，甚至會因為過度的修復導致地下水資源環境和土壤質量遭到更大的破壞。所以，必須要對設計更多參數的第三層次進行更精確的敏感性分析，調整影響評估結果的參數，并在評估過程中不斷地完善、提高參數的精確度，從而獲得更有效的目標修復評估結果[2]。

2 目標修復結果的探討

2.1 第一層次目標修復結果

如果只對污染物通過氣、固、液三相的分配與地下水的混合過程進行考慮，第一層次修復日標中，污染物成分中苯是超標率最高的，這種成分的污染物質，更容易由顆粒的狀態通過溶解吸附的作用輸送到地下水中，從而使場地地下水資源受到污染。因此在關注基于第一層次修復目標的污染物待修復范圍時，還要同時利用柵格疊加的方法，研究各層土壤的待修復范圍的參數。如果所選擇區域修復范圍內的土壤污染范圍大于表層土壤的污染范圍，得出的結果是研究區域早期地下水水位高，污染物在地下水中有所擴散，后來因為外界環境因素，降低了地下水水位，導致污染物吸附在土壤表面。

2.2 第二層次目標修復結果

在進行第一層次修復目標的計算時，因未考慮污染場地本身特征，并忽略污染物的衰減和吸附性，因而導致確定的要修區域的土方量很大，所以，在第二層次評估時，將污染場地的實際測量數據和土壤性質相結合，通過運用合包氣帶溶質運移模型，結果發現在第二層次目標所選區域，污染物由地下水到飲水井的過程中，發生了衰減與吸附作用，從而地下水不會被污染，水資源質量也不會被破壞。在考慮污染物因為實地條件，在發生衰減和吸附作用后，通過與第一階段的修復目標結果對比，將第二層次修復目標的結果進行調整，把研究的目標范圍控制在規定的范圍內[3]。

2.3 第三層次目標修復結果

根據第二層次目標修復的結果所用的方法，進行第三層次目標的修復，可以保證污染場地下方的地下水資源不會因為滲入而發生污染，由于修復任務的成本和技術原因，第二層次的結果不能滿足最終的修復的目標，所以，在進行第三層次的修復目標時，可以繼續采用耦合帶飽和溶質遷移模型的應用，在第二層次目標修復結果的基礎上，增加研究級別，得出所選擇區域的土壤深層和表層要修復的范圍縮減，污染的程度逐漸降低，待修復的范圍也處在合理的范圍。

2.4 與國外的研究標準對比探討

基于保護地下水的土壤目標修復的標準，國內外各有不同。目前國際上普遍運用美國、新西蘭等國家的目標修復方法，本研究將制定的目標修復值，通過與國內國外進行對比發現，因為不同國家的地理位置，氣候條件的原因，制定標準會因為水文條件、地質條件的影響，再加上制定的目的性不同，導致在污染場地的污染成分規定數值標準不同，但總體來說，本研究制定的層次目標修復方案，和我國環境部制定的，符合地下飲用水資源保護條例規定的污染物風險控制值接近，說明可以利用研究的方法進行土壤修復，三個層次的目標修復過程都考慮了土壤性質和水文因素，也更加完整地考慮了污染物的遷移過程，因此，相比較而言更加適合該地域。

5 結語

綜上分析得出，基于保護地下水的土壤修復目標，就要采用制定分層評估框架的方法，在三個目標修復層次中，根據污染物在土壤中的氣、固、液三相分配情況、污染物遷移過程，以及污染物在飽和地帶的衰減和吸附作用，并結合污染場地的地質情況，和地下水資源的實際情況，考慮制定目標修復方法，調整目標修復參數數值。在保證污染場地下游飲水井水質不變的前提下，不斷提高分層評估層次，逐漸縮減修復目標的不確定性，從而將污染場地的情況能更加客觀地反映出來，并逐漸減少目標修復面積。在制定目標修復方案時，還需要考慮土壤的滲透性、飽和性、地下水的坡度、地下水深度的參數，并進行對比，進行評估分析，從而降低目標修復的不確定性。在目標修復中，還將三個層次目標修復值與有目標修復標準值的國家進行對比，發現研究的目標修復數值標準，使污染物遷移過程更加完整，比其它國家使用的標準更加寬容，也更能表現實際污染場地的特點。所以此項研究通過三個層次的目標修復評估，結果可以作為污染場地基于保護地下水資源的土壤修復目標的參考值，因此，可以依靠此項參考值。修復我國更多的廢棄污染場地，從而增加我國土地資源數量。也可以改善污染場地地下水水質，從而增加我國淡水資源數量。還可以用于對我國現有的、正在運行的高污染企業的污染區域進行治理，改善高污染企業的土壤和地下水質量，減少高污染工業產生的污染區域，提高廠區土地資源的利用率。