江苏无锡某钢铁集团退役场地污染土壤修复技术浅析

江苏无锡某钢铁集团退役场地污染土壤修复技术浅析Soildocter2012根据江苏无锡某钢铁集团退役污染场地未来土地利用方式，结合场地污染的源特征、潜在敏感受体以及污染物对敏感受体的暴露途径，构建了该场地的暴露概念模型，以致癌风险值为10-6为标准，推算了48种污染物（挥发性有机污染物6种、半挥发性有机污染物33种以及重金属类污染物9种）的土壤与地下水筛选值，筛选出该场地具有潜在风险的关注污染物，对锡钢场地完成初步风险评估。据此更新场地概念模型，以致癌风险值为10-5为标准，根据场地特定参数以推算出具有潜在风险的关注污染物在0~1m，1~2m和2~4m层位相应的修复目标值，进而筛选出不同深度土层超过修复目标值的污染物；同时计算超标的单种污染物在单点多暴露途径的累加致癌风险或危害商，并以10-6~10-5、10-5~10-4、10-4划分低、中和高致癌风险和以1~5、5~10、10划分低、中和高非致癌危害商的级别，对污染物的风险或危害性进行了评价；初步估算了土壤修复土方量以及存在中、高致癌风险和高危害商的污染区域作为后期制定污染修复治理方案的参考基础。此外，项目组还根据国内外地表水质量标准、地下水质量标准、饮用水卫生标准等资料，确定了水环境最大浓度限值标准。1.1某场地土壤（基于保护人体健康）0~1m的土壤中，二苯并呋喃、咔唑、苯并（a）蒽、苯并（b）荧蒽、苯并（a）芘、茚并（1,2,3-cd）芘、二苯并（a,h）蒽、总铬、总镍、总铅、总砷总计11种污染物均存在不同点位检测浓度超过相应污染物修复目标值的情况。其中，致癌污染物苯并（a）芘在S-1点位超标比较严重，其浓度是土壤修复目标值的86.67倍，其它污染物的超标倍数均小于9倍，污染程度略轻。经计算，0~1m需要修复的土方量为38232m3。鉴于0~1m存在苯并（a）芘的中、高致癌风险区域和总砷的高危害商区域，因此应对二者的污染区域进行重点修复，土方量约为11973m3。1~2m的土壤中，萘和双（2-氯异丙基）醚污染物均存在不同点位检测浓度超过相应污染物的修复目标值的情况，但污染较轻，没有高风险或高危害商区域，污染物的超标倍数均小于10倍。经计算，1~2m需要修复的土方量为30223m3，可作为一般修复区域。2~4m的土壤中，萘污染物在S-18点位检测浓度超过其修复目标值，超标倍数为2.18倍，危害商级别为低级。经计算，2~4m的土层需要修复的土方量为628m3，可作为一般修复区域。1.2某场地地下水（基于保护水环境）经过筛选值筛选后的污染物检出结果与修复目标比较后发现：居住用地类型地下水样品基于保护水环境有1种污染物铅超标，超标点位有4个，最大超标浓度点GW-5和GW-6，其浓度是修复目标值的1.74倍。鉴于四个点位浓度超过修复目标值不高，建议可将地下水不作为优先考虑修复的对象。1.3某场地地下水（基于保护人体健康）经过筛选值筛选后的污染物检出结果与修复目标比较后发现：锡钢场地地下水样品基于保护人体健康无污染物超标，未发现潜在风险。2场地修复方案制定原则2.1修复方案目标和内容制定场地修复计划的目标，是根据场地的详细调查结果，尤其是针对污染区域的污染现状及其水文地质特征的调查，对各种可能的污染修复方案的可行性和经济性进行分析和比较，以确定合适的受污染土壤和地下水的场地修复方案。修复目标主要基于以下标准提出：确保锡钢场地的二次开发为居住用地等顺利进行；确保人体健康并保证环境无害性；从可持续发展角度尽量减小对周围环境的影响；确保修复方案切合实际，具有经济性和时效性。场地修复计划的内容包括：提出若干种合适场地情况的修复方案；概要比较和评价各种修复方案的优点和缺点；估算各种修复方案的大致费用；根据评价结果提出最经济合理的场地修复方案。注意事项：尽量避免直接接触场地内对人体健康有风险的污染物；尽量减少释放到地下水的污染物；控制有害气体释放；尽量减少对场地上未来种植植物的影响。2.2修复方案手段制定修复方案主要从技术性、逻辑性和经费三方面考虑。对于不可接受风险的可用修复选项需要包括：控制（移除、降解、转化或固定）污染源；阻断暴露途径；避免接触受体或修正受体行为。由于锡钢场地未来的用地方式以居住用地类型为主，项目组主要从控制污染源和阻断暴露途径方面考虑设计修复方案。污染源控制包括移除、降解、固定或转化；阻断暴露途径包括阻隔、破坏或移除等手段。2.3土壤修复技术筛选条件治理技术路线的确定需要综合考虑场地现状、委托业主要求、开发计划、治理成本以及治理技术成熟可靠等因素，需要对不同性质的土壤进行实验，确定治理工艺和参数，以达到污染场地的治理目标。在治理技术的筛选方面必须考虑以下原则：（1）治理技术需满足业主要求为减少对附近居民的惊扰，业主希望治理施工过程中，污染场地内的土壤不外运，尽量少挖掘。也就是说，治理技术需选择在原地进行的治理方法。（2）治理技术需要成熟可靠目前，国内外有多种污染场地治理技术，有些技术已经成熟，有些还处于研究阶段。为了保证该场地的治理顺利完成，本方案设计采用成熟可靠的治理技术，避免采用处于研究初期的技术。（3）治理时间需要合理为尽快完成该地块土壤的治理，在配合该地块施工进度的前提下，降低治理过程中潜在的环境风险，选择治理时间短的治理技术。（4）治理费用需要经济合理制定方案将结合场地中的污染物特性，选择经济可行的治理技术，既满足治理要求，又尽量削减治理费用。（5）减少对周边环境影响治理工程实施过程中要严格控制污染物对周围环境的影响，做好工程实施过程中的各项环境保护措施，如防尘、防噪声、防二次污染、防臭味等，将对周围居民的影响降到最低。各种污染物排放必须符合国家相关标准。（6）治理结果达到预期目标污染场地治理的最终目标是场地必须满足今后的土地规划标准，确保环境安全及居民健康。2.4锡钢场地环境风险总结根据多层次健康风险评估结论，锡钢场地主要存在土壤有机污染和重金属污染，污染物主要位于于0~2m深度的土层中，其中场地的东南侧区域S-2号单点和东北方向S-68号单点主要以半挥发性有机污染物二苯并呋喃、咔唑、苯并（a）蒽、苯并（b）荧蒽、苯并（a）芘、茚并（1,2,3-cd）芘、二苯并（a,h）蒽、萘和双（2-氯异丙基）醚为主，场地西北方向S-72号点和西南侧S-44点以重金属总铬、总铅、总镍、总砷为主。半挥发性污染物的主要暴露途径为经口摄入和吸入土壤挥发至室内蒸气；重金属的暴露途径主要是通过经口摄入和吸入土壤挥发至室内颗粒物途径暴露到敏感受体，对污染源-暴露途径-受体三者关系的描述。根据各土层的污染范围估算修复土方量，0~1m土壤的修复土方量为38232m3，1~2m土壤的修复土方量为30223m3，2~4m土壤的修复土方量为628m3，该场地的修复土方量合计69083m3。其中0-1m土层中苯并（a）芘的中、高致癌风险区域和总砷的高危害商区域应视为为重点修复区域，土方量约为11973m3，其他区域污染物均不存在高风险区域，可视为一般修复区域。3、污染土壤处置技术筛选3.1水泥窑焚烧工艺3.1.1工艺简介焚烧是利用高温、热氧化作用通过燃烧来处理危险废物的一种技术，是一种剧烈的氧化反应，常伴有光与热的现象，是一项可以显著减少废物的体积、降低废物毒性或危害的处理工艺。根据现场污染土壤的实际检测值，高浓度高污染的污染土壤可采用水泥窑焚烧法处理工艺，焚烧条件及焚烧炉渣、飞灰、烟气符合《危险废物焚烧污染控制标准》（GB18484-2001）。由于无锡锡钢场地附近无水泥窑或回转窑砖厂等有利配套设施，所以所需焚烧的高污染土壤需通过专门的运输车辆运至处置场所，将产生一定的运输费用。现场挖掘、运输等作业严格按照国家及地方有关固体废物和危险废物管理的法律法规、规章及技术规范进行，并按规定向环保部门进行报告。优点：焚烧是一种处理有机污染物的成熟技术，可以显著减少废物体积，使污染物完全破坏，处理时间短。缺点：费用较高、需要进行排放控制，适用于不能再循环利用或无法安全填埋的有机类具有较高热值的废物。3.1.2技术应用情况焚烧技术可以用来修复危险废物或难降解有机物污染的土壤，特别是受到氯化烃类、多氯联苯类以及二恶英污染的土壤。3.1.3技术可行性分析锡钢项目场地内污染土壤的主要污染物为难降解的多环芳烃，可以采用焚烧技术对其进行处置。但焚烧处置费用较高，且锡钢附近无水泥窑可以使用，如运到外地水泥窑，运输过程中的环境风险太大，不建议采用该技术。3.2热脱附3.2.1热脱附技术介绍热脱附是用直接或间接的热交换加热土壤中有机污染物到足够高的温度，使其蒸发并与土壤相分离的过程。热脱附器中的热量传递媒介为空气、燃烧气、惰性气体，热脱附系统是加热使土壤中有机污染物从固相变成气相的物理过程。热脱附系统根据加热传递方式不同可以分为直接接触（燃烧）和间接接触（燃烧）热脱附；根据进料方式不同又可分为连续进料和间歇进料热脱附；根据热脱附系统的处置温度范围不同又可分为高温和低温热脱附。根据处理和修复对象的性能不同，所采用的热脱附系统也具有很大的不同，但总的来说所有热脱附系统，其工艺基本包括两个过程：一是加热污染物料，蒸发有机污染物；二是有效处理尾气，阻止污染物的排放(气、水、固)。优点：该方法工艺简单，具有污染物处理范围宽、设备可移动、修复后土壤可再利用等优点，特别对PCBs这类含氯有机物，非氧化燃烧的处理方式可以显著减少二恶英生成。缺点：能耗大，处理费用高，且只适用于易挥发的污染物。3.2.2技术应用情况USEPA在超级基金污染土壤修复中，有59个点采用此技术。此外，利用热脱附技术处理有机污染物也在我国浙江地区得到试点和运用。3.2.3技术可行性分析热脱附技术在处理包括挥发性有机物（VOCs）、半挥发性有机物(SVOCs)、高沸点和氯代有机物如多氯联苯（PCBs）、二恶英等有机污染物时是有效的，它可用于处理土壤、泥浆、沉淀物、滤饼等物料的污染处理。但该技术处置费用较高，处置速度受设备规模限制，目前国内现有的热脱附设备规模均较小，处理大批量土壤所需时间较长。业主可能考虑到修复成本与修复周期问题。3.3化学氧化3.3.1化学氧化技术介绍化学氧化技术主要是往土壤中掺入化学氧化剂，使污染物降解或转化为低毒、低移动性产物的一项修复技术。原位化学氧化技术不需要将污染土壤全部挖掘出来，而只是在污染区的不同深度钻井，将氧化剂注人土壤中，通过氧化剂与污染物的混合、反应使污染物降解或导致形态的变化。最常用的氧化剂是高锰酸盐、过硫酸盐、Fenton试剂和O3等。也可以将污染土壤挖掘出来进行异位化学氧化处理。优点：，修复周期短，操作简单，适应范围广。缺点：费用高，易产生二次污染，破坏土壤及微生物结构。3.3.2技术应用情况化学氧化技术主要用来修复被油类、有机溶剂、多环芳烃、农药以及非水溶性氯化物污染的土壤。通常这些污染物在污染土壤中长期存在，很难被生物所降解，而氧化修复技术可以对这些污染物起到降解脱毒的效果。3.3.3技术可行性分析化学氧化技术可以用来处理该厂区内污染土壤。但现场土质以粉质砂壤土为主，采用原位化学氧化，药剂在土壤中扩散速度慢，处置时间较长，因此不建议单独采用化学氧化技术处置本场地污染土壤。3.4安全填埋3.4.1安全填埋介绍这不是一种处理方法，污染物被重新放置在相对安全的场所，在那里转移到周围生态系统的污染物被削减。将污染物挖出并运输至允许的危险废物填埋场处置。填埋场铺设了特殊的衬垫以防渗透和污染转移，另外装有监测系统以保证系统的完整性。异地安全填埋处置适用于包括有机污染物在内的所有污染物。优点：污染物能在短期内得到去除、技术要求不高且公众的可接受程度高。缺点：国内安全填埋场较少；污染物没有处理，而只是简单地从一处转移到另一处；来自填埋场的污染物转移的潜在可能性存在（如果监测和控制不当）；需要对填埋场进行长期的监测。3.4.2技术应用情况这种技术性价比好，在中国已得到采用。此方案所需的附加资料是TCLP（浸出过程的毒理特性），或者根据污染物的浓度，做浸出毒理特