污染场地环境风险管理与原位地下水修复技术陈梦舫

污染场地环境风险管控与原位地下水修复技术陈梦舫研究员主要内容污染场地现状分析污染场地环境风险管理框架模式污染场地概念模型土壤与地下水风险评估技术方法学原位地下水修复技术总结污染耕地约有1.5亿亩，中重度污染耕地高达5000万亩全国工业企业搬迁遗留的严重污染场地超过50万家矿区、油田以及饮用水源地土壤环境安全日趋恶化土壤污染呈现出流域性和区域化发展的态势我国土壤污染问题十分突出，严重影响农产品安全和人体健康2014年4月17日“全国土壤污染状况调查公报”场地污染现状分析北京：根据《北京奥运行动计划》，四环路区内200多家污染企业搬迁，置换800万m2工业用地再开发沈阳：2008年，56家污染企业搬迁改造；2009年，搬迁改造城区内所有重污染企业江苏省：2000-2005年，400家化工企业搬离城区，关停小化工企业1000多家；2010年，置换土地30万亩广州：2007年，147家大型工业企业关闭、停产、搬迁重庆：2010年，主城区112家污染企业“环保搬迁”污染企业搬迁掀起“热潮”场地污染现状分析存在大量高风险污染场地1000多个农药生产基地（含44家生产POPs有机氯农药遗留场地）80余处金属渣堆放区域，无防雨、防渗措施（总量600万吨）难以计数的化工企业遗留场地场地污染现状分析有机类污染场地北京原某农药厂：表层土壤六六六浓度在1-440mg/kg，DDTs浓度在5-966mg/kg，农药生产车间和农药存放场地土壤污染最为严重。华北某农药厂：下风向200m处土壤中DDT浓度达到2624.0mg/kg，原生产车间、废物堆放场土壤中DDT浓度分别高达677940mg/kg和791600mg/kg。《巴塞尔公约》推荐标准为50mg/kg。工业污染场地种类多、范围广、危害大据不完全统计，全国农药企业关闭和搬迁遗留场地、农药流通和储存过程中形成的农药污染场地近千处，其中包括44家生产POPs有机氯农药企业历史遗留场地。农药生产车间土壤污染农药厂受污染土壤无机类污染场地：金属渣堆存场地上世纪50年代至今，广州、上海、苏州、长沙、黄石、青岛、济南、天津、锦州、沈阳、重庆等地都生产、堆存过铬渣，总堆存量约600万吨，分散于80余处，大部分没有防雨、防渗措施。天津某化工厂铬渣堆放场地周边土壤中Cr含量为581-7060mg/kg；杭州某化工厂原万吨铬渣堆放点土壤Cr含量达到172-20392mg/kg，地下水中Cr6+含量达10.5-227.3mg/L，污染严重。湖南甘肃露天堆放，大片土地严重污染垃圾堆放化工厂废水排放加油站特定场地的地下水污染状况矿区化工厂：1,2-二氯乙烷，苯胺，硝基苯，氯苯，苯等垃圾堆放：硝酸盐，亚硝酸盐，氨氮，重金属等加油站：苯系物，石油烃，多环芳烃等矿区：重金属（高锰、高砷、高镉、高铁…），氰化物等场地污染现状分析全国地下水污染调查评价结果（2005-2010）调查地区主要污染物类型浅层地下水承压水华北平原铁、锰、砷、硫酸盐、硝酸盐氟苯并[a]芘、滴滴涕、六六六、四氯化碳、三氯甲烷淮河流域平原氟、“三氮”、氯化物、砷、汞、铬(VI)氟、亚硝酸盐苯、苯并[a]芘、三氯乙烷、二氯乙烷苯长江三角洲（10-20m）“三氮”、锰、氟、铁二氯乙烷、二氯甲烷、氯苯、六六六、农药二氯乙烷、二氯甲烷、环氧化七氯、七氯珠江三角洲锰、硝酸盐、氨氮、铁邻苯二甲酸酯、多环芳烃、卤代烃主要污染物:硝酸盐、重金属、持久性有机污染物、卤代烃;主要来源:农药、化肥，生活污水、工业“三废”、石油化工含油废水排放场地污染现状分析主要污染物挥发酚石油烃硝酸盐亚硝酸盐氨氮COD氰化物HgPbCrAs我国地下水污染的空间分布经济快速发展下场地土壤与地下水污染态势污染面积在扩大污染物种在增多污染类型在叠加污染浓度在提高多源性、多样性、复合性场地污染现状分析12污染场地环境管理框架体系有待健全各类技术指南、规范偏重于土壤（土壤、地下水定义模糊）场地调查与风评工作重视程度低（污染边界，特征，介质）修复方案的制定与评估结论严重脱节，修复工程针对性差修复技术单一（水泥窑、异位热脱附、填埋）场地污染现状分析存在的问题城市污染场地（棕地）关注污染物•As,Cr,Pb,Hg,Ni,Zn•MeCl2,CHCl3,CCl4•VC,DCEs,TCE,PCE•CH3CCI3,C2H4CI2•Aldrin,dieldrin•Chlordane•DDT,DDE,DDD•BHC(HCH)•PCBs•Acetone•Benzene•Toluene•Xylene•NapthaleneSolventsHighlyRecalcitrantOrganics(POPs)MetalsChlorinatedVOCs(CVOCs)ChallengingtotreatVERYdifficulttotreat!有机溶剂氯代烃类重金属类持久性有机污染物污染场地环境风险管理框架模式可持续管理框架体系1980-19901991-20042005–现在将所有物质都恢复到自然背景值污染场地风险管理框架体系1.技术上难以达到2.无需清除彻底3.成本高可持续性管理框架基于风险管理框架，更加关注修复过程中环境，社会及经济效益的平衡环境经济社会可持续性可行性平衡性容忍性污染物暴露途径受体风险污染场地风险管理框架强调源-暴露途径-受体链，关注修复技术的选择及环境效益完全清除我国目前处于完全清除阶段，急需尽早建立污染场地风险管理和可持续管理框架体系污染场地环境风险管理框架模式完全清除1980to1990风险管理框架1990to2004可持续管理框架2005topresent美国超级基金地下水修复1986-2011年数据自污染场地风险管理框架体系实施以来，昂贵的抽提技术持续减少，而以风险管理为基础的制度控制持续上升，自然衰减监测技术、生物与物化修复技术已逐步占主导地位抽提技术社会制度控制自然衰减监测原位修复抽提技术污染场地环境风险管理框架模式核心：建立污染场地环境管理框架体系污染物迁移行为特征的研究土壤与地下水修复工程技术的实施1)风险评估技术导则2)健康与环境评估模型污染场地环境风险管理框架模式经口摄入和皮肤接触表层土壤吸入室内污染物蒸气饮用地下水下层土壤污染源土壤污染物淋溶表层土壤污染源地下水迁移蒸气入侵生态环境鱼吸入室外污物蒸气和土壤颗粒物贝壳地下水水平迁移鱼苗土壤与地下水污染问题人体健康:HumanHealth水环境:WaterEnvironment污染场地通用概念模型–GenericConceptualSiteModel污染场地环境风险管理框架模式传统的方法基于风险的方法实施修复选择场地调查通用标准场地调查修复选择实施风险评估特定场地标准污染场地环境风险管理框架模式需要的场地特征数据增多,修复成本却降低健康:HERA,RBCA,CLEA水环境:HERA,RBCA,RTMMODFLOW,RT3DMT3DMS,PTH3D可持续修复第四阶段（TIER4）基于场地特征条件推导地下水特定场地评估基准（修复目标）第二阶段（TIER2）基于保守条件推导土壤与地下水成因场地评估基准（筛选值）第一阶段(TIER1)定性风险评估常用模型定量风险评估第三阶段（TIER3）基于场地特征条件推导土壤与地下水特定场地评估基准（修复目标）项目资金投入越来越多问题识别ProblemFormulation毒性评估ToxicityAssessment风险表征RiskCharacterisation暴露评估ExposureAssessment源-途径-受体联合体健康:HERA,RBCA,CLEA水环境:HERA,RBCA,RTM多层次风险评估体系污染场地环境风险管理框架模式OfficialChineseGuidelinesPublishedinFeb2014,effectivefromJuly1st2014,butneedimprovement1.场地环境调查技术导则（HJ25.1-2014)2.场地环境监测技术导则（HJ25.2-2014）3.污染场地风险评估技术导则（HJ25.3-2014）4.污染场地土壤修复技术导则（HJ25.4-2014）出台一系列场地环境管理办法环发[2014]66号《关于加强工业企业关停、搬迁及原址场地再开发利用过程中污染防治工作的通知》污染场地环境风险管理框架模式污染暴露链：污染物—暴露途径—受体污染场地概念模型污染物暴露途径受体风险RelationshipofContaminant-ExposurePathway-ReceptorsPollutantLinkage水文地质概念模型：Understandinggeology/hydrogeology,naturalattenuationprocessesiscriticalforriskassessment经口摄入皮肤接触吸入室外颗粒物吸入室内颗粒物吸入室外蒸气吸入室内蒸气饮用地下水吸入室外颗粒物吸入室外蒸气植物吸收吸入室内蒸气饮用地下水原场离场ConceptualExposureModel（暴露概念模型）污染场地概念模型EWNCPAquiferSystem4个第四纪含水层单元。第一与第二个为“浅层含水层区”，第三与第四个为“深层含水层区”。地下水储存潜势高，山麓地区为重要的补给源。污染场地概念模型NorthChinaPlain(NCP)2013年5月，华北六省市地下水污染专项检查结果显示：120家企业利用渗坑、渗井偷排工业废水污染场地概念模型(a)shallowaquifer(b)deepaquifer污染场地概念模型100500-50渗坑废水农田灌溉100500-50室内室外地下水饮用潜水面地下水流向粉质粘土粘土细砂粗砂蒸气扩散地下水饮用地下水抽水井地表水水面淋溶液渗漏Irrigation农田灌溉-食品安全（健康）DrinkingWater饮用地下水-（健康）IndoorandOutdoorVapourIntrusion室内外蒸气入侵（健康）DischargetoSurfaceWater河流释放（生态风险）河北邢台渗坑风险-水文地质概念模式污染场地概念模型27WeakAquiferWidespreadComplicatedSiteHistoriesClaydominatedgeologyWeakaquifer(highWT)CompositeContaminantsSlowlymigratingoff-siteHidden,longevityDifficulttotreatYangtzeDeltaRegionHydrogeologicalConceptualization污染场地概念模型雨水渗透石灰岩渗漏abc废弃矿内巷道废弃矿内巷道开采时排水河流河流河流Ar/Cd/Cr/Fe/Al/LowpHandhighSO4HyporheicZone(潜流交换带)黄铁矿氧化区酸性矿坑水与岩石相互作用Neutralisation,dilution,sorptionandbiochemicalreactions重金属元素沉淀MetalPrecipitationandCo-Precipitation废弃矿山环境污染过程演化地下水污染过程：有次序氧化还原过程示意图+1000氧化还原电位(毫伏)0-500O2H2ONO3-N2Mn4+Mn2+富氧(氧化)厌氧(还原)Fe3+Fe2+SO42-SH2CO2CH4Methanogenesis(甲烷产生)SulphateReduction(硫酸盐根还原)IronReduction(铁还原)ManganeseReduction(锰还原)Denitrification(去硝酸盐根)Oxidation(氧化)H2OH2(g)BetaElimination(β-消去)SequentialReduction有次序氧化还原过程氯代烃最佳还原区(ChlorinatedSolvents)苯系物氧化区(BTEX)Nano-technology污染场地概念模型污染场地概