某渣場(chǎng)地下水污染控制研究

陳宣穎 周艷麗 張?chǎng)? 陶元

摘要：在全民關(guān)注生態(tài)環(huán)境的當(dāng)下，企業(yè)排污造成地下水污染事件頻繁引發(fā)社會(huì)強(qiáng)烈反應(yīng)。筆者以沙漠地區(qū)某項(xiàng)目為例，研究地下水污染控制方法，制定應(yīng)急處理與修復(fù)方案，在調(diào)查水文地質(zhì)條件和地下水污染情況的基礎(chǔ)上，制定修復(fù)方案并進(jìn)行科學(xué)修復(fù)。最終污染羽的遷移得到有效控制，地下水水質(zhì)明顯改善。

關(guān)鍵詞：地下水污染;渣場(chǎng);地下水修復(fù)

Abstract：At the moment when the whole people pay attention to the ecological environment， the pollution of groundwater caused by enterprise pollution frequently causes strong social response. Taking a project in desert area as an example， the author studies the methods of groundwater pollution control， formulates the emergency treatment and restoration scheme， and on the basis of investigation of hydrogeological conditions and groundwater pollution，formulates the restoration scheme and carries out scientific restoration. Finally， the migration of pollution plume is effectively controlled，and the quality of groundwater is significantly improved.

Key words：Groundwater pollution;Slag yard;Groundwater remediation

地下水是我們生活環(huán)境的重要組成部分，是生產(chǎn)生活的重要水源之一。然而由于工業(yè)、農(nóng)業(yè)污染物排放和地下水資源過(guò)度開采，我國(guó)地下水污染日益加劇。根據(jù)2018年《中國(guó)生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》，全國(guó)10 168個(gè)國(guó)家級(jí)地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)中，Ⅰ-Ⅲ類水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)占13.8%，Ⅳ類占70.7%，Ⅴ類占15.5%，淺層地下水水質(zhì)總體較差。

渣場(chǎng)中化學(xué)污染物隨著雨水和污水下滲進(jìn)入地下水，可能威脅到飲用水安全，且沙漠地帶存在生態(tài)脆弱、地下水防護(hù)能力差的特點(diǎn)，因此對(duì)沙漠地區(qū)渣場(chǎng)地下水的污染防控極為重要。

1 渣場(chǎng)地下水污染基本情況

某化工企業(yè)位于沙漠邊緣地帶，因長(zhǎng)期向沙漠排放未經(jīng)處理的化工廢水，形成較大渣場(chǎng)，并因污水下滲導(dǎo)致地下水及土壤污染。

為解決該渣場(chǎng)地下水污染問(wèn)題，首先需清理含污染物的渣土和被污染的土壤，切斷地下水的污染來(lái)源，并對(duì)地下水嚴(yán)重污染區(qū)域采取應(yīng)急處理措施;然后在調(diào)查水文地質(zhì)條件和地下水污染情況的基礎(chǔ)上，制定修復(fù)方案并進(jìn)行科學(xué)修復(fù)。

2 應(yīng)急處理與修復(fù)

2.1 固廢與土壤調(diào)查

采集渣場(chǎng)固體廢物樣品進(jìn)行固體廢物屬性鑒別，按照反應(yīng)性、易燃性、腐蝕性鑒別、浸出毒性鑒別、毒性物質(zhì)含量鑒別進(jìn)行了檢測(cè)，經(jīng)判斷，渣場(chǎng)固廢屬于一般工業(yè)固廢。采集可能受到固體廢物影響的土壤樣品，檢測(cè)結(jié)果顯示土壤主要表現(xiàn)為酸性污染，場(chǎng)地下層土壤受酸性物質(zhì)下滲影響。

根據(jù)調(diào)查結(jié)果判斷該渣場(chǎng)渣土的水平分布情況和下層的受污染砂土層面積，調(diào)查渣土和受污染土壤平均深度，計(jì)算得出待處理總量。

2.2 渣土與土壤修復(fù)

根據(jù)渣土調(diào)查結(jié)果，環(huán)境治理和修復(fù)工作分兩個(gè)階段開展，第一階段對(duì)場(chǎng)地內(nèi)渣土進(jìn)行中和處置，達(dá)標(biāo)后進(jìn)行原位回填并安全隔離;第二階段重點(diǎn)進(jìn)行場(chǎng)地污染土壤的修復(fù)。經(jīng)治理，渣場(chǎng)完成渣土及污染土壤處理、回填以及表層沙土、黃土的鋪設(shè)。

2.3 地下水應(yīng)急修復(fù)

應(yīng)急控制修復(fù)采用抽出處理的方式，抽水井輪換抽取地下水進(jìn)行修復(fù)。

經(jīng)初步污染源和水文地質(zhì)調(diào)查，在渣場(chǎng)設(shè)多口抽水井。應(yīng)急抽出處理措施使重污染區(qū)的地下水水質(zhì)有了一定程度上的改變，并且在渣場(chǎng)中心形成地下水降落漏斗，對(duì)污染源起到了有效的控制作用。但由于地下水治理難度大、修復(fù)周期長(zhǎng)，預(yù)計(jì)未來(lái)較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)污染物濃度下降速度將趨緩。為加速修復(fù)場(chǎng)地地下水污染，還需深入開展場(chǎng)地地下水污染調(diào)查，優(yōu)化抽水方案。

3 渣場(chǎng)與地下水修復(fù)

3.1 第一階段調(diào)查

場(chǎng)地水文地質(zhì)調(diào)查：進(jìn)行土層鉆探，記錄地層巖性信息，確定場(chǎng)地含水層巖性;再次考察場(chǎng)地地層結(jié)構(gòu)。高程、坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)繪。記錄各個(gè)地下水監(jiān)測(cè)井水位埋深情況;繪制地下水流場(chǎng)圖，獲取地下水位埋深、地下水流向、水力坡度等信息。進(jìn)行抽水試驗(yàn)獲取含水層滲透性、給水度、水力坡度等水文地質(zhì)參數(shù)。

地下水采樣分析：對(duì)渣場(chǎng)區(qū)的抽水井和渣場(chǎng)外的井及進(jìn)行取樣分析，并優(yōu)化布點(diǎn)方案在渣場(chǎng)補(bǔ)充建設(shè)監(jiān)測(cè)井。根據(jù)取樣結(jié)果，以地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與農(nóng)田灌溉水等作為篩選標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)分析場(chǎng)地地下水污染特征及污染范圍。

調(diào)查結(jié)果顯示，場(chǎng)地30m深度范圍內(nèi)地層巖性分為兩層，第一層為人工填土，以粉土、細(xì)砂素填土為主;第二層一般為第四系沉積層，主要巖性為細(xì)砂。場(chǎng)地含水層地層巖性以細(xì)砂、粉砂為主，結(jié)構(gòu)松散、孔隙發(fā)育。

依據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB T-14848 1993）Ⅳ類等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，超標(biāo)倍數(shù)較高的常規(guī)指標(biāo)主要有COD、硫酸鹽、pH等;毒理學(xué)指標(biāo)超標(biāo)倍數(shù)較高的有亞硝酸鹽、砷、鉛、總石油烴等。周邊12口水井的地下水樣品中均未檢出苯系物和硝基苯類場(chǎng)地特征污染物，檢測(cè)指標(biāo)與背景值較接近，兩個(gè)淺水井有苯胺類檢出。推斷地下水污染物質(zhì)已隨地下水徑流、對(duì)流、彌散等向下游遷移，基本未遷移至場(chǎng)地周邊及下游監(jiān)測(cè)井處，地下水污染主要集中在渣場(chǎng)。

3.2 第二階段調(diào)查

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查：調(diào)查場(chǎng)地地形、地貌及植被覆蓋和地下水開采利用現(xiàn)狀。運(yùn)用地震折射層析法、電法及瞬變電磁法探測(cè)黏土層的連續(xù)性及地下水污染情況。進(jìn)行單孔穩(wěn)定流非完整井抽水試驗(yàn)、多孔抽水試驗(yàn)。

樣品采集：水樣采用低流量取樣儀器或貝勒管進(jìn)行定深采樣，在總結(jié)分析前期工作的基礎(chǔ)上，在渣場(chǎng)內(nèi)部和渣場(chǎng)周圍共布設(shè)30多個(gè)采樣井。土樣按照上部密下部疏的原則，對(duì)不同深度的巖芯取樣。

調(diào)查獲得渣場(chǎng)及其周邊包氣帶厚度及巖性，潛水含水層厚度及巖性，隔水層位置、厚度及巖性，潛水流向、水力梯度、滲透系數(shù)、降深、影響半徑、流速等地下水參數(shù)。調(diào)查得知渣場(chǎng)周邊均未開采潛水，主要開采層位為承壓水，并以灌溉為主。

根據(jù)水樣分析檢測(cè)結(jié)果，渣場(chǎng)內(nèi)潛水污染嚴(yán)重，根據(jù)定深取樣結(jié)果深部水較淺部水污染嚴(yán)重，主要污染因子為COD、pH、硫酸鹽、TDS等。

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，渣場(chǎng)為污染源分布區(qū)，污染物最遠(yuǎn)超標(biāo)距離約1km，但承壓水基本未受到污染。含水介質(zhì)的污染也主要集中在渣場(chǎng)內(nèi)，尤其是渣場(chǎng)北部;根據(jù)潛水的污染情況，渣場(chǎng)東側(cè)的含水介質(zhì)相應(yīng)也會(huì)存在一定的污染。根據(jù)鉆探取芯，發(fā)現(xiàn)隔水層頂部已被腐蝕，若隔水底板全部被腐蝕將對(duì)承壓水造成污染。

對(duì)渣場(chǎng)地下水COD進(jìn)行三維模擬，根據(jù)模擬結(jié)果可以得到各濃度范圍污染水體的量。該渣場(chǎng)COD濃度>1 000mg/L水體約40萬(wàn)m3。

由于渣場(chǎng)內(nèi)潛水污染嚴(yán)重，并且隔水底板存在一定的腐蝕現(xiàn)象，現(xiàn)狀條件下污染會(huì)向下游遷移，影響下游水質(zhì)，需及時(shí)采取地下水污染阻控修復(fù)措施，阻止污染羽的遷移，消除污染承壓水的風(fēng)險(xiǎn)，恢復(fù)地下水功能，同時(shí)建立地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地下水污染阻控及修復(fù)情況，監(jiān)測(cè)污染羽的變化。

3.3 控制修復(fù)方案

根據(jù)渣場(chǎng)及周邊潛水含水層水文地質(zhì)條件、污染特征，對(duì)污染源區(qū)和污染羽區(qū)分別制定潛水含水層污染控制修復(fù)體策略。

污染源區(qū)的控制修復(fù)分為3個(gè)階段：第一階段為抽出-處理階段，通過(guò)間歇式大降深抽水，首先控制污染源的進(jìn)一步擴(kuò)散，抽出污染物，降低污染物濃度，提高地下水的pH值，降低污染對(duì)潛水含水層隔水底板的侵蝕作用，消除對(duì)承壓含水層的污染風(fēng)險(xiǎn);同時(shí)利用大降深抽水，形成降落漏斗，再對(duì)處理水部分回注，利用水位上下波動(dòng)淋洗含水介質(zhì)，最終達(dá)到修復(fù)污染含水介質(zhì)及水位波動(dòng)帶介質(zhì)的目的。當(dāng)承壓含水層污染風(fēng)險(xiǎn)消除，污染物濃度相對(duì)較低后，污染源區(qū)控制修復(fù)進(jìn)入第二階段，采用原位氧化對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步處理，同時(shí)清除潛水含水層剩余污染和處理水回注可能帶來(lái)的污染物累積。當(dāng)污染物濃度降低至滿足場(chǎng)地地下水使用要求（《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB5084-2005）旱作標(biāo)準(zhǔn)，COD<200）后，污染源區(qū)控制修復(fù)進(jìn)入第三階段，主要通過(guò)監(jiān)測(cè)自然衰減進(jìn)行被動(dòng)修復(fù)，直至特征污染因子滿足《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848-1993）Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)要求[1]。

污染羽區(qū)又分為工程修復(fù)區(qū)和監(jiān)測(cè)自然衰減區(qū)。污染羽工程修復(fù)區(qū)采用原位化學(xué)氧化與自然衰減相結(jié)合，污染羽監(jiān)測(cè)自然衰減區(qū)采用自然衰減的方式，均同時(shí)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)與優(yōu)化調(diào)整。

抽出-處理是在渣場(chǎng)所處的污染源中心布置抽水井。對(duì)比研究單井循環(huán)抽水和井群干擾抽水兩套方案，根據(jù)抽水過(guò)程的模擬結(jié)果，采用井群抽水作為污染源抽出方案，在修復(fù)工程實(shí)施過(guò)程中先通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)中試進(jìn)一步確定抽水過(guò)程相關(guān)參數(shù)，優(yōu)化抽水方案，同時(shí)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)調(diào)整抽水方案[2]。

3.4 修復(fù)工程監(jiān)測(cè)方案

為了掌握地下水修復(fù)系統(tǒng)的運(yùn)行情況、修復(fù)系統(tǒng)的有效性、潛水含水層污染變化趨勢(shì)，需對(duì)修復(fù)工程進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)。

監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括：地下水水位、修復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行情況、修復(fù)系統(tǒng)有效性、潛水含水層污染范圍和程度變化情況、潛水含水層污染羽演變趨勢(shì)、潛水含水層長(zhǎng)效監(jiān)測(cè)、承壓含水層水質(zhì)變化情況等。

監(jiān)測(cè)布點(diǎn)：根據(jù)地下水污染范圍、程度和設(shè)計(jì)抽水井位置、影響半徑等因素布設(shè)地下水水位監(jiān)測(cè)井。

監(jiān)測(cè)頻率：修復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行初期，所有地下水水位監(jiān)測(cè)井每周統(tǒng)測(cè)1次，修復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，處理效果穩(wěn)定后按照2次/月進(jìn)行。修復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行初期，設(shè)置的地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)井均采樣監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)頻率為3次/月，修復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，抽水井和截獲井監(jiān)測(cè)頻率按照3次/月，其余監(jiān)測(cè)井按照1次/月進(jìn)行。修復(fù)工程結(jié)束后將中心抽水井等部分井點(diǎn)作為長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)井，按照1次/2月的頻率進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。

4 地下水修復(fù)效果

在現(xiàn)有精度的調(diào)查及監(jiān)測(cè)條件下，渣場(chǎng)及周邊地下水污染程度及范圍均表現(xiàn)出下降趨勢(shì)。通過(guò)階段的抽出處理，渣場(chǎng)及周邊地下水COD濃度總體上有所降低、污染范圍有所減小，超標(biāo)范圍基本在渣場(chǎng)內(nèi)，地下水位以下1m、10m、25m污染范圍分別減少了60%、77%、34%。

綜上，經(jīng)污染控制修復(fù)，形成了較為穩(wěn)定的降落漏斗區(qū)，能夠控制污染羽的遷移，地下水水質(zhì)得到明顯改善，該渣場(chǎng)地下水污染控制效果顯著。

參考文獻(xiàn)

[1]張伯強(qiáng).基于MCDA的沙漠地區(qū)污染場(chǎng)地地下水修復(fù)技術(shù)優(yōu)化方法 [J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2016，10（10）：5521-5527.

[2]肖再亮，王飛，灑永芳，等.基于數(shù)值模擬的某臨河工業(yè)固體廢物渣場(chǎng)地下水污染控制研究[J].水資源與水工程學(xué)報(bào)，2019， 30（2）：95-99.

收稿日期：2020-06-20

作者簡(jiǎn)介：陳宣穎（1986-），女，漢族，本科學(xué)歷，中級(jí)職稱，研究方向?yàn)榄h(huán)境影響評(píng)價(jià)、環(huán)境咨詢等。

通訊作者：陶元