加油站場地調查及污染土壤和地下水修復方法研究

蔡子波(中石化銷售股份有限公司湖北咸寧石油分公司，湖北 咸寧 437100)

0 引言

石油工業是我國經濟發展重要的支柱產業，但同時石油加工過程中涉及到多重復雜的步驟和工序，會產生一定的污染，對環境保護帶來壓力。加油站是石油制品的售賣出口，直接關系到社會生產和人們的生活。隨著近年來人們環保觀念的提升，加油站土壤和地下水污染問題也逐漸開始受到人們的重視。

1 理論概述

1.1 場地調查

場地調查，首先是通過搜集調查場地的資料、進入現場勘察、與現場的人員進行交流等方式，對調查現場的污染情況進行了解和識別，同時根據環境的接受能力，判定現階段該環境的污染是否在合適的范圍內。若想進一步提升鑒別的準確度，需要調查人員查閱一系列資料，例如被調查場地的環境信息、場地周邊的自然環境信息以及政府頒布的相關文件等。根據搜集到的資料，識別場地的環境情況，如果環境情況良好，場地調查就此結束，如果環境情況不符合標準，則需要進入初步調查階段。

初步調查階段中，需要對場地的土壤或者地下水進行采樣調查，得出其中污染物的含量和種類等信息。確定采樣點需要結合被調查場地的面積，以5 000 m2為中間值，面積在5 000 m2以下，采樣點至少為3個；面積超過5 000 m2，采樣點至少為6個，具體的數量可以結合實際情況進行調整。如果采樣后的數據結果在國家關于污染物標準的范圍之內，就可以在完成不確定性分析之后，結束調查工作。如果調查結果嚴重超標，則需要進行下一步的調查。

1.2 加油站污染

石油加工制造業是污染性較高的行業。隨著經濟的不斷發展，加油站的數量也在不斷增加。近年來，我國關于加油站油品泄漏事件頻發，不僅影響加油站的正常經營，嚴重的還會危害群眾的身體健康。當前越來越多的社會群眾和政府部門已經開始意識到土壤和地下水污染帶來的危害。與發達國家相比，我國關于污染預防和治理的技術和能力都存在一定差距，在制定政策方面還尚未健全。在實際的加油站中，加油機和洗車房主要位于地上，儲油罐和輸油管則主要在地下。這些設施都有可能造成油品泄漏，污染地下水和土壤環境。這里列舉幾種常見的情況：加油機如果不定期維護，可能會導致油品泄漏事故；如果洗車房不注意洗車之后的流水，很容易導致油和水混合之后滲透到地下，污染土壤；地下的儲油罐和輸油管長期和地下的空氣以及水分接觸，很容易生銹，造成油料的泄漏；加油站路面長期受到車輛的擠壓，會造成地面的沉降不均，誘發油品滲透。除此之外，還有非常多加油站污染，一部分可以直接看到，另一部分發生在隱蔽的位置不易被發覺。

下面簡要介紹加油站污染的特點。加油站油品本身是一種極易揮發、有毒性、易擴散和易致癌的物質。油品易揮發的性質會造成大氣污染，其中的揮發性物質已經被列為PM2.5的主要成分。易擴散性的性質會造成土壤和地下水污染。易致癌的性質會造成員工及周邊居民的身體不適。有數據顯示，多環芳烴中的一些物質是引發癌癥的原因。長期在高濃度石油制品環境中工作，輕者會造成頭暈嘔吐，嚴重的會引發癌癥。因此，在對加油站污染進行修復時，需要結合油品本身的性質，規范加油站工作的操作流程和規章制度，重視油氣回收系統的建設，根據不同類型的加油站污染，選擇合適的修復方式。

1.3 污染土壤和地下水修復

污染土壤修復主要是指通過物理、化學、生物、生態學原理，并采用人工調控措施，使土壤污染物濃(活)度降低，實現污染物無害化和穩定化，以達到人們期望的解毒效果的技術措施[1]。從現階段的污染土壤修復方法的發展來看，主要有使用植物進行修復、利用微生物進行修復、使用化學手段修復、使用物理手段進行修復以及綜合性的修復等。其中物理、化學、生物的修復手段已經成熟，并且在修復過程中也取得了良好的效果。主要修復的內容，是由有機污染物和重金屬引起的土壤污染。對污染土壤實施修復，可以避免污染物進入土壤影響農作物的生長或者居民的正常食用。這項修復內容能夠有效保護土地資源，實現土壤的可持續使用。

地下水修復是指使用一定的方式，將地下水的水質恢復到原有的狀態。常用的方式包含抽提、氣提、生物修復、滲透反應墻等[2]。地下水是人類可用水資源的重要組成部分。人類可使用的淡水資源占比本身就很少，一些工業生產中排出的廢水、廢渣又已經影響了一大部分淡水資源，同時，石油輸送管道和儲存罐一旦發生破損，將會對地下水造成嚴重的危害，使得淡水資源的緊張形勢更加嚴峻，甚至還有可能影響到人類的正常生活，例如生活用水、飲食安全、生態環境等。因此，地下水修復必須盡快提上日程，不能僅僅將其作為環境問題來處理，而是應該當作一個影響全人類的綜合性問題來解決。

2 環境調查的步驟

2.1 鉆孔取樣

在環境調查開始時，需要先進行鉆孔取樣。鉆孔的工作需要由專業的鉆探分包商完成，鉆探過程中需要環境學者給出建議，使用的鉆機必須符合鉆探工作的標準。先是確定鉆孔的位置，在鉆孔時，需要先用手鉆進行地下結構的探測，明確地下結構和設施后，就可以使用機械鉆探工具完成鉆探。

鉆孔時，每隔50 cm就要進行一次取樣，要用手鉆的取樣器進行采集。鉆探的深度以靠近地下水的位置為宜。取出的土壤需要進行觀察，確定土壤的類型、鑒別土壤是否被污染以及主要的污染物等。這些信息都需要及時記錄下來。為便于識別工作的進行，可以使用離子化檢測器(PID)連續篩查土壤中的揮發性氣體，以便識別土壤樣品是否受有機物污染[3]。通過檢測器得出的數據選擇出適合送去實驗室的土壤樣品。確定送去實驗室的樣品要進行密封處理，并在外部做好標簽，將其放置在40 ℃以下的保溫箱中，避免其中的污染物發生變化。在取樣的過程中還要注重取樣器的清潔，每次取樣之后都要進行清洗，避免污染土壤中的污染物質交叉污染。

2.2 安裝地下水監測井

在完成土壤的鉆孔和取樣之后，就可以安裝地下水監測井。一般使用63 mm口井的PVC管和井篩，將土壤淺孔轉化為永久地下水監測井[4]。需要注意幾點，首先，井篩的縫寬需要控制在0.4 mm左右，安裝鉆探時，地下水位應在10～200 cm。其次，要使用濾砂充填鉆孔和PVC管之間的縫隙，隔絕地表水和地下水。安裝完成之后，可以進行洗井步驟。在取樣之前，需要先提取約為井水體積2/3的地下水，便于取樣。最后，將取樣的地下水放入樣品瓶中，要做好密封和編碼處理，將其送至實驗室進行化驗。同樣需要注意樣品的存放溫度要控制在40 ℃以下。

2.3 進行地下水采樣和監測

監測井安裝以及洗井工作完成之后，就可以對地下水進行采集。首先，要確定地下水的水位，需要使用到油水界面儀。其次，使用提取地下水的水管進行取水，水量需要控制在3倍井水體積的量。當所有監測井都采集到一個地下水樣品之后，需要采集一個重復樣品送至實驗室。

2.4 位置和高程測量

在監測井安裝完畢后，對各個監測井進行位置和高程測量。這個步驟的主要目的是計算地下水的高程，明確地下水的流向以及可能的污染走向。

2.5 質量控制

質量控制就是保證樣品和重復樣品是相同的。因為，在實驗室進行化驗分析時，需要同時擁有一個地下水和重復樣和一個空白運輸樣。此外，實驗室在進行樣品分析時，也需要保證樣品內部的質量控制。

3 風險評估

完成場地環境調查之后，需要進行風險的評估，這個步驟主要是鑒別加油站污染的程度以及會對人體造成傷害的程度。風險評估是修復工作重要的參考依據，也是制定修復計劃的標準來源。一般來說，對加油站的污染進行風險評估，主要分成兩個等級，第1個等級是層級1(Tier1)，這個等級主要是確定該污染場地是否需要進行污染修復；第2個等級是層級2(Tier2)，這個等級是確定修復工作中的目標值。風險評估計算可以參考HJ25.3—2014《污染場地風險評估技術導則》中的要求。

Tied1的風險基準值是根據污染物的毒理學參數、暴露模型及參數、受體特征、可接受的風險系數等內容計算得出的[5]，其最大的優點就是不受場地的限制，也不需要建立額外的場地參數。不同于第2個等級低的數值，Tied1的數值更加保守。使用Tier1進行風險的預估，能夠計算出所有和石油制品類污染相關的污染物，并且這種計算模式的適用性更強，原因是無論被檢測的場地擁有怎樣的氣候條件、環境條件等，Tied1都能對污染物進行精準的風險預估，且預估值是多種介質中污染物的具體數據。

Tier2風險評估相當于是Tied1的升級版，其中增加了場地特征的參考參數，并且能精確檢測到污染物的濃度。增加的參數中包含土壤、地下水、空氣以及建筑物等多種受體，涵蓋的范圍廣泛。使用參數能夠計算出不同受體受到污染之后的風險值，主要是致癌風險。致癌風險有規定的等級，計算人員可以對比、判定污染場地的污染程度是否影響人體的健康，以及是否能擁有致癌風險。這一評估結果對之后的修復工作有著明確的指導意義。

4 修復方法

在開始正式修復之前，需要制定完善的修復方案。這時就需要參照上一步的風險評估結果。風險評估中能夠對危害進行識別、評估毒性的等級，還可以對土壤和地下水進行風險控制值的計算。在危害識別這一步驟中，最重要的就是建立模型，通過模型展示污染源的產生以及遷移途徑，最終形成受體污染的全過程。根據識別的結果，可以判定土壤和地下水的風險等級，預測可能受到污染的潛在受體，以及對人體的影響情況，進而制定合適的修復方案。修復方案中使用的修復方式多種多樣，并且隨著技術的不斷進步，開始有了更多高效、低污染的技術手段，但是很多技術缺乏豐富的實地使用經驗。因此，目前在修復工作中，使用頻率最高的主要有3種方式，分別是物理修復、化學修復和生物修復。這3種修復方式可以單獨使用，也可以結合使用。下面筆者就針對這3種修復方式進行介紹。

4.1 物理修復

物理修復主要有3種方式：第1種是污染土壤淋洗法。顧名思義，污染土壤淋洗法就是使用淋洗的方式將土壤中的污染物沖刷出來，沖刷出的污染物會和水流流向預先建設好的抽水井中，使用抽水井將混合起來的污染物抽出，并采用修復的方式實現對土壤和地下水的修復。使用這種修復方法能夠將污染物和土壤分離開來，一方面能夠避免污染物繼續滲透帶來的消極影響，另一方面能夠節省用于修復的時間。第2種物理修復的方式是地下水抽出。這種方法需要借助地下水監測井，在抽出之前先要按照修復場地地下水的流向以及污染的區域劃定抽出范圍，然后在適當的位置安裝抽水泵，將被污染的地下水抽至地面上，進行接下來的修復處理。這種方法的使用成本較低，環境優勢較大，適用于一些污染程度較小的土壤和地下水修復，對一些污染程度較大的效果并不明顯。第3種物理修復的方法是氣相抽提法。這種修復方法是利用了大氣壓強和抽提氣壓之差，這樣被污染的土壤中一些易揮發的污染物就可以通過抽提的方式提取出來，對這些抽提出的污染物可以進行后續的處理，以達到修復被污染土壤的目的。這種方法的優點就是操作簡潔、成本較低，但是這種方式存在一定的局限性，那就是修復的對象較少，只針對容易揮發的污染物有明顯的作用，而實際上被污染的土壤中會有非常多不易揮發的污染物。

4.2 化學修復

化學修復主要有2種方式：第1種是滲透性反應墻技術，這種方式需要借助滲透性墻體，在墻體中會放置一些用于化學反應的藥劑，將墻體安裝在地下水的污染源頭，可以起到很好的修復作用。被污染的地下水在經過滲透墻時，一部分污染物會和墻體中的化學試劑發生反應，將污染物降解成易于處理的物質。除了發生化學反應之外，滲透墻還可以起到阻隔污染的作用，安裝的滲透墻能將一部分污染物控制在污染源頭，避免污染物的擴散。這種技術主要使用在一些含有金屬或其他溶解性污染物質的地下水中。但是這種技術對環境有一定要求，大部分的加油站場地并不能使用這項技術。因此，大部分加油站使用的是第2種化學修復的方式，即原位化學氧化修復。第2種是原位化學氧化修復技術，這種技術需要使用到環保監測井。通過監測井將具有修復作用的化學試劑注入被污染的地下水中，其中一部分污染物能夠和化學試劑產生反應，加快污染物的分解。目前，絕大多數污染物都可以使用這種修復技術達到修復目的，這種修復技術使用最多的化學氧化藥劑是過氧化氫，且修復方式對加油站的污染治理有非常明顯的作用。該技術的優點是設備簡單，在進行修復時不會對加油站的正常運行造成影響。

4.3 生物修復

生物修復主要有兩種技術：第1種是自然衰減。自然環境本身擁有一定的自我凈化能力，土壤環境也不例外，其中的微生物可以分解一些污染物，起到修復土壤的作用。但是這種修復方法不單獨使用，通常是結合其他的方式共同使用。使用這種方法需要制定一個長期的監測方案，用于監測土壤中污染物的變化情況。這種方法在使用過程中的局限性較大，只能使用在一些污染物成分較為簡單、污染程度較小的區域，并且這種方式生效的時間較長。但是加油站的活動較為頻繁，并不適用于單獨使用自然衰減的方式。因此，如果要使用這種方式修復地下水和土壤的污染，就需要結合原位化學氧化修復，一方面能夠保證不會產生新的污染物，另一方面也可以加快修復的時間。第2種是地下水曝氣修復。這種方法需要借助注氣井，將壓縮空氣注入到地下水飽和區。壓縮空氣可以滲透到地下水飽和區，并帶動一些揮發性較強的污染物上移至土壤表層[6]。這種方式適用于污染物種類為揮發性有機物污染的環境中，盡管修復的成本較低，但是單獨使用的效果不佳。

5、 關于加油站污染對策的建議

加油站污染大多是長期累積造成的。因此，筆者將從以下提出建議，以降低污染物的產生，幫助加油站實現更好的運營和建設。第一，無論是加油站的工作人員，還是周邊的居民，都盡量避免飲用地下水，特別是一些已經遭受到污染的加油站，更要避免直接飲用地下水。避免污染物滲透至地下水后被飲用，影響身體健康。第二，要定期對加油站內部的地面進行保養和維護。如果發現地面開裂要及時修復。水泥地面在建設時，要使用高質量的水泥，并且盡量加厚水泥的厚度，同時提升水泥地面的使用年限，降低污染物的滲透和上移。第三，在設計加油站的內部結構時，盡量避免地下室或者封閉性的結構。一方面能夠避免這類型結構對污染物的累積，另一方面能夠降低風險系數。建筑物的外部結構要保證厚度，減少污染蒸汽的滲透。

6 結語

加油站關乎一個地區的經濟發展，也關乎到周邊居民的健康，因此，要重視對加油站污染土壤和地下水的修復工作，選擇更有效的修復方式，以降低污染影響的范圍。