有機污染土壤原位修復的二次污染防治

王 翔 王治民 張景紅

（1 中海油天津化工研究設計院有限公司 天津 300131 2 天津市生態環境科學研究院 天津 300191）

引言

二十世紀九十年代以來，隨著我國城市化進程的加快，大批工業企業從城市的主城區遷出。由于過去較為粗放的環境管理模式，造成部分場地土壤和地下水受到污染，限制了地塊的安全再利用[1]。有機物是污染場地中常見的污染類型，與重金屬污染物相比，由于有機污染物一般具有揮發性、累積性和高生物毒性等特點，土壤擾動時有機物揮發進入環境，控制不當極易引發環境風險。近年來，隨著“土壤法”、“土壤污染防治行動計劃”等相關法律法規的頒布實施，對有機污染土壤修復過程的二次污染防治提出了更高的要求[2][3]。本文通過介紹國內外使用頻率較高的有機污染土壤原位修復技術，分析原位化學氧化修復技術施工過程的大氣二次污染主要來源，并提出防治措施建議。

1 有機污染土壤原位修復技術符合我國國情

根據原生態環境部2014 年發布的《全國土壤污染狀況調查公報》，全國土壤環境狀況總體不容樂觀，工礦業廢棄地土壤環境問題突出，全國土壤總的超標率為16.1%，典型地塊中，重污染企業用地超標點位占36.3%，工業廢棄地超標點位占34.9%，工業園區超標點位占29.4%，采油區超標點位占23.6%。

美國環保署2020 年公布的第16 版超級基金修復報告，1981-2017 年間1494 個修復場地中有1327 個受到有機物污染，占88.8%。對2015-2017 年間175 個場地采用的修復技術統計表明，有35 個場地采用原位修復技術，50 個場地采用異位修復技術。

從目前我國污染場地修復現狀來看，城市主城區遺留的污染場地周圍分布有居民區、學校、醫院等大量環境敏感目標，大氣環境二次污染問題極易引起糾紛和群眾舉報[4]，因此土壤擾動小、大氣二次污染可控的原位修復技術應用越來越廣泛。雖然與異位修復技術相比，原位修復技術土壤擾動較小，但由于施工設備等條件的限制，一般無法設置密閉大棚，對原位修復過程產生的大氣二次污染收集處理措施提出了新的挑戰[5]。

2 有機污染土壤常見原位修復技術

2.1 原位氣相抽提技術

原位氣相抽提技術采用真空方式，利用壓力梯度實現污染物從地下環境向地表以上的遷移，主要用于處理包氣帶中的有機污染土壤，實施時需在受污染土壤中設置一個或多個抽提井，通過連接在井上的真空泵產生真空，通過壓力的變化使土壤中的有機物進入氣相，經抽提井抽出處理。同時該技術還會向土壤中引入空氣，促進土壤有機污染物的生物好氧降解。常規氣相抽提技術適用的污染物類型為易揮發、易流動的非水相液體（NAPL，如汽油、柴油、有機溶劑等），對污染物的去除效率約80%。該技術的實施需滿足土壤的質地均勻、滲透性好、孔隙率大、濕度小且地下水位較低等條件，對于場地條件要求苛刻，這在一定程度上限制了該技術的應用。

2.2 原位熱處理技術

原位熱處理技術是通過土壤在直接或間接熱交換（如加熱棒熱輻射）作用下升溫至目標溫度，以使有機污染物從污染介質上得以揮發或分離，通過負壓抽提井抽出處理，從而實現對污染土壤的修復。根據污染物不同，加熱溫度范圍在100-800℃，工程施工時，加熱井可采用六邊形或三角形布設，中心布設抽提井。該技術的處理成本受溫度、土壤水分和滲透性等因素影響較大，且熱處理會破壞土壤結構，對場地的后續開發利用造成限制，通常只適用于長期不開發利用的場地。

2.3 原位土壤淋洗技術

由于污染物主要集中分布于較小的土壤顆粒上，原位土壤淋洗技術將水或含增效助劑的水溶液引入待修復的污染土壤，或注入該區域地下水中，使地下水位抬升以浸沒待修復的污染土壤，使污染物從土壤相轉移到液相的技術[6]。該技術對土壤性質要求較高，需要所處理的土壤具有較高的滲透性，同時質地較粗，對污染物的吸附作用弱，才能減少處理周期，達到較好的效果。淋洗液通常在待修復的污染土壤上游注入，在下游通過抽提井或可滲透反應墻處理控制淋洗廢液污染羽，以達到去除土壤污染物的目的。由于地下水文地質情況復雜，淋洗廢液污染羽的預測模型與實際存在一定偏差，若工程實施時監控不當，未能及時捕捉淋洗廢液污染羽，可能導致污染羽從控制區擴散，造成二次污染，極大增加修復周期和投資成本。

2.4 阻隔技術

阻隔技術是指通過阻隔材料阻斷土壤中污染物遷移擴散的技術。阻隔能夠阻斷污染物暴露途徑，阻止污染物擴散，但污染物并未從土壤中去除，地塊上的污染物濃度也未降低，因此阻隔技術不是真正意義上的修復技術，而是一種風險管控措施。應用阻隔技術的場地污染物存在潛在滲漏及移動風險，后期需要數年或更長時間的長期跟蹤監測，修復周期較長，這也限制了地塊的后續開發利用。

2.5 原位化學氧化技術

原位化學氧化技術是化學處理技術的一種，該技術采用高壓旋噴等方式向土壤污染區域注入氧化藥劑（如高錳酸鹽、過氧化氫、芬頓試劑、過硫酸鹽和臭氧等），使土壤或地下水中的污染物被氧化分解為無毒或相對毒性較小的物質（如二氧化碳、水等）。該技術可處理苯系物、多環芳烴、石油烴等多種有機污染物，去除率為75%-99%，處理效果好，施工效率高。原位化學氧化技術是一種治理效果穩定、經濟合理可行的土壤修復技術，是經工程實踐證明了的成熟技術，國外已廣泛應用，國內也已有眾多工程應用案例，被列入2020 年《國家先進污染防治技術目錄（固體廢物和土壤污染防治領域）》（公示稿）的推廣技術，鼓勵推廣應用。

3 原位化學氧化施工過程的二次污染防治

原位化學氧化施工過程主要包括藥劑配置、注入、養護反應等，在工程實施中，藥劑注入方式主要包含淺層攪拌、注入井、直壓式高壓注射和高壓旋噴。其中高壓旋噴因具有修復速度快、適用面廣等特點，應用最為廣泛[7]。本文以原位淺層攪拌和原位高壓旋噴化學氧化為例，分析施工過程的二次污染來源，并提出二次污染防治措施建議。

3.1 原位淺層攪拌技術

原位淺層攪拌技術即通過特殊的鉆桿和鉆頭或帶特殊攪拌頭的挖掘機攪拌土壤同時添加化學氧化藥劑使藥劑和污染土壤混勻，適用深度0-3m。原位淺層攪拌技術施工過程的大氣二次污染主要來自于攪拌對土壤的劇烈擾動，土壤中的有機污染物以氣態、顆粒物等形式大量擴散至空氣中造成二次污染；同時在藥劑反應階段，由于氧化反應是放熱反應，隨著反應的進行，土壤溫度升高，土壤中的有機污染物的飽和蒸氣壓增大，加劇了有機污染物向空氣的遷移。施工現場對大氣二次污染防治應重點關注“源”和“途徑”兩方面，減少因土壤擾動和藥劑反應導致的有機污染物無組織散逸。

（1）分區作業，減少土壤暴露面積；

（2）對完成攪拌注藥的區域及時鋪設密封膜覆蓋，密封膜下設導氣裝置，將反應過程產生的廢氣引入設在就近配藥平臺的活性炭吸附裝置，處理達標后排放；

（3）遇到有機污染物濃度異常或異位明顯時，立即停止施工，噴灑氣味抑制劑；

（4）位于周圍居民區等環境敏感目標集中的場地，應設置微負壓密閉大棚，大棚采用集裝置，棚內廢氣全部引入配套活性炭吸附裝置處理后達標排放。

3.2 原位高壓旋噴技術

原位高壓旋噴技術在高壓旋噴樁的基礎上發展而來的一種注藥方法，以氣、液二重管法應用最為廣泛。高壓旋噴施工流程重要步驟主要包括測量放點、引孔施工、原位注入、表面覆膜、藥劑反應等。

原位高壓旋噴施工過程的大氣二次污染主要來自引孔注藥階段對土壤的擾動，以及藥劑反應階段的有機污染物揮發。

原位高壓旋噴施工過程受鉆機設備限制，一般無密閉大棚，對氣態污染物的有效收集是大氣二次污染防治的關鍵。

（1）引孔施工過程鉆桿處設集氣罩，收集鉆孔過程產生的廢氣，集氣罩下設泥漿泵回收返漿進入泥漿反應罐，鉆孔過程產生的廢氣和返漿廢氣引入活性炭吸附裝置處理后達標排放；

（2）對完成注藥的反應區域及時鋪設密封膜覆蓋，密封膜下設導氣裝置，將反應過程產生的廢氣引入設在就近配藥平臺的活性炭吸附裝置，處理達標后排放。

結語

隨著相關法律法規的頒布實施和人們環保意識的提高，對有機污染土壤修復過程的二次污染防治提出了更高的要求。本研究通過分析常見有機污染土壤國內外常見的原位修復技術，討論了修復過程大氣二次污染來源和相關防治措施，提出原位修復技術的大氣二次污染防治應重點關注“源”和“途徑”兩方面，減少因土壤擾動和藥劑反應導致的有機污染物無組織散逸。對各施工階段部署有針對性的二次污染防治措施，做好污染物的有效收集處理，修復現場規范施工，加強監管，避免二次污染。