異位土壤淋洗技術修復污染場地的分析
——某重金屬污染場地土壤修復方案設計

徐浩天

（上海清寧環境規劃設計有限公司，上海 200050）

對于受重金屬污染的建設用地，可采用的修復技術包括固化穩定化、土壤淋洗、水泥窯協同處置、阻隔填埋、植物修復等[1-2]，其中固化穩定化與土壤淋洗技術處理效果好，耗時短，是最常使用的修復技術。固化穩定化作為一種阻斷傳播途徑的修復技術，其原理是將污染土壤轉變為固體或是低溶解度、低遷移性的物質[3]。2018年12月，生態環境部發布了《污染地塊風險管控與土壤修復效果評估技術導則（試行）》，其中規定固化穩定化作為風險管控技術措施，修復后的土壤需進行后期環境監管，使得固化穩定化技術在修復周期與經濟成本上均不再具有明顯優勢，而土壤淋洗技術可直接去除污染源，削減土壤中重金屬的含量，其越來越受到土壤修復行業從業者的重視。

本文以某重金屬污染場地為例，介紹異位土壤淋洗技術在污染地塊修復方案設計中的應用，以期為今后的行業研究工作提供參考。

1 場地概況

1.1 污染情況

某地塊在上世紀40年代開始即為金屬鑄造廠，后續擬規劃作為商業用地使用。經前期初步調查、詳細調查及人體健康風險評估，場地內土壤中超過人體健康風險可接受水平的污染因子包括4種重金屬，分別為銻、銅、砷、鉛。污染層為0～2 m的表層與上層土壤，修復目標值結合風險評估結果最終選用《土壤環境質量 建設用地土壤污染風險管控標準（試行）》第二類用地篩選值。地塊關注污染因子檢出濃度及修復目標值如表1所示。

表1 關注污染因子檢出濃度及修復目標統計（mg/kg）

1.2 土壤性質

該地塊表層土壤為雜填土，根據前期調查采集樣品的土工試驗分析結果，地塊0～2 m內的表層與上層土壤以砂、礫為主，占全部土壤顆粒的80%以上，粉粒與粘粒所占比例較小。

2 修復總體思路

2.1 修復模式確定

按照修復處置地點的不同，土壤修復處理模式可分為原位修復及異位修復兩類。原位修復是指在污染土壤存在的現場就地對污染物進行處理；異位修復是將污染土壤從現場移出，再對污染物進行處理，最后再將修復后的土壤放回原處或其他地方的修復方式。異位修復根據對污染土壤的處理地點是否在原場地內又可以細分為原地異位和異地異位。

原位修復對環境的擾動較小，空間占用小，但對施工工藝的要求較高，短期修復效果的可控性較差。異位修復施工工藝要求較低，工期較短，但對環境的擾動性較大。

本項目地塊內的污染區域集中分布于地塊北側，南側的空地可用于污染土壤開挖后的暫存與修復，且考慮到項目周期較為緊張、二次污染防控要求較高、規劃用地類型的敏感性等因素，最終選擇原地異位修復的模式。

2.2 修復技術篩選

該污染地塊的待修復介質是土壤，待修復的目標污染物為重金屬。針對重金屬污染的修復技術主要包括物理修復、化學修復、植物修復等[4]，其中如電動、電熱等物理修復技術以及植物修復技術的修復周期較長，修復效果難以把控，因此不適用于該地塊。經過初步篩選，較適用于該地塊的修復技術包括異位固化/穩定化技術、異位土壤淋洗技術及水泥窯協同處置技術。

從技術性、經濟性、環境和安全性等方面對修復技術進行評價和比選，以上3種修復技術均能實現本場地污染土壤的修復，進一步分析后得出以下結論：

（1）選用固化穩定化技術修復后需進行場地環境后期監管，監測周期較長，與用地計劃相矛盾；

（2）污染土壤中重金屬含量較高，采用水泥窯協同處置可能會造成水泥品質下降，且污染土壤長距離運輸易產生二次污染；

（3）污染層土壤中砂礫含量高，淋洗修復效果較好[5]。因此初步選定異位土壤淋洗技術作為本地塊的修復技術。

3 技術可行性評估

通過小試實驗對選定技術的可行性進行評估，同時獲取關鍵工藝參數，為后續修復施工提供參考依據。

影響土壤淋洗修復效果的工藝參數主要包括淋洗劑種類、淋洗液濃度、淋洗時間、土水比等。土壤淋洗劑主要包括無機淋洗劑、無機螯合劑、有機酸類螯合劑以及表面活性劑[6-7]，其中無機淋洗劑及螯合劑對重金屬的淋洗效果較好。小試實驗主要征對以上關鍵工藝參數進行設計，選擇鹽酸、檸檬酸、琥珀酸、草酸、乙二胺四乙酸二鈉（EDTA-2Na）作為淋洗劑參與效果比選，實驗流程為：

（1）采集污染最為嚴重的點位樣品，晾曬風干后過篩；

（2）配置足量不同藥劑種類、濃度的淋洗液；

（3）按照設定的土水比添加土壤樣品與淋洗劑，并按設定的淋洗時間進行振蕩，水平振蕩速率設定為120次/min，翻轉振蕩速率設定為30 r/min；

（4）振蕩后的泥水混合樣品經濾紙過濾出土壤并風干后，進行目標污染物濃度的檢測分析。

小試實驗參數及結果詳見表2與表3。

表2 小試實驗參數表

表3 重金屬去除率結果匯總表

根據小試實驗結果分析可知，同樣濃度下無機酸（鹽酸）的淋洗效果最好，淋洗劑濃度對淋洗效果的影響較大，土水比及淋洗時間相較下對淋洗效果的影響較小。濃鹽酸具有強揮發性，有爆炸的風險，對藥劑管理及使用的要求較高，且其屬于易制毒管制化學藥劑。因此不選擇鹽酸作為該地塊污染土壤的淋洗劑。高濃度的檸檬酸溶液對目標污染物的去除率較高，且檸檬酸常用于食品加工業，使用的危險性較低，成本較低，因此選擇檸檬酸作為淋洗劑。

4 方案深化設計

4.1 劃定修復范圍

項目以地塊規劃紅線為邊界，考慮實際施工開挖原則（區域規整化、截彎取直）、后期測繪的便捷性以及邊界處插值誤差，結合項目地塊內關注污染物的空間分布特征，以修復目標值劃定各污染層的待修復范圍，讀取各開挖控制點的角點坐標。

4.2 規劃修復場地

根據項目實施工藝對施工場地的平面布置進行設計。平面布置設計應遵循科學、緊湊、合理的原則，盡量減小施工場地占用面積并利用原有道路等可以再次使用的設施。

該地塊采用原地異位淋洗的修復技術，后續施工的主要功能區包括開挖土壤暫存區、土壤預處理區、土壤淋洗區、修復后土壤堆存區、廢水處理區、藥劑倉庫、辦公生活區、施工便道以及其他必要的配套設施。

4.3 環境管理要求

異位土壤淋洗涉及的主要工序包括基坑排降水、污染土壤的開挖和短駁、土壤預處理、淋洗修復、廢液處理與排放等，如果不采取有效的二次污染防止措施，很可能會因為施工產生的異味、揚塵、噪聲、廢水排放等對周邊環境造成影響，因此須明確施工過程中的二次污染防治措施。項目施工過程中產生的固體廢棄物主要包括施工材料的包裝袋與零星散料、廢棄勞保用品、沉淀池底泥、廢水處理殘渣以及施工人員產生的生活垃圾，產生的大氣污染物為揚塵以及修復施工設備與運輸車輛產生的尾氣，可能產生的廢水主要包括基坑積水、淋洗廢液[8]、清洗廢水以及生活污水。通過相應的措施減少揚塵、噪聲、廢水、固廢的產生，收集產生的廢水及固廢并進行無害化處置，以防修復工程產生二次污染。

5 結論

（1）對于土壤受重金屬污染的場地，選用淋洗修復技術可直接去除污染源，修復后土壤可回填至原基坑，實現土壤的資源化再利用。

（2）無機酸、無機螯合劑以及有機酸螯合劑對重金屬均有一定的淋洗效果，其中有機酸類螯合劑使用方便，成本可控，較適用于作為重金屬污染土壤的淋洗藥劑。

（3）淋洗劑的濃度對淋洗效果的影響較大，可通過提高淋洗劑濃度的方式增強淋洗效果。

（4）異位土壤淋洗工藝對二次污染防控的要求較高，需結合多種措施降低修復工程對周邊環境的影響。