我國地下水環境修復行業現狀和挑戰

廖飛燕，李建軍

[1.威立雅（中國）環境服務有限公司北京分公司，北京 100073；2.北京藍白藍科技有限公司，北京 100022]

地下水是指賦存于地面以下巖石空隙中的水，是地球水循環的重要環節。地下水和土壤相輔相成，不可分割。地下水與周邊環境介質相互作用，在生態系統中，地下水是活躍的因子之一，也是資源環境承載力分析的重要部分。

1 我國近期地下水管理方面的政策法規

我國北方城市的生活用水65%來自地下水，全國平均15.4%的生活用水來自地下水，占比非常大。隨著社會和工業的發展，地下水環境污染問題日益突出，國家高度重視地下水管理工作，為地下水安全保障出臺了一系列政策法規和技術導則。

2011 年開始實施的《全國地下水污染防治規劃（2011—2020 年）》明確了地下水污染防治的主要任務和措施。

2015 年印發的《水污染防治行動計劃》和2016 年印發的《土壤污染防治行動計劃》把地下水修復納入土壤污染防治工作范疇，水土不分家，一起修復治理，切實加大了水污染防治力度，保障國家水環境安全。

生態環境部等5 部委在2019 年聯合印發的《地下水污染防治實施方案》中提出，要加快推進地下水污染防治各項工作，全面打好污染防治攻堅戰，保障地下水安全，力爭2035 年地下水環境質量總體改善。中央還啟動了專項資金支持一批項目和技術的應用實施。

近幾年，生態環境部陸續發布了《污染地塊地下水修復和風險管控技術導則》《地下水環境監測技術規范》《污染地下水抽出—處理技術指南（試行）》《地下水污染同位素源解析技術指南（試行）（征求意見稿）》，充分考慮了地下水基本特征，完善了監測技術體系，推動了行業的發展和技術應用。

我國第一部地下水管理的專門行政法規是2021 年國務院發布的《地下水管理條例》，具有法律效力，從調查與規劃、節約與保護、超采治理、污染防治、監督管理等方面作出規定，也從資源利用的角度去管理地下水。

2022 年1 月，生態環境部等7 部委聯合頒布的《“十四五”土壤、地下水和農村生態環境保護規劃》堅持全面規劃和突出重點相協調，對“十四五”時期土壤、地下水和農業農村生態環境保護的目標指標、重點任務和保障措施進行了統籌謀劃。

2 常見地下水修復技術

2.1 原位生物修復

2.1.1 現場強化生物修復

該方法是在不攪動污染土壤和地下水的前提下進行修復處理，并將其與抽水系統、回灌系統結合，從而提高有機物的降解效率。現場強化生物修復技術成本低，系統操作方便，生物降解效果好。

2.1.2 植物修復

植物修復技術主要是利用植物群落具有的環境修復特性，對土壤和地下水中的有害物質進行降解修復。例如，向日葵、油菜、白楊等植物對重金屬超標的水源和土壤有很好的修復效果，這些植物可以通過自身根系分泌的還原酶來降解重金屬殘留物。

2.2 異位生物修復

異位生物修復技術主要為生物反應器法，是一種改進的原位強化生物修復法。其修復原理是，將受污染的地下水抽到地面上，在反應器內進行好氧反應，將處理過的水和氧氣混合，加入一些養分，再將之排入地下，可以加速生物降解。

2.3 原位物理/化學修復

2.3.1 強化生物循環井

強化生物循環井又稱井內曝氣或井內氣提法，是一種較先進的原位修復技術。該技術通過抽水及回水操作產生地下水循環，在去除地下水中溶解相污染物的同時可有效控制污染物的擴散。目前該技術已在國內焦化工廠項目上投入使用，修復深度最大可達20m，具有良好的持續修復效果。強化生物循環井見圖1，強化生物循環井現場見圖2。

圖1 強化生物循環井結構圖

圖2 強化生物循環井現場圖

2.3.2 可滲透反應墻（PRB）

PRB 是一種在地下含水層安裝特殊墻體，通過降解、沉淀和吸附工藝將污染物轉化為環境可接受的形式或可直接截留在墻體內的新興技術。PRB 技術能夠有效去除地下水中的有機氯化物、重金屬、放射性核素和無機離子等，具有治理效果好、造價低廉、對生態環境影響小等特點。PRB 技術在美國被廣泛應用到工程項目中并已實現商業化運作，目前該技術在我國還處于實驗室研究和現場中試階段。PRB 技術示意圖見圖3。

圖3 PRB 技術示意圖

PRB 的結構類型多為連續反應墻和漏斗—導門式反應墻，目前零價鐵PRB 的應用最為廣泛，處理的污染物主要為重金屬。中國科學院南京土壤研究所于2018 年在長沙某鉻鹽廠完成了PRB 中試研究，成功攔截凈化了鉻污染地下水，展現了良好的應用前景。

2.3.3 原位空氣吹脫和氣提

原位空氣氣吹脫和氣提法是在一定的壓力條件下，將壓縮空氣注入受污染區域，將溶解在地下水中的揮發性化合物驅趕出來的技術。該技術能較好地修復均質、滲透性好的污染地塊地下水，但不能修復承壓含水層。

2.3.4 化學氧化/還原

化學氧化/還原技術通過向工業地塊地下水注入氧化劑或還原劑，使地下水中的污染物轉化為無毒或毒性相對較小的物質。化學氧化技術不適用于修復重金屬污染的土壤；化學還原技術可處理被重金屬和氯代有機物等污染的土壤，不適用于處理石油烴污染的土壤。

2.3.5 熱脫附處理

熱脫附處理技術通過燃氣或電加熱，使目標污染物氣化揮發、分離。該技術適用于處理揮發性有機物和汞，不適用于處理無機物（汞除外），也不適用于處理腐蝕性有機物、活性氧化劑和還原劑含量較高的地下水。

2.4 異位物理/化學修復

2.4.1 抽提—處理

抽提—處理技術廣泛應用于工業地塊地下水的修復。在污染場地布設一定數量的抽水井，通過水泵和水井將污染地下水抽取至地面進行處理。根據污染特征與水量，通過物理和化學等方式處理后進行回灌或外排。該技術經常和表面活性劑法相結合，適宜處理多種復合污染物，不適用于處理滲透性較差的含水層。

2.4.2 表面活性劑法

表面活性劑法能有效提升有機化合物的親水性，將生物自身的降解能力提高一個等級，從而提高被污染地下水的處理效率。

3 華東地區某市工業地塊地下水修復案例

3.1 場地規劃為商業用地

基礎地質：規劃區基巖埋藏深度為300—320m，主要為侏羅系上統壽昌組流紋英安巖、含角礫熔結凝灰巖。華東地區某市地下水主要賦存于松散巖類孔隙介質中，其次賦存于碎屑巖類孔隙、碳酸鹽巖類裂隙溶洞和基巖裂隙中。

3.2 地下水污染物和風險控制值

基于華東地區某市環境監測中心的監測數據，在分析前期調查評估的基礎上，編制了該工業地塊污染地下水修復可行性研究報告，羅列了經過計算得到的地下水污染物及風險控制值（見下表）。

地下水污染物及風險控制值

3.3 修復技術

根據場地污染狀況及業主對場地修復提出的要求，綜合考慮修復時間和修復費用等因素，在國內外成熟的地下水修復技術中進行篩選與評估。由于氣相中污染物濃度降低，不需采用雙相抽提技術，可選擇傳統地下水抽提處理技術。因此最終確定的修復技術路線為“水泥土攪拌樁隔離+抽提+廢水處理工藝+納管排放”的組合工藝。污染地下水修復目標：地下水在處理達標后可就近納入廠區原污水管進入市政污水管網，水中目標污染物的濃度滿足納管排放標準。

3.4 總體修復系統

總體修復系統見圖4。

圖4 總體修復系統示意圖

3.5 地下水抽提-處理設計

抽提井采用聚氯乙烯（PVC）材質，井徑30cm左右、井深7m，井管篩管開口在地面以下1—5.5m處。抽提井篩孔位置根據修復治理深度開孔。抽提井注入影響半徑為8m 左右。在污染地下水分布區域內布設抽提井，成對交錯分布。三口地下水抽提井組成一組，由一口真空泵帶動，真空泵的泵壓不低于2MPa。地下水抽提系統除抽提井外，還包括真空泵、蓄水池、沉沙池、旋轉噴霧式氣液分離機、尾氣處理設備、水處理設施等。由旋轉噴霧式氣液分離機產生的廢氣經過活性炭吸附后達標排空。活性炭作為危險廢物被委托處置。

3.6 驗收監測和評估

地下水抽提處理完成后，由有資質的單位作為第三方監測單位實施驗收監測，確保修復完成。由于污染地下水方量較大，因此需分批次抽提及處理、分批次驗收、分批次納管排放。

3.7 廢氣驗收監測

在項目實施過程中，旋轉噴霧式氣液分離機將部分揮發性有機物分離產生有機廢氣，廢氣經過活性炭處理后，采集樣品并測定其中苯、氯苯的含量。

3.8 全過程環境監理

業主獨立委托環境監理對整個修復過程進行監督管理。環境監理的主要工作包括污染地下水修復范圍審核、水泥攪拌樁止水帷幕構建監督、現場中試試驗監督、地下水抽提井數量及深度審核、地下水抽提和修復過程監督、廢水納管排放監督等。

4 我國地下水修復面臨的挑戰

地層中地下水污染羽的變化及污染物的遷移轉化存在許多不確定性，在修復過程中很難定量測算，特別是對于以下幾種污染類型：存在大面積污染羽；原位修復產生了有毒副產物；被新興污染物污染；重非水相液體污染；造成長期“反向擴散”的低滲透地層[1]。

受到現有技術裝備水平等條件的制約，污染場地的水文地質工作精度不足，較為粗略，地層的非均質性信息調查不準，造成概念模型的構建不全面。因此，需要不斷改進優化計算模型，才能在施工決策和修復效果分析中模擬得更加準確。

大型復雜場地地下水修復的污染物種類繁多，氯代烴需要被還原而二苯系物需要被氧化，輕非水相液體上浮而重非水相液體下沉，這些均存在多種不確定方案。

此外，地下水修復項目存在的問題還有：修復藥劑的驅動力不足；修復藥劑不能準確、充分地到達地下水污染羽位置；對于地下水揮發性有機物蒸氣入侵分析模型的搭建，缺少適合國內建筑的準確模型；地下水修復項目存在不合理修復目標和工期。

5 展望

地下水環境修復是多學科交叉的復雜工程，理性認識地下水、科學制定修復目標值、合理評估二次污染、加強地下水專業人才隊伍建設是當務之急。

隨著高分辨率場地調查工具升級，場地概念模型不斷優化，污染物的遷移途徑會更加清晰。需鼓勵精細化和環境友好型修復，多方面權衡地下水修復與風險管控，更好指導修復施工，以實現綠色可持續修復。有效的水土協同治理可提升修復效果。長期動態監控污染物自然衰減、充分掌握污染物的去除情況，可防止地下水修復污染物濃度反彈。