工業園區金屬污染土壤與地下水治理技術研究

關鍵詞：工業園區；金屬污染；土壤治理；地下水修復；監測評估中圖分類號：X523 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500(2025)06-0146-03DOI: 10.3969/j.issn.1008-9500.2025.06.042

Research on Treatment Technologies for Metal-Contaminated Soil and Groundwater in Industrial Parks

FENGShuxian

(Genzon Investment Group Co.，Ltd.， Shenzhen5180oo，China)

Abstract:Inresponse to theenvironmental problemsofmetalpollution insoilandgroundwaterin industrial parks，the distributioncharacteristicsandmigrationlawsofmetalpolutantsintypicalindustrialparkswerestudiedand investigated， and the coupling mechanism of soil groundwater polution was deeply analyzed.Conduct research on soil treatment technologiessuchssdiatio/stabilzaion，oillacng，ioremediatio，sellasoudwatertreatmnttholoiessch ashydraulicontrol，insituemicalduction，ndpermeableactionals.asedonticalengineeringses，ablishn evaluation indexsystem for governance effectivenessand propose long-term monitoring andriskcontrol strategies.

Keywords:industrialparks;metalcontamination;soilremediation;groundwaterrestoration;monitoringandevaluation

隨著工業和經濟的快速發展，工業園區作為區域經濟發展的重要載體，面臨著嚴峻的土壤與地下水金屬污染問題。金屬污染物在土壤、地下水系統中具有持久性和累積性特征，且存在復雜的遷移轉化過程，給污染治理帶來巨大挑戰。金屬污染土壤和地下水治理技術不斷發展創新，但工程實踐中面臨著技術適用性不足、經濟可行性受限等問題。

重金屬的環境行為。地下水位的季節性波動加劇了非飽和帶重金屬的淋溶遷移。土壤－地下水污染耦合機制研究表明，重金屬在土壤中的吸附－解吸平衡、氧化還原反應和絡合作用決定了其生物有效性，而地下水參數變化會引起重金屬形態轉化，影響其遷移行為。

1土壤金屬污染治理技術

工業園區金屬污染特征分析揭示了區域環境污染的整體狀況。調查顯示，工業園區土壤重金屬污染呈現明顯的區域性集聚效應，主要分布于電鍍、冶金等重工業集中區域，污染物濃度隨深度增加呈現衰減趨勢。工程地質與水文條件是影響污染物遷移轉化的重要因素。土壤理化性質與地下水流場特征共同影響

1.1固化/穩定化技術

固化/穩定化技術通過添加固化劑或穩定劑來降低土壤中重金屬污染物的遷移性和生物有效性。固化過程中，水泥、石灰等無機膠凝材料與土壤發生反應形成穩定固化體；穩定化過程利用磷酸鹽、硫化物等與重金屬發生沉淀、絡合反應，生成難溶性化合物。

磷酸鹽類穩定劑通過形成難溶性磷酸鹽礦物相固定鉛、鋅重金屬，硫化物類穩定劑通過還原反應生成金屬硫化物處理銅、鎘重金屬。土壤pH值、有機質含量、陽離子交換量等性質影響處理效率。固化/穩定化技術工藝成熟、成本適中，但需關注重金屬的長期穩定性[1。納米材料、生物質炭等新型穩定劑的應用為提升處理效果提供新思路。固化/穩定化技術的作用機理如圖1所示。

1.2土壤淋洗技術

土壤淋洗技術通過添加淋洗劑，利用離子交換、絡合、溶解等作用將重金屬從土壤顆粒表面解吸至液相。乙二胺四乙酸、檸檬酸等絡合劑與重金屬形成可溶性絡合物；無機酸通過降低 pH 值增強重金屬溶解性；表面活性劑促進重金屬解吸。土壤淋洗技術的淋洗效率受土壤粒徑、有機質含量、 pH 值等理化性質影響。工藝參數優化如淋洗時間、液固比和攪拌強度，能夠提高土壤淋洗技術的重金屬去除率。對于難處理污染物，可采用多級淋洗或淋洗－固化聯合工藝。該技術處理周期短、效果顯著，但需重視廢水處理和土壤修復。

1.3生物修復技術

生物修復技術通過植物吸收和微生物降解作用實現重金屬污染土壤的生態治理。超富集植物具有強大的金屬富集能力和生物量優勢，在鎘、鋅等重金屬污染修復中表現突出。植物根際微生物分泌有機酸、螯合劑等代謝產物，增強重金屬的生物有效性。耐重金屬菌株利用氧化還原、甲基化等代謝途徑改變金屬的價態和形態，降低其毒性。生物強化技術引入高效降解菌株或添加營養物質，提升了原位微生物群落的修復活性。植物-微生物聯合修復系統發揮協同作用，在提高重金屬去除率的同時改善土壤生態環境[2]。

2地下水金屬污染治理技術

2.1水力控制技術

水力控制技術基于水文地質條件，通過抽水井和注水井系統調控地下水流場，防止污染物遷移擴散。在污染羽下游設置抽水井形成水力阻隔帶，上游布設注水井構建水力梯度，實現污染羽的定向運移。依據達西定律和地下水流動基本方程設計水力控制系統。滲流速度 q 的計算公式為

q=-K(dh/dl)

式中： K 為滲透系數；dh/dl為水力梯度。

抽水井影響半徑 R 的計算公式為

式中： s 為水位降深； t 為抽水時間； n 為有效孔隙度。

抽水井群布設需綜合考慮含水層特性、污染物濃度分布和地下水流向，通過數值模擬優化井位與抽水量。水力控制過程產生的污染地下水需達標處理后進行回注或排放。

2.2 原位化學還原技術

原位化學還原技術通過向含水層注人零價鐵、硫化物等還原劑，利用氧化還原反應將高價態重金屬轉化為低毒性形態。在地下水中，零價鐵還原劑發生電子轉移反應，產生活性氫和 Fe²⁺ ，還原 Cr(V) ）As(?V )等氧化態金屬。還原反應主要遵循氧化還原電位方程。該方程式為

ΔE=E⁰-(RT/nF)lnQ

式中： ΔE 為電極電位； E⁰ 為標準電極電位； R 為氣體常數； T 為絕對溫度； F 為法拉第常數； 為反應商。

零價鐵還原 Cr(W) 的反應方程為

Fe+Cr₂O₇^2-+14H⁺?2Cr³⁺+2Fe³⁺+7H₂O

注人工藝參數直接影響還原效率，還原劑濃度、注入壓力和注入量需根據污染物種類和濃度確定。納米級零價鐵具有比表面積大、反應活性高特點，在地下水重金屬污染治理中表現突出。

2.3 可滲透反應墻技術

可滲透反應墻技術通過在污染羽遷移路徑上構建含活性填料的滲透性屏障，利用填料與重金屬的物理化學作用去除污染物。零價鐵、活性炭、沸石等材料因具有良好的吸附還原性能，被廣泛應用于地下水金屬污染治理。反應墻設計參數包括墻體厚度、寬度和深度，確保污染物與填料充分接觸。零價鐵通過還原反應降低重金屬價態，活性炭和沸石依靠大比表面積和離子交換能力固定金屬離子。反應墻設置形式包括連續墻、漏斗-門式和多重反應帶。長期運行中，可滲透反應墻填料易發生鈍化和堵塞，需定期更換。該技術運行維護成本低，無須能量輸入，處理效果穩定，但前期工程投入大[3]。

3工程應用與效果評估

3.1典型工程案例分析

以某化工污染場地的重金屬復合污染土壤修復工程為例，分析工程應用效果。該地塊位于廠區古舊排水溝道水泥路旁，占地面積為 175.7m² 。環境調查顯示，場地存在重金屬、半揮發性有機物、石油類和硫酸鹽污染，污染面積分別為27261、33279、 20763m² 和 8 030m² 。場地內檢出汞、鎳、鉻、鉛、砷、銅、鋅等重金屬，S96號點位 3m 處8種重金屬指標均超過《展覽會用地土壤環境質量評價標準（暫行）》

（HJ350—2007）B標準，部分指標超標54倍。修復工程采用固化/穩定化技術，通過系統調查、技術比選以及施工期環境控制，土壤固化體強度滿足承載力要求。工程實施后，場地重金屬浸出濃度滿足毒性特征浸出程序（Toxicity CharacteristicLeachingProcedure，TCLP）限值，實現污染地塊安全利用[4。

3.2治理效果評價指標

針對工業園區重金屬污染治理工程，治理效果評價指標體系建立了多維度評價方法。土壤治理效果評價通過浸出毒性試驗和固化體強度測試，以金屬離子浸出濃度和抗壓強度作為關鍵指標。地下水治理效果評價包括污染物濃度達標率和污染羽擴散控制程度，結果如表1所示。

3.3長期監測與風險管控

長期監測與風險管控系統針對工業園區重金屬污染場地構建多層次管理體系。建立土壤和地下水監測網絡，監測點位布設遵循代表性、系統性原則。土壤監測關注表層 0.0～0.5m 、中層 0.5～2.0m 和深層 2.0～5.0m 的重金屬含量，采用季度采樣方式[5]。地下水監測設置上、中、下游監測井，每月采樣分析重金屬濃度，并實時監控地下水位、pH值等指標。風險管控通過防滲阻隔、雨水導排等工程手段控制污染擴散，設置場地用途管制區，限制土地開發利用方式。

4結論

通過系統研究工業園區金屬污染土壤與地下水治理技術，發現污染物在土壤－地下水系統中的遷移轉化規律是影響治理效果的關鍵因素。針對不同污染特征，選擇合適的治理技術組合至關重要。固化／穩定化、土壤淋洗等土壤治理技術，以及水力控制、原位化學還原等地下水治理技術，在工程實踐中均表現出較好的應用效果。建立科學的評價指標體系和長期監測機制，是治理工程可持續性的重要保障。

參考文獻

1占升，紀斌，潘曉波，等.工業園區地下水污染管控分區分級的方法及實踐[J].環境科技，2024（6）:55-59.

2 江馳，歐麗，黃田心，等.贛南某工業園區地下水金屬污染特征和成因研究[J].安全與環境工程，2024（5）：190-198.

3 李玉皎.西北某工業園區地下水污染現狀及治理方案研究[D].西安：長安大學，2024.

4陳曉，許青枝，陶國建.工業園區地下水污染防控與治理措施[J].資源節約與環保，2021（9）：114-115.

5劉勇.工業園區土壤重金屬污染防控對策研究[D].西安：西安建筑科技大學，2017.