現(xiàn)場調(diào)查、風(fēng)險評估和修復(fù)的工作流程！
目前，中國正在開展土壤環(huán)境綜合調(diào)查。2020年將逐步建立疑似污染地塊和污染地塊清單，為我國大面積污染地塊的修復(fù)鋪平道路。這是十四五期間環(huán)保行業(yè)的一個重要熱點！
我國土壤修復(fù)的難點在于開發(fā)適合我國國情的調(diào)查和修復(fù)技術(shù)體系，重點在于現(xiàn)場調(diào)查的全面性、風(fēng)險評估的準(zhǔn)確性和修復(fù)技術(shù)的可靠性。
2018年以來，科技部圍繞場地污染各領(lǐng)域組織開展了“土壤專項”。污染防治和風(fēng)險控制也是我國土壤污染防治的核心任務(wù)。
01現(xiàn)場調(diào)查
場地調(diào)查是場地修復(fù)成功的基礎(chǔ)，不恰當(dāng)?shù)母拍钅Ｐ褪菆龅匦迯?fù)失敗的主要原因。在現(xiàn)場調(diào)查中，更準(zhǔn)確地確定污染源、污染擴散路徑、污染物分布和受體關(guān)系，可以制定更經(jīng)濟有效的修復(fù)方案。目前，我國在場地污染調(diào)查階段投入的人力和資金往往非常不足，嚴(yán)重存在重修復(fù)輕調(diào)查的現(xiàn)象。
現(xiàn)場調(diào)查分為初步調(diào)查和詳細調(diào)查兩個階段。實施步驟一般包括資料收集、現(xiàn)場調(diào)查、人員訪談、初步抽樣分析等。收集場地的相關(guān)文件、歷史檔案、照片等資料，有助于了解場地污染的歷史情況；現(xiàn)場調(diào)查的目的是核實收集的數(shù)據(jù)，了解污染狀況，包括周圍的敏感點等。人員訪問是為了進一步考證現(xiàn)有資料。然后，制定采樣方案，實地采樣，對監(jiān)測結(jié)果進行分析整理，進而形成初步調(diào)查報告和詳細調(diào)查報告。
圖1退役煉油廠現(xiàn)場調(diào)查程序
沒有詳細的遺址調(diào)查數(shù)據(jù)，復(fù)雜遺址的修復(fù)效果可能作用不大。目前美國場地調(diào)查的先進技術(shù)有概念模型、土壤采樣統(tǒng)計、地下水采樣和監(jiān)測井優(yōu)化、三元場地決策法、基于決策的場地調(diào)查、高精度技術(shù)、環(huán)境法醫(yī)學(xué)、場地修復(fù)地質(zhì)學(xué)、水文學(xué)和環(huán)境生物分子診斷等。
圖2化工廠初期污染概念模型圖
本節(jié)重點介紹地球物理方法，包括探地雷達、高密度電法、感應(yīng)電磁法、微震法等。
傳統(tǒng)的調(diào)查方式是通過有限的鉆孔取樣或MIP來猜測可能的分布，通過點與點之間結(jié)果的相關(guān)性來估計污染分布的范圍和深度。地球物理勘探法是以無損的方式測量填埋場和地下的地層結(jié)構(gòu)。除了無需鉆孔的特點外，還可以通過大規(guī)模測量獲得連續(xù)的剖面數(shù)據(jù)。這些傳統(tǒng)的勘探方法可用于現(xiàn)場環(huán)境調(diào)查:
01.查明工作區(qū)域地下管線的平面位置、走向、埋深等基本信息；
02結(jié)合高密度電阻率法、探地雷達法和感應(yīng)電磁法，可以有效地初步查明土壤污染羽流、垂直分布范圍和深度等信息，確定可能的高濃度污染區(qū)域。
03高密度電阻率法結(jié)果能準(zhǔn)確區(qū)分地表附近的地層結(jié)構(gòu)和潛水面位置；
微震法和接地電阻法可用于探測深層污染的分布，如石油開采對地下水環(huán)境的影響。在沒有野外數(shù)據(jù)的情況下，可以有效避開地下管線，提高野外施工的安全性和鉆孔取樣的效率。對于復(fù)雜大面積的現(xiàn)場，有助于提高調(diào)查效率，降低調(diào)查成本。
此外，它還可以在城市突發(fā)事件調(diào)查中發(fā)揮巨大作用。比如探地雷達可以以面掃描的形式圈定整個疑似漏油區(qū)域，快速探測漏油的分布范圍和深度。還必須注意，地球物理方法屬于間接測量，受多種因素影響。其結(jié)果的解釋不僅需要專業(yè)軟件和知識的支持，還需要豐富的經(jīng)驗，因此目前其利用率和準(zhǔn)確率都有待提高。
02風(fēng)險評估
場地風(fēng)險評估，主要指健康風(fēng)險評估，是估算土地污染對人體健康影響的方法體系，從而合理確定修復(fù)目標(biāo)。配套法規(guī)為《污染場地風(fēng)險評估技術(shù)導(dǎo)則》(HJ 25.3-2014)，評估程序如下圖所示。中國仍然缺乏自然環(huán)境的生態(tài)風(fēng)險評估系統(tǒng)。
圖3風(fēng)險評估程序
風(fēng)險評估，第一步是危害識別，即根據(jù)上一階段現(xiàn)場調(diào)查的結(jié)論，對地塊內(nèi)土壤樣品和地下水樣品中超過項目風(fēng)險篩選值的指標(biāo)進行風(fēng)險評估，一般選取各關(guān)注污染物的較大值進行風(fēng)險計算。
第二步是曝光評估，包括曝光路線和曝光量的計算。根據(jù)業(yè)主提供的規(guī)劃資料，確定評估地塊是否屬于敏感土地，以及該地塊淺層地下水是否作為未來飲用水；根據(jù)暴露場景和暴露途徑的分析結(jié)果，按照《污染場地風(fēng)險評估技術(shù)導(dǎo)則》(HJ25.3-2014)的要求和方法，計算各種暴露途徑的暴露量。
圖4污染物在土壤中的暴露途徑
圖5地下水中污染物的暴露途徑
第三步是毒性評估。毒性評價是在危害識別的基礎(chǔ)上，分析關(guān)注污染物對人體健康的有害影響，包括致癌效應(yīng)和非致癌效應(yīng)，確定與關(guān)注污染物相關(guān)的參數(shù)，包括參考劑量、參考濃度、致癌斜率因子和呼吸吸入單位致癌因子等。然后，根據(jù)《污染場地風(fēng)險評估技術(shù)導(dǎo)則》(HJ 25.3-2014)和HERA軟件，確定項目污染物的毒性參數(shù)和理化參數(shù)。
第四步是風(fēng)險表征。在暴露評估和毒性評估的基礎(chǔ)上，根據(jù)《污染場地風(fēng)險評估技術(shù)導(dǎo)則》(HJ 25.3-2014)中風(fēng)險表征的相關(guān)技術(shù)要求，計算污染物各種暴露途徑的致癌和非致癌風(fēng)險，并進行不確定性分析。風(fēng)險表征過程中涉及的主要參數(shù)包括:暴露參數(shù)、土壤理化性質(zhì)參數(shù)、空氣特征參數(shù)、建筑參數(shù)、污染物濃度等。受基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)展水平、時間和數(shù)據(jù)的限制，不確定性分析一般包括暴露途徑的不確定性分析和評價參數(shù)的不確定性分析。
風(fēng)險評估后，需要確定土壤和地下水中哪些污染物的致癌風(fēng)險和危害指數(shù)超過人體可接受水平，確定風(fēng)險控制值，進而確定修復(fù)目標(biāo)。
目前風(fēng)險評估中普遍存在的問題主要包括缺乏準(zhǔn)確可信的定量風(fēng)險分析軟件，缺乏一系列復(fù)雜模型的應(yīng)用經(jīng)驗，缺乏針對中國的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。難點還是參數(shù)的確定。
03現(xiàn)場維修
場地調(diào)查和風(fēng)險評估旨在形成更加科學(xué)有效的場地修復(fù)方案，提高場地修復(fù)效果。
01污染類型
場地污染修復(fù)通常分為四類:重金屬污染修復(fù)、有機污染修復(fù)、礦山修復(fù)和復(fù)合修復(fù)。
第1部分|重金屬污染的修復(fù)
污染土壤中的重金屬元素不能被降解，只能發(fā)生形態(tài)上的變化和遷移。因此，各種修復(fù)技術(shù)都是圍繞著“改造或轉(zhuǎn)移”這一核心路徑展開的。目前修復(fù)重金屬污染的方法有兩種:一是改變重金屬的存在狀態(tài)，降低其活性，使其鈍化，脫離食物鏈，降低其毒性；其次，通過特殊的植物或微生物吸收土壤中的重金屬，然后通過工程技術(shù)去除植物或?qū)⒅亟饘俎D(zhuǎn)化為可溶態(tài)和游離態(tài)，然后淋溶收集淋洗液中的重金屬，達到回收重金屬和降低土壤中重金屬的雙重目的。土壤重金屬一般以五種形態(tài)存在:可交換態(tài)、碳酸鹽態(tài)、鐵錳氧化態(tài)、有機質(zhì)、硫化物和殘渣態(tài)。它們的生物利用率受土壤質(zhì)地、有機質(zhì)、pH值、氧化還原電位和粘土礦物的影響。
江西作為傳統(tǒng)的有色金屬和農(nóng)業(yè)大省，農(nóng)田重金屬修復(fù)項目集中。這里需要強調(diào)的是，2014年國家啟動了重金屬污染耕地修復(fù)研究，旨在通過加強耕地質(zhì)量建設(shè)和污染修復(fù)，實現(xiàn)重金屬污染耕地糧食生產(chǎn)達標(biāo)，保障國家糧食安全和人民“舌尖上的安全”。所以農(nóng)業(yè)部的“農(nóng)田重金屬修復(fù)”和環(huán)保意義上的土壤重金屬修復(fù)略有區(qū)別！
第2部分|有機污染修復(fù)
有機污染修復(fù)一般通過以下四種途徑減少土壤有機污染物對環(huán)境、人體或其他生物的危害:降低土壤中現(xiàn)存有機污染物的濃度、固定污染物、將其轉(zhuǎn)化為低毒或無毒物質(zhì)、阻斷污染物在生態(tài)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)移。
土壤有機污染物在土壤中的環(huán)境行為主要包括吸附、解吸、揮發(fā)、淋溶、降解殘留、生物累積等。主要影響因素包括有機污染物的特性(化學(xué)特性、水溶性、揮發(fā)性、蒸氣壓、吸附特性、光穩(wěn)定性、生物降解性和毒性等。)、環(huán)境特征(溫度、日照、降雨、濕度、灌溉方式、耕作方式等。)，以及土壤特性(土壤類型、有機質(zhì)含量、氧化還原電位、含水量、pH值、離子交換容量)。
第3部分|礦山恢復(fù)
我國有色金屬尾礦產(chǎn)量巨大。江西是我國有色金屬開采和冶煉大省，代表礦種有銅、鎢、稀土等。原礦和尾礦處理開采不當(dāng)，容易造成環(huán)境污染和潰壩。許多重金屬污染物(鉻、砷、鎘、鉛、鋅、錳等。)會滲入土壤，可能造成人工泥石流。同時，這些尾礦的特點是養(yǎng)分貧乏，破壞了原有的生態(tài)環(huán)境，使植被無法生存。兩種典型的有色金屬尾礦包括鉛鋅尾礦和銅尾礦。本文之所以將礦山恢復(fù)單獨作為一種場地，是因為其環(huán)境破壞除了重金屬污染之外，一般還伴隨著嚴(yán)重的生態(tài)破壞，有的還夾雜著其他污染。比如稀土開采，不僅破壞地表植被，還在一定程度上造成高氨氮尾水排放和重金屬污染。鎢的開采產(chǎn)生含砷鎢渣，形成危險廢物。
礦山恢復(fù)就是修復(fù)采礦廢棄地的污染，實現(xiàn)土地資源的再利用。礦山廢棄地主要受重金屬和礦山酸性排水污染，治理內(nèi)容主要是生態(tài)修復(fù)和污染治理。礦山污染修復(fù)受地形地貌、氣候特征、水文條件、土壤物理、化學(xué)和生物特性、表土狀況、潛在污染等因素的制約。因此，修復(fù)技術(shù)和實施方案的選擇需要考慮各種因素的影響。
常見的礦山修復(fù)措施有邊坡和尾礦治理、土壤基礎(chǔ)改良、礦山重金屬污染的植物修復(fù)、礦山水資源修復(fù)和微生物修復(fù)措施等。
目前，植物修復(fù)被認(rèn)為是處理礦山土壤污染技術(shù)中最有前途的技術(shù)之一。植物修復(fù)是利用一些抗逆性強的植物及其自身的生理特性，從環(huán)境中富集一種或多種有毒有害物質(zhì)，并在其體內(nèi)進行正常代謝，從而達到去除環(huán)境中污染物的效果的方法。它具有原位、低成本和非破壞性的優(yōu)點。根據(jù)植物修復(fù)的過程和機理，植物修復(fù)技術(shù)可分為植物提取、植物固定、植物揮發(fā)和植物過濾。目前研究較多的是植物提取，即土壤中的重金屬被植物根系吸收富集，然后通過一系列生理生化作用轉(zhuǎn)移到植物莖葉中，通過收割莖葉和根系來達到修復(fù)礦山的目的。
02修理技術(shù)
我國土壤污染情況復(fù)雜，由于工業(yè)類型的不斷變化，許多地塊存在復(fù)合污染。目前我國主要污染地塊分為重污染企業(yè)用地、工業(yè)廢棄地、工業(yè)園區(qū)污染地塊、固體廢物集中處理處置場、采油區(qū)、礦區(qū)、污染農(nóng)田等類型，也可簡單分為城市污染場地、農(nóng)村污染農(nóng)田、采礦/采油區(qū)。實踐中，污染物往往不止一種，因此往往采用多種技術(shù)進行修復(fù)。事實上，除了技術(shù)的選擇，影響修復(fù)成功的關(guān)鍵因素還有很多，包括場地條件、污染狀況、修復(fù)時間、有效的修復(fù)劑、高效合適的修復(fù)設(shè)備、投資和成本控制、專業(yè)團隊等。
綜上所述，場地污染防治技術(shù)是一個對抗歷史污染的多學(xué)科技術(shù)體系。下圖總結(jié)了現(xiàn)場污染防治技術(shù)。按照污染物的深度分類，可分為土壤污染、地下水污染和復(fù)合污染。當(dāng)然，地下水污染往往伴隨著土壤污染。對單一技術(shù)的研究已經(jīng)比較成熟，目前更多的研究集中在兩種或兩種以上修復(fù)技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用上。
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