重金属污染地块风险评估及土壤修复技术探析.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 22 日 作者简介：孟如意（1989），男，汉族，安徽淮北人，大学本科，中船绿洲环保（南京）有限公司，项目管理（土壤修复）。-147-重金属污染地块风险评估及土壤修复技术探析 孟如意 路德贝 中船绿洲环保（南京）有限公司，江苏 南京 211161 摘要：摘要：本文主要对重金属污染地块的风险评估以及土壤修复技术进行探究。在研究过程中首先阐述了我国制定的重金属污染地块风险评估标准，随后对重金属污染地块的土壤修复技术进行具体分析，包括固化/稳定化技术、水泥窑协同处置技术、阻隔填埋技术、微生物修复技术等。最后以工程项目为例，分析其风险评估过程中的注意事项与重要环节，并对各项技术的实际应用效果进行对比评价，从而制定科学合理的风险评估体系，选择更加合适的土壤修复技术，以此为土壤修复工作下一阶段工作开展提供支持。关键词：关键词：重金属；污染地块；风险评估；土壤修复技术 中图分类号：中图分类号：X53 0 引言 重金属污染是我国土地污染中比较常见的一种类型，主要受到行业发展的影响，如电镀加工、颜料制造、粗铜冶炼等领域的违规操作，都可能导致地块土壤中的重金属含量超标。在绿色环保的社会发展背景下，针对重金属污染地块的综合科学治理工作迫在眉睫，如何利用科学方法对重金属污染地块进行系统风险评估，并设计行之有效的土壤修复技术，逐渐成为土地环境治理工作中的重要内容。由此可见，对重金属污染地块风险评估及土壤修复技术进行深入研究具有显著的现实意义。1 我国重金属污染地块风险评估标准 新时期发展以来，我国对土地资源开发再利用管理工作高度重视，结合社会发展需求与土地治理现状陆续出台了污染地块管理办法以及土壤法等法律，以此规范土地使用工作。在相关条例中对疑似污染地块的使用进行严格规范，在审批环节对地块使用者或者污染管理责任人展开详细的调查分析，从而明确地块污染程度、污染原因以及污染范围等内容，为后续地块污染治理工作奠定基础。地块污染种类较多，对人体健康而言具有一定的暴露风险，因此需要对敏感受体、暴露途径以及污染源展开深入调查，以此进行地块的风险评估。我国现阶段已经出台了风险评估技术导则（HJ 25.3-2019），对重金属污染地块的风险评估基本流程与进行明确规范。因此，本文在对重金属污染地块进行风险评估时以此为标准，并分析各土壤修复技术的实际应用效果。2 重金属污染地块土壤修复技术分析 2.1 固化/稳定化技术 固化/稳定化技术是指利用固化技术或者稳定化技术对重金属污染地块进行处理的技术，其中包括以下两项修复处理技术：（1）固化技术。利用水泥等固化剂与受到污染的土块混合，对其中的重金属污染物进行固化处理，使其成为较大的颗粒状物质，进一步加强重金属污染物的稳定性。固化技术在实际应用期间需要提前准备专门的固化剂，在修复处理期间能够将污染地块转移到其他地区进行专业处理，可以有效避免其中的化学物质向外扩散污染，在应对水源因素的影响时具有较好的处理效果。（2）稳定化技术。稳定化技术需要使用反应剂，现阶段比较常见的包括磷酸盐、碳酸盐以及硫化物等，重金属物质能够与反应剂中的成分进行化学反应，从而降低污染土块中的毒性或迁移性，有效降低了重金属污染物的危害性与扩散效果1。此技术具有操作简单便捷、应用成熟安全、成本相对较低的优点，但是同样存在不足之处，即只是将重金属成分固化在土壤中，并未进行有效清除，可结合其他土壤修复技术综合使用，进一步提高土壤修复的效果。2.2 水泥窑协同处置技术 水泥窑协同处置技术是指将重金属污染土块和水泥生料混合到一起，将其放置到回转窑中进行高温煅中国科技期刊数据库 工业 A-148-烧处理，完全分解重金属污染土块中的有机污染物，进而实现无害化处理的效果。但是水泥生产工艺存在一定的局限性，在使用该方法时还需要对水泥窑投料口进行进一步的改造优化2。该处置技术属于水泥材料生产环节的附加功能，在应用期间需要确保其不会对水泥材料的质量与生产环境安全造成负面影响。水泥窑协同处置技术的基本结构图如下图 1 所示。图 1 水泥窑协同处置技术结构图 水泥窑协同处置技术应用成本相对适中，具有处理量较大的优点，但是对重金属污染土块的成分具有一定的要求，即必须满足水泥制造相关需求，在技术应用前需要对水泥窑的排放系统以及进料系统进行适当的调整改动，在环保主管部门的批准下才能够应用，整个流程相对复杂。2.3 淋洗技术 淋洗技术是指利用专业的淋洗液对重金属污染地块中的污染物进行清洗去除，通过水力作用将土壤中的污染物与土壤颗粒有效分离。在土壤得到充分清洗后对淋洗废水进行专业处理。淋洗技术在应用期间能够一次性处理较多的污染土壤，适用于多种情况的重金属污染土壤修复处理，且成本相对适中3。但是，如果重金属污染地块中的黏土量在 25%以上，则会大幅度降低技术应用效果，且淋洗技术需要配置专业的淋洗设备。2.4 阻隔填埋技术 阻隔填埋处理技术在应用过程中包括土壤阻隔、土壤覆盖和土壤监测等多个环节。土壤阻隔环节需要利用泥浆墙和 HDPE 膜等材料，在重金属污染土块的周围区域设置阻隔层，以此实现污染土块与其他区域的有效隔离；土壤覆盖环节要利用黏土层、人工合成材料衬层、覆盖层以及砂层等形成土壤覆盖层，对重金属污染土块进行全面覆盖隔离；土壤监测环节是指在阻隔区域的上下游位置设立检测井，对土壤修复情况进行监测4。阻隔填埋技术主要应用于对重金属、有机物以及复合物的重金属污染土壤的修复处理项目中，而在污染物渗透率比较高、水溶性较强以及地质活动比较频繁的污染地块中难以发挥效果。3 重金属污染地块风险评估案例分析 3.1 工程概况 某地区占地面积约为 5 万 m2，在上世纪末期应用于饲料生产和五金塑料生产等行业中，由于粗放式管理模式，导致地块应用期间受到重金属污染。现阶段，该地区已经被地方政府规划为土地储备发展资源，计划在未来阶段应用到商业建设以及民用住宅项目中，在项目规划前需要对污染地块进行风险评估，结合风险评估结果选择土壤修复技术。3.2 地质条件 对该区域地块的污染情况进行调查分析，利用钻孔方法查明该地块底层的主要成分为沙壤土、黏土以及中壤土等土质。地块上层主要成分为第四系人工填土，包括粉质黏土、砾石、砂土等素填土，以及砖块、砂砾、碎石等杂填土。地块区域内的淤泥质土、粉质黏土和细砂处于连续分布的状态，主要分布在填土层下区域。3.3 水文地质条件 该地区地下水的分布范围在 14.8m 之间，地下水高程在 5.49.4m 之间，地下水的流动方向为东北至西南。3.4 土壤污染现状 该地区土块中的重金属污染成分包括铜、镍、铅、镉、砷、汞等。其中，镍、铜、铅的含量相对较大，最大超标倍数分别达到 11.66 倍、3.51 倍和 1.64 倍；挥发性有机物、半挥发性有机物以及总石油烃成分相对较少，但是并未超出标准筛选值。结合调查结果能确定该地区的重金属污染区域情况，重金属铅污染地块 1 处，污染面积约为 260m2，最大污染深度达到 1m；重金属铜污染地块 1 处，污染面积约为 3600m2，最大污染深度达到 15m；重金属镍污染地块 1 处，污染面积约为 5700m2，最大污染深度达到 13m。此外，各重金属成分在该地区地下水中均有体现，其中重金属铜的中国科技期刊数据库 工业 A-149-超标倍数为 0.79 倍，重金属镍的超标倍数达到 313 倍，其他重金属成分超标倍数相对较低。3.5 风险评估（1）土壤污染的风险评估 重金属污染地块的风险评估主要是在调查数据的基础上，对调查区域的污染现状以及污染物健康风险进行专业的评价分析。对于本工程主要进行以下风险评估项目：1）除重金属铅成分以外的风险评估。该地区在未来阶段的应用规划中主要应用到二类居住项目中，基于调查采样结果数据显示，污染地块中的超筛选值的样本数量相对较多，主要超标成分为铜和镍，这两种重金属污染物能够通过颗粒物接触、皮肤接触以及口腔摄入等形式对人体健康造成危害。依据重金属污染地块风险评估标准相关规定，需要对超筛选值点位的非致癌风险以及致癌风险危害性进行计算5。经过计算后能够得到以下结果：重金属铜的非致癌风险危害性为 4.51，标准值为 1，主要危害途径为口腔摄入。重金属镍的致癌风险危害性为 1.3710-5，标准值为 110-6；非致癌风险危害性为 6.26，标准值为 1，主要危害途径为颗粒物摄入和口腔摄入。基于上述风险评估后能够得知，该地块中重金属铜和镍的成分明显超标，对使用人群具有明显的健康危害性，因此需要进行土壤修复处理。2）重金属铅的风险评估。风险评估方法选择 IEUBK血铅模型，将调查数据代入模型中，模型计算结果显示，在 06 岁期间儿童的血铅浓度平均值约为 58.8g/L，血铅浓度远远超过 10g/dL，发生重金属铅危害的风险概率达到 100%，且远超过 5%的可接受水平6。因此有必要对该区域地块进行重金属铅的土壤修复处理。（2）地下水污染的风险评估 对该地区地下水的污染物成分进行风险评估，由于重金属镍和铜在水中不具有挥发性，无法通过水蒸汽暴露，且该地区的地下水并不用于人体饮用，因此不具备非致癌危害性和致癌危害性。3.6 土壤修复技术对比分析 在确定土壤修复技术环节，需要结合地区重金属污染的具体情况，对各土壤修复技术的实际应用效果与综合成本进行对比分析。本工程地块中的重金属污染物主要为铜、铅和镍，在对各土壤修复技术综合分析后，排除化学氧化技术、微生物修复技术以及淋洗技术，最终对固化/稳定化技术、水泥窑协同处置技术以及阻隔填埋技术进行分析。3.7 修复技术定量评估 结合工程具体情况，选择技术的可操作性、可接受性、实施效率、修复时间以及技术成本作为综合评价指标进行定量评估。其中，可操作性是指技术成熟，已经具有成功的技术应用项目，技术和设备的获取相对简单，能够对多种重金属污染物进行有效处理；可接受性是指政府部门对技术的接受程度相对较高，社会公众对技术持有支持与认可的态度；实施效率是指技术应用具有较高的重金属处理效率，能够有效修复污染地块7；修复时间是指土壤修复的整个操作环节需要的时间符合工程标准，能够满足时间成本需求；修复成本是指技术应用消耗的成本处于可接受范围。在土壤修复技术的定量评估环节，对各项指标制定了统一的分数评价标准：1 分代表该项指标的效果处于下等水平，2 分代表效果处于一般水平，3 分代表效果处于良好水平，4 分代表效果处于优秀水平。各项土壤修复技术的定量评价结果如下表 1 所示。表 1 该地区重金属污染地块土壤修复技术综合评估 技术名称 可操作性 可接受性 实施效率 修复时间 技术成本 综合评价 评价结果 固化/稳定化技术 4 3 4 3 4 18 可行 水泥窑协同处置技术 4 4 4 3 4 19 可行 阻隔填埋技术 3 4 4 2 4 17 可行 对表 1 数据分析后能够发现，固化/稳定化技术、水泥窑协同处置技术和阻隔填埋技术的综合评价分数分别为 18 分、19 分和 17 分。在对工程具体情况与各项土壤修复技术的优缺点综合分析后，确定以下几项土壤修复技术的组合实施方案：一是将固化/稳定化技术与阻隔填埋技术结合应用；二是将固化/稳定化技术与水泥窑协同处置技术结合应用。此外，还可以单独使用水泥窑协同处置技术，但是在使用期间应做好技术前期准备工作。中国科技期刊数据库 工业 A-150-4 结论 综上所述，对重金属污染地块进行风险评估以及土壤修复处理具有十分重要的作用，能够为新时期土地管理工作提供有力支持。但是，在风险评估过程中需要结合具体情况确定风险评估指标，以此保证风险评估结果的精准性与真实性，能够为土壤修复技术选择给予支持。本文在研究期间以某地区的重金属污染地块为例，对比分析了多种技术的应用效果，最后确定了以下修复技术：固化/稳定化技术+阻隔填埋技术、固化/稳定化技术+水泥窑协同处置技术，可为该地区的土壤修复工作开展提供一定的参考。参考文献 1谷艾婷.重金属污染地块风险评估及土壤修复技术探析J.山西化工,2022,42(9):170-172.2张佳森.Cd 污染土壤暴露风险评估及污染治理现状J.农业与技术,2021,41(12):4.3 刘 丽 丽,邓 一 荣,吕 明 超,等.华 南 某 重 金 属 污 染 地 块 土 壤 修 复 技 术 筛 选 研 究 J.中 州 煤炭,2021,043(007):77-83.4王涛,王翼鹏,杨旭,等.重金属污染农田土壤修复技术的工程应用分析J.当代化工研究,2021(11):036.5刘慧婷.土壤重金属污染修复技术及前景分析J.山西化工,2023,43(3):3.6李洪伟,邓一荣,刘丽丽,等.重金属污染地块风险评估及土壤修复技术筛选J.能源与环保,2021,43(12):8.7潘子安.上海市某铅污染地块健康风险评估与修复技术探讨研究J.当代化工研究,2023(1):108-110.