場地調(diào)查、風(fēng)險評估與修復(fù)工作流程!
導(dǎo)語
場地污染往往是“看不見的污染”,一旦污染,其修復(fù)既費時間又耗費大量資金。土壤污染防治攻堅戰(zhàn)的戰(zhàn)斗核心依然是污染修復(fù)。
現(xiàn)階段,我國正在全面開展土壤環(huán)境詳查工作,2020年將逐步建立疑似污染地塊和污染地塊清單,為我國大規(guī)模污染地塊修復(fù)鋪墊基礎(chǔ)。這可是“十四五”環(huán)保產(chǎn)業(yè)的重要熱點哦!
我國土壤修復(fù)的難點在于開發(fā)符合我國國情的調(diào)查和修復(fù)技術(shù)體系,重點在于場地調(diào)查的全面性、風(fēng)險評估的準(zhǔn)確性、修復(fù)技術(shù)的可靠性。
從2018年開始國家科技部圍繞場地污染的多個領(lǐng)域開展組織開展“土壤專項”。污染預(yù)防和風(fēng)險控制也是我國土壤污染防止攻堅戰(zhàn)的核心任務(wù)。
01 場地調(diào)查 場地調(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搜集、現(xiàn)場踏勘、人員訪談、初步采樣分析等。搜集場地有關(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)場踏勘目的在于核實已搜集到的資料,了解污染現(xiàn)狀,包括周邊敏感點等;人員訪問是為了進一步考證已有資料。而后,制定采樣計劃并現(xiàn)場采樣,分析整理監(jiān)測結(jié)果,最后形成初步調(diào)查報告和詳細調(diào)查報告。
如果缺乏細致的場地調(diào)查數(shù)據(jù),復(fù)雜場地的修復(fù)效果可能收效甚微。目前美國場地調(diào)查先進技術(shù)包括概念模型、土壤采樣統(tǒng)計學(xué)、地下水采樣及監(jiān)測井優(yōu)化、三元現(xiàn)場決策法、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。
本節(jié)側(cè)重介紹一下地球物理方法,包括探地雷達、高密度電法、感應(yīng)電磁法、微地震法等。
傳統(tǒng)的調(diào)查方式是透過有限的鉆孔取樣或MIP來推測可能的分布情況,通過點和點之間的結(jié)果的關(guān)聯(lián)來推估污染分布的范圍、深度等信息;地球物理探勘方法是透過非破壞性的方式,對地底下的填埋物和地層構(gòu)造做量測,除了不須鉆孔的特點之外,還能透過大范圍的量測得到連續(xù)性的剖面數(shù)據(jù)。這些傳統(tǒng)的探礦方法用于場地環(huán)境調(diào)查可以實現(xiàn):
01 查明工作區(qū)地下管線平面位置、走向、埋深等基本情況;
02 結(jié)合高密度電阻率法,探地雷達法及感應(yīng)電磁法可以有效的初步查清土壤污染羽,垂直分布范圍及深度等信息,確定可能的高濃度污染物區(qū)域;
03 通過高密度電阻率法結(jié)果能準(zhǔn)確分辨出地表附近地層結(jié)構(gòu)以及潛水面的位置;
04 利用微地震和大地電阻法可以探測深層污染的分布,如石油開發(fā)對地下水環(huán)境的影響等。在現(xiàn)場資料缺失的條件下,能有效的避開地下管線,提高現(xiàn)場施工安全性和鉆孔取樣效率;對于復(fù)雜大面積場地可以協(xié)助提高調(diào)查效率,降低調(diào)查成本。
此外,在城市應(yīng)急調(diào)查中也可以發(fā)揮巨大的作用,例如探地雷達可以掃面的形式圈定整個油品疑似泄露區(qū),迅速探測泄露油品的分布范圍及深度。也必須看到,地球物理方法屬于間接測量,且受多種因素的影響,其結(jié)果的解譯除了需要專業(yè)軟件和知識的支撐,還需要豐富的經(jīng)驗,因此目前其使用率和準(zhǔn)確率均有待提高。
02 風(fēng)險評估 場地風(fēng)險評估,主要是指健康風(fēng)險評估,是估算地塊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),支撐法規(guī)為《污染場地風(fēng)險評估技術(shù)導(dǎo)則》(HJ 25.3-2014),其評估程序見下圖。我國尚缺乏針對自然環(huán)境的生態(tài)風(fēng)險評估制度。
風(fēng)險評估,第一步是危害識別,即根據(jù)上一階段場地調(diào)查結(jié)論,對地塊內(nèi)土壤樣品、地下水樣品中超過項目風(fēng)險篩選值的指標(biāo)開展風(fēng)險評估工作,一般選取各關(guān)注污染物最大值進行風(fēng)險計算。
第二步,暴露評估,包括暴露途徑和暴露量的計算。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用地,地塊內(nèi)淺層地下水未來是否作為飲用水;根據(jù)暴露情景和暴露途徑分析結(jié)果,按照《污染場地風(fēng)險評估技術(shù)導(dǎo)則》(HJ25.3-2014)的要求及方法進行各種暴露途徑的暴露量計算。
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第三步,毒性評估。毒性評估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危害效應(yīng),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。而后,根據(jù)《污染場地風(fēng)險評估技術(shù)導(dǎo)則》(HJ 25.3-2014)及 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,風(fēng)險表征。在暴露評估及毒性評估的基礎(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)要求進行污染物各種暴露途徑的致癌及非致癌風(fēng)險計算,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)、建筑物參數(shù)、污染物濃度等。受基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)展水平、時間及資料等限制,不確定性分析一般包括暴露途徑的不確定性和評估參數(shù)的不確定性分析。
風(fēng)險評估最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)。
風(fēng)險評估目前存在的普遍問題,主要包括缺乏準(zhǔn)確、可信的定量風(fēng)險評價軟件,以及一系列復(fù)雜模型的應(yīng)用經(jīng)驗,缺少針對我國的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),難點仍然是參數(shù)的確定。
03 場地修復(fù)
場地污染修復(fù),通常分為重金屬污染修復(fù)、有機污染修復(fù)、礦山修復(fù)、復(fù)合型修復(fù)四類。
Part 1|重金屬污染修復(fù) 重金屬污染土壤元素不能被降解,只會發(fā)生形態(tài)的變化和遷移。因此,各種修復(fù)技術(shù)都是圍繞“轉(zhuǎn)換或轉(zhuǎn)移”這一核心路徑來進行的。目前,重金屬污染的修復(fù)主要有兩種途徑:第一,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,減小其毒性;第二,利用特殊植物或微生物吸收土壤中的重金屬,然后將該植物除去或用工程技術(shù)將重金屬變?yōu)榭扇軕B(tài)、游離態(tài),再經(jīng)過淋洗,然后收集淋洗液中的重金屬,從而達到回收重金屬和減少土壤中重金屬的雙重目的。土壤重金屬一般有五種存在形態(tài):可交換態(tài)、碳酸鹽態(tài)、鐵錳氧化態(tài)、有機質(zhì)和硫化物態(tài)和殘渣態(tài),其生物有效性受土壤質(zhì)地、有機質(zhì)、pH、氧化還原電位以及粘土礦物等因素影響。 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)項目較為集中。在此,需要著重強調(diào)一點, 2014年國家啟動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)治理,實現(xiàn)重金屬污染耕地的糧食達標(biāo)生產(chǎn),確保國家糧食安全和人民群眾“舌尖上的安全”。因此,彼農(nóng)業(yè)部“農(nóng)田重金屬修復(fù)”與環(huán)保意義上的土壤重金屬修復(fù)稍有差異! Part 2|有機污染修復(fù) 有機污染修復(fù),一般通過以下四種途徑來減小土壤有機污染物對環(huán)境、人體或其他生物體的危害:降低土壤中既有有機污染物的濃度、固定污染物、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)移途徑。 Part 3|礦山修復(fù) 我國有色金屬尾礦產(chǎn)量巨大。江西更是我國有色金屬開采和冶煉主要省份,代表性礦種有銅、鎢、稀土等。開采原礦和對產(chǎn)生的尾礦處理不當(dāng),容易造成環(huán)境污染問題及潰壩現(xiàn)象,多種重金屬污染物(鉻、砷、鎘、鉛、鋅、錳等)會滲透到土壤中,且可能引起人工性泥石流,同時這些尾礦還具有養(yǎng)分貧乏等特點,破壞原來的生態(tài)環(huán)境,植被無法存活。典型的兩種有色金屬尾礦包括鉛鋅尾礦和銅尾礦。本文之所以把礦山修復(fù)單獨作為一類場地,是因為其對環(huán)境的破壞除了重金屬污染,一般都還伴隨著嚴重的生態(tài)破壞,有些還夾雜著其它污染,如稀土開采除了對地表植被產(chǎn)生破壞,還會造成高氨氮尾水排放和一定程度的重金屬污染;鎢的開采則產(chǎn)生含砷鎢渣形成危廢。 礦山修復(fù)即對礦業(yè)廢棄地污染進行修復(fù),實現(xiàn)對土地資源的再次利用。礦業(yè)廢棄地多以重金屬污染和礦山酸性排水污染為主,治理內(nèi)容以生態(tài)修復(fù)和污染治理為主。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)生物特征、表土條件、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因素的影響。 礦山修復(fù)措施,常見的有邊坡、尾礦的治理,土壤基層改良,礦山重金屬污染的植物修復(fù),礦山水資源的修復(fù)以及微生物修復(fù)措施。 目前植物修復(fù)在處理礦山土壤污染技術(shù)上被認為最有前景的技術(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)境中污染物效果的方法,具有原位,成本低,無破壞性等優(yōu)點。按照修復(fù)過程及作用機理,植物修復(fù)技術(shù)又可分為植物提取、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,即利用植物根系吸收富集土壤中的重金屬,并經(jīng)一系列的生理生化作用,繼而轉(zhuǎn)移到植物莖葉,通過收割莖葉及根系,達到修復(fù)礦山的目的。 02修復(fù)技術(shù) 我國土壤污染情況復(fù)雜,很多地塊由于產(chǎn)業(yè)類型的不斷變革存在復(fù)合污染情形。當(dāng)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地、采油區(qū)、采礦區(qū)、污染耕地等類型,也可簡單地歸納為城市污染場地、農(nóng)村污染耕地和采礦/采油區(qū)。在實際中,往往污染物不止一種,故常以多技術(shù)聯(lián)用的方式進行修復(fù)。實際上影響修復(fù)成功的因素除了技術(shù)的選擇還有很多關(guān)鍵的因素,包括場地條件、污染現(xiàn)狀、修復(fù)時間、有效的修復(fù)藥劑、高效和適宜的修復(fù)設(shè)備、投資和成本控制,以及專業(yè)性團隊。
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)、淋濾、降解殘留、生物富集等。主要影響因素包括有機污染物的特性(化學(xué)特性、水溶解度、揮發(fā)性、蒸汽壓、吸附特性、光穩(wěn)定性、生物可降解性和毒性等)、環(huán)境特性(溫度、日照、降雨、濕度、灌溉方式和耕作方式等)、土壤特性(土壤類型、有機質(zhì)含量、氧化還原電位、水分含量、pH、離子交換能力)。
綜上,場地污染防控技術(shù)是一門涉及多學(xué)科,與歷史污染作戰(zhàn)的技術(shù)體系,下圖對場地污染防控技術(shù)進行了歸納。從污染物深度分類,可以分為土壤污染、地下水污染和復(fù)合污染,當(dāng)然地下水污染往往伴隨有土壤污染。單一技術(shù)的研究已相對成熟,目前研究較多的是兩種及以上的修復(fù)技術(shù)組合應(yīng)用。