异位土壤淋洗技术修复污染场地的分析——某重金属污染场地土壤修复方案设计

徐浩天

（上海清宁环境规划设计有限公司，上海 200050）

对于受重金属污染的建设用地，可采用的修复技术包括固化稳定化、土壤淋洗、水泥窑协同处置、阻隔填埋、植物修复等[1-2]，其中固化稳定化与土壤淋洗技术处理效果好，耗时短，是最常使用的修复技术。固化稳定化作为一种阻断传播途径的修复技术，其原理是将污染土壤转变为固体或是低溶解度、低迁移性的物质[3]。2018年12月，生态环境部发布了《污染地块风险管控与土壤修复效果评估技术导则（试行）》，其中规定固化稳定化作为风险管控技术措施，修复后的土壤需进行后期环境监管，使得固化稳定化技术在修复周期与经济成本上均不再具有明显优势，而土壤淋洗技术可直接去除污染源，削减土壤中重金属的含量，其越来越受到土壤修复行业从业者的重视。

本文以某重金属污染场地为例，介绍异位土壤淋洗技术在污染地块修复方案设计中的应用，以期为今后的行业研究工作提供参考。

1 场地概况

1.1 污染情况

某地块在上世纪40年代开始即为金属铸造厂，后续拟规划作为商业用地使用。经前期初步调查、详细调查及人体健康风险评估，场地内土壤中超过人体健康风险可接受水平的污染因子包括4种重金属，分别为锑、铜、砷、铅。污染层为0～2 m的表层与上层土壤，修复目标值结合风险评估结果最终选用《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》第二类用地筛选值。地块关注污染因子检出浓度及修复目标值如表1所示。

表1 关注污染因子检出浓度及修复目标统计（mg/kg）

1.2 土壤性质

该地块表层土壤为杂填土，根据前期调查采集样品的土工试验分析结果，地块0～2 m内的表层与上层土壤以砂、砾为主，占全部土壤颗粒的80%以上，粉粒与粘粒所占比例较小。

2 修复总体思路

2.1 修复模式确定

按照修复处置地点的不同，土壤修复处理模式可分为原位修复及异位修复两类。原位修复是指在污染土壤存在的现场就地对污染物进行处理；异位修复是将污染土壤从现场移出，再对污染物进行处理，最后再将修复后的土壤放回原处或其他地方的修复方式。异位修复根据对污染土壤的处理地点是否在原场地内又可以细分为原地异位和异地异位。

原位修复对环境的扰动较小，空间占用小，但对施工工艺的要求较高，短期修复效果的可控性较差。异位修复施工工艺要求较低，工期较短，但对环境的扰动性较大。

本项目地块内的污染区域集中分布于地块北侧，南侧的空地可用于污染土壤开挖后的暂存与修复，且考虑到项目周期较为紧张、二次污染防控要求较高、规划用地类型的敏感性等因素，最终选择原地异位修复的模式。

2.2 修复技术筛选

该污染地块的待修复介质是土壤，待修复的目标污染物为重金属。针对重金属污染的修复技术主要包括物理修复、化学修复、植物修复等[4]，其中如电动、电热等物理修复技术以及植物修复技术的修复周期较长，修复效果难以把控，因此不适用于该地块。经过初步筛选，较适用于该地块的修复技术包括异位固化/稳定化技术、异位土壤淋洗技术及水泥窑协同处置技术。

从技术性、经济性、环境和安全性等方面对修复技术进行评价和比选，以上3种修复技术均能实现本场地污染土壤的修复，进一步分析后得出以下结论：

（1）选用固化稳定化技术修复后需进行场地环境后期监管，监测周期较长，与用地计划相矛盾；

（2）污染土壤中重金属含量较高，采用水泥窑协同处置可能会造成水泥品质下降，且污染土壤长距离运输易产生二次污染；

（3）污染层土壤中砂砾含量高，淋洗修复效果较好[5]。因此初步选定异位土壤淋洗技术作为本地块的修复技术。

3 技术可行性评估

通过小试实验对选定技术的可行性进行评估，同时获取关键工艺参数，为后续修复施工提供参考依据。

影响土壤淋洗修复效果的工艺参数主要包括淋洗剂种类、淋洗液浓度、淋洗时间、土水比等。土壤淋洗剂主要包括无机淋洗剂、无机螯合剂、有机酸类螯合剂以及表面活性剂[6-7]，其中无机淋洗剂及螯合剂对重金属的淋洗效果较好。小试实验主要征对以上关键工艺参数进行设计，选择盐酸、柠檬酸、琥珀酸、草酸、乙二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na）作为淋洗剂参与效果比选，实验流程为：

（1）采集污染最为严重的点位样品，晾晒风干后过筛；

（2）配置足量不同药剂种类、浓度的淋洗液；

（3）按照设定的土水比添加土壤样品与淋洗剂，并按设定的淋洗时间进行振荡，水平振荡速率设定为120次/min，翻转振荡速率设定为30 r/min；

（4）振荡后的泥水混合样品经滤纸过滤出土壤并风干后，进行目标污染物浓度的检测分析。

小试实验参数及结果详见表2与表3。

表2 小试实验参数表

表3 重金属去除率结果汇总表

根据小试实验结果分析可知，同样浓度下无机酸（盐酸）的淋洗效果最好，淋洗剂浓度对淋洗效果的影响较大，土水比及淋洗时间相较下对淋洗效果的影响较小。浓盐酸具有强挥发性，有爆炸的风险，对药剂管理及使用的要求较高，且其属于易制毒管制化学药剂。因此不选择盐酸作为该地块污染土壤的淋洗剂。高浓度的柠檬酸溶液对目标污染物的去除率较高，且柠檬酸常用于食品加工业，使用的危险性较低，成本较低，因此选择柠檬酸作为淋洗剂。

4 方案深化设计

4.1 划定修复范围

项目以地块规划红线为边界，考虑实际施工开挖原则（区域规整化、截弯取直）、后期测绘的便捷性以及边界处插值误差，结合项目地块内关注污染物的空间分布特征，以修复目标值划定各污染层的待修复范围，读取各开挖控制点的角点坐标。

4.2 规划修复场地

根据项目实施工艺对施工场地的平面布置进行设计。平面布置设计应遵循科学、紧凑、合理的原则，尽量减小施工场地占用面积并利用原有道路等可以再次使用的设施。

该地块采用原地异位淋洗的修复技术，后续施工的主要功能区包括开挖土壤暂存区、土壤预处理区、土壤淋洗区、修复后土壤堆存区、废水处理区、药剂仓库、办公生活区、施工便道以及其他必要的配套设施。

4.3 环境管理要求

异位土壤淋洗涉及的主要工序包括基坑排降水、污染土壤的开挖和短驳、土壤预处理、淋洗修复、废液处理与排放等，如果不采取有效的二次污染防止措施，很可能会因为施工产生的异味、扬尘、噪声、废水排放等对周边环境造成影响，因此须明确施工过程中的二次污染防治措施。项目施工过程中产生的固体废弃物主要包括施工材料的包装袋与零星散料、废弃劳保用品、沉淀池底泥、废水处理残渣以及施工人员产生的生活垃圾，产生的大气污染物为扬尘以及修复施工设备与运输车辆产生的尾气，可能产生的废水主要包括基坑积水、淋洗废液[8]、清洗废水以及生活污水。通过相应的措施减少扬尘、噪声、废水、固废的产生，收集产生的废水及固废并进行无害化处置，以防修复工程产生二次污染。

5 结论

（1）对于土壤受重金属污染的场地，选用淋洗修复技术可直接去除污染源，修复后土壤可回填至原基坑，实现土壤的资源化再利用。

（2）无机酸、无机螯合剂以及有机酸螯合剂对重金属均有一定的淋洗效果，其中有机酸类螯合剂使用方便，成本可控，较适用于作为重金属污染土壤的淋洗药剂。

（3）淋洗剂的浓度对淋洗效果的影响较大，可通过提高淋洗剂浓度的方式增强淋洗效果。

（4）异位土壤淋洗工艺对二次污染防控的要求较高，需结合多种措施降低修复工程对周边环境的影响。