长江经济带石化污染场地特征与治理对策*

孙明波,吴江

1.中石化炼化工程（集团）股份有限公司洛阳技术研发中心；2.中国石油大学（北京）

一、前言

生态文明建设是我国可持续发展的重大战略，近年来，我国高度重视污染场地治理，陆续颁布《土壤污染防治行动计划》《土壤污染防治法》《建设用地土壤污染风险管控标准》等法规标准。国家的高度重视和法规标准的出台，带动了污染场地治理行业的快速发展，2019年，中央财政安排土壤污染防治专项资金50亿元，行业公开招标项目近130亿元，市场发展潜力巨大，整体上我国已启动污染场地的全面治理，进入技术与行业建设的新阶段。

长江经济带是中国经济发展的大动脉，党中央要求以共抓大保护、不搞大开发为导向。该区域石化行业发展成熟，大型石化企业有20余家，油库近300个，加油站近5万座，年生产能力约占全国的47%。石化场地状况关系我国生态文明建设，在“生态优先、绿色发展”理念指导下，如何治理长江经济带石化场地污染，是当前我国石化行业发展急需探讨和解决的关键问题。

二、长江经济带水文地质特征

（一）水文地质复杂，潜水层易迁移

长江经济带水文地质条件复杂，地下水类型较全，包括孔隙水、岩溶水、裂隙水和孔隙裂隙水等，地下水潜水面整体埋深较浅。碎屑岩类裂隙—孔隙水主要分布于四川盆地，基岩裂隙水分布于广大丘陵山区，岩溶裂隙溶洞水主要分布于西部的云贵高原，松散岩类孔隙潜水及承压水主要分布于长江三角洲平原、鄱阳湖平原及江汉和洞庭湖平原的第四系含水层中，滨海松散岩类孔隙水多为咸水，盐渍土广布。并且，在石化场地建设区，潜水区上层大多是杂填土，夹有细砂，渗透性较强，LNAPL相易在该层迁移。

（二）地表水-地下水交互频繁

就场地污染羽的迁移扩散影响因素而言，与其他区域相比，“地表水-地下水频繁交互”是长江流域石化场地水文地质的典型突出特征，沿江石化场地的地下水和江水在不同季节相互进行补给和排泄，造成污染物在地表水、地下水和场地土壤中迁移。因此，在长江经济带石化类场地污染治理中，需深刻理解地表水-地下水频繁交互条件下复合污染物跨介质传输机制这一科学问题，研究场地所在区域地下水补—径—排条件和石化场地复合污染物在土壤—地下水—地表水中迁移转化过程的动态规律，才能成功研发针对性的源修复和过程阻断等治理技术。

三、石化场地污染特征

（一）污染来源

石化生产企业在生产过程中，涉及大型炼油、化工、储运以及配套装置，污染源头主要为装置设施和管线的跑、冒、滴、漏以及突发事故，造成生产场地土壤与地下水的有机、无机以及复合污染，污染物在地下水流场动力的扰动下产生迁移，并通过有机气体挥发吸入、直接或间接接触与摄入等暴露途径，对人体健康和周围生态环境造成严重损害。存在局部污染的场地大多为20年以上的老厂区，随着石化技术革新、安全标准提高、防渗性能增强以及日益严格的环保要求，新建石化企业基本杜绝了“跑冒滴漏”的污染源头，并且针对突发事故，形成了以围堰、雨污导排、拦截沟（坝）、事故池为主的三级管控体系，有效防止事故污染物的平流和垂向扩散。

（二）污染物组成复杂

石油是十分复杂的烃类及非烃类化合物的混合物，其分子量从几十到几千，沸点从常温到500℃以上，分子结构多样。石油化工包括减压蒸馏、催化裂化、催化加氢、催化重整、延迟焦化、乙烯工艺、化纤工艺等加工工艺，最终形成燃料油、润滑油、沥青、化纤产品、有机化工原料等产品。根据调查，检出的污染物包括苯系物（BTEX）、多环芳烃（PAHs）、多氯联苯（PCBs）、甲基叔丁基醚（MTBE）以及重金属成分，这些均为石油化工的中间或末端产物，且表现出复合污染，对于治理提出了较高的技术要求。对某石化企业进行场地调查，检出的主要污染物为苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、氯苯、萘、苯并(a)蒽、䓛、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘、二苯并(a,h)蒽、邻苯二甲酸、二(2-乙基己基)酯等。

（三）污染物可衰减性

在石化污染场地，污染物整体以烃类及其衍生物为主，其可作为微生物代谢活动的碳源和能源。污染的土壤中存在丰富的微生物菌群，在长期的存在过程中，逐渐驯化产生可代谢石化有机污染物的菌株，如海考克氏菌K-39、奥德赛芽孢杆菌B-41等，该类菌群使石化场地污染物呈现可衰减性。石化企业一般为长期生产基地，为典型的工业场地规划区，场地使用方式较为固定，这为有机污染物的自然衰减提供了时间条件。通过对某石油化工污染场地地下水中污染物自然衰减识别研究表明，研究区地下水中苯和1,2-二氯乙烯的年平均衰减量分别为1611g/a,1657g/a,衰减速率分别为2.38a-1、1.97a-1。

四、治理对策探讨

（一）污染风险源控制

石化场地土壤和地下水污染风险源主要为装置设施及管线池的“跑冒滴漏”和“突发事故”，对这些污染风险源进行控制，避免“跑冒滴漏”和“突发事故”，则可实现从本质上切断场地污染物的产生，这对于石化长期可持续发展具有重大意义。可采取以下对策：通过加强环境风险识别、提高清洁生产水平、加强日常管理和完善事故应急预案等运营管理方式，进行风险源控制；针对在役企业，全面排查存在的污染风险源，对风险源进行提升改造，加强地面防渗；针对新建企业，从设计标准和技术规范上进行升级，从源头切断风险源的产生；同时采取先进配套环保技术，削减废水、废气和固废的污染量，加强配套环保设施的防渗性能，避免在三废处理过程中造成土壤和地下水污染。

（二）重污染区的原位精准修复

长江经济带是我国经济大动脉，且石化场地多沿江分布，结合生态文明建设和长江大保护的重要性，对存在污染的石化场地需进行有效治理。在治理模式中，应结合长江经济带水文地质和污染程度，进行分区治理，较重的污染区域优先进行原位修复。在原位修复中，需充分考虑长江经济带的水文地质，沿江场地地下水丰富，由于地下水蒸发潜热较高，不适合能耗较高的原位热脱附（ISTD）；地下水抽出处理技术（GPT）也会带来较大的污水处理负荷。对污染浓度较高的区域，可采取高压旋喷桩进行原位化学氧化修复（ISCO），实现重污染区域的精准注入修复；地下水循环井（GCW）技术也可有效进行有机污染物的原位精准修复，该技术可与吹脱、空气注入、气相抽提、强化生物修复和化学氧化等多种技术结合，在山西某焦化厂得到较好的应用。

（三）基于地下水动力学的污染管控

长江经济带具有水文地质复杂，潜水面埋深浅以及地表水—地下水交互频繁的特征，造成污染物在潜水层易迁移的特点。但石化场地属于易燃易爆行业，装置占地面积大，管线复杂，在生产企业大多区域难以进行有效的原位修复工程。结合长江经济带水文地质和石化场地的特征，可采取基于地下水动力学的工程措施，进行污染羽扩散风险管控，在详细的地勘基础上，构建水力运移数值模型，利用地表水/地下水交互频繁的水力联系，采用表层防控层、垂直组隔墙、水力拦截沟和可渗透反应墙的组合形式，对石化场地内的污染物进行工程管控，阻断其随地下水流场扩散迁移的范围，并在地下水下游进行污染物的截流去除，该综合管控工程（CIP）对于长江经济带的在役石化场地污染治理具有较强的可行性。

（四）结合强化衰减的场地治理模式

目前，我国污染场地治理的发展趋势，已由前期的粗放修复逐步转为以风险管控为主的综合治理模式，如重庆市探索了“源头治理―途径阻断―制度控制―跟踪监测”的风险管控模式，北京市探索了“合理规划―管控为主―有限修复”的安全利用模式。该类治理模式较为适合石化污染场地，可结合长江经济带的水文地质特征，在上述基于地下水动力学污染管控的基础上，采取强化自然衰减的技术手段，向石化场地原位注入营养助剂，强化刺激土著微生物代谢活性，降解土壤和地下水中的有机污染物，从而在污染危害可控的条件下实现污染物的强化自然衰减。

五、结论与展望

基于石化污染场地的特征，通过对长江经济带的水文地质分析，本文提出了“污染风险源控制―重污染区精准修复―基于地下水动力学的工程管控―强化自然衰减”的长江经济带石化污染场地治理模式，这对于长江经济带的生态文明建设和石化产业可持续发展具有一定的促进作用。长江经济带对我国经济的发展具有重要支撑作用，沿江石化企业众多，随着生态文明建设的逐步深入，预计该区域石化场地治理也将释放出巨大产值。