原地异位氧化技术修复多环芳烃污染场地工程应用案例

钟杰玲

（广州市第一市政工程有限公司，广东 广州 510000）

1 场地概况

1.1 污染情况

场地原为交通运输用地，先后曾由汽车维修、客运、车辆停放等不同性质的经营单位经营。根据场调监测显示，该场地部分区域土壤中的苯并［a］芘、二苯并［a，h］蒽存在超出筛选值的情况，需实施污染治理修复。苯并［a］芘超筛倍数范围为0.09～4.82，超筛深度为0～1.5 m；二苯并［a，h］蒽超筛倍数为0.82，超筛深度为0～0.5 m。苯并［a］芘和二苯并［a，h］蒽超筛点位均位于地块原车管所违章车辆停放区域。基于未来规划建设方案情境下，本地块需清挖修复的多环芳烃污染土壤方量约为297.54 m3。

1.2 修复目标值

根据项目用地规划为服务设施用地，综合比较地块风险筛选值、风险控制值，选取土壤苯并［a］芘、二苯并［a，h］蒽的筛选值0.55 mg/kg、0.55 mg/kg 作为修复目标值（详见表1）。

表1 修复目标值

2 修复方案及总体技术路线

2.1 修复范围

考虑土壤污染调查时分层为0.5 m一层，实际修复过程中挖机开挖时难以精确控制，项目对多环芳烃修复范围和修复量进行概化，将0～0.5 m、0.5～1.0 m、1.0～2.0 m，三层修复土合并为0～2.0 m一层，修复范围以三层修复范围图叠加后的外层轮廓为总的修复边界。则概化后的修复量为297.54 m3。

2.2 修复模式与修复技术的选择

2.2.1 修复模式

污染场地修复按照操作地点不同可分为原位修复和异位修复两类，原位修复是指在污染土壤的现场就地对污染物进行处理；异位修复是先清挖污染土壤，再对污染物进行处理，最后再将修复后的土壤放回原处的修复方式。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。该污染场地污染层为0～2米的表层土壤和上层土壤，基坑开挖深度不大，施工操作较为简单；地块内的污染区域集中在地块西侧，东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等因素，选择原地异位修复的模式。

2.2.2 修复技术

选择污染场地的修复技术不仅要考虑到场地污染的特征，还要将经济、环境等多种因素纳入考虑范围。

该污染地块的待修复的目标污染物为多环芳烃，修复土方量较小，污染物种类较为简单。针对半挥发性有机物的修复技术，主要包括热脱附、土壤淋洗、化学氧化等，以上三种修复技术均能实现该场地污染土壤的修复，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，进一步分析后得出结论：

（1）热脱附工艺需要安装热脱附装置及废气处理系统，对于修复土方量较小的项目而言，设备投入成本较高；

（2）土壤淋洗可处理多种污染土壤，但比较适合砂土，过程可能产生大量的洗土废水，必须配备相应的淋洗液处理及回用设备；

（3）化学氧化在工程实施上较简单，适合处理挥发性、半挥发性有机物，处理效果好，对于修复土方量不大的项目而言，处理成本适中。

因此，选择原地异位化学氧化技术对目标地块的多环芳烃污染土壤修复。

2.3 总体修复技术路线

具体的施工技术路线如图1所示。

图1 异位化学氧化修复技术路线

3 修复工程实施

3.1 修复前准备

3.1.1 修复车间建设

建设多环芳烃修复车间，用于污染土壤修复及暂存。修复车间占地面积约450 m2，采用钢结构大棚，地面采用混凝土硬化，车间内设置喷淋头进行降尘。多环芳烃修复车间实行分区管理，共分污染土壤预处理及暂存区、疑似污染土暂存区，清洁土暂存区等。

3.1.2 清挖转运

（1）测量放线

依据设置的测量基准点及污染土壤拐点坐标，对污染土壤修复区域边界点进行现场测量放线。将污染土壤拐点坐标值逐一输入RTK，随后进行复核，现场测量放样。当一块污染土壤区域内拐点坐标放样完毕后，采用生石灰沿绳撒线，在地面标出明在地面标出明显边界线，定位测量工作完成。

（2）污染土清挖转运

污染土壤开挖采用PC200挖机进行开挖，开挖深度为2 m，开挖完后直接装车转运至修复大棚暂存，等待后续修复。清挖过程由于开挖区域贴近红线，红线外侧有厂房，基于安全考虑，采取分层分区采样验收的方式进行开挖。第一次开挖未开挖至边线，距离边线有1.18 m，实际清挖多环芳烃污染土壤264 m3。后续根据自检结果，显示多环芳烃污染区域贴近红线1 m范围内，由于该部分土壤无法进行开挖施工，仍存在多环芳烃超筛的情况，对该范围先进行阻隔墙施工，再清挖靠红线的污染土，二次清挖土壤方量为35.4 m3。

3.2 修复实施

污染土壤转运至车间后，添加药剂进行搅拌，搅拌完成后洒水进行养护。如一次修复不达标，则加药采取二次修复，二次修复药剂添加比例与第一次相同，直至修复合格。

3.2.1 修复药剂

该项目选择过硫酸钠为氧化剂、生石灰为活化剂进行修复。对过硫酸钠进行活化产生自由基，热、碱、辐射等方式，使其内部的分子键断裂生成具有高氧化性的自由基团。该污染地块修复工程中，采用生石灰促使过硫酸钠的-O-O-断裂，产生具有强氧化性的硫酸根自由基（SO4-），然后通过电子转移方式与目标污染物发生反应，污染物则被氧化分解成为毒性更小的产物或无毒的产物，从而达到降解目标污染物的目的。采用生石灰既提供了碱性的反应环境，又通过生石灰的放热提高反应温度。其反应过程如下：

根据基坑采样结果，多环芳烃污染土壤整体污染程度较低，选择逐步添加的方式进行修复。根据小试结果，化学氧化药剂添加比例为：氧化钙6%、过硫酸钠3%。

3.2.2 药剂添加剂搅拌

该污染地块共进行了2次清挖，转运至车间内污染土壤体积分别为264 m3、35.4 m3，按照密度1.8 t/m3计算，污染土壤重量分别为475.2 t、63.7 t。污染土壤修复效果取决于污染土壤于药剂的混合程度，先后投入生石灰、过硫酸钠进行混合，每种药剂添加后用筛分斗搅拌一次，整个修复过程采用筛分斗进行混合两次，保证其混合均匀。具体添加比例情况如表2。

表2 药剂添加情况

3.3 堆置养护

土壤加药修复完成后进行转堆，采用挖机将土壤修成棱台形状，为保证氧化药剂的修复拥有一个适宜的反应环境，应保持土壤湿润，洒水使土壤保持湿润泛水状态，洒水后用苫布覆盖，在修复车间内进行养护，养护时间为3 d。

3.4 阻隔墙施工

该项目多环芳烃污染区域贴近地块红线，红线处建有交界隔墙，基于安全考虑，首次清挖未对该区域贴近红线1 m范围内的土壤进行开挖。根据首次基坑自检结果，该区域贴近红线1 m处的苯并［a］芘的浓度超出筛选值，且越靠近红线浓度越高，污染源可能位于地块外侧的交界地块，靠近红线的基坑侧壁需要继续清挖。为避免地块内土壤再次受到污染，在该范围内进行阻隔墙施工，施工过程将污染土清挖，并及时换填混凝土。

阻隔墙施工分为两部分，包含挡土墙施工和土方换填施工。挡土墙施工按照设计配钢筋进行施工，挡土墙长15 m，上宽20 cm，下宽50 cm，高2 m，采用C20商品混凝土一次性浇筑成型。挡土墙浇筑成型稳固后，将挡土墙与红线边界之间的污染土壤进行清挖，然后换填C20商品混凝土，混凝土一次性浇筑成型（长15 m，宽1.18 m，高2 m）。详见图2。

图2 阻隔墙施工区域及墙体示意图

3.5 修复效果检测与评价

异位修复后的土壤应在修复完成后、再利用之前采样检测。修复单位按照《污染地块风险管控与土壤修复效果评估技术导则》（HJ 25.5-2018）中的要求制定了土壤修复效果自检方案，包括基坑清理效果自检和修复土壤自检。经自检合格后，修复后的土壤回填基坑。最后进行污染地块修复项目的竣工验收监测及评估。

3.5.1 基坑自检

基坑采样单元的布设主要依据《污染地块风险管控与土壤修复效果评估技术导则》（HJ 25.5-2018）标准中的密度和深度要求：基坑面积在100～1 000 m2之间，坑底设置3个采样点，侧壁设置5个采样点；基坑深度大于1m，侧壁进行垂向分层采样，分别采集上（0～0.2 m）、下（0.2～2 m）两层样品。基坑采样检测点位布置如图3。基坑检测结果（见表3）显示，苯并［a］芘和二苯并［a，h］蒽的结果均低于修复目标值。

表3 基坑自检布点及检测结果

图3 基坑采样检测点位图

3.5.2 修复土壤自检

修复土壤分成2个体积不等的堆体，1#堆体高度为1.5 m，在每个采样单元的中心位置分别采集上（0～0.2 m）、中（0.7～0.8 m）、下（1.4～1.5 m）三层土壤，等量混合成1个样品进行检测；2#堆体高度为0.8 m，每个采样单元中心位置采集1层土壤检测。修复后土壤采样检测点位布置详见图4。经检测，修复土壤的苯并［a］芘和二苯并［a，h］蒽的结果均为ND，远低于修复目标值。土壤修复检测结果见表4。

图4 修复土壤采样检测点位图

表4 修复土壤检测结果

3.5.3 验收检测与修复效果评估

经自检合格后，修复后的土壤回填至基坑，最后进行项目的竣工验收监测，验收检测报告数据如表5。由验收检测数据可见，经原地异位化学氧化修复，该地块的多环芳烃均低于修复目标值，污染土壤修复技术可行，修复效果明显，达到了土壤治理修复的目标。

表5 修复效果比对表

4 结语

该项目采用原地异位化学氧化技术对多环芳烃污染地块进行了工程治理修复，修复效果评估表明：苯并（a）芘和二苯并（a，h）蒽均达到了预期的修复效果。当相邻地块与本地块交界红线附近存在污染，相邻地块尚未启动修复程序时，应当采取阻隔墙等必要的工程隔离措施，以防止相邻地块的污染物向本地块扩散，消除相邻地块的污染影响是土壤修复的重要内容之一。