加油站场地调查及污染土壤和地下水修复方法研究

蔡子波(中石化销售股份有限公司湖北咸宁石油分公司，湖北 咸宁 437100)

0 引言

石油工业是我国经济发展重要的支柱产业，但同时石油加工过程中涉及到多重复杂的步骤和工序，会产生一定的污染，对环境保护带来压力。加油站是石油制品的售卖出口，直接关系到社会生产和人们的生活。随着近年来人们环保观念的提升，加油站土壤和地下水污染问题也逐渐开始受到人们的重视。

1 理论概述

1.1 场地调查

场地调查，首先是通过搜集调查场地的资料、进入现场勘察、与现场的人员进行交流等方式，对调查现场的污染情况进行了解和识别，同时根据环境的接受能力，判定现阶段该环境的污染是否在合适的范围内。若想进一步提升鉴别的准确度，需要调查人员查阅一系列资料，例如被调查场地的环境信息、场地周边的自然环境信息以及政府颁布的相关文件等。根据搜集到的资料，识别场地的环境情况，如果环境情况良好，场地调查就此结束，如果环境情况不符合标准，则需要进入初步调查阶段。

初步调查阶段中，需要对场地的土壤或者地下水进行采样调查，得出其中污染物的含量和种类等信息。确定采样点需要结合被调查场地的面积，以5 000 m2为中间值，面积在5 000 m2以下，采样点至少为3个；面积超过5 000 m2，采样点至少为6个，具体的数量可以结合实际情况进行调整。如果采样后的数据结果在国家关于污染物标准的范围之内，就可以在完成不确定性分析之后，结束调查工作。如果调查结果严重超标，则需要进行下一步的调查。

1.2 加油站污染

石油加工制造业是污染性较高的行业。随着经济的不断发展，加油站的数量也在不断增加。近年来，我国关于加油站油品泄漏事件频发，不仅影响加油站的正常经营，严重的还会危害群众的身体健康。当前越来越多的社会群众和政府部门已经开始意识到土壤和地下水污染带来的危害。与发达国家相比，我国关于污染预防和治理的技术和能力都存在一定差距，在制定政策方面还尚未健全。在实际的加油站中，加油机和洗车房主要位于地上，储油罐和输油管则主要在地下。这些设施都有可能造成油品泄漏，污染地下水和土壤环境。这里列举几种常见的情况：加油机如果不定期维护，可能会导致油品泄漏事故；如果洗车房不注意洗车之后的流水，很容易导致油和水混合之后渗透到地下，污染土壤；地下的储油罐和输油管长期和地下的空气以及水分接触，很容易生锈，造成油料的泄漏；加油站路面长期受到车辆的挤压，会造成地面的沉降不均，诱发油品渗透。除此之外，还有非常多加油站污染，一部分可以直接看到，另一部分发生在隐蔽的位置不易被发觉。

下面简要介绍加油站污染的特点。加油站油品本身是一种极易挥发、有毒性、易扩散和易致癌的物质。油品易挥发的性质会造成大气污染，其中的挥发性物质已经被列为PM2.5的主要成分。易扩散性的性质会造成土壤和地下水污染。易致癌的性质会造成员工及周边居民的身体不适。有数据显示，多环芳烃中的一些物质是引发癌症的原因。长期在高浓度石油制品环境中工作，轻者会造成头晕呕吐，严重的会引发癌症。因此，在对加油站污染进行修复时，需要结合油品本身的性质，规范加油站工作的操作流程和规章制度，重视油气回收系统的建设，根据不同类型的加油站污染，选择合适的修复方式。

1.3 污染土壤和地下水修复

污染土壤修复主要是指通过物理、化学、生物、生态学原理，并采用人工调控措施，使土壤污染物浓(活)度降低，实现污染物无害化和稳定化，以达到人们期望的解毒效果的技术措施[1]。从现阶段的污染土壤修复方法的发展来看，主要有使用植物进行修复、利用微生物进行修复、使用化学手段修复、使用物理手段进行修复以及综合性的修复等。其中物理、化学、生物的修复手段已经成熟，并且在修复过程中也取得了良好的效果。主要修复的内容，是由有机污染物和重金属引起的土壤污染。对污染土壤实施修复，可以避免污染物进入土壤影响农作物的生长或者居民的正常食用。这项修复内容能够有效保护土地资源，实现土壤的可持续使用。

地下水修复是指使用一定的方式，将地下水的水质恢复到原有的状态。常用的方式包含抽提、气提、生物修复、渗透反应墙等[2]。地下水是人类可用水资源的重要组成部分。人类可使用的淡水资源占比本身就很少，一些工业生产中排出的废水、废渣又已经影响了一大部分淡水资源，同时，石油输送管道和储存罐一旦发生破损，将会对地下水造成严重的危害，使得淡水资源的紧张形势更加严峻，甚至还有可能影响到人类的正常生活，例如生活用水、饮食安全、生态环境等。因此，地下水修复必须尽快提上日程，不能仅仅将其作为环境问题来处理，而是应该当作一个影响全人类的综合性问题来解决。

2 环境调查的步骤

2.1 钻孔取样

在环境调查开始时，需要先进行钻孔取样。钻孔的工作需要由专业的钻探分包商完成，钻探过程中需要环境学者给出建议，使用的钻机必须符合钻探工作的标准。先是确定钻孔的位置，在钻孔时，需要先用手钻进行地下结构的探测，明确地下结构和设施后，就可以使用机械钻探工具完成钻探。

钻孔时，每隔50 cm就要进行一次取样，要用手钻的取样器进行采集。钻探的深度以靠近地下水的位置为宜。取出的土壤需要进行观察，确定土壤的类型、鉴别土壤是否被污染以及主要的污染物等。这些信息都需要及时记录下来。为便于识别工作的进行，可以使用离子化检测器(PID)连续筛查土壤中的挥发性气体，以便识别土壤样品是否受有机物污染[3]。通过检测器得出的数据选择出适合送去实验室的土壤样品。确定送去实验室的样品要进行密封处理，并在外部做好标签，将其放置在40 ℃以下的保温箱中，避免其中的污染物发生变化。在取样的过程中还要注重取样器的清洁，每次取样之后都要进行清洗，避免污染土壤中的污染物质交叉污染。

2.2 安装地下水监测井

在完成土壤的钻孔和取样之后，就可以安装地下水监测井。一般使用63 mm口井的PVC管和井筛，将土壤浅孔转化为永久地下水监测井[4]。需要注意几点，首先，井筛的缝宽需要控制在0.4 mm左右，安装钻探时，地下水位应在10～200 cm。其次，要使用滤砂充填钻孔和PVC管之间的缝隙，隔绝地表水和地下水。安装完成之后，可以进行洗井步骤。在取样之前，需要先提取约为井水体积2/3的地下水，便于取样。最后，将取样的地下水放入样品瓶中，要做好密封和编码处理，将其送至实验室进行化验。同样需要注意样品的存放温度要控制在40 ℃以下。

2.3 进行地下水采样和监测

监测井安装以及洗井工作完成之后，就可以对地下水进行采集。首先，要确定地下水的水位，需要使用到油水界面仪。其次，使用提取地下水的水管进行取水，水量需要控制在3倍井水体积的量。当所有监测井都采集到一个地下水样品之后，需要采集一个重复样品送至实验室。

2.4 位置和高程测量

在监测井安装完毕后，对各个监测井进行位置和高程测量。这个步骤的主要目的是计算地下水的高程，明确地下水的流向以及可能的污染走向。

2.5 质量控制

质量控制就是保证样品和重复样品是相同的。因为，在实验室进行化验分析时，需要同时拥有一个地下水和重复样和一个空白运输样。此外，实验室在进行样品分析时，也需要保证样品内部的质量控制。

3 风险评估

完成场地环境调查之后，需要进行风险的评估，这个步骤主要是鉴别加油站污染的程度以及会对人体造成伤害的程度。风险评估是修复工作重要的参考依据，也是制定修复计划的标准来源。一般来说，对加油站的污染进行风险评估，主要分成两个等级，第1个等级是层级1(Tier1)，这个等级主要是确定该污染场地是否需要进行污染修复；第2个等级是层级2(Tier2)，这个等级是确定修复工作中的目标值。风险评估计算可以参考HJ25.3—2014《污染场地风险评估技术导则》中的要求。

Tied1的风险基准值是根据污染物的毒理学参数、暴露模型及参数、受体特征、可接受的风险系数等内容计算得出的[5]，其最大的优点就是不受场地的限制，也不需要建立额外的场地参数。不同于第2个等级低的数值，Tied1的数值更加保守。使用Tier1进行风险的预估，能够计算出所有和石油制品类污染相关的污染物，并且这种计算模式的适用性更强，原因是无论被检测的场地拥有怎样的气候条件、环境条件等，Tied1都能对污染物进行精准的风险预估，且预估值是多种介质中污染物的具体数据。

Tier2风险评估相当于是Tied1的升级版，其中增加了场地特征的参考参数，并且能精确检测到污染物的浓度。增加的参数中包含土壤、地下水、空气以及建筑物等多种受体，涵盖的范围广泛。使用参数能够计算出不同受体受到污染之后的风险值，主要是致癌风险。致癌风险有规定的等级，计算人员可以对比、判定污染场地的污染程度是否影响人体的健康，以及是否能拥有致癌风险。这一评估结果对之后的修复工作有着明确的指导意义。

4 修复方法

在开始正式修复之前，需要制定完善的修复方案。这时就需要参照上一步的风险评估结果。风险评估中能够对危害进行识别、评估毒性的等级，还可以对土壤和地下水进行风险控制值的计算。在危害识别这一步骤中，最重要的就是建立模型，通过模型展示污染源的产生以及迁移途径，最终形成受体污染的全过程。根据识别的结果，可以判定土壤和地下水的风险等级，预测可能受到污染的潜在受体，以及对人体的影响情况，进而制定合适的修复方案。修复方案中使用的修复方式多种多样，并且随着技术的不断进步，开始有了更多高效、低污染的技术手段，但是很多技术缺乏丰富的实地使用经验。因此，目前在修复工作中，使用频率最高的主要有3种方式，分别是物理修复、化学修复和生物修复。这3种修复方式可以单独使用，也可以结合使用。下面笔者就针对这3种修复方式进行介绍。

4.1 物理修复

物理修复主要有3种方式：第1种是污染土壤淋洗法。顾名思义，污染土壤淋洗法就是使用淋洗的方式将土壤中的污染物冲刷出来，冲刷出的污染物会和水流流向预先建设好的抽水井中，使用抽水井将混合起来的污染物抽出，并采用修复的方式实现对土壤和地下水的修复。使用这种修复方法能够将污染物和土壤分离开来，一方面能够避免污染物继续渗透带来的消极影响，另一方面能够节省用于修复的时间。第2种物理修复的方式是地下水抽出。这种方法需要借助地下水监测井，在抽出之前先要按照修复场地地下水的流向以及污染的区域划定抽出范围，然后在适当的位置安装抽水泵，将被污染的地下水抽至地面上，进行接下来的修复处理。这种方法的使用成本较低，环境优势较大，适用于一些污染程度较小的土壤和地下水修复，对一些污染程度较大的效果并不明显。第3种物理修复的方法是气相抽提法。这种修复方法是利用了大气压强和抽提气压之差，这样被污染的土壤中一些易挥发的污染物就可以通过抽提的方式提取出来，对这些抽提出的污染物可以进行后续的处理，以达到修复被污染土壤的目的。这种方法的优点就是操作简洁、成本较低，但是这种方式存在一定的局限性，那就是修复的对象较少，只针对容易挥发的污染物有明显的作用，而实际上被污染的土壤中会有非常多不易挥发的污染物。

4.2 化学修复

化学修复主要有2种方式：第1种是渗透性反应墙技术，这种方式需要借助渗透性墙体，在墙体中会放置一些用于化学反应的药剂，将墙体安装在地下水的污染源头，可以起到很好的修复作用。被污染的地下水在经过渗透墙时，一部分污染物会和墙体中的化学试剂发生反应，将污染物降解成易于处理的物质。除了发生化学反应之外，渗透墙还可以起到阻隔污染的作用，安装的渗透墙能将一部分污染物控制在污染源头，避免污染物的扩散。这种技术主要使用在一些含有金属或其他溶解性污染物质的地下水中。但是这种技术对环境有一定要求，大部分的加油站场地并不能使用这项技术。因此，大部分加油站使用的是第2种化学修复的方式，即原位化学氧化修复。第2种是原位化学氧化修复技术，这种技术需要使用到环保监测井。通过监测井将具有修复作用的化学试剂注入被污染的地下水中，其中一部分污染物能够和化学试剂产生反应，加快污染物的分解。目前，绝大多数污染物都可以使用这种修复技术达到修复目的，这种修复技术使用最多的化学氧化药剂是过氧化氢，且修复方式对加油站的污染治理有非常明显的作用。该技术的优点是设备简单，在进行修复时不会对加油站的正常运行造成影响。

4.3 生物修复

生物修复主要有两种技术：第1种是自然衰减。自然环境本身拥有一定的自我净化能力，土壤环境也不例外，其中的微生物可以分解一些污染物，起到修复土壤的作用。但是这种修复方法不单独使用，通常是结合其他的方式共同使用。使用这种方法需要制定一个长期的监测方案，用于监测土壤中污染物的变化情况。这种方法在使用过程中的局限性较大，只能使用在一些污染物成分较为简单、污染程度较小的区域，并且这种方式生效的时间较长。但是加油站的活动较为频繁，并不适用于单独使用自然衰减的方式。因此，如果要使用这种方式修复地下水和土壤的污染，就需要结合原位化学氧化修复，一方面能够保证不会产生新的污染物，另一方面也可以加快修复的时间。第2种是地下水曝气修复。这种方法需要借助注气井，将压缩空气注入到地下水饱和区。压缩空气可以渗透到地下水饱和区，并带动一些挥发性较强的污染物上移至土壤表层[6]。这种方式适用于污染物种类为挥发性有机物污染的环境中，尽管修复的成本较低，但是单独使用的效果不佳。

5、 关于加油站污染对策的建议

加油站污染大多是长期累积造成的。因此，笔者将从以下提出建议，以降低污染物的产生，帮助加油站实现更好的运营和建设。第一，无论是加油站的工作人员，还是周边的居民，都尽量避免饮用地下水，特别是一些已经遭受到污染的加油站，更要避免直接饮用地下水。避免污染物渗透至地下水后被饮用，影响身体健康。第二，要定期对加油站内部的地面进行保养和维护。如果发现地面开裂要及时修复。水泥地面在建设时，要使用高质量的水泥，并且尽量加厚水泥的厚度，同时提升水泥地面的使用年限，降低污染物的渗透和上移。第三，在设计加油站的内部结构时，尽量避免地下室或者封闭性的结构。一方面能够避免这类型结构对污染物的累积，另一方面能够降低风险系数。建筑物的外部结构要保证厚度，减少污染蒸汽的渗透。

6 结语

加油站关乎一个地区的经济发展，也关乎到周边居民的健康，因此，要重视对加油站污染土壤和地下水的修复工作，选择更有效的修复方式，以降低污染影响的范围。