基于保护地下水的土壤修复目标层次化制定方法分析

唐智洋，钱 涌，宋亚丹

（苏州市宏宇环境科技股份有限公司，江苏 苏州 215000）

我国城市化步伐的加快，推动了产业结构的调整，使我国重污染企业、工厂因此被迁移或关停，导致大量的污染场地被弃管或直接遗弃，要治理这类污染场地，就要对其进行评价然后进行修复，这就需要建立标准的评价和修复方法。污染场地的评价和修复的关键环节就是地下水和土壤的修复目标。但是，目前不少通用的标准都不适合我国的污染场地，在开始修复工作时，因为无法对修复目标的设定值进行判断，导致因修复的技术、周期和费用的问题而无法完成修复任务。健康风险评估方法已经成为国外污染场地修复目标值的主流方法，在我国也扩大了使用范围，这种方法在保证身体健康的基础上，对场地污染进行目标修复。受淋溶作用的影响，地下水被土壤中的污染物所污染，使饮用水资源缺乏。所以，必须制定基于保护地下水的土壤修复目标的方法，来保护污染场地的地下水资源环境。目前，国内已有一些针对人体健康制定的土壤目标修复技术，但对保护地下水的程度还不精准，因此，必须结合国外现有的土壤目标修复方法，以及我国污染场地的实际情况，研究制定适合我国土壤修复目标层次化的方法。本文以某石化工厂的污染场地的情况为研究对象，对其土壤目标修复层次化方法进行分析，将研究结果通过和国外修复技术进行专业对比。

1 研究材料和研究方法

1.1 研究区域的选择

现在以某石化工厂污染场地作为研究区域，渣油和污水是这个污染场地土壤和地下水资源污染的主要因素，地表不足1.5米深度范围内是污染物质主要聚集区域。该研究通过目标区域的环境调查和采样分析、进行测试，了解污染场地具体污染情况。通过分析检测土壤中挥发性有机物和半挥发性有机物，得出污染场地污染成分种类达到的最高值，了解到污染场地北侧污染程度最高，其它区域污染程度较轻。该污染场地土壤主要粉细沙为主，渗透系数低，场地地下水层较深，水利坡度小。这层地下水下游分布几个饮水井，呈零星状，并且距离污染场地较远，污染场地地下水资源不是农业生产和居民生活用水来源。综合来看，污染场地的土壤不会影响下游水资源。

1.2 目标层次化评定框架的制定

污染场地下游饮水资源受污染物的影响要经历四个过程，总体来说就是污染物到土壤，土壤到地下水，地下水上游流入下游，下游到饮水井。将其细化可以进行如下区分：第一，污染物以固体、液体和气体分配于土壤，第二，污染物通过降水从土壤孔缝中流出并穿透缺水土层来到地下水表面，第三，与污染物结合的渗入水体同地下水相混合，同时又被地下水稀释。基于保护地下水的土壤修复目标框架的构建，可以采用层次化评估方法，根据污染物复杂的迁移过程，从而制定了以下三个层次的土壤修复目标：第一层次目标评估，可以假定污染物在土壤中完成衰减和三附作用，来判定是否启动对土壤的风险评估工作。如果选择的样品评估的质量分数低于规定值，就可以认为该样本所处地域的土壤污染，对地下水污染程度风险较小，否则就要选择适合的技术进行下次评估，从而使目标修复工作合理性。对于第二层次评估模型，除了要考虑第一层次评估的问题外，还要考虑污染物在空气中的吸附作用，从而获得更多的土壤性质参数。如果第二层次目标的修复工作效果仍然不被接受，就要进行第三次评估。第三层次目标修复工作，要获取水层的相关特性，来确定修复目标的评估，这可以将饮水井的水质控制在合理的范围。因此，在制定目标层次的评估框架时，要结合实际的经济和技术水平，对污染场地进行全面准确的检查，这样才能提高评估结果的准确性，同时还要综合修复成本和调查成本的因素，既要达到目标修复评估的合理性，也要把目标修复控制在经济可承受范围内[1]。

1.3 分层取值目标修复模型

在第一层评估模型的基础上，制定耦合地下水资源的稀释模型，第二层评估模型以第二层为基础，以此类推，使污染物在土壤中存在的气、固、液的三种形式的稀释达到平衡，进而使稀释后的污染物液质在地下水表面和地下水混合中达到平衡，污染物在饱和地带迁移的过程要考虑吸附、扩散和衰减的作用，从而降低非饱和地带的衰减系数，在污染物的气体地带中，也要考虑迁移过程的吸附、扩散和衰减作用，还要考虑对流作用，为了使这一阶段工作合理完成，就要采用简单的非饱和稳定流溶质的迁移模型。

1.4 分析目标修复模型的敏感性

第三层次的评估模型所取得的目标，相对第一层次和第二层次的目标情况来讲，虽然达到了修复周期的缩短以及修复成本的下降，但因实际污染场地的地质条件，水文条件等因素差异变化的影响，就会导致评估结果不准的的情况出现，也可能导致目标修复不能达到保护地下水的目的，甚至会因为过度的修复导致地下水资源环境和土壤质量遭到更大的破坏。所以，必须要对设计更多参数的第三层次进行更精确的敏感性分析，调整影响评估结果的参数，并在评估过程中不断地完善、提高参数的精确度，从而获得更有效的目标修复评估结果[2]。

2 目标修复结果的探讨

2.1 第一层次目标修复结果

如果只对污染物通过气、固、液三相的分配与地下水的混合过程进行考虑，第一层次修复日标中，污染物成分中苯是超标率最高的，这种成分的污染物质，更容易由颗粒的状态通过溶解吸附的作用输送到地下水中，从而使场地地下水资源受到污染。因此在关注基于第一层次修复目标的污染物待修复范围时，还要同时利用栅格叠加的方法，研究各层土壤的待修复范围的参数。如果所选择区域修复范围内的土壤污染范围大于表层土壤的污染范围，得出的结果是研究区域早期地下水水位高，污染物在地下水中有所扩散，后来因为外界环境因素，降低了地下水水位，导致污染物吸附在土壤表面。

2.2 第二层次目标修复结果

在进行第一层次修复目标的计算时，因未考虑污染场地本身特征，并忽略污染物的衰减和吸附性，因而导致确定的要修区域的土方量很大，所以，在第二层次评估时，将污染场地的实际测量数据和土壤性质相结合，通过运用合包气带溶质运移模型，结果发现在第二层次目标所选区域，污染物由地下水到饮水井的过程中，发生了衰减与吸附作用，从而地下水不会被污染，水资源质量也不会被破坏。在考虑污染物因为实地条件，在发生衰减和吸附作用后，通过与第一阶段的修复目标结果对比，将第二层次修复目标的结果进行调整，把研究的目标范围控制在规定的范围内[3]。

2.3 第三层次目标修复结果

根据第二层次目标修复的结果所用的方法，进行第三层次目标的修复，可以保证污染场地下方的地下水资源不会因为渗入而发生污染，由于修复任务的成本和技术原因，第二层次的结果不能满足最终的修复的目标，所以，在进行第三层次的修复目标时，可以继续采用耦合带饱和溶质迁移模型的应用，在第二层次目标修复结果的基础上，增加研究级别，得出所选择区域的土壤深层和表层要修复的范围缩减，污染的程度逐渐降低，待修复的范围也处在合理的范围。

2.4 与国外的研究标准对比探讨

基于保护地下水的土壤目标修复的标准，国内外各有不同。目前国际上普遍运用美国、新西兰等国家的目标修复方法，本研究将制定的目标修复值，通过与国内国外进行对比发现，因为不同国家的地理位置，气候条件的原因，制定标准会因为水文条件、地质条件的影响，再加上制定的目的性不同，导致在污染场地的污染成分规定数值标准不同，但总体来说，本研究制定的层次目标修复方案，和我国环境部制定的，符合地下饮用水资源保护条例规定的污染物风险控制值接近，说明可以利用研究的方法进行土壤修复，三个层次的目标修复过程都考虑了土壤性质和水文因素，也更加完整地考虑了污染物的迁移过程，因此，相比较而言更加适合该地域。

5 结语

综上分析得出，基于保护地下水的土壤修复目标，就要采用制定分层评估框架的方法，在三个目标修复层次中，根据污染物在土壤中的气、固、液三相分配情况、污染物迁移过程，以及污染物在饱和地带的衰减和吸附作用，并结合污染场地的地质情况，和地下水资源的实际情况，考虑制定目标修复方法，调整目标修复参数数值。在保证污染场地下游饮水井水质不变的前提下，不断提高分层评估层次，逐渐缩减修复目标的不确定性，从而将污染场地的情况能更加客观地反映出来，并逐渐减少目标修复面积。在制定目标修复方案时，还需要考虑土壤的渗透性、饱和性、地下水的坡度、地下水深度的参数，并进行对比，进行评估分析，从而降低目标修复的不确定性。在目标修复中，还将三个层次目标修复值与有目标修复标准值的国家进行对比，发现研究的目标修复数值标准，使污染物迁移过程更加完整，比其它国家使用的标准更加宽容，也更能表现实际污染场地的特点。所以此项研究通过三个层次的目标修复评估，结果可以作为污染场地基于保护地下水资源的土壤修复目标的参考值，因此，可以依靠此项参考值。修复我国更多的废弃污染场地，从而增加我国土地资源数量。也可以改善污染场地地下水水质，从而增加我国淡水资源数量。还可以用于对我国现有的、正在运行的高污染企业的污染区域进行治理，改善高污染企业的土壤和地下水质量，减少高污染工业产生的污染区域，提高厂区土地资源的利用率。