重金属污染地块风险评估及土壤修复技术探析

谷艾婷

（太原市生态环境监测与科学研究中心，山西 太原 030002）

1 工程概况

某重金属污染地块位于我国山西省境内，附近有一个生产五金塑料的工厂，所以地块受到了污染。地质条件：该污染地块主要是由砂壤土、黏土以及中壤土共同构成的。同时，该地块有第四系人工填土，其中包含素填土与杂填土，素填土中含有大量的砂土与粉质黏土以及少量的砾石，而杂填土中含有大量的砖块与少量的砂砾与碎石[1]。其次，该地块当中的粉质黏土、细砂以及淤泥质土呈现出了连续分布的特点。水文条件：山西省地处黄河中游为华北地区的一个隆起台地，该省地形从东北向西南倾斜，因此地下水的流向为东北→西南，全省河流地表水水体普遍受到污染，多分布于距离河段较近区域。

2 地块污染情况

2.1 土壤污染情况

在对土壤进行检测后发现土壤中含有大量的铜、铅、镍、镉、汞以及砷等污染物，其中铜、铅、镍的含量最大。同时，土壤当中也含有总石油烃、挥发性有机物、半挥发性有机物等污染物，但这些污染物的含量在允许范围内。同时，该污染地块一共有一处重金属铅污染区，两处重金属铜、镍污染区。重金属铅污染区的面积为266 m2，最大污染深度是1 m。两处重金属铜、镍污染区的面积分别是3 710 m2和5 800 m2，且最大污染深度分别是15 m 和13 m。

2.2 地下水污染情况

在对地下水进行检测后发现，地下水当中也含有铜、铅、镍、镉、汞以及砷等污染物，其中铜和镍这两种污染物的含量超标。

3 重金属污染地块风险评估

3.1 土壤污染风险评估

该地块已经被发展中心收购，且被划分为了商业用地与居住用地。所以该地块属于二类居住用地，需要对该地块进行健康风险评估。在明确土壤样品之后需要对样品进行检测，最终发现土壤当中的铜和镍会通过皮肤接触、颗粒物暴露等途径进入到人体中，继而威胁人体健康。从相关指标来看，该地块的铜对居住人员的非致癌风险危害商是4.51，属于不可接受程度。镍对居住人员的非致癌风险危害商是6.25，属于不可接受程度，且其致癌风险是1.37×10-5，也属于不可接受程度[2]。此外，该地块的铅也会对未来居住人员的身体健康产生较大影响。从整体情况来看，该地块的铜、镍等污染物会对未来的居住人员产生影响，需要通过有效措施进行土壤修复。

3.2 地下水污染风险评估

该地块地下水中的铜、镍等污染物不具备发挥性，所以不会吸入到室内与室外的地下水蒸气中，同时这一地块不属于地下水开采区域，不会直接引用该地块的水。所以，地下水中的铜、镍污染物不具备致癌风险以及非致癌危害，不会对人体健康产生影响。在开发和利用该地块的过程中只需要做好土壤修复工作与地下水管控工作即可，不需要对地下水进行修复。

4 土壤修复技术

从《建设用地土壤修复技术导则》等相关文件来看，技术人员需要综合分析重金属污染地块的地质条件、水文条件、污染物类型等各方面情况并分析该地块未来的使用规划，科学选择土壤修复技术。

4.1 重金属污染土壤修复技术

4.1.1 淋洗技术

淋洗技术主要是利用淋洗液去除土壤当中的污染物。在应用该技术时，技术人员需要利用淋洗液清洗土壤，将土壤颗粒与污染物分离开来。当土壤清洗干净之后需要对含有污染物的废液进行有效处理。即技术人员需要利用淋洗液处理与回收设备处理废液。其次，在应用该技术时也需要对土壤进行分类处理。此外，技术人员应控制好技术应用成本。土壤物理性质会影响到淋洗技术的应用成本，若土壤中的黏土含量在25%以上就不能应用这一技术。

4.1.2 水泥窑协同处置技术

水泥窑协同处置技术即利用回转窑对污染土壤与水泥生料进行高温煅烧，从而分解污染土壤当中的有机污染物。相比于其他土壤修复技术，该技术具有无害化处理的优势。同时，相比于其他修复技术，该技术的应用成本相对较低，比较适用于大量污染土壤的修复。但是，该技术对水泥窑进料和排放系统以及土壤矿物成分等各方面的要求较高，所以在应用该技术时，需要对普通水泥窑投料口进行改造。同时，也需要确保处理过程中不会对水泥及其产品产生不良影响。此外，在应用该技术时也需要获得环保部门的批准。

4.1.3 固化、稳定化技术

固化/稳定化技术主要包括固化技术与稳定化技术，这两种技术的原理相似。

1）固化技术。主要是将水泥等物质与土壤混合起来，从而将土壤中的污染物包裹起来，增强污染物的稳定性。在应用该技术时，技术人员需要将水泥等固化剂与污染土壤混合起来，当混合物完全干燥硬化之后，需要在原地或其他地方对混合物进行处置。与其他修复技术相比，固化技术可以降低土壤污染物分散到周围环境中的几率。同时，当混合物受到雨水影响时，其中的污染物也不会溶解在水中。

2）稳定化技术。主要是利用硫化物、磷酸盐等反应剂将土壤污染物转变为毒性较低的物质。例如，技术人员可以利用石灰处理污染土壤。在处理过程中，石灰会与重金属发生反应继而形成金属氢氧化物沉淀，便不会从土壤当中扩散开来。

固化、稳定化技术具有操作简单、成本低、排放量小等优势，但是只能将污染物固定在土壤当中，不能将其从土壤中排出，所以这些土壤也不能被利用。

4.1.4 化学氧化技术

在应用化学修复技术时，需要在污染土壤当中注入适量的化学氧化剂，使其与土壤中的污染物产生氧化反应，从而达到降解污染物的目的。在处理过程中常用的氧化剂有过氧化氢、臭氧、高锰酸盐等，技术人员需要根据土壤污染物的初始浓度以及目标污染物的反应机理明确处理周期[3]。化学氧化技术的成本相对较低，且适用于多种污染土壤，但是可能会改变土壤的铁离子、有机质等指标，会影响到土壤的利用，所以技术人员可以根据实际情况选择处理技术。

4.1.5 阻隔填埋技术

阻隔填埋技术主要是利用土壤阻隔覆盖系统以及土壤阻隔填埋系统对土壤进行阻隔和填埋。土壤阻隔覆盖系统是由监测系统、土壤覆盖系统以及土壤阻隔系统共同构成的。其中，监测系统是由上下游监测井构成的；土壤覆盖系统是由人工合成材料覆盖层、砂层、黏土层等构成的；土壤阻隔系统是由泥浆墙、HDPE 膜等材料构成的。而土壤阻隔填埋系统也是由诸多部分共同构成的，例如监测系统、排水系统、防渗阻隔系统当中。在构建土壤阻隔填埋系统时需要应用HDPE 膜、土工布、土工排水网等材料。同时，技术人员也需要综合分析污染地块的修复需求，判断是否需要构建气体抽排系统等系统。

4.1.6 微生物修复技术

微生物修复技术可以降解和转化土壤中的污染物。在应用微生物修复技术时，技术人员需要确保污染土壤中存在大量具备代谢功能的微生物，从而降解土壤中的有机化合物、转化土壤中的重金属。其次，技术人员也需要确保土壤中的有机化合物具备可生物降解性。为生物修复技术的应用范围较为广泛，不仅可以修复污染土壤，也可以修复污染地下水，所以技术人员可以利用该技术进行大面积土壤的修复。

4.2 修复技术筛选方法

虽然大多数土壤修复技术的应用范围都十分广泛，但技术人员也需要根据污染土壤的实际情况筛选合适的修复技术，优化修复效果。例如，在该工程当中，土壤中的污染物主要是铜、铅以及镍等重金属，且土壤是由粉质黏土构成的，所以不能应用热脱附技术、化学氧化技术，可以应用固化、稳定化技术、水泥窑协同处置技术以及阻隔填埋技术。

4.3 修复技术评估

在初步筛选土壤修复技术之后，技术人员还需要利用评估工具，如下页表1 所示。分析各项技术的指标。在评估过程中，技术人员需要明确评估标准。例如，可接受性的评估标准为4 分完全可以接受，3 分可以接受，2 分勉强可以接受，1 分为局部可以接受。从评估结果来看，水泥窑协同处置技术的评分最高，其次是固化/稳定化技术与阻隔填埋技术。所以，技术人员可以将这些技术结合起来，优化修复效果。

表1 土壤修复技术评估

5 结语

从风险评估结果来看，重金属污染土壤中存在铜、镍以及铅等污染物，具有较大的致癌风险，而地下水中的污染风险相对较小。为此，应做好污染土壤的修复工作，加大地下水污染的管控力度。可以利用淋洗技术、化学氧化技术、阻隔填埋技术等修复技术进行土壤联合修复，将土壤风险控制在合理范围内。