某多环芳烃污染场地土壤修复方案设计

董佩瑾

(上海市岩土地质研究院有限公司，上海 200072)

1 引言

近年来，随着城市化进程的加快和产业结构调整，土壤污染问题日益突出，国家《土壤污染防治行动计划》(即“土十条”)的发布，更使得土壤修复工程备受关注。根据上海《关于保障工业企业及市政场地再开发利用环境安全的管理办法》(沪环保防)[2014]188号)要求，须对人体健康风险超过可接受水平的污染场地进行修复治理。本文以上海某多环芳烃污染场地为例，介绍了该场地土壤修复方案编制流程，以指导后续修复工程实施工作。

2 污染场地调查阶段工作量汇总

污染地块位于上海市青浦区，总占地面积约为43000 m2。场地历史上为工业用地，规划作为商办用地。

初步调查以40m×40m的精度布点，在场内共设置监测点28个，其中包括28个场内土壤监测点(采集深度)、14个场内地下水监测点。样品检测重金属、总石油烃，挥发性和半挥发性有机物。分析结果显示场内部分点位土壤样品存在多环芳烃超标现象。

详细调查阶段以初调污染点位为中心，四周相距20m处各布设4个土壤采样点，共加密布设15个土壤采样点，在原超标深度上下以0.5m为间隔各采集2～3层土壤样品，共采集46个土壤样品送至实验室对初调超标污染物分析。

对初步调查和详细调查超标点位污染物进行人体健康风险评估，结果显示S3-1(采样深度为0～0.2m)和S4-1(采样深度为0～0.2m)土壤样品中苯并(a)芘和苯并(b)荧蒽致癌风险超过人体健康可接受水平，并通过计算控制值并与上海市敏感用地筛选值进行比对，确定出两者的修复目标参考值分别为0.4mg/kg和0.7mg/kg。

表1 土壤关注污染物风险修复目标参考值的确定 (单位：mg/kg)

3 修复方案设计

3.1 场地概念模型

根据钻孔资料，场地下6.0米范围内揭露的土层主要由杂填土、素填土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土(未穿)组成，各土层厚度分别为0.3～1.2m、0.9～1.5m、2.3～3.4m。

场地污染类型为苯并(a)芘、苯并(b)荧蒽复合污染。以C苯并(a)蒽=0.4mg/kg和C苯并(b)荧蒽=0.7mg/kg作为修复指导值，可估算出项目场内需要采取修复治理的土壤范围约4500m2，深度约0.7m，修复土方量约3500m3。

图1 表层土壤苯并(a)芘修复范围(以玫红色线框为边界)

图2 表层土壤苯并(b)荧蒽修复范围(以绿色线框为边界)

图3 表层土壤苯并(a)芘、苯并(b)荧蒽复合垂向修复范围(以玫红色线框为边界)

3.2 修复技术手段筛选

综合分析有机污染土壤修复技术的优缺点，并结合场地实际情况，综合考虑修复时间、经济效益、修复成果来看，异位高级氧化技术最适合本污染场地有机污染土壤的修复。

表2 有机污染土壤修复手段比选结果

3.3 修复方案制定

3.3.1 作业区建设

平整场地后，就近构建约4500m2的防渗储存修复作业区(图4)，作业区底部采用土工布+HDPE膜进行双层防渗(性能参数见表3、表4)；为防止降雨污水携带污染土壤颗粒物外溢导致作业区外围污染，在作业区四条边界建设高50cm、宽20cm的防水围堰。

图4 污染土壤修复作业区(黄色区域)构建示意图

表3 防渗膜规格

表4 土工布规格

3.3.2 修复试剂的选取及添加比例确定

本方案计划采用的化学氧化药剂为催化过氧化氢类药剂。在过渡属离子(如Fe2+、Ag+)条件下，H2O2会产生氧化还原电位高达2.80V 的羟基自由基(OH-)，高效氧化降解有机污染物。

本项目采集S4位点的污染土壤为研究对象，研究不同药剂添加量对目标污染物降解效率影响，具体实验过程为：称取适量污染土壤添加至烧杯中，量取适量水添加到含有污染的土壤中，剧烈搅拌，反应体系pH值控制在2～4，配制合适药剂，将其按照一定速度添加到土壤中，直至药剂添加完毕，继续搅拌，待无气泡释放，停止搅拌，静止养护1天(图5)。小试结果表明：当芬顿试剂添加比例为1%及以上时，苯并(a)芘和苯并(b)荧蒽就能达到本项目修复目标要求(表5)。

图5 小试实验现场照片

表5 多环芳烃污染土壤修复前后浓度对比表 单位：mg/kg

3.3.3 修复工艺流程

土壤修复技术路线见图6。

图6 土壤修复技术路线图

4 结论与建议

(1)根据前期场地环境调查、风险评估等工作成果可以得出：经裁弯取直后划定的修复范围为一矩形区域，面积约4500m2，修复深度约0.7m，理论修复土方量约3500 m3。本污染场地内苯并(a)芘和苯并(b)荧蒽的修复目标值分别为0.4mg/kg和0.7mg/kg。

(2) 从技术、经济、环境安全以及业主需求等多角度比选，本修复方案推荐的修复技术为原场异位化学氧化修复技术，推荐的氧化剂为芬顿(Fenton)试剂(H2O2/Fe2+)，经小试实验分析，氧化剂的添加比例为1%。

(3) 芬顿试剂在使用过程中会产生大量的热和气体，需充分考虑施工安全隐患及其对周边环境的影响(如蒸汽侵入)，故修复工程需具有丰富现场操作经验的技术人员指导。