污染场地土壤与地下水风险管理与修复技术ppt课件

1、污染场地风险管控与原位地下水修复技术Risk Control and In-Situ Groundwater Remediation Technologies for Industrially Contaminated Sites陈梦舫 研讨员主要内容污染场地现状分析污染场地环境管理框架体系污染场地概念模型原位地下水修复技术综述总结2污染耕地约有1.5亿亩，中重度污染耕地高达5000万亩全国工业企业搬迁遗留的严重污染场地超越50万家矿区、油田以及饮用水源地土壤环境平安日趋恶化土壤污染呈现出流域性和区域化开展的态势我国土壤污染问题非常突出，严重影响农产品平安和人体安康2021年4月17日“全国土

2、壤污染情况调查公报我国场地污染情况分析北京：根据，四环路区内200多家污染企业搬迁，置换800万m2工业用地再开发沈阳：2021年，56家污染企业搬迁改造；2021年，搬迁改造城区内一切重污染企业江苏省：2000-2005年 ，400家化工企业搬离城区，关停小化工企业1000多家；2021年，置换土地30万亩广州：2007年，147家大型工业企业封锁、停产、搬迁 重庆：2021年， 主城区112家污染企业“环保搬迁污染企业搬迁掀起“热潮我国场地污染情况分析存在大量高风险污染场地1000多个农药消费基地 含44家消费POPs有机氯农药遗留场地80 余处金属渣堆放区域，无防雨、防渗措施总量600万

3、吨难以计数的化工企业遗留场地我国场地污染情况分析有机类污染场地北京原某农药厂：表层土壤六六六浓度在1-440 mg/kg，DDTs浓度在5-966 mg/kg，农药消费车间和农药存放场地土壤污染最为严重。华北某农药厂：下风向200 m处土壤中DDT浓度到达2624.0 mg/kg，原消费车间、废物堆放场土壤中DDT浓度分别高达677940mg/kg和791600 mg/kg。引荐规范为50mg/kg。工业污染场地种类多、范围广、危害大据不完全统计，全国农药企业封锁和搬迁遗留场地、农药流通和储存过程中构成的农药污染场地近千处，其中包括44家消费POPs有机氯农药企业历史遗留场地。农药消费车间土壤

4、污染农药厂受污染土壤无机类污染场地：金属渣堆存场地上世纪50年代至今，广州、上海、苏州、长沙、黄石、青岛、济南、天津、锦州、沈阳、重庆等地都消费、堆存过铬渣，总堆存量约600万吨，分散于80余处，大部分没有防雨、防渗措施。天津某化工厂铬渣堆放场地周边土壤中Cr含量为581-7060 mg/kg；杭州某化工厂原万吨铬渣堆放点土壤Cr含量到达172-20392 mg/kg，地下水中Cr6+含量达10.5-227.3 mg/L，污染严重。湖南甘肃露天堆放，大片土地严重污染渣滓堆放化工厂废水排放加油站特定场地的地下水污染情况矿区化工厂：1,2-二氯乙烷，苯胺，硝基苯，氯苯，苯 等渣滓堆放：硝酸盐，亚硝

5、酸盐，氨氮，重金属等加油站：苯系物，石油烃，多环芳烃 等矿区：重金属高锰、高砷、高镉、高铁，氰化物等我国场地污染情况分析全国地下水污染调查评价结果2005-2021调查地区主要污染物类型浅层地下水承压水华北平原铁、锰、砷、硫酸盐、硝酸盐氟苯并a芘、滴滴涕、六六六、四氯化碳、三氯甲烷淮河流域平原氟、“三氮”、氯化物、砷、汞、铬(VI)氟、亚硝酸盐苯、苯并a芘、三氯乙烷、二氯乙烷苯长江三角洲“三氮”、锰、氟、铁二氯乙烷、二氯甲烷、苯、六六六、农药二氯乙烷、二氯甲烷、环氧化七氯、七氯珠江三角洲锰、硝酸盐、氨氮、铁邻苯二甲酸酯、多环芳烃、卤代烃主要污染物: 硝酸盐、重金属、耐久性有机污染物、卤代烃;

6、主要来源: 农药、化肥，生活污水、工业“三废 、石油化工含油废水排放 我国场地污染情况分析主要污染物挥发酚石油烃硝酸盐亚硝酸盐氨氮COD氰化物HgPbCrAs我国地下水污染的空间分布污染场地棕地关注污染物Challenging to treatVERY difficult to treat!有机溶剂氯代烃类重金属类耐久性有机污染物污染场地现状分析Official Chinese Guidelines Published in Feb 2021, effective from July 1st 2021, but need improvement场地环境调查技术导那么 HJ 25.1-2021)

7、场地环境监测技术导那么 HJ 25.2-2021污染场地风险评价技术导那么 HJ25.3-2021污染场地土壤修复技术导那么 HJ 25.4-2021污染场地现状分析我国场地污染情况分析经济快速开展下场地土壤与地下水污染态势污染面积在扩展 污染物种在增多 污染类型在叠加 污染浓度在提高多源性、多样性、复合性14污染场地环境管理框架体系有待健全各类技术指南、规范偏重于土壤 土壤、地下水定义模糊场地调查与风险评价任务注重程度不够污染边境，污染特征，污染介质修复方案的制定与评价结论严重脱节，修复工程针对性差修复技术单一水泥窑、异位热脱附、填埋污染场地现状分析中心：建立污染场地环境管理框架体系污染物迁

8、移行为特征的研讨土壤与地下水修复工程技术的实施风险评价技术导那么安康与环境评价模型污染场地风险管理框架方式地下水污染与修复地下水调查与风险评价地下水污染机制修复技术挑选修复设计修复监理与修复后期风险评价地下水污染物迁移模拟模型界面设计: GWVistas数字模型: MODFLOW, MT3D, MT3DMS, RT3D地球化学模型：PHREEQC，HYDRUS，PHT3D解析模型: WINTRAN, RBCA, CONSIM, LANDSIM数据显示: ArcGIS, SADA，Aquachem, Surfer污染物行为特征的模型模拟针对不同土壤与水文地质、污染物迁移行为特征、对污染物时空分布

9、进展表征，给修复方案的制定提供科学根据污染场地风险管理框架方式自然衰减监测技术、强化生物修复技术原位化学复原 纳米铁技术实验室小试、场地中试、注射技术与设备修复资料与配备的研发地下水流向石油烃污染羽Residual NAPL自在相LNAPL MethanogenesisSulfateReductionIron (III) ReductionDentrificationAerobic Respiration污染场地风险管理框架方式可继续管理 框架体系1980 - 19901991 - 20042005 如今将一切物质都恢复到自然背景值污染场地风险管理框架体系 技术上难以到达 无需去除彻底 本钱高

10、可继续性管理框架基于风险管理框架，更加关注修复过程中环境，社会及经济效益的平衡环境经济社会可继续性可行性平衡性容忍性污染物暴露途径受体风险污染场地风险管理框架强调源-暴露途径-受体链，关注修复技术的选择及环境效益完全去除目前处于完全去除阶段，急需尽早建立污染场地风险管理和可继续管理框架体系污染场地环境管理框架方式自然衰减监测完全去除1980 到 1990风险管理框架1990 到 2004可继续管理框架2005 到 如今抽提技术社会制度控制原位修复抽提技术污染场地环境管理框架方式Provided by Carlos Pachon of USEPA Washington Office需求的场地特征

11、数据增多, 修复本钱却降低安康: HERA, RBCA, CLEA水环境: HERA, RBCA, RTMMODFLOW, RT3DMT3DMS, PTH3D可继续修复第四阶段TIER 4基于场地特征条件推导地下水特定场地评价基准修复目的第二阶段TIER 2基于保守条件推导土壤与地下水场地评价基准挑选值第一阶段(TIER 1)定性风险评价常用模型定量风险评价第三阶段TIER 3基于场地特征条件推导土壤与地下水特定场地评价基准修复目的工程资金投入越来越多问题识别Problem Formulation毒性评价Toxicity Assessment风险表征Risk Characterisation暴

12、露评价Exposure Assessment源 - 途径- 受体结合体安康: HERA, RBCA, CLEA水环境: HERA, RBCA, RTM污染场地环境管理框架方式HERA, RBCA，CLEA，RTW，RiscHumanMODFLOW、MT3DMS，RT3DStatistical Models：PRO-UCL、CL:AIRE & CIEHData Visualisation：SADA、Arc GIS、SURFER推导土壤与地下水修复目的的模型框架GW Vistas, GMS, Visual MODFLOWNumerical ModelsStatistical Tests and D

13、ata VisualizationRisk Assessment 污染场地环境管理框架方式污染暴露链：污染物暴露途径受体污染场地概念模型污染物暴露途径受体风险Relationship of Contaminant-Exposure Pathway-ReceptorsPollutant Linkage22经口摄入和皮肤接触表层土壤吸入室内污染物蒸气 饮用地下水 下层土壤污染源 土壤污染物淋溶 表层土壤污染源 地下水迁移 蒸气入侵 生态环境鱼吸入室外污物蒸气和土壤颗粒物贝壳地下水程度迁移 鱼苗土壤与地下水污染问题人体安康:Human Health水环境:Water Environment污染场地通

14、用概念模型 Generic Conceptual Site Model污染场地概念模型23风险估算(Risk estimation)+风险判别(Risk evaluation)风险估算(Risk estimation)：风险大小风险判别(Risk evaluation)：风险能否值得关注风险评价根本要素风险计算=暴露剂量/毒性环境质量规范Risk estimation=Exposure assessment/ toxicity暴露剂量(Exposure)：经过口腔摄入、呼吸及皮肤进入人体的污染物剂量毒性(Toxicity)：人体暴露于污染物发生的效应暴露剂量与环境浓度亲密相关 经过多介质环境模

15、拟预测 Multimedia Environmental Modelling 污染场地概念模型暴露途径表示图HERA软件引见污染场地概念模型自主研发的污染场地安康与环境风险评价 HERA 软件多层次污染场地土壤与地下水风险评价系统基于维护人体安康和水环境的风险评价计算土壤及地下水中污染物的挑选值/修复目的包含600种污染物理化、毒理参数数据库，22个污染物溶质多介质迁移模型软件运用于28多个省、市，300 多个工程污染场地概念模型North China Plain (NCP)27污染场地概念模型100500-50渗坑废水农田灌溉100500-50室内室外地下水饮用潜水面地下水流向粉质粘土粘土细

16、砂粗砂蒸气分散地下水饮用地下水抽水井地表水水面淋溶液渗漏Irrigation 农田灌溉 - 食品平安 安康Drinking Water 饮用地下水 - 安康Indoor and Outdoor Vapour Intrusion 室内外蒸气入侵安康Discharge to Surface Water 河流释放 生态风险华北平原邢台地域 - 水文地质概念方式 污染场地概念模型28污染场地特征长三角地域数量多，污染历史复杂粘土为主的水文地质环境复合污染物迁移速度极其缓慢污染场地概念模型29含水层场地污染浓度高具有隐蔽性、耐久性安康风险占主导位置处置极其困难Hyporheic Zone (潜流交换带)

17、黄铁矿氧化区酸性矿坑水与岩石相互作用Neutralisation, dilution, sorption and biochemical reactions重金属元素沉淀Metal Precipitationand Co-Precipitation废弃矿山环境污染过程演化有效降雨量含水层潜流带淋溶液渗漏弥散，吸附，生物化学反响金属冶选尾矿库重金属沉淀/共沉淀区水岩相互作用淋溶液水位潜水面地下水流向淋溶液渗漏地下水抽水井河流地表径流基岩隔水层高浓度区高风险区高风险区高风险区环保部公益工程：稀土金属冶选尾矿库渗漏对地下水的生态风险评价与控制研讨污染场地概念模型污染场地概念模型有效降雨量有效降雨量空

18、气混合与交换含水层地下水潜水面地下水流向隔水层重质非水相液体轻质非水相液体居民建筑风向/风效应包气带污染源对流与分散分散分配商业建筑近主要污染源地下油罐残留挥发物主要迁移机制毛细上升区NAPL水文地质及VOC迁移概念模型干净地下水地下水污染过程：有次序的氧化复原过程表示图+1000氧化复原电位 (毫伏)0-500O2H2ONO3-N2Mn4+Mn2+富氧(氧化)厌氧(复原)Fe3+Fe2+SO42-SH2CO2CH4Methanogenesis (甲烷产生)Sulphate Reduction (硫酸盐根复原)Iron Reduction (铁复原)Manganese Reduction(锰复

19、原)Denitrification (去硝酸盐根)Oxidation (氧化)H2OH2 (g)Beta Elimination (-消去)Sequential Reduction有次序氧化复原过程氯代烃最正确复原区 (Chlorinated Solvents)苯系物 氧化区(Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene)Nano-Iron Technology污染场地概念模型污染场地概念模型污染源地下水潜水面地面厌氧带走漏带地下水流向产生甲烷带硫酸盐复原带铁复原带锰复原带硝酸盐复原带石油污染物地下水污染物自然衰减过程BTEX OxidationAHRDRD1,

20、1-DCAEthanolEthaneCO2ADM or NDMRD1,1-DCEVCEtheneCA1,1,1-TCADHCDHC氯代烃类污染物地下水污染物自然衰减过程 Reductive Dechlorination 复原去氯污染场地概念模型三氯乙烯 - TCE二氯乙烯 - DCE氯乙烯 VC乙烯 三氯乙烷 二氯乙烷 污染场地地下水原位修复技术生物/生物化学/生物吸收物理化学化学连二硫酸盐H2S气体基于铁技术土壤淋洗络合淋洗离子交换化学复原化学固定化学淋洗生物外表氧化原位生物沉淀放射性固定纤维资料及农业废弃物生物体吸附金属生物外表活性剂生物修复生物活性生物吸附活性炭膜分别外表活性剂生物阻隔沉

21、淀吸附吸附过滤电动处置PRB微生物及铁去除As铁基添加物铁酸盐工业废弃物矿物质沸石活性炭红泥铁基雾化渣络合剂零价铁苛性镁生物及ZVI反硝化等原位PRB修复技术原位注射技术铁基资料地下水原位修复技术零价铁生物碳碳铁1. 化学-生物修复技术2. 地下水浸透反响墙 PRB技术在地下水注射多类生物、化学及其复合资料降解，包括：ZVI/nZVI (零价铁：颗粒与纳米级)Molasses 糖浆Bio-Magnetite (生物磁铁矿)Fe3O4 磁性氧化铁Biochar 生物炭Graphene (石墨烯地下水污染羽处置过的地下水地下水位隔水层在地下水流场中设置化学-生物妨碍墙，使污染羽流经妨碍墙，污染物复

22、原无害化地下水原位修复技术处置多类关注污染物：氯代烃，石油污染物，重金属基于零价铁的地下水重金属修复技术零价铁可以发生以下反响修复重金属铁与As反响复原Cr6+和Hg2+地下水原位修复技术优点无深度、污染介质、空间限制已验证过的氧化复原过程快速清理，无毒性的中间产物容易注射，随地下水流动纳米零价铁技术运用前景国际纳米零价铁修复技术运用推行美国自2000年开场研发，已在44多个场地进展了中试近期欧盟NANOREM工程将在瑞士、捷克、以色列、葡萄牙及德国等6个场地进展中试在我国还未得到运用，有待研讨和推行运用场地分布情况地下水原位修复技术处置多种关注污染物：氯代烃、农药、多氯联苯、重金属、硝酸盐纳

23、米零价铁复原含氯有机物过程机理AHRDRD1,1-DCAEthanolEthaneCO2ADM or NDMRD1,1-DCEVCEtheneCA1,1,1-TCADHCDHC DHC-消去反响；RD-复原脱氯；AH-水解反响； ADM-有氧代谢；ANDM-厌氧代谢地下水原位修复技术Carbo-Iron EHC注射EHC药剂注射安装对相关重金属去除情况地下水原位修复技术EHC 中试示范 某化工场地下水氯代烃修复场地特征住宅用地再开发地下水关注污染物：1,2-DCA, VC and Chloroform，浓度超越1000 mg/LEHC 注射注射深度： 9-18m 面积：10m x 10m运用G

24、eoProbe 在9个注射井 注射了7200 Kg EHC泥浆地下水原位修复技术1,2-DCA, 1,1-DCA and chloroform 除去率分别为 99.9 %, 86.7 % 和98.8 %EHC 中试示范 某化工场地下水氯代烃修复地下水原位修复技术生物技术-注射糖浆MolassesMolasses01000020000300004000050000600007000080000410172133time (weeks)Chromium (total) (g/L)groundwatermolasses 0.1%molasses 0.5%molasses 1%molasses 5 %Microcosm tests ISBPinfluence of concentration molasses地下水原位修复技术Bio-Magnetite运用潜力生物磁铁矿资料对Hg和Cr的吸附作用及机理Cr6+去除80% (300h)Qmax=416mg/g快地下水原位修复技术农业废弃物生物碳稳定性、耐久