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污染场地修复过程中挥发性有机物(VOCs)污染研究进展

2016-12-06 10:42:28 作者:生态与农村环境学报

近年来,随着我国“退二进三”产业结构的调整及城市规划布局调整“退城入园”的推进,大量农药、化工等污染企业逐渐搬出市区,工业企业退役场地的污染问题变得十分突出。其中,农药化工类企业生产过程中使用的原辅料、生产产品种类繁多,其遗留场地的土壤与地下水中往往包含大量有机污染物,导致场地环境中的污染情况十分复杂,遗留环境隐患显著。

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近年来,多数经调查评估的污染场地陆续进入修复施工阶段,目前即将启动或正在修复的污染场地修复工程项目数量急剧增长。其中,仅2013年启动或正在进行中的大中型农药场地修复工程就有杭州庆丰农药化工退役场地、南通江山农药化工退役场地和南通宝灵化工退役场地修复工程等。

然而,随着污染场地修复工程的开展,修复施工过程中又出现了一系列新的环境管理问题,其中最容易出现、且最容易引起纠纷和群众举报的就是场地修复过程中的空气二次污染问题[1]。因此,无论是环境管理部门还是环境修复行业的从业人员,对污染土壤修复工程中空气二次污染进行防控技术理论和管理制度的研究均十分必要。

目前,尽管我国针对该问题开展了一些探索性研究,但缺乏紧扣整个修复施工过程的系统性研究,对修复施工期间场地内空气中污染物的含量、变化特征以及可能产生的危害缺乏全面深入的认识。笔者对施工过程中存在的空气二次污染的来源以及问题频发原因进行了分析,并对国内外相关的研究进展与监管措施进行了回顾。

1修复施工过程中空气二次污染来源分析

场地修复过程中的空气二次污染来源是多方面的。对于一般性建筑工程施工场地来说,空气污染主要来自于扬尘和施工机械废气造成的污染[2]。根据我国污染场地修复技术的发展与应用实践来看,由于客观需要,在修复模式上我国的污染场地修复更多采用异位修复处理模式,即通过开挖、处理、回填的方式进行修复,包括填埋、水泥窑共处置、原地异位的常温解吸及热解吸处理等[3]。因此,与一般的施工场地相比,污染土壤修复场地除了正常的施工扬尘之外,在异位修复施工过程中由于开挖、运输等环节对污染土壤造成大规模的扰动,使得原本处于相对稳定状态的高浓度有机污染物赋存条件发生改变,大量高浓度有机污染物以气态、颗粒物携带等形式急速、大量地扩散至空气中形成二次污染,对施工工人及周边居民产生不利影响和危害[4-5]。此外,污染土壤在车辆装卸和运输过程中被抛洒,或临时存放区和处理区挥发性有机污染物(VOCs)的挥发,处理装置产生的废气,也均是二次污染的排放源。关于常见异位修复方法各流程中产生空气污染的情况详见表1。

2修复施工过程中空气二次污染原因分析

修复工程中的二次污染排放源是产生空气二次污染的内在原因,因此,科学有效的施工过程管理是切断此类二次污染排放源进入空气途径的主要手段。但是,目前修复场地施工管理尚存在诸多问题,这些问题是造成当前空气二次污染问题频发的外在原因。

首先,从施工企业自身而言,当前企业文明施工、绿色施工的意识不强。建筑工地扬尘一直是我国城市的主要环境问题之一,而污染场地修复是新型产业,行业准入门槛较低,修复工程施工质量参差不齐,施工单位常将修复施工的安全问题视同于一般工程,忽视了修复施工过程中应严格遵守的环境健康与安全管理规定[6]。

其次,从管理技术角度而言,考虑到VOCs具有很强的挥发性,对于这种污染源的控制技术、相关人员暴露途径的阻隔技术以及人员防护技术(包括施工人员和周边群众),无论从了解还是应用上均不足,更缺乏将此类技术加以应用的实际经验。

从监管角度而言,我国在修复工程二次污染防治及环境管理方面的配套管理技术规范仍基本处于空白状态[7]。到目前为止,仅2014年发布的《土壤污染修复技术导则》中对于防止二次污染做出原则性规定。同时,施工过程环境监管缺乏相应的监测手段,原有的施工监管手段仅仅适用于常规工程目[8],在应用到环保项目的实践过程中暴露出大量不足之处。

3国内外修复施工过程中空气二次污染研究动态

对于污染场地的监管,欧美国家有着比较严格的管理程序和规范,对调查评估到修复阶段的大气中污染物含量都提出了相应的限值或最大允许含量的要求[9-17]。如荷兰公共卫生与环境研究所规定了近50种污染物在大气中的最大允许含量(或风险),在场地风险管理、场地修复过程中及修复施工后对场地空气中污染物含量进行全过程的监控和管理[18]。美国环保署三六九区不但规定了住宅及工业用地方式下土壤中污染物的区域筛选值(regionalscreeninglevel,RSL),而且对住宅及工业用地方式下大气中污染物含量也进行了规定[19]。美国州际技术和管理理事会(InterstateTechnology&RegulatoryCouncil,ITRC)则提出在污染场地管理中采用风险管理的理念和方式进行管理[20]。美国橡树岭研究所建立的风险评估信息系统(riskassessmentinformationsystem,RAIS)对施工过程中车辆运输速度、距离等可能引起的颗粒物逸散进行了模拟评估;同时对进行挖掘施工的工人健康风险建立了概念模型,提出了评估暴露途径与参数,支持对施工过程中工人健康风险进行评估[21]。

目前,国外对于场地修复过程中二次污染的规律及防护技术研究大多在污染修复技术研究中有所涉及[22-25],一些机理性研究也多存在于特定情境下的评估与修复研究中。如NOUWEN等[26]在对二恶的扩散沉积研究中建立了气体从污染源向周边传递的大气传递模型;DAVIS等[27]在土壤各层次VOCs浓度变化规律研究中探讨了近地面土壤中污染物受温度影响的规律;MCALARY等[28]在对土壤气体被动测量设备的研究中探讨了近地面气体中VOCs的被动采样方法。而针对性的专项研究较少[29-30],究其原因,一方面是因为在场地污染调查和风险评估技术的发展过程中,对于颗粒物逸散、有机污染物进入空气的基本过程有了较为深入的研究[31-32],另一方面也与欧美场地修复中异位修复比例远低于我国有关。总体来说,国外相关研究的主要关注点偏重于基本规律和防护标准,而对异位修复施工中的二次污染控制和防护技术的研究则相对较少。

对于污染场地空气二次污染的监管,国内尚没有针对性的法律法规和管理制度,大多采用通用的大气环境保护的法规和标准来执行管理和加以限制。从科学研究层面而言,我国已有学者关注到此类问题,并开展了相应的研究[33]。比如房增强等[34]对VOCs类污染场地修复施工操作过程中施工工人的健康危害开展了针对性的评估,并提出个人防护建议和要求;贾建丽等[35]针对VOCs污染场地在修复挖掘、土壤气相抽提修复技术的尾气处理等环节分析了可能存在的风险,提出了控制典型环节风险的建议及措施;谭冰等[36-37]研究了污染场地修复开挖过程中气态污染物的分布规律,提出了采用多个高斯烟团的叠加方法拟合场地VOCs的挥发扩散特征;甘平等[38]研究了典型农药场地大气中VOCs的污染特征及健康风险,提出了VOCs污染场地土壤开挖现场安全区的划分方法和个人安全防护响应措施;燕云仲等[39]研究了挖掘扰动对污染场地及周边区域空气中六六六、滴滴涕分布的影响,建议在对该类污染场地修复过程中尽量避免在高温或强对流气候条件下挖掘施工,施工时应减少扬尘,以降低二次污染风险;何绪文等[40]通过对于实际污染场地的现场采样和气体采集,分析了修复过程中各有机物的浓度分布及散逸规律,并评价了不同污染物的逸散难易程度。从总体上来看,目前大多数关于污染场地的研究均侧重于污染场地土壤及地下水的污染特征、风险评估和修复技术等[41-45],专门针对场地整个修复过程中大气特征污染物防控的研究尚处于起步阶段。

4结论与建议

综上所述,由于大量修复工程的实际需要,目前无论是管理层面还是技术研究层面,国内已经将关注点投向修复场地空气二次污染问题,但是,仍缺乏一套完整的研究体系来归纳和总结污染场地修复施工过程中污染物的分布规律,对二次污染从源头、路径和人员3方面进行防护的方案,以及相应的监控技术标准。

鉴于VOCs污染场地修复过程中空气二次污染控制的重要性,希望能通过将来的研究掌握相关污染场地修复施工过程中大气特征性污染物含量分布及时空变化特征,揭示其主要影响因子和变化规律,评估对修复施工操作工人及周边居民健康可能产生的危害,为场地修复过程中大气二次污染防治及相关环境管理规范的制定提供依据和技术支撑,并有效推动我国污染场地修复工程环境管理技术规范及相关制度的建立与完善,最终建立一套完整有效的污染场地修复防控技术规范或导则。

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