近年來，我國石化、化工等行業(yè)爆炸、火災(zāi)、泄露等事故時有發(fā)生，其中發(fā)生于2005年11月13日的中國石油吉林石化公司雙苯廠爆炸事故(以下簡稱“吉林石化11.13事故”)，因?qū)е滤苫ń貏e重大污染，成為我國環(huán)境保護(hù)史上的重要事件。突發(fā)事故情況下，大量化學(xué)物質(zhì)在短時間內(nèi)集中排放，通常會造成復(fù)雜且嚴(yán)重的場地污染，如不及時加以治理，將對區(qū)域環(huán)境質(zhì)量(地表水、地下水、土壤、大氣)和人體健康造成嚴(yán)重威脅，事故企業(yè)也無法恢復(fù)正常生產(chǎn)。本文將以清華大學(xué)作為技術(shù)支持單位主持完成的吉林石化11.13事故重污染場地應(yīng)急修復(fù)工程為例，簡述突發(fā)事故污染場地應(yīng)急修復(fù)基本流程。

污染場地修復(fù)工作程序依次為：場地調(diào)查、目標(biāo)確定、技術(shù)選擇和工程實施。與常規(guī)污染場地修復(fù)相比，事故污染場地應(yīng)急修復(fù)通常缺乏必要的參考標(biāo)準(zhǔn)和儲備技術(shù)，但必須在短期內(nèi)完成實施，而且社會關(guān)注度較高，具有特別的緊迫性、敏感性和復(fù)雜性，必然會面臨更多的困難和更大的挑戰(zhàn)。

一、場地調(diào)查

吉林石化11.13爆炸事故泄露了大量的硝基苯、苯胺和苯等化學(xué)品物料，一部分積存于爆炸形成的坑地內(nèi)，大部分隨消防水進(jìn)入附近雨排水管線(東10號線，由多段尺寸和結(jié)構(gòu)不一的地下排水涵管和一段明渠構(gòu)成)，因未得到及時管控而流入松花江，從而造成松花江重大水污染。

污染場地應(yīng)急修復(fù)對象主要包括爆炸現(xiàn)場、排水明渠、地下排水涵管，需要處理的廢物包括污染土壤、明渠底泥、涵管沉積物、非水相液態(tài)污染物(NAPL)及積存受污染水?？紤]到受污染含水層及地下水修復(fù)周期較長，無法在短時間內(nèi)實施完畢，因而未包含在應(yīng)急修復(fù)對象之中，僅要求查明污染狀況，提出修復(fù)方案，然后開展常規(guī)修復(fù)?？梢钥闯觯鹿饰廴緢龅貞?yīng)急修復(fù)對象的多樣性和復(fù)雜性均超出了常規(guī)污染場地修復(fù)。

場地調(diào)查的主要目的是確定污染的特征、程度和范圍，掌握場地地質(zhì)與水文地質(zhì)條件，分析可能受影響的人群及設(shè)施，為制定修復(fù)方案提供依據(jù)。場地調(diào)查開展的工作主要包括：

(1)對爆炸現(xiàn)場土壤進(jìn)行密集取樣分析;

(2)在爆炸現(xiàn)場及周邊區(qū)域設(shè)置49眼地下水監(jiān)測井，每隔3天對地下水進(jìn)行取樣，分析其中硝基苯、苯胺和苯的濃度;

(3)將排水管線作為重點對象，按走向分為8段，詳細(xì)調(diào)研其布局、埋深、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、檢查井分布、滲漏點位、檢修歷史等信息，估算其中沉積物和積存水量，取樣分析管線沉積物、積存水和氣體中污染物濃度;

(4)收集場區(qū)地質(zhì)及水文地質(zhì)資料，以及排水管線沿線的市政及工業(yè)設(shè)施、單位分布等信息。爆炸現(xiàn)場及排水管線分布見圖1。

圖1爆炸現(xiàn)場及排水管線分布

二、目標(biāo)確定

污染場地修復(fù)必須首先確定修復(fù)要達(dá)到的目標(biāo)，即回答“多干凈才算干凈”的問題。通?？刹捎玫姆椒òǎ?1)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求;(2)基于風(fēng)險評估;(3)達(dá)到背景水平;(4)最優(yōu)技術(shù)可達(dá)。

前已述及，該場地涉及的應(yīng)急修復(fù)對象包括爆炸現(xiàn)場、排水明渠、地下排水涵管，需要處理的廢物包括污染土壤、明渠底泥、涵管沉積物、NAPL及積存受污染水，不同修復(fù)對象需要達(dá)到不同的修復(fù)目標(biāo)，清除出的土壤、底泥、沉積物等廢物需要明確其管理屬性。

爆炸現(xiàn)場及排水明渠：吉林石化11.13事故發(fā)生時，我國污染場地修復(fù)尚未起步，缺乏可以依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)也未涉及硝基苯、苯胺和苯等特征污染物，因此不可能按照“滿足標(biāo)準(zhǔn)要求”來確定修復(fù)目標(biāo)。為此，在調(diào)研國外污染場地修復(fù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系的基礎(chǔ)上，考慮到該場地在近50年的化工生產(chǎn)活動中必然已經(jīng)遭受一定程度污染的實際情況，主要采用了“基于風(fēng)險評估”與“達(dá)到背景水平”相結(jié)合的方法來確定修復(fù)目標(biāo)。爆炸現(xiàn)場及排水明渠污染土壤修復(fù)目標(biāo)確定為：硝基苯<40mg/kg土壤干重;苯胺<100mg/kg土壤干重;苯<10mg/kg土壤干重。

地下排水涵管：地下排水涵管積存的水需要導(dǎo)排出來，底部的沉積物及四壁附著的NAPL需要全部清除出來。該涵管為市政雨排水管道，修復(fù)之后應(yīng)滿足市政雨排水管道的服務(wù)功能要求?；诖耍_定其修復(fù)目標(biāo)為：清除至涵管內(nèi)目測沒有明顯的沉積物、附著NAPL及積水后，再用清水沖洗四壁，積水至涵管內(nèi)原沉積物最大深度，浸泡24h后，水中硝基苯濃度低于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級標(biāo)準(zhǔn)限值。

污染土壤、明渠底泥、涵管沉積物：爆炸現(xiàn)場污染土壤、明渠底泥、地下涵管沉積物清除出來后，視污染程度按照危險廢物或工業(yè)固體廢物進(jìn)行管理。當(dāng)時實行的《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)》(GB5085.3-1996)中的鑒別項目并不包含硝基苯、苯和苯胺，但是清除出來的物質(zhì)不可能全部按照一般工業(yè)固體廢物管理，因此首先需要提出判定土壤、沉積物和底泥是否屬于危險廢物的鑒別標(biāo)準(zhǔn)。

同樣采用“基于風(fēng)險評估”的方法，參考當(dāng)時正在制訂中的《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)》(GB5085.3-2007)征求意見稿，確定了硝基苯和苯的浸出毒性鑒別限值為：硝基苯>20mg/L;苯>1mg/L。實際執(zhí)行過程中，將所有清除出來的管線沉積物、明渠底泥和超過修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)的污染土壤均從嚴(yán)按照危險廢物進(jìn)行管理，因此其運(yùn)輸貯存及處理處置必須滿足危險廢物相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

三、技術(shù)選擇

查明場地信息，確定修復(fù)目標(biāo)后，即可制定場地應(yīng)急修復(fù)技術(shù)方案，包括沉積物及污染土壤清除、包裝運(yùn)輸、處理處置方案。由于屬于重大事故條件下應(yīng)急修復(fù)，修復(fù)過程中必須嚴(yán)格避免安全事故和二次污染的發(fā)生，因此需要提出可行、可靠的全過程安全保障和污染防控措施。技術(shù)方案制定框架如圖2所示。

圖2技術(shù)方案制定框架

沉積物及污染土壤清除：本場地涉及約3km長的地下排水涵管，其中沉積物的清除屬于地下密閉空間作業(yè)，且其中尚有較多積水存在，是應(yīng)急修復(fù)工程的難點。經(jīng)反復(fù)比選論證，地下涵管段采用分段排水，人工為主、機(jī)械為輔清淤作業(yè)方式，其中殘留的高濃度液態(tài)污染物采用原位芬頓氧化技術(shù)去除;明渠段采用圍堰阻水，機(jī)械為主、人工為輔清淤作業(yè)方式。

包裝運(yùn)輸貯存：特征污染物浸出濃度硝基苯>20mg/L或苯>1mg/L的沉積物和土壤，采用金屬/塑料桶包裝;其余清除出來的固態(tài)沉積物和土壤采用內(nèi)襯塑料的編織袋包裝;高含水沉積物直接抽吸至罐車。沉積物和污染土壤的運(yùn)輸與貯存執(zhí)行危險化學(xué)品相關(guān)要求。

處理處置：鑒于應(yīng)急修復(fù)“快速、安全、達(dá)標(biāo)”的要求，清除出的沉積物和污染土壤處理處置技術(shù)選擇的基本原則為：(1)充分利用企業(yè)或當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有的符合標(biāo)準(zhǔn)的處理處置設(shè)施，縮短處理處置周期;(2)根據(jù)污染物含量高低及特性差異選擇多種處理處置技術(shù)，降低單一技術(shù)風(fēng)險;(3)在試驗基礎(chǔ)上確定控制參數(shù)及工藝條件，確保滿足安全及環(huán)保要求。由于吉林石化公司擁有符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的安全填埋場、污泥回轉(zhuǎn)窯焚燒爐和大型污水處理廠，沉積物和污染土壤的處理處置均優(yōu)先考慮利用上述設(shè)施，處理處置技術(shù)方案如圖3所示。

圖3沉積物和污染土壤處理處置方案

考慮到焚燒爐處理能力有限，清除出的沉積物和污染土壤(污染物含量超過修復(fù)目標(biāo)限值C1)優(yōu)先采用安全填埋方式處置。特征污染物含量超過安全填埋準(zhǔn)入限值C2的沉積物和污染土壤進(jìn)行高溫焚燒，安全填埋準(zhǔn)入限值同樣采用風(fēng)險評估方法確定：硝基苯10000mg/kg干重，苯500mg/kg干重。高含水沉積物送污水處理廠處理。

由于清除出的沉積物和污染土壤中的特征污染物含量仍較高，處理處置過程的安全及環(huán)保隱患較大，必須經(jīng)過適當(dāng)預(yù)處理，達(dá)到入場(廠)要求，同時嚴(yán)格控制處理處置過程工藝條件，避免二次污染和事故的發(fā)生。在清華大學(xué)和吉林石化合作開展的室內(nèi)和現(xiàn)場系列試驗基礎(chǔ)上，確定了處理工藝。

安全填埋：

以水泥和石灰為固化劑，同時添加少量水玻璃和活性炭以促進(jìn)凝固和抑制揮發(fā)(廢物:水泥:石灰:添加劑=75:12:10:3)，對沉積物和污染土壤進(jìn)行固化穩(wěn)定化，經(jīng)檢測硝基苯和苯的浸出濃度低于危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)限值后，在安全填埋場設(shè)定獨(dú)立單元進(jìn)行填埋，填埋完成后該單元整體采用水泥封蓋。該項工作開創(chuàng)了我國含毒性有機(jī)物危險廢物或污染土壤固化穩(wěn)定化處理的先河。

高溫焚燒：

由于硝基苯的爆炸界限為1.8-40%，且易揮發(fā)逸出，控制難度較大，只能摻加至回轉(zhuǎn)窯焚燒爐正常處理的脫水污泥中，在安全可控范圍內(nèi)焚燒處理。根據(jù)沉積物和污染土壤中硝基苯等的含量，核定摻加比、投加周期及通入空氣量，并通過試燒確定焚燒工藝條件為：沉積物和污染土壤摻加比10～20%;回轉(zhuǎn)窯溫度800～900℃，過?？諝饬?00～150%;二燃室溫度1100～1200℃，二燃室過?？諝饬?0%，出口煙氣氧氣含量6～10%(干氣)。

生化處理：

高含水沉積物中的特征污染物濃度依然較高，采用芬頓氧化處理降低污染物濃度后，進(jìn)入污水處理廠處理。通過實驗確定了保證污水處理廠出水達(dá)標(biāo)的硝基苯最高負(fù)荷為0.0047kg硝基苯/(kg污泥˙d)，苯的最高負(fù)荷為0.0102kg苯/(kg污泥˙d);芬頓氧化最佳反應(yīng)條件為：廢水pH值3～4，硫酸亞鐵(FeSO4˙7H2O)≥0.06kg/m3，混合均勻后再投加H2O2，H2O2(35%或27%)≥2kg/m3，反應(yīng)時間≥30min。

四、工程實施

吉林石化11.13事故重污染場地應(yīng)急修復(fù)由清華大學(xué)在科技部應(yīng)急專項支持下負(fù)責(zé)制定工程技術(shù)方案，方案得到原國家環(huán)保總局批準(zhǔn)后，由中國石油吉林石化公司完成工程實施。清華大學(xué)研究人員于2005年12月2日進(jìn)入現(xiàn)場，與吉林石化技術(shù)人員密切配合開展場地調(diào)查工作，在此基礎(chǔ)上完成應(yīng)急修復(fù)工程技術(shù)方案，先后通過清華大學(xué)、吉林石化、中國石油、國家環(huán)保總局組織的專家論證。

2006年2月22日，原國家環(huán)?？偩终桨l(fā)文，明確同意應(yīng)急修復(fù)工程技術(shù)方案，委托吉林省環(huán)保局負(fù)責(zé)該應(yīng)急修復(fù)工程實施期間的環(huán)境保護(hù)監(jiān)督檢查工作并組織工程驗收。2006年4月27日，應(yīng)急修復(fù)工程全部實施完成，通過吉林省環(huán)境保護(hù)局組織的專家驗收。2006年6月1日，國家環(huán)境保護(hù)總局批復(fù)同意吉林石化公司東10號線重新開通投入使用。工程實施過程見圖4。

應(yīng)急修復(fù)工程嚴(yán)格按照工程技術(shù)方案得以順利實施，沉積物和污染土壤清除、安全填埋、高溫焚燒、生化處理等環(huán)節(jié)全部達(dá)到擬定指標(biāo)要求，全過程未造成二次污染與安全事故，實施后核定的污染土壤與沉積物清除量、特征污染物處理量均與技術(shù)方案中的估算值基本一致。

工程技術(shù)方案很好地指導(dǎo)了應(yīng)急修復(fù)工程實踐，接受了即刻投入實施的實際工程極為嚴(yán)苛的檢驗。該工程為我國首例事故條件下的重污染場地應(yīng)急修復(fù)工程，在應(yīng)急響應(yīng)的基本流程、技術(shù)應(yīng)用、工程實踐、管理監(jiān)督上均做出了有益探索，積累了寶貴經(jīng)驗。

圖4應(yīng)急修復(fù)工程實施過程

作者簡介

劉建國：清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，黨委副書記，固體廢物處理與環(huán)境安全教育部重點實驗室副主任。主要研究方向為生活垃圾可持續(xù)填埋及厭氧消化、固體廢物建材化利用、重污染場地修復(fù)技術(shù)。