21世纪以来，我国国民经济快速发展，产业转型极速推进，“退城进园、退二进三、退市进郊”等一系列管理政策的发布[1]，大量的污染地块涌现出来[2]。据不完全统计，我国受重金属污染土地达2000万公顷，其中污染严重的原工业土地超过70万公顷[3]。土壤重金属污染的成因多种多样[4]，其中最为严重的当属有色金属冶炼、电镀造成的土壤重金属污染[5]。
湖南某城市曾是区域工业集中区，由于近年来新城开发，当地政府对区域工业企业实施整体退出。该区域内某电镀企业曾进行铁质手电筒的生产，设有零件、电镀、装配三个车间，电镀工艺以电解镍、铬酸酐等为原料，退出后，场地内遗留有较多的电镀废渣、废液，土壤存在较为严重的重金属污染。同时，该场地位于某江附近，距江岸约200m，位于城市饮用水水源地上游，属于环境敏感区。因此，为消除环境安全隐患、改善当地生态环境，地块进行土壤修复。
1 工程概况
1.1 地块污染现状
该地块总面积约为24000m2，前期对地块进行了详细的污染调查，总共设置取样点位21个，其中背景点2个，取样深度为0～10m，最终确定污染面积约10927m2，最大污染深度为8m。污染物包括重金属污染土壤、遗留危险废物、遗留废水以及遗留炉渣。土壤污染方量约42054.2m3，遗留危险废物140m3，遗留废水400m3 ，遗留炉渣6132m3。其典型监测数据如表1～表4所示。
1.2 综合治理目标
治理目标参考湖南省地方标准《重金属污染场地土壤修复标准》（DB43/T1165—2016）要求[6]。污染土壤经修复后，污染土壤参考《固体废物浸出毒性浸出方法水平 振荡法》（HJ 557—2009）制备浸出液[7]，要求浸出液中重金属浓度低于《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅲ类水质要求[8]。修复标准级界面清理目标如表 5、表6所示。
地块修复工作完成后，对场地表层覆盖50cm洁净土进行阻隔，部分区域覆盖HDPE膜与洁净土进行复合阻隔，净土中重金属含量标准如表7所示。
重金属废水经处理后，要求治理后水体中重金属浓度达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅲ类水质要求，标准如表8所示。
表1典型的污染土壤中重金属含量情况 单位：mg/kg
表2典型污染土壤中重金属浸出浓度情况单位：mg/L
表3场内典型的重金属废水水质情况 单位：mg/L
表 4 场内典型的遗留危险废物重金属浸出浓度情况单位：mg/L
表 5 污染因子修复目标值 单位：mg/kg
表 6 污染因子浸出浓度管控值 单位：mg/L
表 7 净土回填质量重金属含量标准 单位：mg/kg
表 8 重金属废水处理标准 单位：mg/L
1.3 项目治理技术路线
地块规划为二类居住用地，在综合考虑地块的污染状况和修复目标后，结合经济、技术情况，确定项目的治理工期为1年，就不同区域的污染土壤、遗留废渣及污染水体分别进行治理。
首先对地块内的污染物进行调查，然后综合交通条件、生产分区、周边环境等情况，划分作业区域，针对各作业区域内的不同污染物类别以及周边环境情况利用不同的修复方式分别开展治理。该项目地块内遗留危险废物镍含量较高，具有一定的资源利用价值，外运交给具备危险废物资源化利用资质的单位进行综合处理，可实现资源化、无害化的治理目标[9]。该项目西侧紧靠某小学，北侧距离某铁路线只有8米距离，为了保证施工安全与修复效果，进一步降低环境风险，将地块内存在污染的区域划分为四个区域，对②、③、④号污染区域土壤采用异位稳定化工艺治理，对①号区域2.3m以下深层土壤采用原位固化/稳定化技术进行修复，对北侧铁路安全保护区内污染区域采用原位阻隔治理[10]。地块内重金属废水经深度处理后达标排放。修复技术路线如图1所示。
2 工程实施
2.1 污染土壤修复
该项目针对重金属铬、镍、锌污染土壤，铬在土壤中主要以六价铬和三价铬两种价态存在，六价铬与土壤胶体的吸附较弱，容易随地表径流污染周边地表水或下渗污染地下水和深层土壤，且毒性较大，为三价格数百倍，甚至更高；而三价铬毒性较小，而且在土壤中容易被土壤胶体吸附或形成沉淀，活性较低，对生物的毒害作用相对较轻。因此，铬污染土壤的稳定化处理关键在于先将六价铬还原为三价铬，再通过沉淀作用将铬稳固在土壤中，降低其在环境的毒性和迁移性，目前常用的药剂为无机还原剂（亚铁盐）和硫基固化剂，使六价铬转换成稳定的氢氧化铬和硫化铬。针对镍、锌污染土壤主要通过碱性材料的吸附和沉淀作用，将其稳定成沉淀物的形态，降低其生物有效性，从而阻止重金属的迁移性，使其浸出浓度显著降低。根据土壤污染特征，确定该项目稳定化修复所需药剂为国内某知名土壤修复企业开发的以硫酸亚铁、硫基固化剂、氧化镁及磷酸氢盐等组成的一种复配药剂，施工前，将在该场地进行中试试验后确定最终配比用量。
（1）稳定化固化修复场设置。为便于土壤开挖、修复及转运，在地块中部区域建设一个非敞开式钢结构大棚作为稳定化车间进行稳定化处理，大棚使用面积为840m2，长42m，宽20m，净高10m。稳定化车间主要由暂存区、处理区、养护区及药剂储存区组成。采用200mm厚C25混凝土硬化，底部防渗层为400g/m2无纺土工布（膜下保护层）、1.0mmHDPE膜（防渗层）、400g/m2无纺土工布（膜上保护层）。修复场内设置临时板房、洗车平台、储水池等设施，周边建设截排水沟，导排降水。修复场处理能力为40m3/h。
（2）异位稳定化。土壤异位稳定化设备采用破碎筛分设备，首先进行预处理，破碎、筛分土壤，将石块、建筑垃圾、树根等杂物剔除，再根据小试、中试确定的药剂投加比加入药剂筛分、搅拌，修复后洒水保持适当湿度进行养护，覆盖防水毡布，养护期结束后进行采样自检，自检合格后报第三方检测及验收。对自检或第三方检测不合格土壤进行二次修复，直至达标。
异位稳定化工程主要参数：破碎土壤粒径不大于50cmm，土壤破碎、筛分、拌合次数不少于2次；药剂投加分批加入，稳定剂投加量为2%（质量比）；土壤养护含水率控制在70%，养护时间为3天；土壤密度约为1.6t/m3。异位稳定化固化总方量为 2.5万m3。
（3）原位固化/稳定化。原位固化/稳定化工程采用深层水泥搅拌桩机，采用梅花形布桩，钻孔及旋喷、搅拌合三为一，喷射均匀；液体药剂扩散半径更大；药剂使用量根据中小试实验确定。稳定化固化药剂与土壤混合后，在作业面加盖彩条布，并使用袋装土压覆固定，防止土壤被雨水和风带入周边环境，造成二次污染。养护期结束后进行采样自检，自检合格后报第三方检测及验收。对自检或第三方检测不合格土壤进行二次修复，直至达标。
原位固化/稳定化工程主要参数：钻孔直径200mm，横向间距1.5m，竖向间距1m，一共布置1675个孔位，喷射直径800~2000mm；固化药剂采用水泥，稳定化药剂添加比例为2%，固化剂添加比例为1%，养护时间为7天。治理面积为2529m2，治理深度为2.3~7.0m，治理工程量为1.19万m3。
图1项目治理工艺流程图
2.2 遗留炉渣异位治理
该项目需安全处置场地遗留炉渣5508.83m3。由于炉渣底部存在污染土壤，因此，对土壤开挖区域炉渣进行开挖转运至废渣临时堆存场地后，再对污染土壤进行治理；下层污染土壤稳定化修复达标后，将炉渣进行原址回填，进行适当平整，再进行覆土。
炉渣开挖后由自卸车转运至养护场进行堆放，卸车后，经机械打堆处理，由西向东进行连续堆放，按每500m3一个梯形条跺堆放，堆高不超过5m。为了防止炉渣遭受雨水冲刷及大风扬尘，在其顶部临时覆盖彩条布。炉渣在养护场内应单独隔离，设置标识牌，不与修复后土壤混合存放。设立挡水堰，防止雨水径流进入临时堆场。炉渣堆存过程中产生的废水经排水沟导流至集水池，由一体化污水处理设备进行处理。
2.3 危险废物处置该项目中遗留危险废物中镍铬废渣总量为84.19t，含锌废液0.9t。危险废物必须交有具有相应资格的单位进行收集、运输、处理和处理。本项目危险废物交由湖南某危废处理单位进行处置。
该地块内遗留镍铬废渣已统一堆存于原锅炉房内，但部分包装袋已破损，出现废渣洒落现象，需由人工清理收集和统一包装。施工过程中注意喷雾降尘，预防二次污染。根据《危险货物运输包装通用技术条件》（GB 12463-2009）[11]，规定了危险货物运输包装的分级、基本要求、性能试验和检验方法等，也规定了包装容器的类型和标记代号。《危险货物运输包装通用技术条件》（GB 12463-2009）中对危险废物包装作出基本要求。该项目涉及危险废物为镍铬废渣和含锌废液，废渣采用专用包装吨袋，废液采用桶装，并添附明细标签。根据危险废物贮存污染控制标准（GB 18597-2001）[12]，针对危险废物的标志，“危险废物”的尺寸不应小于标签面积的1/20，字体为黑体字，底色为醒目的桔黄色，若为小型标签，每个字最少应约为5mm高，标签上所显示的符号尺寸不应小于标签面积的1/20，且在任何情况下，不可小于500mm2，最小尺寸应为25mm×25mm。危废收集、运输由从事危险废物收集、贮存、运输经营活动的具有危险废物经营许可证的单位承担，承担危险废物运输的单位应获得交通运输部门颁发的危险废物运输资质；该项目危险废物的运输由当地某运输公司承担。共计85.09 t危险废物。转运拟使用1辆专业运输车，每车次运输约15t危废，每天往返1次，1车次预计6天完成运输任务。
将危废转运至湖南某危废处理单位进行安全处置。其中高浓度废水处置方式为物化，废渣将通过水泥窑协同处置后进行综合利用。
2.4 原位阻隔工程
该项目红线范围内距离铁路路堤坡脚12米的铁路安全保护区采用原位阻隔治理方式，在此基础上向场地内进行放坡开挖治理，对安全保护区及相邻开挖放坡面进行原位阻隔防渗，安全保护区水平面积1193m2，放坡面积为587.6m2，总面积为1780.6m2。
该项目工程防渗系统结构分为边坡防渗层结构和水平防渗层结构两种，防渗材料选择高密度聚乙烯（HDPE）和膨润土垫。
边坡防渗结构，膜上保护层，400g/m2聚丙烯无纺土工布；防渗层，2mm HDPE土工膜；膜下保护及辅助防渗层，4800g/m2钠基膨润土垫（GCL）。
水平阻隔结构，从下至上依次为：基础层，原场地平整压实；膜下保护层，4800g/m2钠基膨润土垫（GCL）；防渗层，2.0mm厚HDPE双糙面土工膜；膜上保护层，400g/m2聚丙烯无纺土工布；覆盖土层，300mm厚黏土层；植被层，200mm厚素土及植被。
在铁路安全保护区沿项目红线及边坡底部设置规格为B×H= 500mm×500mm的锚固沟，总长度约254.45m。采用C15混凝土回填。
2.5 施工废水处理工程
该地块修复过程中产生的施工废水属于重金属废水，为了使地块修复治理施工工程中污水排放达到标准，必须设置污水处理设施，达标后才能外排，修复过程中需注意雨污分流。污水经一体化处理设施处理后出水水质达到《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）一级标准及第一类污染物最高允许排放浓度后就近排入市政管网。
3 监测及治理效果
3.1 治理修复监测
（1）污染土壤清挖效果监测。对完成污染土壤清挖后界面的监测，包括界面的四周侧面和底部。根据地块大小和污染的强度，应将四周的侧面等分成段，每段最大长度不应超过 40m，在每段均匀采集 9 个表层土壤样品制成混合样（测定挥发性有机物项目的样品除外）；将底部均分成块，单块的最大面积不应超过 400m2，在每个地块中均匀分布地采集 9 个表层土壤样品制成混合样[13]，监测指标为总锌、总镍、六价铬。如监测结果仍超过相应的清理目标值，应根据监测结果确定二次清理的边界和界面，二次清理后再次进行监测，直至清理达到标准。
（2）污染土壤治理修复的监测。对于采用异位稳定化处理的土壤，每处理 500m3随机取 1 个样品进行监测，对原位稳定化/固化的土壤，不小于400m2随机取一个样品进行监测。如监测结果仍超过治理目标值，应根据监测结果对未达标的部分进行再次治理，直至治理达标。
（3）工程验收监测过程中，若发现未达到治理目标的区块，需要在二次治理修复后再次进行验收监测。
（4）水体监测取样口设置在移动式污水处理设备排放口，每天取样监测 1 次。
3.2 修复效果
该项目异位稳定化处理土壤量为2.5万m3，原位稳定化/固化处理土壤量为1.19万m3。根据布点原则及结合现场实际情况异位修复批次共60批次，共采样60个，原位修复批次共18批次，共采样18个。治理土壤中总锌、总镍及六价铬重金属中性浸出液浓度达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅲ级别标准，满足修复目标。代表检测数据如表 9 、表10所示。
表9异位修复后浸出检测结果 单位：mg/L
表10原位修复后浸出检测结果 单位：mg/L
所采样品均先进行自检，自检合格后由有检测资质的第三方检测机构进行现场取样及实验室分析检测。其中异位处理有5个批次、原位处理有2个批次为自检合格后，第三方检测出现超标现象，进行了二次修复后检测合格。检测结果表明，经固化稳定化技术修复后的污染土壤目标污染物浸出浓度值均达到修复目标要求，修复效果良好。
3.3 洁净土回填
该项目修复达标土壤回填压实后，对修复治理后的区域采用覆土绿化，截断其向造成人体健康危害的暴露途径，覆土厚度 0.5m，覆土面积为9684 m2，总覆土量为4842m3，按坡度进行平整。覆土后进行生态绿化，绿化方式采用撒播草籽，撒播密度为20g/ m2，绿化面积为9684m2。
该项目所需客土需经检测达标后方可使用，客土重金属总量浓度要求满足《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 36600-2018）第一类用地筛选值标准，总铬和总锌参照《重金属污染场地土壤修复标准》（DB43/T 1125-2016）中居住用地标准。客土浸出浓度执行《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类标准，在项目实施时将对客土进行总量和水浸检测，检测结果符合标准时，即可作为覆土使用。
4 结语
该项目通过前期污染调查，确定了污染物类别和修复工程量。对场地内重金属污染土壤采用异位稳定化、原位稳定化/固化、原位阻隔等方式进行综合处理，遗留废渣、废液进行送至危废处理资质单位进行综合处理，废水深度处理达标后外排，并对原场地采用净土进行阻隔及生态恢复。项目治理包括清运目标和浸出毒性目标。通过第三方机构采样分析，所有样品达到验收标准。该项目采用的修复方式经济环保，取得了良好的环境效益，具有较好的推广应用价值，为同类别电镀污染场地的综合治理提供了借鉴和参考。
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