军事场地土壤及地下水污染常见修复技术30170730

2023年12月28日发(作者：方宅十余亩)

军事场地土壤及地下水污染常见修复技术

军事用途的场地通常范围较广，涵盖的场地类型复杂，包括军用油槽、加油站、营区、机场、维修厂、靶场及兵工厂等，其产生的污染物种类多元，包括石油烃（TPH）、重金属（HM）、挥发性有机物（VOCs）、火炸药类物质等，因此对军事污染场地的修复具有一定的挑战性。

本文主要分为以下四个部分：（1）军事场地主要污染物；（2）军事场地适用的修复技术；（3）军事场地常用的修复技术；（4）国外军事污染场地修复案例。

现分别介绍如下。

1军事场地主要污染物

军事场地常出现的污染物，包括总石油碳氢化合物（TPH）、挥发性有机物（VOCs）、含氯有机物、重金属（HM）及火炸药类物质，污染物可能因场地具体用途不同而有所差异。各类型军事场地常见的可能污染源及主要污染物见下表。

表1-1。

表1-1 军事场地可能污染源及主要污染物

场地类型

一般营区

加油站/油槽

可能污染源

二级厂、废弃物/费油品/废溶剂存放区

加油站、油槽区、废油桶存放区

训练场、靶场、火炮射击场、扎射场及废弹拆解处理场

污水处理厂、制成品区、油料设施、化学品存放区、废弃物处理区、电镀厂、废弹拆解处理场、喷漆作业区、维修工厂

主要污染物

TPH、重金属、VOCs

TPH、重金属

靶场/射击场 火炸药类物质、重金属

设备工厂/兵工厂/实验室

重金属、含氯有机物、TPH、VOCs

场地类型 可能污染源 主要污染物

空军基地

航空器及车辆维修棚场、地动作业区、VOCs、BTEX、含氯有机物清洗区、各类工厂、废水处理厂、消（TCE、PCE）

防训练场

船坞、维修厂、油料库、各类工厂、油料储存补给

TPH、VOCs、重金属 海军基地

2军事场地适用的修复技术

常用的修复技术有化学处理技术、物理分离技术、固化/稳定化技术、高温处理技术和植物修复技术等。受常规军事活动影响的场地环境有其自己的特点：往往受污染的程度较大，含有的污染物特殊且毒害性较强，因此除采用常用的场地修复技术外，也要结合军事场地环境的具体特点，采用具体的修复技术，提高修复效果。针对常见的军事污染场地和污染物类型，其适用的修复技术见表2-1。

表2-1 军事场地常见的修复技术一览表

污染物种类

常见污染

场址类型

整治技术名称

土壤

土壤气体抽除法

生物通气法

1.油库

2.加压站

3.加油站

4.灌装台

低温加热脱附法

土耕法

生物堆法

开挖处理法

现地化学氧化法

界面活性剂冲排法

监控(测)式自然衰减法

高温矿冶分离法

固化/稳定化法

1.兵工厂

(含研发单位)

2.靶场

3.炸射演训场

玻璃化法

开挖及离场处理法

土壤清洗法

土壤淋洗法

监测式自然衰减法

现地生物整治法

添加土壤改良剂法

地下水

空气注入法

生物曝气法

双相抽除法

抽出处理法

井内气提法

现地化学氧化法

界面活性剂冲排法

原位地下水生物整治法

监控(测)式自然衰减法

监测式自然衰减法

现地生物整治法

渗透性反应墙法

反应带整治法

地下水抽出及处理法

电动力法

植物复育法

－

－

油品污染

重金属污染

污染物种类

常见污染

场址类型

电动力法

整治技术名称

土壤

反应带整治法

植物复育法

土壤清洗法

土壤气体抽除法

生物整治

热处理法

监测式自然衰减法

地下水抽出处理

地下水循环井

现地化学氧化/还原法

透水性反应墙

界面活性剂/共溶剂冲洗法

植物整治法

电动力整治技术

堆肥法

生物整治

石灰法

植物复育

热处理法

电化学法

现地化学氧化/ 还原法

－

－

－

地下水注气法

生物整治

热处理法

监测式自然衰减法

地下水抽出处理

地下水循环井

现地化学氧化/还原法

透水性反应墙

界面活性剂/共溶剂冲洗法

植物整治法

电动力整治技术

纳米科技处理法

现地化学氧化/还原法

生物整治

零价铁

植物复育

－

－

－

地下水

含氯

有机化合物污染

1.兵工厂

(含研发单位)

2.飞机保修厂

(含除褪漆)

火炸药污染

1.兵工厂

(含研发单位)

2.靶场

3.炸射演训场

3军事场地常用的修复技术

根据表2-1，军事场地常用的修复技术介绍如下。

3.1气相抽提技术（Soil Vapor Extraction，SVE）

土壤气体抽除法为针对不饱和层或包气带（Vado Zone）土壤中高挥发性污染物进行修复的方法。本技术利用真空抽气，使土壤中的污染物产生挥发作用，由固相或液相转为气相，并因抽气井使污染区土壤产生负压，使污染物随土壤气体往抽气井方向移动而被抽出，被抽除土壤气体可进行回收或经处理后排放。本技术操作时，通常于地表上覆盖一层不透水布或设置不透水铺面，以避免产生短流现象，并增加抽气井影响半径及处理效率。土壤气体抽除系统如图3-1所示。

图3-1 土壤气相抽除系统示意图

3.2空气注入法（Air Sparging，AS）

空气注入法是指利用压力将空气或氧气注入地下水中产生气泡，增加地下水溶氧量及不饱和层气体氧气浓度，促进污染物被好氧微生物降解。主要针对吸附于土壤或溶解于地下水中的挥发性或半挥发性有机物进行处理，促使含水层（饱和层）的污染物溶出，并挥发至气相进入透气层（不饱和层）中。

为有效控制气相污染物的流动，通常会结合土壤气体抽除法，将气体抽出至地面处理后予以排放。此外，在注入空气中加入甲烷（营养盐），则可促进含氯有机物（如三氯乙烯）被共代谢微生物降解。故本法去除污染物的机制，高挥性有机物以挥发为主，低挥发性有机物则以生物降解为主。本法原理示意图请见图3-2所示。

图3-2 空气注入法系统示意图

3.3生物堆法/土耕法（Biopiles/Landfarming）

生物堆法和土耕法类似，皆为利用地面上的人工处理系统，提供生物处理程序，降解有机污染物。两者不同处在于供氧方式，生物堆法是利用机械动力（鼓风机），进行土堆内气体的进气及抽气等气流交换作用提供氧气；土耕法则系利用耕土、翻土等动作，以与大气交换的方式提供氧气。

生物堆法主要是在场址原处或选择其他空地处，先铺上一层不透水层或是其它阻隔材料，围起一个修复区，再将受污染的土壤挖起放置于修复区，堆成一个土堆，再将空气（氧气）、营养盐、微量元素、水分（气）等，利用管线系统输送至土堆的内部；土耕法主要系将污染土壤挖除后，分开散洒于地表上，以形成一个土壤薄层，然后浇洒营养盐、矿物质、水分等，并借由翻土、犁耕等动作供给氧气至土壤颗粒间隙内。两者供气（氧）的目的，皆在于驯养好氧性的微生物，微生物则利用油品类污染物质作为代谢生长的基质，将其分解转化成代谢产物CO2及H2O。挥发性较高的汽油类，大多由进（抽）气或翻耕作用时所移除；挥发性较低的柴油或煤油等，则可借由生物进行降解，或仍有部分逸散挥发；而较重的润滑油等，则仅能靠生物处理降解。生物堆法及土耕法的设备单元请详图

3-3和图3-4。

图3-3 生物堆法系统示意图

图3-4 土耕发系统示意图

3.4原位化学氧化（In-Situ Chemical Oxidation）

原位化学氧化法，顾名思义系利用各种化学氧化剂，注入土壤或地下水污染层中，氧化油品污染所造成环境中存在的各中化合物，使其成为二氧化碳及水。

原位化学氧化法的特点为处理时间较快，相对于生物修复法而言，需要的反应时间较短。然而，因为地质条件限制，以及各种氧化剂的特性，都会限制氧化的时间以及效果，可以根据需求来加以选择。例如，有的氧化剂虽然反应较慢，但可以缓慢持续与污染物接触反应，提供较长的接触时间，在氧化剂的选择上须

加以评估。

原位化学氧化法最主要的考虑因子是土壤与氧化剂的反应性，如果土壤中含有大量的其他有机质，那么有可能会消耗大量的化学药剂，造成成本的浪费。又例如Fenton氧化剂（过氧化氢）可能不适用于含有大量碳酸盐的地下水，因为过氧化氢的氢氧自由基，在尚未与地下水中污染物反应前，即与碳酸盐离子进行反应耗尽，造成浪费耗损与效率降低。相反地，含有大量碳酸盐的地下水，则有助于高锰酸盐类氧化物对于油品的氧化作用。

3.5地下水抽出处理法（Pump &Treat）

抽出处理法(pump & treat)包括了主要两个步骤：（1）将污染的地下水抽出至地表；（2）处理这些被抽出的污染地下水。因该项技术简单、处理成本较为经济、技术门坎较低，在以往为最常被用于地下水的处理技术。

抽出处理法主要能够发挥下列两种功能，一为利用抽水作用，降低地下水位，防止受污染的地下水向外扩散，或是随地下水流向下游方向流去；其次为将抽出的地下水在现场实时加以处理。至于处理方式，则可视污染物性质，设置合适的处理单元。一般现场主要考虑机动性较高的移动式设备，但若地下水抽除量较大，且污染区处于生产状态中的工厂，则可将工厂内的废水处理设备纳入考量，但应注意是否会超出原设计处理负荷。

3.5监测式自然衰减法（Monitored Natural Attention）

监(测式自然衰减法（Monitored Natural Attenuation，MNA）为一种消极的污染场地管理方式，亦即不对土壤或地下水污染区域进行通气、抽水、开挖、加药或其他主动的处理方式，仅定期性进行监测工作。监控(测)式自然衰减法的应用，必须具备下列四项条件：

（1）确定所有的环境条件显示，污染范围没有持续扩大的潜势。

（2）未来没有土地开发利用的需求。

（3）经健康风险评估计算，所有的暴露途径下产生的风险（包括致癌及非致癌），必须低于法律规定或环保主管机关的要求。

（4）设置严密的持续性监测计划。

监控式自然衰减法的净化机制，乃在自然环境中借助自然的衰减作用，使有害污染物的质量、毒性等能够衰减成无害物质，而移动性、分布体积等能够被局限甚至缩小。

图3-5监测式自然衰減法生物作用差异性示意图

4国外军事污染场地修复案例

4.1乔利埃特军事火药厂(Joliet Army Ammunition Plant，JOAAP)

（1）场地污染情况

JOAAP停止使用后共53处区域的土壤及地下水遭受火炸药物质污染，其污染体积土方约137,585立方码，污染种类包括1,3,5-三硝基苯、2,4,6-三硝基甲苯（俗称黄色炸药）、2,4-二硝基甲苯、2,6-二硝基甲苯、2-硝基甲苯、环四亚甲基四硝胺、环三亚甲基三硝胺、四硝基甲苯。

（2）修复方法

JOAAP于1999年委托修复治理单位利用开挖（Excavation）及生物整治法（Bioremediation）的方式针对该场址土壤中火炸药类污染物进行修复，其处理情形如图4-1所示。

首先将污染场址进行开挖，并做筛选及分类，再以生物整治方式进行处理，在堆土过中程中添加基质、木屑、农业加工物（例如玉米梗）等，并监控其温度、湿度、pH及含氧量，待修复完成后将土壤进行回填。

图4-1开挖及生物堆法治理情景

（3）修复结果

该整治方法平均处理约32天可达到整治目标，本计划于第一年处理超过3万吨污染土壤，共计处理火炸药类污染土壤约28万吨。该场址于2008年完成土壤污染整治，比预定期程提早3年。

表4-1 JOAAP修复结果

污染种类

1,3,5-TNB

2,4,6-TNT

2,4-DNT

2,6-DNT

2-NT

HMX

RDX

Tetryl

法规标准（mg/kg） 初始浓度（mg/kg） 整治目标（mg/kg）

-

79

5.5

620

13

49,000

24

2,500

120-1,100

1600-482,000

25-86,709

20-2,540

18,500

19,000

76-65,000

224000

100

190

8.4

8.4

10,000

10,000

52

4,100

4.2图埃勒军用仓库（Tooele Army Depot）

（1）场地污染情况

图埃勒军用仓库（Tooele Army Depot），建立于1945年，主要用途为战争储备物资及军火武器培训中心，其作业内容包含弹药武器的储存、播发、接收、修护及销毁等作业，于1948年至1965年间，从事清洗切割弹药金属外壳或将弹药进行水销（Washout Facility）的相关作业，清洗及水销后的废水则直接排入TNT冲洗区内（TNT Washout Area）。

经调查，该场地约48,000平方英尺的土壤受TNT及RDX污染，污染土方量约8,900立方码，浓度约介于1000-2000mg/kg。

（2）修复方法

该场地于2007年委托修复方利用开挖及生物添加营养盐的方式对该地进行整治。其处理流程如下：首先将污染场址进行开挖，并将污染土方移至屋内进行营养盐添加(DARAMEND®)，再将其均匀混合翻转并作加水动作，最后使其堆栈长菌（作业方式如图4-2所示），该步骤每批处理量约为3,000立方码，共处理3个批次约8,900立方码，处理时间约为5到10周，处理完成约1周后，能使每批次土壤中TNT及RDX平均浓度降至10毫克/公斤以下，如图4-3所示。

图4-2开挖及生物添加营养盐处理情形

图4-3 TNT和RDX处置效果

（3）修复结果

污染修复结果如表4-2所示。当污染土壤处理完毕后，即可将达到整治目标的土壤进行回填。在处理费用方面，每立方码污染土壤的添加药剂费用约为62美元，整治完成共花费475万美元。

表4-2修复结果

污染种类

TNT

RDX

法规标准（mg/kg） 初始浓度（mg/kg） 整治目标（mg/kg）

79

24

802

563

86

31