一种利用腐殖酸进行污染场地风险管控的方法和结构技术

本发明专利技术涉及一种利用腐殖酸进行污染场地风险管控的方法和结构。所述结构包括纵向阻隔控制墙(1)和顶层水平阻隔控制层(2)；纵向阻隔控制墙(1)部分深入到污染场地地下水位以下，顶层水平阻隔控制层(2)设置在纵向阻隔控制墙(1)上方，并位于污染场地的污染土壤(3)的上方。通过阻隔工程措施，控制污染场地的健康风险及环境风险，充分利用了腐殖酸与土壤中重金属及有机污染物的稳定作用，同时发挥腐殖质本身对改良土壤结构、提升土壤肥力的效果，形成完整的表面绿植覆盖，为土壤中微生物提供碳源及营养元素，激发场地微生物降解污染物。具有防治效果好、长效经济、运行成本低、可操作性强等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种利用腐殖酸进行污染场地风险管控的方法和结构
本专利技术涉及污染场地风险管控领域。尤其涉及利用腐殖酸为主要材料，对污染场地表层土壤对环境受体的直接接触及周围或室内空气暴露等情形进行阻隔控制，同时激发(土著/复配)微生物和植物对污染物主动修复，双向进行风险管控。
技术介绍
腐殖酸是动植物遗骸，主要是植物的遗骸，经过微生物的分解和转化，以及地球化学的一系列过程造成和积累起来的一类有机物质，在土壤和沉积物中可分为三个主要部分：腐植酸，富里酸和胡敏素，是一种天然有机高分子化合物，具有复杂的含有羧基、酚羟基等官能团的混合物。其中大量物质易溶于水，形成营养元素向植物传送，并能改良土壤结构，调节土壤酸碱度，有利于植物生长；与金属离子及有机物进行交换、吸附、络合、螯合等作用，可吸附和稳定化重金属及有机污染物；在分散体系中作为聚电解质、有凝聚、胶溶、分散等作用，腐植酸分子上还有一定数量的自由基，具有生理活性，常常能促进土壤中土著微生物的繁殖及代谢，激发土壤的生物活性。按照国家技术规范确认超过有关土壤环境标准的疑似污染地块，称为污染地块。地块的土壤和浅层地下水中污染物通过如经口摄入、皮肤接触、呼吸吸入等途径迁移到达和暴露于地块及其周边环境中，可能对受到污染物影响的人群或生物群形成健康风险或环境风险。目前主要的治理措施分为三类：(1)通过制定和实施各项条例、准则、规章和制度，减少或阻止人群对场地污染物的暴露；(2)通过阻隔、堵截、覆盖等工程措施，控制污染物迁移或阻断污染物暴露途径，降低和消除污染物对人体健康和环境风险；(3)采用消除、降低、稳定或转化场地目标污染物的方法，改变污染物结构、降低污染物毒性、迁移性或数量及体积。阻隔技术属于工程控制手段，主要有几方面的功能：(1)阻断污染土壤与受体的直接接触；(2)阻止受污染地下水迁移扩散；(3)阻断污染土壤或污染地下水挥发出的气体扩散。适用于以下情形：(1)污染地块土壤、地下水或其他环境介质中关注污染物的浓度超过相关标准或风险水平超过可接受水平；(2)地块上存在关注污染物的潜在完整暴露途径；(3)与其他措施相比，阻隔技术适用且更经济有效。利用腐殖酸的特性，主要通过阻隔技术及污染源修复两种途径，对污染场地的风险加以管控。腐殖酸通过以下三方面：(1)充分利用其大分子结构及特性对土壤中重金属及有机污染物进行稳定化作用；(2)同时改良阻隔层土壤结构及肥力，为场地表层植物根系生长提供条件，强化植物的阻隔作用；(3)形成碳源阻隔层，吸附储存污染物挥发性蒸汽侵入，提供土壤中(土著/复配)微生物的碳源及营养物，强化微生物的分解修复作用。控制污染场地的健康风险及环境风险。
技术实现思路
本专利技术提供了一种利用腐殖酸作为风险管控材料，通过阻隔工程措施，控制污染场地的健康风险及环境风险，充分利用了腐殖酸与土壤中重金属及有机污染物的稳定作用，同时发挥腐殖质本身对改良土壤结构、提升土壤肥力的效果，形成完整的表面绿植覆盖，提供碳源及营养元素，激发场地微生物降解污染物。具有防治效果好、长效经济、运行成本低、可操作性强等优点，可通过以下四种途径(1)阻断污染土壤与受体的直接接触；(2)阻止受污染地下水迁移扩散；(3)阻断污染土壤或污染地下水挥发出的气体扩散；(4)激发微生物及植物修复污染物。实现污染场地的健康风险及环境风险的管控。为了达到上述目的,本专利技术采用以下技术方案实现：所述腐殖酸可以来自于天然腐植酸和煤炭及餐厨垃圾加工制备的人造腐植酸，要求有机质、有效磷、水解氮、速效钾等有益物质含量高，同时PH值、全盐量、及各种重金属等有害物质含量低，具体相关要求以使用场地的环境要求推算，一般要求各种有害物质浸出值在《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)Ⅲ类标准及以上，有益元素要求达到《腐植酸钠》(HG/T3278-1987)或《绿化种植土壤》(CJT340-2011)等标准，具体需要根据阻隔技术任务、场地环境及阻隔方案等条件确定。所述阻隔工程措施方案包括垂直阻隔和水平阻隔两部分，根据场地土壤及地下水污染程度和污染物特性等参数确定垂直阻隔的深度、厚度及复配材料等工艺参数，水平阻隔工艺参数主要受污染物挥发特性及毒性大小影响，并需要结合场地开发利用途径及表层规划布局合理综合设计。所述垂直阻隔工程措施。包括内外两层防渗(阻隔层)、腐殖酸复合材料反应层及曝气装置，阻隔系统的渗透系数、阻隔层厚及曝气强度等参数需要结合场地的地质水文条件、场地污染特性及环境敏感程度综合考虑，设计出既满足场地风险可控同时主动修复共存的垂直阻隔控制系统。施工步骤主要包含两部：(1)基槽开挖。通过抓斗、挖机等设备开挖出垂直方向的基槽，清理干净泥土；(2)阻隔墙填充及建设。在开挖完毕的基槽中，从下往上如图2所示，填筑阻隔材料及设备，主要包括：(1)粘土、膨胀土、水泥、砂石骨料和稳定剂的一种或几种混合材料构成的防渗料，必要时还可设置HDPE膜等柔性阻隔材料；(2)腐殖酸、降解菌剂、砂石骨料和粘土的一种或几种混合材料构成的腐殖酸复合材料层；(3)曝气装置，通常用HDPE材质的花管，或者根据地质及环境可采用不锈钢管，管径通常为100-300mm(需要根据场地面积、井间距、场地地质水文条件及渗透性等条件确定)，通过管壁开孔，向腐殖酸复合阻隔控制层提供微生物需要的氧气或者强制通风扩散。所述水平阻隔工程措施。根据污染场地地质土质情况，结合场地地面建构筑物和规划标高，通过对污染场地浅表面的清理，重新建立浅表层阻隔控制带，通过阻隔和主动修复控制污染场地的健康及环境风险。所述水平阻隔控制层如图3所示。主要由腐殖酸构成的阻隔控制层，分为三层，从上向下依次是：(1)腐殖酸复合植物生长层，为腐殖酸拌混种植土，要求PH、无机盐及K、N、P营养元素符合种植用土的要求，提供植物生长的营养土，主要提供植物生长的碳源及养料，腐殖质同时为土层中生物菌群提供养分，加快植物生长，通过根系固定场地表层土壤，防止场地扬尘，同时植物根系和土层菌种共同作用，分泌降解酶，降解污染场地底层扩散出的污染物；(2)中层腐殖酸阻隔反应层，分解底层挥发扩散出的污染物，此层为腐殖酸复配生物菌剂及营养液，首先利用腐殖酸的自身特性及自由基吸附固定挥发上来的气态污染物，与复配添加的营养液共同促进生物菌剂生长，降解污染物。实际工程中可先复配腐殖酸、生物菌剂及营养液，培养一段时间，至微生物生长正常稳定后再工程使用；(3)底层腐殖酸阻隔层，主要由腐殖酸构成，主要作用是在地面及污染层间建立一道阻隔墙，防止污染物大量向上挥发迁移，同时利用自身强吸附性的特性，对底层挥发性污染物进行吸收，然后逐渐缓释至上层修复层。所述水平阻隔控制层如图3所示。除腐殖酸阻隔控制层外，还包括渗透调节层1、渗透调节层2及各层间隔离无纺土工布，设置渗透调节层的主要目的是通过卵石、骨料等材料复配，改善阻隔工程竖直方向的渗透性及通透性，利于下层污染物的挥发扩散及上层雨水的下渗，保证阻隔控制的同时不改变场地生态水系循环系统，各层间的无纺土工布主要是区分各层空间位置，以防场地风险管控终止时，各层材料不能区分回收及再利用。所述水平阻隔控制层的土壤气调节监测井。通过设置贯穿阻隔层至污染表层的通透井，利用井管可调节各阻隔层的空气通透性，可促进微生物降解污染本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用腐殖酸进行污染场地风险管控的结构，其特征在于，所述结构包括纵向阻隔控制墙(1)和顶层水平阻隔控制层(2)；纵向阻隔控制墙(1)部分深入到污染场地地下水位以下，顶层水平阻隔控制层(2)设置在纵向阻隔控制墙(1)上方，并位于污染场地的污染土壤(3)的上方。

【技术特征摘要】
1.一种利用腐殖酸进行污染场地风险管控的结构，其特征在于，所述结构包括纵向阻隔控制墙(1)和顶层水平阻隔控制层(2)；纵向阻隔控制墙(1)部分深入到污染场地地下水位以下，顶层水平阻隔控制层(2)设置在纵向阻隔控制墙(1)上方，并位于污染场地的污染土壤(3)的上方。2.根据权利要求1所述的一种利用腐殖酸进行污染场地风险管控的结构，其特征在于，纵向阻隔控制墙(1)包括第一防渗层(11A)、第二防渗层(11B)，腐殖酸复合材料层(12)设置在第一防渗层和第二防渗层之间，曝气井(13)设置在腐殖酸复合材料层(12)中。优选，纵向阻隔控制墙(1)设置在污染场地的基槽中。优选，第一防渗层(11A)和第二防渗层(11B)为粘土、膨胀土、水泥、砂石骨料和稳定剂混合复配而成。优选，粘土、膨胀土、水泥、砂石骨料和稳定剂按质量比0.5：0.05：0.04：0.45：0.01混合复配而成，膨胀土、水泥和稳定剂先置于混合设备混合均匀，然后依次加入粘土和砂石骨料混合。第一防渗层和第二防渗层壁厚1000-3000mm，优选2000mm。腐殖酸复合材料层(12)壁厚4000-7000mm，优选6000mm。腐殖酸复合材料层(12)由腐殖酸、生物菌剂、砂石骨料和粘土按质量比例0.3：0.01：0.6：0.09直接混合复配而成。优选，曝气井(13)为带孔的UPVC管，管径为100-300mm优选，200mm,管壁上开直径5-20mm，优选10m小孔。3.根据权利要求1-2之一所述的一种利用腐殖酸进行污染场地风险管控的结构，其特征在于，顶层水平阻隔控制层(2)包括腐殖酸阻隔层(21)、腐殖酸阻隔反应层(23)和腐殖酸复合植物生长层(25)；腐殖酸阻隔层(21)设置在污染土壤(3)的上部，腐殖酸阻隔反应层(23)设置在腐殖酸阻隔层(21)的上部，腐殖酸复合植物生长层(25)设置在腐殖酸阻隔反应层(23)的上部。优选腐殖酸复合植物生长层，其为腐殖酸拌混种植土；腐殖酸阻隔反应层(23)通过腐殖酸复配生物菌剂及营养液；腐殖酸阻隔层(21)主要由腐殖酸构成。优选，顶层水平阻隔控制层(2)包括还包括第一渗透调节层(22)和第二渗透调节层(24)，第一渗透调节层(22)设置在腐殖酸阻隔层(21)和腐殖酸阻隔反应层(23)之间，第二渗透调节层(24)设置在腐殖酸阻隔反应层(23)和腐殖酸复合植物生长层(25)之间。4.根据权利要求3所述的一种利用腐殖酸进行污染场地风险管控的结构，其特征在于，顶层水平阻隔控制层(2)还包括土壤气调节监测井(27)，土壤气调节监测井(27)依次穿入腐殖酸复合植物生长层(25)、第二渗透调节层(24)、腐殖酸阻隔反应层(23)、第一渗透调节层(22)和腐殖酸阻隔层(21)，并深入到污染土壤(3)内部。5.根据权利要求3或4所述的一种利用腐殖酸进行污染场地风险管控的结构，其特征在于，顶层水平阻隔控制层(2)还包括无纺土工布(26)，无纺土工布(26)设置在腐殖酸阻隔层(21)和污染土壤(3)之间、腐殖酸阻隔层(21)和第一渗透调节层(22)之间、第一渗透调节层和腐殖酸阻隔反应层(23)之间、腐殖酸阻隔反应层(23)和第二渗透调节层(24)之间、和/或第二渗透调节层(24)和腐殖酸复合植物生长层(25)之间。6.根据权利要求1-5之一...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳昌盛，刘长波，彭犇，刘诗诚，夏春，白智韬，张硕，
申请(专利权)人：中冶节能环保有限责任公司，中冶建筑研究总院有限公司，中国京冶工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11