T_HAEPCI 55-2023 有色冶炼场地土壤-地下水重金属污染协同修复与管控技术指南.docx

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1、ICS13.020.40CCSB10团体标准T/HAEPCI55-2023有色冶炼场地土壤-地下水重金属污染协同修复与管控技术指南Technicalguidelineforcollaborativeremediationandcontrolofheavymetalpollutioninsoil-groundwateratnon-ferroussmeltingsites2023-11-15发布2023-12-15实施湖南省环境治理行业协会发布T/HAEPCI55-2023目次前言.II1范围.12规范性引用文献.13术语和定义.14基本原则与工作流程.24.1基本原则.24.2工作流程.25场地

2、污染特征调查.35.1场地调查.35.2场地风险评估.45.3场地污染特征.45.4污染迁移分析.56场地污染分区分级治理.66.1评价指标.66.2等级划分.67协同修复实施策略.77.1协同修复策略遵循的原则.77.2协同修复策略实施的思路.78协同修复技术推荐.88.1土壤多金属同步固化/稳定化长效修复技术.88.2地下水重金属污染精准注入修复.98.3地下水重金属污染分级阻断技术.108.4土壤功能修复及生态重构技术.119制定修复技术方案.119.1确定修复技术及工艺参数.119.2估算修复工程量.119.3估算费用和周期.129.4成本效益分析.129.5环境影响分析.129.6施

3、工进度计划.129.7制定场地修复的监测计划.12附录A（规范性附录）有色冶炼场地多金属同步固化/稳定化修复材料推荐.13附录B（规范性附录）有色冶炼场地地下水重金属污染修复药剂推荐.14IT/HAEPCI55-2023前言本文件根据GB/T1.12020标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写起草。本文件由湖南省环境治理行业协会提出并归口。本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件主要起草单位：中南大学、河南大学、河南省地质研究院、中冶南方都市环保工程技术股份有限公司、湖南省和清环境科技有限公司、中国科学院南京土壤研究所、河南省生态环境技术中心、中国科学院

4、地球化学研究所、中国地质大学（武汉）、中国科学院亚热带农业生态研究所、株洲清水塘环境技术有限公司、湖南省环境保护科学研究院。本文件主要起草人：薛生国、朱锋、曾嘉庆、李小红、张古彬、赵颖、可文舜、高文艳、江钧、郭林、娄伟、郝秀珍、何新生、罗兴华、肖保华、李星、芦志皇、付光暄、罗永妙、陈灿、钟振宇、刘鹏、贺勇、张亭亭、吴川、施烈焰、许超、郭虎、胡建华、孙静、李楚璇、唐璐。本文件由湖南省环境治理行业协会负责管理和解释，中南大学负责具体技术内容的解释。在应用过程中如有需要修改与补充的建议，请将相关资料寄送湖南省环境治理行业协会标准管理部门。IIT/HAEPCI55-2023有色冶炼场地土壤-地下水重金

5、属污染协同修复与管控技术指南1范围本文件适用于有色冶炼场地土壤-地下水重金属污染修复工程的建设与运行管理，可作为工程设计、实施、运行及后期维护的参考依据。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件中必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件。不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB3838地表水环境质量标准GB/T14848地下水环境质量标准GB36600土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准GB/T39792生态环境损害鉴定评估技术指南HJ25.1建设用地土壤污染状况调查技术导则HJ25.2建设用地土壤污染风险管

6、控和修复监测技术导则HJ25.3建设用地土壤污染风险评估技术导则HJ25.5污染地块风险管控与土壤修复效果评估技术导则HJ25.6污染地块地下水修复和风险管控技术导则HJ91.2地表水环境质量监测技术规范HJ164地下水环境监测技术规范HJ192生态环境状况评价技术规范HJ606工业污染源现场检查技术规范HJ651矿山生态环境保护与恢复治理技术规范（试行）HJ652矿山生态环境保护与恢复治理方案（规划）编制规范（试行）HJ877暴露参数调查技术规范HJ983污染源源强核算技术指南有色金属冶炼HJ1272生态保护修复成效评估技术指南HJ1282污染土壤修复工程技术规范固化/稳定化HJ2300污染

7、防治可行技术指南编制导则3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1有色金属冶炼场地nonferrousmetalssmeltingsite指因从事有色金属冶炼及相关活动形成的某一地块范围内土壤、地下水、地表水及所有构筑物、设1T/HAEPCI55-2023施和生物的总和。3.2关注污染物contaminantofconcern根据地块污染特征、相关标准规范要求和地块利益相关方意见，确定需要进行土壤和地下水污染状况调查和风险评估的污染物。3.3目标污染物targetcontaminant在地块环境中其含量或浓度已达到对生态系统和人体健康具有实际或潜在不利影响的，需要进行修复的关注污染物。3.

8、4协同修复技术collaborativeremediationtechnologies在修复过程中既可以满足对污染土壤的修复，又能够实现同步去除或降低地下水中污染物的修复技术。3.5可渗透性反应墙permeablereactivebarrier,PRB在受污染地下水流经的途径上建造由反应介质组成的格栅，通过反应介质的吸附、沉淀、氧化、还原和生物降解等作用去除地下水中的污染物。常见的PRB类型有连续型、漏斗、导水门型和注入式反应带等。4基本原则与工作流程4.1基本原则4.1.1规范性：采用程序化和系统化的方式规范有色金属冶炼污染场地土壤-地下水修复过程及行为和修复后效果评估和监测流程，恢复场地使

9、用功能。4.1.2可行性：针对场地特征条件和健康风险综合考虑污染场地修复目标、修复技术的应用效果、修复时间、修复成本、修复工程的环境影响等因素，合理选择修复技术，科学制定修复方案，使修复工程切实可行。4.1.3安全性：污染场地修复工程的实施应注意施工安全和对周边环境的影响，避免对施工人员和周边人群健康产生危害。4.1.4技术协同性：有色金属冶炼场地土壤-地下水重金属修复的目的是采用协同化的场地修复技术，转移、吸收、转化或去除场地土壤和地下水中的重金属，或阻断重金属对受体的暴露途径，使场地对暴露人群的健康风险控制在可接受水平，从而恢复场地使用功能，保证地块二次开发利用的安全性。4.2工作流程有色

10、金属冶炼场地修复的可行性研究工作按照图1规定的程序进行，内容包括场地污染特征调查、污染分级分区治理、制定协同修复策略、可行修复技术推荐、协同修复技术推荐和制定修复技术方案六个部分。2T/HAEPCI55-20234.2.1地块环境状况调查，基于场地污染调查、水文地质勘查结果，通过三维表征技术实现污染分布、污染羽、污染范围和污染程度的精细刻画。基于数值模拟技术掌握土壤-地下水迁移规律。4.2.2污染分级分区治理，建立了有色冶炼场地土壤重金属污染分级评价和相应的分级治理方案，进一步精细化支撑修复工程实施。4.2.3协同修复策略实施，场地修复策略是指以风险管理为核心，按照修复技术协同、修复目标协同、

11、修复范围协同实施思路，确保修复后场地健康和生态风险控制在可接受范围内。4.2.5协同修复技术推荐，开展多技术协同修复效果预测，多修复技术耦合效果研究，提高多修复技术集成功效。4.2.6制定修复技术方案，根据确定的修复技术和场地暴露情景制定详细的污染场地修复技术方案，包括确定修复技术的集成和工艺参数、估算理论土方量、分析成本效益和环境影响等。图1有色金属冶炼场地土壤-地下水修复工作程序5场地环境调查5.1地块污染调查土壤和地下水污染状况调查，可分为三个阶段，按照HJ25.1要求执行。3T/HAEPCI55-20235.2环境风险评估地块风险评估工作内容包括危害识别、暴露评估、毒性评估、风险表征，

12、以及土壤和地下水风险控制值的计算，按照HJ25.2要求执行。5.3地块污染特征主要工作内容包括水文地质条件刻画、重金属污染空间展布、污染边界圈定、修复工程量确定。场地污染特征刻画程序见图2。图2场地污染特征刻画工作流程与内容5.3.1水文地质条件刻画以场地调查过程中采用的钻孔取样数据为基础，根据钻孔岩心样品，划分场地地层结构。通过三维建模方法，选择适当空间插值分析方法，绘制场地地层结构三维模型，并进行模型精度验证。若在场地调查过程中具备物探条件，可以获取物探数据，以物探数据为基础，辅以钻孔剖面数据绘制场地地质三维模型。5.3.2重金属污染空间展布以钻孔样品中不同类型重金属含量数据为基础，将地层

13、结构模型作为底图，选择距离加权倒数、克里格法等空间插值分析方法，建立场地不同重金属三维空间展布模型，并进行模型精度验证。若在场地调查过程中具备物探条件，可以获取物探数据，以高密度电阻法为例，建立电阻率与重金属浓度间的数值关系模型，也可以实现对重金属污染空间展布的三维模型。依靠三维表征软件中污染物三维叠加技术手段，可以进一步建立场地多金属复合三维模型，实现场地污染空间展布的准确建模。4T/HAEPCI55-20235.3.3污染边界确定污染边界确定借助三维表征软件（如GMS、ArcGIS、EVS、Surfer等），设置边界浓度限值。根据有色冶炼场地所处地块的土地利用类型情况和污染界定的目的，选择

14、不同重金属的风险筛选值和管制值作为污染分布边界值。修复工程量的核算可以根据污染深度与污染面积的计算结果估算，更为准确的方法为通过三维表征软件直接计算污染单元格数量，进一步换算为修复土壤体积。5.3.4修复工程量计算理论土方量应根据关注污染物种类、浓度水平和污染范围、修复目标值、工艺参数、场地特征条件等调查数据进行估算。估算理论土方量时，应以污染源为中心画出每种关注污染物浓度等值线，估算出等修复目标线以内的土方量。对于复合型污染，应将每种污染物的等值线图进行叠加估算土方量。5.4污染迁移分析建立有色冶炼场地（包含其周边影响区域）的重金属污染迁移趋势预测数值模型，是掌握有色冶炼场地对周边区域及敏感

15、环境受体影响状况的有效手段，同时也可以实现对修复技术的确定及技术组配方式的设计，进而针对修复技术的长效性进行可行性分析。5.4.1主要工作程序建立污染迁移趋势预测数值模型的主要工作程序包括区域水文地质条件概化、研究区边界条件概化、地下水运动状态概化、污染运移过程概化、数值模拟参数的确定、模型准确性检验与参数校正。5.4.2常用的数值模拟参数包括空间展布相关资料（地表高程、分层数据、边界位置）；含水层参数（渗透系数、弹性释水系数、孔隙度）；源汇项（大气降水入渗系数、蒸发排泄系数）；地表水体（水位、底面高程、底面岩性特征）；人工开采情况（开采井位置、井结构、开采量）；边界条件（边界类型、水头或流量

16、）；初始条件（统测水位）；水位动态观测资料（观测孔位置、结构、水位时间变化）。5.4.3建立概念模型根据详细的地形地貌、地质、水文地质、构造地质、水文地球化学、岩石矿物、水文、气象、工农业利用情况等，确定所模拟的区域大小，含水层层数，维数，水流状态，介质状况，边界条件和初始条件等。必要时需进行一系列的室内试验与野外试验，以获取有关参数，如渗透系数、弥散系数、分配系数、反应速率常数等。5.4.4数学模型的确定与数值化根据概念模型进行选择。如一维、二维、三维数学模型，水流模型，溶质运移模型，反应模型，水动力-水质耦合模型，水动力-反应耦合模型，水动力-弥散-反应耦合模型。绝大部分数学模型是无法用解

17、析法求解的，数值化就是将数学模型转化为可解的数值模型，常用数值化有有限单元法和有限差分法。5.4.5模型校正将模拟结果与实测结果比较，进行参数调整，使模拟结果在给定的误差范围内与实测结果吻合。校正后的模型受参数值的时空分布、边界条件、水流状态等不确定度的影响。灵敏度分析就是为了确定不确定度对校正模型的影响程度。模型验证是在模型校正的基础上，进一步调整参数，使模拟结果与第二次实测结果吻合，以进一步提高模型的置信度。5污染土壤评价指标相关指标数值评价方法污染程度评级超过土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（GB36600-2018）筛选值的重金阳离子基于硫酸硝酸法（HJ/T299-2007）或

18、者阴离子水浸提（HJ557-2010）的浸出毒性水质评价根据地块周边影响介质，选择与国家相应标准地表水环境质量标准（GB3838-2002）或地下水质量标准(GBT14848-2017)类指标比对，超过限定值即超标。水质评价未超标以及人体健康风险评价指数均未存在风险。轻度各指数介于轻度和重度之间的可能情况。中度基于SBET提取的开展经口摄入途径的非致癌T/HAEPCI55-20236场地污染分区分级治理6.1评价指标6.1.1土壤重金属总量超过GB36600筛选值的土壤开展污染土壤评价分级。6.1.2基于硫酸硝酸法或水的浸出毒性水质评价阳离子重金属开展基于硫酸硝酸法HJ/T299或阴离子重金属

19、开展基于水浸提HJ557的浸出毒性水质评价。6.1.3基于模拟胃液提取法（SBET）提取的人体健康风险评价（致癌和非致癌健康风险指数）模拟测试土壤中重金属在人体胃液中的溶解量（即人体可给量），并以此作为暴露剂量进行健康风险评估，能在一定程度上克服基于总量评估导致结果过于保守的问题。6.2等级划分6.2.1污染评价结合有色金属冶炼场地实际情况，确定土壤重金属种类、污染程度、空间分布特征，开展场地土壤污染风险评估，评估过程符合HJ25.3。6.2.2污染分级在前期初评的基础上，对于实际场地重金属总量超过GB36600-2018建设用地筛选值的土壤，开展土壤重金属浸出毒性测试，使用HJ/T299或者

20、水浸提HJ557和基于SBET提取的人体健康风险评价（致癌和非致癌健康风险指数），根据土壤重金属污染的评价指标和分级评价标准，确定地块重金属污染等级。6.2.3分级调整对于受污染程度相似的场地土壤，综合考虑场地厂区的物理边界（如厂房、硬化路面等）、地块边界或权属边界等因素，原则上划分为同一类别，对于多重金属复合污染类型，以污染程度最高的重金属污染类别划分界定（表1）。根据最新土地利用类型变更情况、场地土壤环境质量的变化情况（如突发事件等导致的新增受污染场地或已完成治理的场地等），及时调整类别。表1有色冶炼场地重金属污染分级标准6污染土壤评价指标相关指标数值评价方法污染程度评级属污染土壤人体健康

21、风险评价（致癌和非致癌健康风险指数）健康风险评价（1）和致癌健-4康风险评价（10），若大于限定值则认为存在风险。水质评价超标且人体健康风险评价指数（至少有一项）存在风险。重度T/HAEPCI55-20237协同修复实施策略7.1协同修复遵循的原则有色金属冶炼场地土壤和地下水修复技术的筛选需要考虑多种因素，场地修复策略是指以风险管理为核心，将污染造成的健康和生态风险控制在可接受范围内的场地总体修复思路，包括采用污染源处理技术、切断暴露途径的工程控制技术以及限制受体暴露行为的制度控制技术3种修复模式中的任意一种或其组合。7.1.1协同性原则土壤和地下水协同修复可以大幅缩短场地修复周期，也减少了修

22、复工程实施对场地的二次损害。针对土壤和地下水协同修复目标，结合现阶段国内外常用的修复方法，耦合与优化现有的污染土壤与地下水治理修复技术，进一步解决技术与成本问题。7.1.2适应性原则与场地未来的用地发展规划、开发方式、时间进度相结合。应与场地相关利益方进行充分交流和沟通，确认场地未来的用地发展规划、场地开发方式、时间进度、是否允许原位修复、修复后土壤的再利用或处置方式等。7.1.3整体性原则充分考虑场地修复过程中土壤和地下水的整体协调性，并综合考虑近期、中期和长期目标的要求，以及修复技术的可行性、成本、周期、民众可接受程度等因素。7.1.4安全绿色原则选择绿色的、可持续的修复策略，使修复行为的

23、环境效益最大化。7.2协同修复策略实施的思路7.2.1土壤-地下水修复范围协同通过场地重金属污染分级分区划定，实现对土壤和地下水修复范围的精准界定，进而在修复范围界定中实现土壤和地下水协同修复。按照6中场地污染分级分区治理划定原则，对重度污染区域推荐采用土壤固化/阻隔技术，地下水污染羽截断技术；中度污染区域推荐采用土壤稳定化修复技术，地下水污染原位注入修复技术；轻度污染区域推荐采用土壤功能修复及生态重构技术。7.2.2土壤-地下水修复目标协同有色金属冶炼场地中重度污染区域多集中在填土层中，地层结构一般较为复杂，异质性强，土壤孔隙多，重金属污染传输以自上而下的重力传输为主。填土层区域地下水多以包

24、气带水形式存在，即存在固、液、气三相结构交互作用的区域。针对这一区域，可以将土壤和地下水视为一体化系统，进行整体7T/HAEPCI55-2023修复。该区域土壤和地下水重度污染区域宜采用土壤原位固化修复技术+地下水可渗透性反应墙阻隔技术；中度污染推荐采用土壤原位稳定化+地下水精准注入修复技术；轻度污染推荐采用土壤功能修复及生态重构技术。7.2.3土壤-地下水修复技术协同针对有色金属冶炼场地水文地质特征多样、污染空间分布异质性等特点。系统协同“固化-稳定化-分级治理”、“地下水精准修复及分级阻断”、“土壤适生性调控-微生物/植物联合生态重构”等修复技术，优化场地修复材料、装备和技术组合，可以建立

25、有色金属冶炼场地土壤-地下水重金属协同修复技术集成体系。8协同修复技术推荐8.1土壤多金属同步固化/稳定化长效修复技术针对有色冶炼场地重金属组成复杂、污染程度差异大、单一修复方法难以使土壤多重金属同时固化/稳定化等问题，研发基于多重金属同步固化/稳定化的功能材料，结合场地土壤重金属污染高效诊断及分级评价，形成重污染土壤多金属同步固化/稳定化修复技术及中轻度污染土壤微生物协同重金属稳定化修复技术。推荐的有色冶炼场地多金属同步固化/稳定化修复药剂及其针对污染物类型见附录A。8.1.1施工工艺确定主要包括原位/和异位应根据地块状况、地层结构、污染分布和土地利用等适用条件选择原位或异位固化/稳定化工艺

26、。8.1.2原位固化/稳定化8.1.2.1场地清理原位固化/稳定化施工前应探测和清除地上和地下影响施工的混凝土块、石块和地下构筑物等障碍物。清理出的建筑垃圾和石块等应清洗后再进行处置。8.1.2.2药剂配置应设置药剂储存库、料仓、配药站和泵送系统，并配备液位监控和溢流液收集系统；制备好的水泥浆储存不宜超过2h。8.1.2.3搅拌/注入应根据中试结果确定搅拌和注入设备可达深度、搅拌/注入单元、注药速率及搅拌杆移动速度和搅拌时间等参数。宜根据修复深度选择合适的原位固化/稳定化施工设备。3m内推荐使用原位钻注修复一体化设备。3-5m浅层污染可采用挖掘机、旋耕机和专用浅层搅拌机等设备混合，可以使用液体

27、、浆状或粉末状材料和药剂。大于5m的深层原位固化/稳定化一般采用高压注入和螺旋搅拌的方式。8.1.2.4养护及管理原位固化/稳定化处理后的土壤或固化体应进行养护，对表层等裸露部分进行覆盖，保持水分。宜考虑土壤增容膨胀的影响，并根据地形、土地利用等进行整形；原位固化/稳定化处理后宜适当采取高密度聚乙烯、膨润土和粘土等进行封盖，减少降水等对固化/稳定化后土壤的淋溶及裸露表面的风化和侵蚀。8T/HAEPCI55-20238.1.3异位固化/稳定化8.1.3.1挖掘污染土壤挖掘应有支护方案，深基坑开挖应满足JGJ311的要求；对地下水位以下的污染土壤进行开挖时应进行降水设计。8.1.3.2搅拌混合根据

28、小试和中试优化的参数，对污染土壤进行固化/稳定化处理，确保材料和药剂投加的针对性和有效性。采用双轴搅拌机和土壤改良机等专用设备混合污染土壤和固化/稳定化材料和药剂，并配备土壤输送机、干粉料仓、浆状药剂及液体药剂的储存槽及药剂制备、计量和投加装置，搅拌混合系统应具备安全锁和自动计量投加装置。8.1.3.3养护养护要求参照HJ1282要求执行。8.2地下水重金属污染精准注入修复针对有色冶炼场地水文地质特征多样、污染空间分布复杂等问题，推荐铁基纳米复合材料及可原位成型的活性隔离屏障材料，基于功能材料精准注入和强化传输的地下水精准修复技术研究，结合冶炼场地土壤-地下水重金属活性隔离屏障阻控技术研究，实

29、现冶炼场地地下水重金属污染的精准修复及分级阻断。可行的有色冶炼场地地下水重金属污染精准注入修复药剂见附录B。8.2.1注入方式的确定修复剂可注入和分布到：（a）与污染物直接接触；（b）在地下水中化学物质迁移的路径上形成生物或化学反应带或墙，以便在污染地下水通过反应带或墙时与修复剂接触。修复剂分布方案需要了解污染场地的地质和水文地质。要知道在何处注入修复剂，就需要了解污染物的当前分布情况，以及如果不采取有效的污染源控制措施，未来可能发生的情况。8.2.2修复药剂的选择应具备以下特点：可溶于水（如化学氧化剂如高锰酸钠，或化学还原剂如硫酸亚铁或硫化钠等）、悬浮体中非常细小的纳米级颗粒（如纳米级零价铁）、悬浮液中较大的颗粒（如微米级零价铁）、大的固体材料（如颗粒状零价铁、石灰石或覆盖物），用挖沟法放置在地下，形成可渗透反应性墙。在砂和砂粉单元中，可溶性修复剂注入容易，在地下分布更广泛。但如果在注入后它们继续随地下水流迁移，则修复剂不能长时间停留在目标注入区域。8.2.3修复剂注入和分布方法注入