軍事場地土壤及地下水污染常見修復技術30170730

2023年12月28日發(作者：方宅十余畝)

軍事場地土壤及地下水污染常見修復技術

軍事用途的場地通常范圍較廣，涵蓋的場地類型復雜，包括軍用油槽、加油站、營區、機場、維修廠、靶場及兵工廠等，其產生的污染物種類多元，包括石油烴（TPH）、重金屬（HM）、揮發性有機物（VOCs）、火炸藥類物質等，因此對軍事污染場地的修復具有一定的挑戰性。

本文主要分為以下四個部分：（1）軍事場地主要污染物；（2）軍事場地適用的修復技術；（3）軍事場地常用的修復技術；（4）國外軍事污染場地修復案例。

現分別介紹如下。

1軍事場地主要污染物

軍事場地常出現的污染物，包括總石油碳氫化合物（TPH）、揮發性有機物（VOCs）、含氯有機物、重金屬（HM）及火炸藥類物質，污染物可能因場地具體用途不同而有所差異。各類型軍事場地常見的可能污染源及主要污染物見下表。

表1-1。

表1-1 軍事場地可能污染源及主要污染物

場地類型

一般營區

加油站/油槽

可能污染源

二級廠、廢棄物/費油品/廢溶劑存放區

加油站、油槽區、廢油桶存放區

訓練場、靶場、火炮射擊場、扎射場及廢彈拆解處理場

污水處理廠、制成品區、油料設施、化學品存放區、廢棄物處理區、電鍍廠、廢彈拆解處理場、噴漆作業區、維修工廠

主要污染物

TPH、重金屬、VOCs

TPH、重金屬

靶場/射擊場 火炸藥類物質、重金屬

設備工廠/兵工廠/實驗室

重金屬、含氯有機物、TPH、VOCs

場地類型 可能污染源 主要污染物

空軍基地

航空器及車輛維修棚場、地動作業區、VOCs、BTEX、含氯有機物清洗區、各類工廠、廢水處理廠、消（TCE、PCE）

防訓練場

船塢、維修廠、油料庫、各類工廠、油料儲存補給

TPH、VOCs、重金屬 海軍基地

2軍事場地適用的修復技術

常用的修復技術有化學處理技術、物理分離技術、固化/穩定化技術、高溫處理技術和植物修復技術等。受常規軍事活動影響的場地環境有其自己的特點：往往受污染的程度較大，含有的污染物特殊且毒害性較強，因此除采用常用的場地修復技術外，也要結合軍事場地環境的具體特點，采用具體的修復技術，提高修復效果。針對常見的軍事污染場地和污染物類型，其適用的修復技術見表2-1。

表2-1 軍事場地常見的修復技術一覽表

污染物種類

常見污染

場址類型

整治技術名稱

土壤

土壤氣體抽除法

生物通氣法

1.油庫

2.加壓站

3.加油站

4.灌裝臺

低溫加熱脫附法

土耕法

生物堆法

開挖處理法

現地化學氧化法

界面活性劑沖排法

監控(測)式自然衰減法

高溫礦冶分離法

固化/穩定化法

1.兵工廠

(含研發單位)

2.靶場

3.炸射演訓場

玻璃化法

開挖及離場處理法

土壤清洗法

土壤淋洗法

監測式自然衰減法

現地生物整治法

添加土壤改良劑法

地下水

空氣注入法

生物曝氣法

雙相抽除法

抽出處理法

井內氣提法

現地化學氧化法

界面活性劑沖排法

原位地下水生物整治法

監控(測)式自然衰減法

監測式自然衰減法

現地生物整治法

滲透性反應墻法

反應帶整治法

地下水抽出及處理法

電動力法

植物復育法

－

－

油品污染

重金屬污染

污染物種類

常見污染

場址類型

電動力法

整治技術名稱

土壤

反應帶整治法

植物復育法

土壤清洗法

土壤氣體抽除法

生物整治

熱處理法

監測式自然衰減法

地下水抽出處理

地下水循環井

現地化學氧化/還原法

透水性反應墻

界面活性劑/共溶劑沖洗法

植物整治法

電動力整治技術

堆肥法

生物整治

石灰法

植物復育

熱處理法

電化學法

現地化學氧化/ 還原法

－

－

－

地下水注氣法

生物整治

熱處理法

監測式自然衰減法

地下水抽出處理

地下水循環井

現地化學氧化/還原法

透水性反應墻

界面活性劑/共溶劑沖洗法

植物整治法

電動力整治技術

納米科技處理法

現地化學氧化/還原法

生物整治

零價鐵

植物復育

－

－

－

地下水

含氯

有機化合物污染

1.兵工廠

(含研發單位)

2.飛機保修廠

(含除褪漆)

火炸藥污染

1.兵工廠

(含研發單位)

2.靶場

3.炸射演訓場

3軍事場地常用的修復技術

根據表2-1，軍事場地常用的修復技術介紹如下。

3.1氣相抽提技術（Soil Vapor Extraction，SVE）

土壤氣體抽除法為針對不飽和層或包氣帶（Vado Zone）土壤中高揮發性污染物進行修復的方法。本技術利用真空抽氣，使土壤中的污染物產生揮發作用，由固相或液相轉為氣相，并因抽氣井使污染區土壤產生負壓，使污染物隨土壤氣體往抽氣井方向移動而被抽出，被抽除土壤氣體可進行回收或經處理后排放。本技術操作時，通常于地表上覆蓋一層不透水布或設置不透水鋪面，以避免產生短流現象，并增加抽氣井影響半徑及處理效率。土壤氣體抽除系統如圖3-1所示。

圖3-1 土壤氣相抽除系統示意圖

3.2空氣注入法（Air Sparging，AS）

空氣注入法是指利用壓力將空氣或氧氣注入地下水中產生氣泡，增加地下水溶氧量及不飽和層氣體氧氣濃度，促進污染物被好氧微生物降解。主要針對吸附于土壤或溶解于地下水中的揮發性或半揮發性有機物進行處理，促使含水層（飽和層）的污染物溶出，并揮發至氣相進入透氣層（不飽和層）中。

為有效控制氣相污染物的流動，通常會結合土壤氣體抽除法，將氣體抽出至地面處理后予以排放。此外，在注入空氣中加入甲烷（營養鹽），則可促進含氯有機物（如三氯乙烯）被共代謝微生物降解。故本法去除污染物的機制，高揮性有機物以揮發為主，低揮發性有機物則以生物降解為主。本法原理示意圖請見圖3-2所示。

圖3-2 空氣注入法系統示意圖

3.3生物堆法/土耕法（Biopiles/Landfarming）

生物堆法和土耕法類似，皆為利用地面上的人工處理系統，提供生物處理程序，降解有機污染物。兩者不同處在于供氧方式，生物堆法是利用機械動力（鼓風機），進行土堆內氣體的進氣及抽氣等氣流交換作用提供氧氣；土耕法則系利用耕土、翻土等動作，以與大氣交換的方式提供氧氣。

生物堆法主要是在場址原處或選擇其他空地處，先鋪上一層不透水層或是其它阻隔材料，圍起一個修復區，再將受污染的土壤挖起放置于修復區，堆成一個土堆，再將空氣（氧氣）、營養鹽、微量元素、水分（氣）等，利用管線系統輸送至土堆的內部；土耕法主要系將污染土壤挖除后，分開散灑于地表上，以形成一個土壤薄層，然后澆灑營養鹽、礦物質、水分等，并借由翻土、犁耕等動作供給氧氣至土壤顆粒間隙內。兩者供氣（氧）的目的，皆在于馴養好氧性的微生物，微生物則利用油品類污染物質作為代謝生長的基質，將其分解轉化成代謝產物CO2及H2O。揮發性較高的汽油類，大多由進（抽）氣或翻耕作用時所移除；揮發性較低的柴油或煤油等，則可借由生物進行降解，或仍有部分逸散揮發；而較重的潤滑油等，則僅能靠生物處理降解。生物堆法及土耕法的設備單元請詳圖

3-3和圖3-4。

圖3-3 生物堆法系統示意圖

圖3-4 土耕發系統示意圖

3.4原位化學氧化（In-Situ Chemical Oxidation）

原位化學氧化法，顧名思義系利用各種化學氧化劑，注入土壤或地下水污染層中，氧化油品污染所造成環境中存在的各中化合物，使其成為二氧化碳及水。

原位化學氧化法的特點為處理時間較快，相對于生物修復法而言，需要的反應時間較短。然而，因為地質條件限制，以及各種氧化劑的特性，都會限制氧化的時間以及效果，可以根據需求來加以選擇。例如，有的氧化劑雖然反應較慢，但可以緩慢持續與污染物接觸反應，提供較長的接觸時間，在氧化劑的選擇上須

加以評估。

原位化學氧化法最主要的考慮因子是土壤與氧化劑的反應性，如果土壤中含有大量的其他有機質，那么有可能會消耗大量的化學藥劑，造成成本的浪費。又例如Fenton氧化劑（過氧化氫）可能不適用于含有大量碳酸鹽的地下水，因為過氧化氫的氫氧自由基，在尚未與地下水中污染物反應前，即與碳酸鹽離子進行反應耗盡，造成浪費耗損與效率降低。相反地，含有大量碳酸鹽的地下水，則有助于高錳酸鹽類氧化物對于油品的氧化作用。

3.5地下水抽出處理法（Pump &Treat）

抽出處理法(pump & treat)包括了主要兩個步驟：（1）將污染的地下水抽出至地表；（2）處理這些被抽出的污染地下水。因該項技術簡單、處理成本較為經濟、技術門坎較低，在以往為最常被用于地下水的處理技術。

抽出處理法主要能夠發揮下列兩種功能，一為利用抽水作用，降低地下水位，防止受污染的地下水向外擴散，或是隨地下水流向下游方向流去；其次為將抽出的地下水在現場實時加以處理。至于處理方式，則可視污染物性質，設置合適的處理單元。一般現場主要考慮機動性較高的移動式設備，但若地下水抽除量較大，且污染區處于生產狀態中的工廠，則可將工廠內的廢水處理設備納入考量，但應注意是否會超出原設計處理負荷。

3.5監測式自然衰減法（Monitored Natural Attention）

監(測式自然衰減法（Monitored Natural Attenuation，MNA）為一種消極的污染場地管理方式，亦即不對土壤或地下水污染區域進行通氣、抽水、開挖、加藥或其他主動的處理方式，僅定期性進行監測工作。監控(測)式自然衰減法的應用，必須具備下列四項條件：

（1）確定所有的環境條件顯示，污染范圍沒有持續擴大的潛勢。

（2）未來沒有土地開發利用的需求。

（3）經健康風險評估計算，所有的暴露途徑下產生的風險（包括致癌及非致癌），必須低于法律規定或環保主管機關的要求。

（4）設置嚴密的持續性監測計劃。

監控式自然衰減法的凈化機制，乃在自然環境中借助自然的衰減作用，使有害污染物的質量、毒性等能夠衰減成無害物質，而移動性、分布體積等能夠被局限甚至縮小。

圖3-5監測式自然衰減法生物作用差異性示意圖

4國外軍事污染場地修復案例

4.1喬利埃特軍事火藥廠(Joliet Army Ammunition Plant，JOAAP)

（1）場地污染情況

JOAAP停止使用后共53處區域的土壤及地下水遭受火炸藥物質污染，其污染體積土方約137,585立方碼，污染種類包括1,3,5-三硝基苯、2,4,6-三硝基甲苯（俗稱黃色炸藥）、2,4-二硝基甲苯、2,6-二硝基甲苯、2-硝基甲苯、環四亞甲基四硝胺、環三亞甲基三硝胺、四硝基甲苯。

（2）修復方法

JOAAP于1999年委托修復治理單位利用開挖（Excavation）及生物整治法（Bioremediation）的方式針對該場址土壤中火炸藥類污染物進行修復，其處理情形如圖4-1所示。

首先將污染場址進行開挖，并做篩選及分類，再以生物整治方式進行處理，在堆土過中程中添加基質、木屑、農業加工物（例如玉米梗）等，并監控其溫度、濕度、pH及含氧量，待修復完成后將土壤進行回填。

圖4-1開挖及生物堆法治理情景

（3）修復結果

該整治方法平均處理約32天可達到整治目標，本計劃于第一年處理超過3萬噸污染土壤，共計處理火炸藥類污染土壤約28萬噸。該場址于2008年完成土壤污染整治，比預定期程提早3年。

表4-1 JOAAP修復結果

污染種類

1,3,5-TNB

2,4,6-TNT

2,4-DNT

2,6-DNT

2-NT

HMX

RDX

Tetryl

法規標準（mg/kg） 初始濃度（mg/kg） 整治目標（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圖埃勒軍用倉庫（Tooele Army Depot）

（1）場地污染情況

圖埃勒軍用倉庫（Tooele Army Depot），建立于1945年，主要用途為戰爭儲備物資及軍火武器培訓中心，其作業內容包含彈藥武器的儲存、播發、接收、修護及銷毀等作業，于1948年至1965年間，從事清洗切割彈藥金屬外殼或將彈藥進行水銷（Washout Facility）的相關作業，清洗及水銷后的廢水則直接排入TNT沖洗區內（TNT Washout Area）。

經調查，該場地約48,000平方英尺的土壤受TNT及RDX污染，污染土方量約8,900立方碼，濃度約介于1000-2000mg/kg。

（2）修復方法

該場地于2007年委托修復方利用開挖及生物添加營養鹽的方式對該地進行整治。其處理流程如下：首先將污染場址進行開挖，并將污染土方移至屋內進行營養鹽添加(DARAMEND?)，再將其均勻混合翻轉并作加水動作，最后使其堆棧長菌（作業方式如圖4-2所示），該步驟每批處理量約為3,000立方碼，共處理3個批次約8,900立方碼，處理時間約為5到10周，處理完成約1周后，能使每批次土壤中TNT及RDX平均濃度降至10毫克/公斤以下，如圖4-3所示。

圖4-2開挖及生物添加營養鹽處理情形

圖4-3 TNT和RDX處置效果

（3）修復結果

污染修復結果如表4-2所示。當污染土壤處理完畢后，即可將達到整治目標的土壤進行回填。在處理費用方面，每立方碼污染土壤的添加藥劑費用約為62美元，整治完成共花費475萬美元。

表4-2修復結果

污染種類

TNT

RDX

法規標準（mg/kg） 初始濃度（mg/kg） 整治目標（mg/kg）

79

24

802

563

86

31