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地下储油罐场地污染防治(美国) – 场地调查与建模

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学社巡查 发表于 2019-8-3 13:45 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
地下储罐场地的修复工作需要大量数据的支持,并将数据结果与场地图形结合。场地调查越完善,建立的模型越清晰,修复工作会更有效率的进行。2 P2 E% @. I; Z0 M7 `* s9 w$ K

2 ]1 q6 G0 c2 s3 {9 Q场地调查是从具体的污染场地收集各种来源的特定信息和数据,以表征污染场地的物理,生物和化学状态。概念性场地模型(CSM)将所有信息证据链整合到体现现场状态的模型中,其中说明了污染物分布,释放机制,迁移途径,暴露途径和潜在受体。 CSM使用文字和图形的组合来描述已知和假设的信息。 CSM记录当前的现场条件,并由地图,剖面图和场地绘图支持,阐述污染物的泄漏与迁移如何使人类和环境受体收到暴露影响。通常,可以将CSM呈现为场地图和/或作为描述污染物潜在迁移的流程图。 CSM综合了以前的场地档案记录,现场调查和修复系统运行这些工作中所获取的数据。: [( x: d- E- \  E) c! a

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表征源污染物
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对泄漏地下储罐(LUST)释放的污染物的初始识别需要了解所涉及的燃料的具体属性。不同类型的燃料和添加剂在现场存在不同的问题。例如,较老的汽油排放物含铅,而较新的排放物含有促进尾气排放达标的含氧化合物(如甲基叔丁基醚或MTBE)。最近联邦授权向汽油和柴油燃料添加乙醇和其他生物燃料可能需要进行修改或追加调查。
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1 w" D' e2 i9 z/ S不同的污染物具有不同的化学和物理性质和毒理学特征,导致它们迁移和存在状态,对人类健康和环境造成各种风险均不同。确定污染物种类是很重要的,从而帮助如何有效地进行场地修复。
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1 ^+ r' l% `; ?5 `7 q一些地下储罐污染场地常见的污染物包括了:含氧化合物(Fuel Oxygenates),甲基叔丁基醚(MTBE),含铅油添加剂(含铅油添加剂),苯、甲苯、二甲苯、乙基苯(BTEX)等等。
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更多信息可以参考美国环保署网站:! H* n1 F  a4 x. u) J/ w

2 N8 J" e" I1 b$ M: P' whttps://www.epa.gov/ust/contamin ... rage-tank-ust-sites
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储罐场地调查
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场地条件对泄漏发生后污染物的迁移和如何进行污染修复都起到决定性作用。使用现场的已知特征,如地质学和水文学,可以创建一个概念性场地模型(CSM),用于指导数据的收集并确定所需清除的污染物类型和污染量。了解泄漏源的位置及污染物的水平和深度的分布范围十分关键。现场条件可能会影响应急措施,因此需要收集现场周边潜在污染受体的信息,例如饮用水供应,敏感的湿地或地表水,学校,民用设施,医院和可能暴露在迁移途径的住宅。- d# r. v' ~8 W! |2 ~! S2 A
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与石油相关的潜在污染可能包括但不限于受影响的供水系统、室内空气(也称为石油物蒸气侵入),该类污染对儿童和孕妇的威胁较高,同时建筑工人和其它使用公众设施的人群也暴露在迁移途径中。另外,雨水排水渠和地下公用管渠设施也可以提供改变或加快污染物迁移的途径。现场评估调查可以包括移除地下储罐和管道以收集土壤或地下水样品。当收集到特定的场地信息时,数据将用于优化CSM。
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现场表征过程的第一步包括检查现有记录和场地历史档案信息,以创建场地信息的基线。通常,业主可以提供这些档案,或者可以从其监控系统中获取历史数据。初步的CSM可以在这个阶段中基于现有的数据信息绘制出。 CSM描述了泄漏所处的地质和物理环境,可能的迁移途径以及对公共卫生和环境的潜在威胁。一旦了解并分析了历史和当前储罐的系统信息,并建立了CSM,泄漏源的确认、泄漏污染量界定,以及时间过程的推延等工作将会更为有效的进行。通过电子系统建立的现有库存记录或数据可用于估计管道,储罐或系统故障的来源,以及可能已经已经泄漏的燃料量。然后可以将此信息用于帮助制定高效率的清理措施设计,并帮助评估修复工作的有效性。
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传统和快速的调查方法,均需要制定取样和分析计划,并收集样本。现场调查是一个反复过程:随着关于现场历史和条件的信息的收集与完善,CSM会根据新的数据被改进,并随之对修复措施进行修改或补充。样本收集也是一个持续的过程,采样的分析结果对调查和修复均起到关键作用。
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ASTM标准提供了关于制作场地模型的步骤标准与要求,可参考:9 s, \% @+ q" N9 N2 ?
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轻质非水相液体污染物场地建模步骤:https://www.astm.org/Standards/E2531.htm1 b' _  T$ l5 Z# K& o

8 J9 z9 O: [5 c$ W; p8 D污染场地建模步骤:https://www.astm.org/Standards/E1689.htm4 |) J7 |8 l! `- q3 n" \8 ^) K

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4 C* T5 ]! D: i: L图:UST场地污染的概念模型草图6 q1 j5 b0 B$ N; j. K

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采样和数据收集

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. k3 j& T6 U" G1 X$ U( Q( {! N在现场采样过程中,必须注意确保采集的样品代表现场污染状况,并妥善处理,以免交叉污染或样品的完整性受到影响。 美国环保署(EPA)所采纳的流程规定了每个采样活动的具体要求,并指导项目经理设计采样方案。一个好的采样方案将在采集样品时记录详细的地点信息,例如各深度的土壤类型,地下水观测描述,天气条件,使用的设备,照片和现场人员资质。这些说明对场地修复相关的重要决定中可能很关键作用。9 }- }; X2 ~: N3 _& D

3 ^9 @# u4 V! G6 ]: N  W# z/ u样品通常发送到实验室进行分析。为了更快地识别现场条件,可在现场采样工作中直接使用便携式分析设备。该类设备可使场调人员对样品具备更为实时的了解,并减少输送至实验室样品的需要。然后将指定百分比的采集样品量提交给分析实验室,以确认其与现场便携式设备筛查的结果的关联性。使用完整的现场可移动实验室可能是昂贵的,而且通常现场采样和评估是一个反复的过程,样本被收集并发送到场外实验室进行分析,并将结果汇入进中期场地评估报告。重复该过程,直到污染程度得到充分表征。完整的场地调查可能需要数月才能完成。- d9 i' p& |+ m
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新的采样技术方便了样品的采集,并在分析前对样品的完整性提供更好的保护。例如,一些新技术和方法使得所采集的土壤样品在实验室分析之前,其任何潜在挥发性化学物质的损失最小化。也有其他方法或保存技术使样品在输送期间保持其完整性。
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, s! M- n2 a. ]将一个采样设备在不同的采样点之间重复使用前,需要对设备进行充分的清理。设备去污是必要的放置样品交叉污染,从而确保每个样品的完整性的关键步骤。
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' l% y/ |: _1 u! k* J0 P美国环保署提供了关于地下储罐场地的快速污染调查指南:
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https://www.epa.gov/ust/expedite ... es-guide-regulators. D  w  O+ Z) D# j+ F7 H; R

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土壤
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, M& n& L, g2 S4 P  O4 L; d- P; P确定石油物泄漏的性质和程度通常从表征土壤和岩石渗透性并进行土壤取样开始,这通常是一个反复的过程。收集土壤样品可以确定土壤中泄漏污染物的横向和纵向分布区域。样品通常使用便携式光离子检测器(PID),火焰离子化检测器(FID)或紫外荧光(UVF)仪器在现场对石油烃进行筛查,以快速确定存在污染的位置。通过钻探技术获得的土芯连续样品可以快速地观察到泄漏所导致的土壤污染的痕迹及位置,便携式(PID, FID, UVF, 便携式GC-PID, GC-MS)筛选技术可以快速检测采集到的土芯样品并了解污染物垂直分布范围及程度。也有其它的钻探式连续深度调查方法,可以从地表到钻孔的底部,在钻探过程中准确了解每个钻孔内垂直污染的分布与程度。识别土层对于CSM的绘制和修复方法的设计至关重要。每个执行机构都有自己其可接受的现场筛查方法和分析测试的要求。3 I5 \$ G9 w5 P8 V+ T. B
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图:使用一些快速筛查设备分析石油物在土壤中的分布6 q- q$ j2 t- C% c# [
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地下水
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通常,储罐泄漏的燃料以溶解到地下水中的形态在环境基质中迁移。通常建立监测井,以监测泄漏对地下水资源横向和纵向的影响。地下水几乎总是沿着一个特定的方向流动,虽然方向可以在一年的不同时期发生变化,也可能受到地下设施沟渠或人为活动的影响。监测井通常围绕泄漏场地建造,以了解污染程度,同时还包括在泄漏前场地上游区域和下游区域的水质基线。地下水监测井的数量和位置需要达到表征污染性质和程度的基本需求。一般至少要建造三座监测井,以确定地下水流的方向。对于具有复杂地质条件,人为扰动或存在地下设施沟渠的场地,需要更多的井才能充分了解地下水情况。' A8 N. x. @! z2 V0 @
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周期性测量地下水水位深度对于理解一年内地下燃料泄漏的状况起到至关重要的作用。地下水位的季节性波动可能会影响地下水中的水溶相污染物。为了准确表征场地的地下水污染,应在不同季节进行地下水采样,以追踪溶解相污染物浓度水平的变化。
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* z& r: H$ i, f- Z4 C' I当大量储罐燃料泄漏发生后,纯质的汽油或燃料经常被发现浮在地下水位表面。这种自由浮动的石油物被称为轻质非水相液体(LNAPL),也称自由相。 LNAPL层的厚度必须用油水界面计精确测量。地下水位上升和下降时,LNAPL的厚度会有很大的变化,随起伏而饱和或从从周围的土壤中凝聚起来。为了充分表征LNAPL厚度,最好在一年的不同时间对LNAPL的厚度和深度进行测量,以考虑LNAPL深度的季节性地下水波动。在进行任何修复措施以去除LNAPL之前,重要的是量化LNAPL的质量或体积,评估LNAPL流动性,考虑可能从自由相挥发的蒸气,以及评估LNAPL的暴露途径。这些均为清理受LNAPL影响场地的考虑。联邦法规要求将场地调查期间确认存在的任何自由相物质从地表下清除并妥善处理。6 h- ]5 E$ c& w5 C

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. W/ A( V# h! K# V! n+ N+ F图:LNAPL的确认与样品采集! o) L+ R1 S( i5 J: @9 y4 g

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石油物蒸汽侵入和室内空气

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7 Z  @0 ~$ T4 x- R% V& j$ {5 B石油污染物可以从土壤或地下水中挥发分离,并迁移到地表建筑物的室内空间,从而对人类造成健康危害。对室内空气的影响可能会受到现场条件的影响,这些现场条件会增加蒸气侵入建筑物的可能性,例如污染源(地下水或LNAPL)与建筑基础之间的直接接触。土壤蒸气可以通过侵入进室内路径中,在建筑物底板外面或下面进行采样。或者,直接采集室内空气样本用于挥发性有机化合物(VOC)的检测。在室内空气采样中必须小心,因为许多家用和工业产品,如油漆,新地毯或家用清洁剂都会产生VOC释放,都导致分析误差。" Y% o! r) P, x- v0 a" D7 q

+ a: {# A$ t& S7 T. R1 j更多蒸汽侵入的监测与治理信息,请参考美国环保署网站:
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https://www.epa.gov/ust/petroleum-vapor-intrusion9 S9 x4 ~% s5 W! m
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2 B  V8 h; J  C' V% N图:布置土壤气体的监测点9 J" w  N& }3 i/ ~6 F

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