石化神奇“医术”，保持水土“清白”

    土壤和水是人类文明产生、发展的根基。

    今年12月5日是第十个世界土壤日。世界土壤日由联合国确立，旨在引导社会关注 宣传健康土壤的重要性，倡导土壤资源的可持续管理。

    石油化工行业是我国国民经济发展的重要支柱产业，也是土壤及地下水污染的重点监管行业。

    多年来，中国石化坚持加强土壤污染源头防控，稳步改善地下水生态环境，开展土壤及地下水保护专项行动、加大土壤及地下水绿色环保技术研发投入、构筑石化企业土壤及地下水风险防控治理技术体系，用科技创新推动绿色转型，探索出技术强、产业兴、生态美的可持续发展之路。

 保护环境 

实现传统重工业绿色高效转型

守护净土 

守护石化企业脚下“一方水土”

    污染源的精准识别是土壤及地下水污染防控修复的第一步，这需要开展场地污染风险调查与评估。

    科学家通过使用现场快速检测设备、物探设备、无人机等，依托地质勘探、地球化学分析、遥感及污染指纹溯源等先进技术， 可以对场地进行“X光影像学检查”，初步探查污染分布区域。同时，还可以通过钻孔方式获取土壤及地下水样品进行“抽血化验”，通过一系列系统性的检查进一步明确污染的程度和范围，得出检查结果。科学家通过检查结果来判断“病情”，确定场地土壤及地下水是否被污染，以及污染物的类型、浓度和分布范围，进而整体评估环境污染风险和危害水平。

石化场地典型污染物 原位实时在线监测技术

【技术特点】

•反应速度快 ——单次分析时间不超过10分钟，可实现对石化企业地下水水质的高频次检测。

•生产扰动小 ——监测、预警不会影响企业的正常生产。

•投入成本低 ——每年仅需少量维护工作，仪器的维护及损耗费用仅为传统人工采样、离线分析成本的20%。

     污染源的及时阻断是土壤及地下水污染防控修复的第二步，这需要开展场地污染风险管控。

    发现“病情”后，当务之急是防止“病情”进一步恶化，科学家通过采用在地下水流动路径上建立原位阻隔带、阻控带及改变地下水流动方向等方式，快速阻断污染、梯次减弱污染或减缓污染物的传输途径，遏制污染进一步扩散。

    污染一旦发生，扩散速度往往比较快，必须抓住疾病“早期”这一极短的时间，避免“病情”快速恶化，这就对技术快速起效、实时见效提出了很高的要求。

① 石化场地可注入型原位阻隔带技术

【技术特点】

•见效速度快 ——可以在厂区边界或污染源区对污染地下水的迁移进行快速阻断，对酸、碱、盐、有机类污染物（NAPL）负荷冲击耐受性强，特别适合处理突发污染泄漏事件。

•生产影响小 ——通过原位注浆的方式构筑阻隔墙，不需要在厂区内进行开挖等操作，不影响企业正常生产。

•阻隔效果强 ——对石油类、苯系物等石化特征污染物可以达到100%阻控，提升耐酸碱盐NAPL侵蚀能力50%以上，有效消除现有技术无法在强酸碱盐恶劣环境下应用的弊端。

② 石化场地

高效原位反应带/长效原位阻控带技术

【技术特点】

•阻控效果好 ——HRT系列材料单井注入后，影响半径可达现有技术的2倍以上，可以在8小时内消除99%以上的污染物。TICR系列材料对石油类、苯系物等石化特征污染物的捕集能力与现有技术相比可提升50%以上。

•适用场景广 ——对场地环境扰动小，避免对环境进行大规模开挖，不受污染广度和深度的限制，特别适用于在产企业轻、中度污染的地下水长期风险管控，广泛适用于石油烃、苯系物、氯代烃等有机污染物，以及铅、锰、铬、砷等重金属污染物的治理，也可有效应对有机污染场地修复过程中的“拖尾反弹”。

•持续时间长 ——TICR系列材料对活性组分的缓释速率小，注入后可以稳定缓释至少8个月，药效持久，是现有技术水平的2倍以上。同时，对活性组分的利用效率能够提升2倍以上，可以通过更少药量收到同等疗效，节省治理成本。

③石化场地强化自然衰减技术

【技术特点】

•适用范围广 ——广泛适用于包括但不限于工业废弃场地、化学品泄漏现场、油田、矿区、农业场地和城市污染地区等各种类型的污染场地。可有效处理土壤及地下水中的石油烃、挥发性有机化合物（VOCs）、重金属、氯代烃等有机污染物和无机污染物。

•经济性突出 ——相较传统的污染治理方法，强化自然衰减技术因为减少了对昂贵设备和化学药剂的依赖，可以大幅降低治理成本。

•生态安全友好 ——依赖自然过程，最大限度地减少了外部资源的干扰，杜绝了部分传统治理方法可能引发的二次污染，有助于维持生态平衡和生物多样性。

    污染后的修复治理是土壤及地下水污染防控修复的第三步，这需要开展场地污染修复治理。

    科学家先通过原位淋洗、原位增溶增流等技术大幅降低污染物浓度，然后通过构建原位反应带快速消灭难降解污染物，最后通过营养元素、微生物修复等措施为土壤及地下水补充营养、强化自然衰减功能，促进其自行“疗伤”，将“病根”全面拔除，最终将有毒有害的污染物转化为无害物质或使其浓度降低到符合国家相关标准的可接受水平，恢复相应土壤及地下水的环境功能或使用功能。

① 绿色新型淋洗-生物耦合修复技术

【技术特点】

•淋洗效率高 ——在RP-1土壤淋洗剂使用浓度≤3%的极少用量下，可以将土壤中的油含量从20%大幅降至2%以下，淋洗效率高达90%以上。淋洗剂成本与市场上销售的同类产品相比低三至六成，而去除石油污染的效果可达美国、捷克等同类产品的十倍以上，吨处理成本较现有技术降低63%。

•适合恶劣环境 ——嗜烃菌可以在矿化度高达70000毫克/千克的盐碱地上使用，非常适合位于滩涂地区的油气田企业应用。

•环境兼容性好 ——RP-1淋洗剂利用豆粕、玉米浆等天然原料生产，不会对土壤产生二次污染，更不会对土壤中的微生物造成伤害，也不会像传统焚烧处理一样产生大量二氧化碳和有毒有害气体，符合绿色低碳的理念。

•修复周期短 ——规模化应用数据表明，修复周期可大幅缩短至6个月内，与现有技术相比缩短40%以上。

② 绿色原位增溶增流修复技术

【技术特点】

•适用范围广 ——广泛适用于化工厂、油田、垃圾填埋场和其他潜在有机污染源的场地修复，如石油烃、氯代烃等NAPL类污染物。

•清除效果佳 ——生物基增溶增流材料SFE-1配合助活性组分体系对硝基苯溶解度高达200克/升，与清水的溶解能力相比提升100倍以上；生物基增溶增流材料SFE-2配合助活性组分体系对四氯乙烯溶解度高达60克/升，与清水的溶解能力相比提升400倍以上；驱替试验中，增溶效果占比40%左右，增流效果占比60%左右。

•环保性能好 ——药剂采用糖蜜等天然原料，利用微生物代谢生产，不会对地下水产生二次污染，更不会对地下水中的土著微生物造成伤害。

③基于气流迁移助剂的强化气动力修复技术

【技术特点】

•修复效果好 ——自主研发的气流迁移助剂使地下水气流饱和度>30%，修复效率较现有技术提升2倍以上，复杂地层波及面积扩大30%。

•经济性好 ——修复成本较传统气动力修复技术降低10%以上，特别适合对大面积污染的化工厂、加油站、固废处理站等进行修复。

技术“百宝箱”

保土壤及地下水“清白”

嘉宾：

秦冰 集团公司高级专家

（环保、石油化学剂研究领域）

任黎明 石科院场地土壤地下水

修复治理技术攻关负责人

    问：石化行业要打赢净土保卫战面临哪些技术难题？

    秦冰： 一是边生产、边管控难度大。首先，石油石化企业涉及的管道网络错综复杂，导致现场作业空间小、原位钻探识别风险难度大，对安全作业的要求更高。其次，土壤、地下水污染是一个长期蓄积的过程，具有复杂性、隐蔽性、不可逆转性的特点，精准监测难度大，污染物的追踪溯源困难。最后，石化行业作为重工业，其产业特点决定企业生产必须连续平稳进行，如因管控修复导致装置停车乃至生产停滞，企业可能面临上千万元乃至上亿元的经济损失，甚至会影响经济运行，所以我们必须统筹兼顾，保证采用的各类技术手段不能妨碍正常生产秩序，其难度可想而知。

    二是地质条件千变万化。石油石化产业链遍布全国，有的位于高原、有的位于盆地、有的位于湿地、有的位于沙漠，各企业周边生态环境差异很大，水文地质条件也都有所不同，因此，很难形成一套“放之四海而皆准”的风险防控治理工作模式，必须根据各企业的具体情况开展“一企一策”“量体裁衣”的防控治理。

    三是石化产品种类繁多。石化行业的完整产业链条涉及炼油、基础化工、化纤、树脂、塑料、合成橡胶等，与一般企业相比，石化企业加工原料和生产产品品种更加多样。比如，石化行业油田和炼厂等企业产品的构成就大相径庭，即使是同一企业，其原油罐区、生产厂区、成品油罐区等生产区域的产品构成也千差万别，这就导致石油石化行业风险管控与治理手段必须更加全面多样，无法“一招鲜，吃遍天”，必须拥有技术“百宝箱”，才能应对如“万花筒”一般错综复杂的情况。特别是石油石化行业特有的产品组分，缺乏其他行业可供借鉴的成熟经验，必须有针对性地开发风险管控修复新技术。

    问：土壤及地下水的保护离不开先进自主技术的支撑引领，中国石化在土壤及地下水环境保护方面开展了哪些科技创新工作 ？

    秦冰： 在集团公司科技部、健康安全环保管理部的统筹布局下，中国石化依托旗下石科院、胜利油田石油工程技术研究院等产学研相关单位，打响绿色环保科技创新攻坚战：

    一是主动担当作为，突破关键核心材料与技术。围绕新时代国家环境发展的重大战略需求，开展污染场地调查与风险评估、污染预测预警及智能化决策、绿色修复功能材料研发、污染场地控制与修复低碳技术等工程化应用研究，重点开展污染场地修复核心绿色材料和低碳技术攻关、关键工艺研究，以及智能化装备研制和重大新产品开发等工作，争取突破关键技术、核心装备制约，实现科技自立自强。

    二是联合行业力量，打造协同创新平台。开展“大兵团作战”，与吉林大学等单位联合共建石油化工污染场地控制与修复技术国家地方联合工程实验室，集聚行业尖兵，探索融合低碳、绿色、智能化的原位低扰动物理-化学-生物联合修复技术体系，发挥示范引领作用，形成可复制、可推广的产学研用新模式，有力保障企业正常生产及生态环境安全。

    问：作为土壤及地下水污染防控修复科技攻关的重要力量，石科院近期有哪些重要进展和创新？

    任黎明： 一是蹄疾步稳开展科技攻关。自2018年起，石科院勇扛中央企业科技创新“国家队”职责，超前开展生物基表面活性材料和高效绿色修复功能微纳米材料研制，探索减污降碳、协同增效、绿色可持续的土壤及地下水管控与修复技术，形成了一批具有创新性和实用价值的解决方案和示范案例，以科技创新助力打赢土壤及地下水污染防治攻坚战。

    近5年，石科院在土壤及地下水污染防治领域先后承担国家重点研发计划1项、国家自然科学基金6项、中国科协人才托举项目1项、教育部地下水资源与环境重点实验室课题1项、省部级科研项目10余项；形成了包括10余项分支技术在内的绿色低碳土壤及地下水风险防控技术体系，相关核心技术国产化率达100%，全部自主可控，申请发明专利30余件，已获得授权13件，发表高水平学术论文20余篇；成套技术整体达到国际先进水平，获得生态环境部及石油石化行业一致认可，获得我国环境保护科学技术领域最高奖项“环境保护科学技术奖”二等奖、中国石化科技进步二等奖、石化联合会科技进步三等奖等多个国家级及行业奖。

    二是脚踏实地推进工业应用。5年内牵头开展石油石化在产企业场地调查、污染风险防控与修复项目10余项，完成200余份土壤及地下水场地调查报告评审，相关检验检测能力和水平获得中国合格评定国家认可委员会、国家认证认可监督管理委员会认可，获得土壤及地下水CMA/CNAS检测资质。5年来累计完成超两万平方米土壤修复治理，令它们重返“清白”，持续为石油石化企业污染场地修复提供强有力的技术支撑。目前正针对石油石化在产企业开展绿色低碳、高效低扰、协同增效的风险防控与修复技术工业应用。