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  1技術名稱  
  技術名稱：地下水監(jiān)控自然衰減，英文名稱：Groundwater Monitored Natural Attenuation(MNA)  
  2技術適用性  
  2.1適用的介質：污染地下水  
  2.2可處理的污染物類型：碳氫化合物(如BTEX(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)、石油烴、多環(huán)芳烴、MTBE(甲基叔丁基醚))、氯代烴、硝基芳香烴、重金屬類、非金屬類(砷、砸)、含氧陰離子(如硝酸鹽、過氯酸)等。  
  2.3應用限制條件：在證明具備適當環(huán)境條件時才能使用，不適用于對場地修復時間要求較短的情況，對自然衰減過程中的長期監(jiān)測、管理要求高。  
  3技術介紹  
  3.1原理：通過實施有計劃的監(jiān)控策略，依據(jù)場地自然發(fā)生的物理、化學及生物作用，包含生物降解、擴散、吸附、稀釋、揮發(fā)、放射性衰減以及化學性或生物性穩(wěn)定等，使得地下水和土壤中污染物的數(shù)量、毒性、移動性降低到風險可接受水平。  
  3.2系統(tǒng)構成和主要設備：由監(jiān)測井網(wǎng)系統(tǒng)、監(jiān)測計劃、自然衰減性能評估系統(tǒng)和緊急備用方案四部分組成。  
  1) 監(jiān)測井網(wǎng)系統(tǒng)：能夠確定地下水中污染物在縱向和垂向的分布范圍，確定污染羽是否呈現(xiàn)穩(wěn)定、縮小或擴大狀態(tài)，確定自然衰減速率是否為常數(shù)，對于敏感的受體所造成的影響有預警作用。監(jiān)測井設置密度(位置與數(shù)量)需根據(jù)場地地質條件、水文條件、污染羽范圍、污染羽在空間與時間上的分布而定，且能夠滿足統(tǒng)計分析上可信度要求所需要的數(shù)量。建立監(jiān)測井網(wǎng)系統(tǒng)所需設備包括建井鉆機、水井井管等。  
  2) 監(jiān)測計劃：主要監(jiān)測分析項目需集中在污染物及其降解產(chǎn)物上。在監(jiān)測初期，所有監(jiān)測區(qū)域均需要分析污染物、污染物的降解產(chǎn)物及完整的地球化學參數(shù)，以充分了解整個場地的水文地質特性與污染分布。后續(xù)監(jiān)測過程中，則可以依據(jù)不同的監(jiān)測區(qū)域與目的，做適當?shù)恼{整。地下水監(jiān)測頻率在開始的前兩年至少每季度監(jiān)測一次，以確認污染物隨著季節(jié)性變化的情形，但有些場地可能監(jiān)測時間需要更長(大于2年)以建立起長期性的變化趨勢;對于地下水文條件變化差異性大，或是易隨著季節(jié)有明顯變化的地區(qū)，則需要更密集的監(jiān)測頻率，以掌握長期性變化趨勢;而在監(jiān)測2年之后，監(jiān)測的頻率可以依據(jù)污染物移動時間以及場地其它特性做適當?shù)恼{整。主要包括取樣設備和監(jiān)測設備等。  
  3) 監(jiān)控自然衰減性能評估：評估監(jiān)測分析數(shù)據(jù)結果，判定MNA程序是否如預期方向進行，并評估MNA對污染改善的成效。MNA性能評估依據(jù)主要來源于監(jiān)測過程中所得到的檢測分析結果，主要根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)與前一次(或歷史資料)的分析結果做比對。主要包括：  
  a. 自然衰減是否如預期的正在發(fā)生;  
  b. 是否能監(jiān)測到任何降低自然衰減效果的環(huán)境狀況改變，包括水文地質、地球化學、微生物族群或其它的改變;  
  c. 能判定潛在或具有毒性或移動性的降解產(chǎn)物;  
  d. 能夠證實污染羽正持續(xù)衰減;  
  e. 能證實對于下游潛在受體不會有無法接受的影響;  
  f. 能夠監(jiān)測出新的污染物釋放到環(huán)境中，且可能會影響到MNA修復的效果; 
  g. 能夠證實可以達到修復目標。 
  4) 緊急備用方案：緊急備用方案是在MNA修復法無法達到預期目標，或是當場地內污染有惡化情形，污染羽有持續(xù)擴散的趨勢時，采用其它土壤或地下水污染修復工程，而不是僅以原有的自然衰減機制來進行場地的修復工作。當?shù)叵滤�中出現(xiàn)下列情況時，需啟動緊急備案。(1)地下水中污染物濃度大幅度增加或監(jiān)測井中出現(xiàn)新的污染物;(2)污染源附近采樣結果顯示污染物濃度有大幅增加情形，表示可能有新的污染源釋放出來;(3)在原來污染羽邊界以外的監(jiān)測井發(fā)現(xiàn)污染物;(4)影響到下游地區(qū)潛在的受體;(5)污染物濃度下降速率不足以達到修復目標;(6)地球化學參數(shù)的濃度改變，導致生物降解能力下降;(7)因土地或地下水使用改變，造成污染暴露途徑。 
  4 關鍵技術參數(shù)或指標 
  場地特征污染物。自然衰減的機制有生物性和非生物性作用，需要根據(jù)污染物的特性評估自然衰減是否存在;不同污染物的自然衰減機制和評估所需參數(shù)，包括地質與含水層特性、污染物化學性質、原生污染物濃度、總有機碳、氧化還原反應條件、pH值與有效性鐵氫氧化物濃度、場地特征參數(shù)(如微生物特征、緩沖容量等) 
  污染源及受體的暴露位置：開展監(jiān)控自然衰減修復技術時，需確認場地內的污染源、高污染核心區(qū)域、污染羽范圍及鄰近可能的受體所在位置，包含平行及垂直地下水流向上任何可能的受體暴露點，并確認這些潛在受體與污染羽之間的距離。 
  下水水流及溶質運移參數(shù)：在確認場地有足夠的條件發(fā)生自然衰減后，須利用水力坡度、滲透系數(shù)、土壤質地和孔隙率等參數(shù)，模擬地下水的水流及溶質運移模型，估計污染羽的變化與移動趨勢。 
  染物衰減速率：多數(shù)常見的污染物的生物衰減是依據(jù)一階反應進行，在此條件下最佳的方式是沿著污染羽中心線(沿著平行地下水流方向)，在距離污染源不同的點位進行采樣分析，以獲取不同時間及不同距離的污染物濃度來計算一階反應常數(shù)。重金屬類污染物可以通過同位素分析方法獲取自然衰減速率，對同一點位的不同時間進行多次采樣分析，并由此判斷自然衰減是否足以有效控制污染帶擴散。通過重金屬的存在形態(tài)，判定自然衰減的發(fā)生和主要過程。若無法獲取當前數(shù)據(jù)也可以參考文獻報告數(shù)據(jù)獲取污染物衰減速率。13.4技術應用基礎和前期準備 
  在利用MNA進行場地修復前，應進行相應的場地特征詳細調查，以評估該技術是否適用，并為監(jiān)測井網(wǎng)設計提供基礎參數(shù)。場地特征詳細調查主要確認信息包括污染物特性、水文地質條件及暴露途徑和潛在受體。調查結果必須能夠提供完整的場地特征描述，包括污染物分布情況與場地的水文地質條件，以及其它進行MNA可行性評估所需要的信息。取得相關的地質、生物、地球化學、水文學、氣候學與污染分析數(shù)據(jù)后，可以利用二維或三維可視化模型展示場地內污染物分布情形、高污染源區(qū)附近地下環(huán)境、下游未受污染地區(qū)的狀態(tài)、地下水流場以及污染傳輸系統(tǒng)等，即建立場地特征概念模型。 
  取得場地數(shù)據(jù)后，利用污染傳輸模式或是自然衰減模式進行模擬，并與實際場地特征調查結果進行驗證，修正先前所建立的場地概念模型;如果場地差異性較大時，可以適當修正模型所有的相關參數(shù)，并重新進行模擬。在后續(xù)執(zhí)行MNA過程中，如取得最新的監(jiān)測數(shù)據(jù)資料，也應隨時修正場地概念模型，以便精確評估及預測MNA修復效果。 
  在完成初步評估、污染遷移與歸趨模擬之后，需要進行可能受體暴露途徑分析，界定出可能潛在的人體與生物受體或是其它自然資源，結合現(xiàn)有與未來的土地和地下水使用功能，分析其可能產(chǎn)生的危害風險。通過對場地的風險評估，明確健康風險。如果暴露途徑的分析結果表明，對于人體健康及自然環(huán)境并不會有危害的風險，且能夠在合理的時間內達到修復目的，則開始設計長期性的監(jiān)測方案，完成MNA可行性評估，開展監(jiān)控自然衰減修復技術的具體實施。 
  5主要實施過程 
  (1)初步評價監(jiān)控自然衰減的可行性;(2)構建地下水監(jiān)測系統(tǒng);(3)制定監(jiān)測計劃; 
  (4)詳細評價監(jiān)控自然衰減的效果;提供進一步的標準來確認是否監(jiān)控自然衰減可能是有效的。完成效果評估后，需要審查監(jiān)控數(shù)據(jù)、污染物的化學和物理參數(shù)及現(xiàn)場條件，確定場地組成特征; 
  (5)制定應急方案。在監(jiān)控過程中，在合理時間框架下，若發(fā)現(xiàn)MNA無效時，則需要執(zhí)行應急方案。 
  6運行維護和監(jiān)測 
  場地特征調查所需的時間較長。由于存在經(jīng)自然衰減后產(chǎn)生毒性或移動性更大的物質的可能，需要對修復過程采取嚴密的監(jiān)測和管制措施;密切觀測污染物的遷移、轉化過程，適時評估動態(tài)結果，及時調整監(jiān)測和管制策略。 
  7修復周期及參考成本 
  相較于其它修復技術，監(jiān)控自然衰減技術所需時間較長，需要數(shù)年或更長時間。 
  主要成本為場地監(jiān)測井群建立、環(huán)境監(jiān)測和場地管理費用。根據(jù)國外經(jīng)驗，若場地預期監(jiān)測期程長，監(jiān)測計劃規(guī)模大，過程中無法避免采取應變措施，甚至因為監(jiān)控自然衰減法失敗，造成污染物擴散，需重新采取積極性的修復措施等，種種因素均可能造成總整治經(jīng)費變化很大。 
  根據(jù)美國實施的20個案例統(tǒng)計，單個項目費用為14-44萬美元。目前國內尚無工程應用，沒有成本參考。 
  8國外應用情況 
  美國超級基金場地地下水修復技術統(tǒng)計結果顯示，從1986年，監(jiān)控自然衰減技術逐年增加。在2005-2008年實施修復的164個場地中，應用監(jiān)控自然衰減技術的比例高達56%，其中單獨使用的場地有21%。主動修復和被動修復自然衰減技術配套使用已成為地下水污染修復的發(fā)展趨勢，配套監(jiān)控自然衰減的技術路線有抽出處理(場地占10%)原位處理(場地占17%)，原位處理、抽出處理(場地占8%)。 
  9國內應用分析 
  監(jiān)控自然衰減技術在我國地下水環(huán)境的治理中還處于萌芽階段，尚無工程應用案例。