污染場地修復技術及應用

王 碩

（中科環境修復（天津）股份有限公司 天津 300350）

引言

隨著污染防治力度的加大，污染場地修復工程項目數量日益增加，僅2019 年修復工程項目就有354項，數量占比三大類項目數量19.9%，項目涉及金額95.1 億，金額占比79.2%，項目來源以珠三角、長三角、京津冀三大經濟圈為主。針對此類項目投資大、周期長、專業性強等特點，選用合適的修復技術就變得至關重要。

1 我國污染現狀

2014 年首次全國土壤污染狀況調查揭示了我國土壤安全存在重大隱患，農用地土壤存在不同程度污染，工業地區土壤污染嚴重，污染水平呈現出南方重于北部趨勢；以長三角、珠三角、東北老工業基地等部分區域土地污染情況更加明顯[1]等問題，經過不斷努力，2021 年土壤污染加重態勢得到初步控制。全國污染耕地安全利用率穩定在90%以上，全國重點行業用地土壤污染風險仍不容忽視[2]。我國土壤污染主要以重金屬和有機污染為主[3]。農用地以重金屬污染為主。

2 土壤污染特點

土壤污染具有隱蔽性強、高滯后性、污染種類多、水土關聯性強、污染持久、污染不均勻等特點。一般污染很難通過感官察覺，工業企業未察覺的情況下，繼續生產行為會加重土壤污染情況。由于污染物種類繁多，不同種類的污染物在土壤、地下水中的遷移情況不同，部分污染物在土壤中由于土壤吸附、阻留作用很難擴散和稀釋，部分污染物隨水遷移速度快、穿透性強很容易造成深層次的污染或者水土同時污染的情況，部分持久性污染物在沒有人為干預的情況下很難通過自然界的自凈能力進行修復，且由于土壤本身特性，農用地土壤重金屬污染很難捕捉污染羽。

3 污染修復技術

3.1 客土置換法

客土置換法指采用非本地原生外運土壤與污染土置換的方法，對污染地塊進行修復的手段。客土通常需要質地好的壤土或人工土壤。但往往自然土壤很難達到以上條件，仍需要進行人工處理，例如，添加纖維類材料、肥料、土壤改良劑等?？屯练ㄊ禽^為傳統的土壤污染修復手段之一，能夠以最快時間清理掉地塊內的污染土壤，但實施過程中工程量較大、且需要置換大量客土，投資費用很高，措施不當時還會破壞土體結構，影響土壤性能。置換出的污染土壤仍需要進行妥善處置，往往此方法會配合異地異位修復手段如水泥窯協同處置、土壤陶粒化等用于修復周期短、開發價值高、未來規劃用途敏感的城市地塊。

3.2 化學氧化（還原）法

該方法也為常見修復手段之一，常見的有原位與異位兩種模式。修復過程中向污染土壤添加氧化（還原）劑，通過氧化還原反應，使土壤中的有害物質變為無毒或低毒性物質。常見的氧化劑包括MnO4-、雙氧水、芬頓（類芬頓）試劑、AOPs 和臭氧等。

化學氧化（還原）技術可處理氯代烴類、PAHs 類、TPH 類、BTEX 類、酚類、有機農藥類等大部分有機類污染物，但并不宜用于含有重金屬類污染土壤的修復工作。該技術處理周期與污染情況、藥劑適用性與反應機理有直接關系，但該方法修復周期通常較短，可視地塊大小在數周到數月內完成。

3.3 固化穩定化

該方法包含兩種模式，其中穩定化是利用反應劑，將土壤中目標污染物反應為低毒、無毒物質或降低其在土壤、地下水中遷移性使其穩定。如重金屬污染的土壤遇到堿性物質生成沉淀后在土壤中的遷移性會大大降低。固化是指用水泥等固化劑將污染土壤進行包裹，使其硬化后呈現相對穩定狀態，便于轉移及填埋處置等。該項技術其實在更多情況下是作為一種管控措施使用，因為雖然降低了污染物在土壤和地下水中的毒性及遷移性，但其并不是一種“消源”手段，從某種意義上講污染物總量并沒有得到有效消減。該項技術比較依賴于后續的處置手段所提供的環境，例如進行填埋等處理時，需保證填埋的環境長期穩定，若環境發生改變，固化/穩定化后的污染物仍有概率發生轉化和遷移等過程，通過揮發、浸出等途徑對環境造成二次污染，故使用此方法修復污染土壤后，通常會伴隨著長期監控。此外受限于我國環境保護事業起步較晚，眾多土壤固化/穩定化藥劑的穩定效果沒有長時間的監測數據，故在選用該技術時會對其長期穩定效果存在一定考慮。但因其處置成本遠低于水泥窯協同處置、土壤陶粒化等手段，且因其處理重金屬污染土壤具有不錯的效果，現在仍屬于熱門的修復技術之一。

3.4 水泥窯協同處置

水泥窯協同處置技術也是常見修復手段之一，其優勢在于可以徹底清除污染源，可以處理絕大部分類型的污染土壤。利用水泥窯高溫、穩定、無渣等特點，生產水泥時同步處理污染土壤。但該技術不宜用于劇毒或無法固化重金屬污染的土壤。由于水泥生產中對氯等元素含量進行控制，所以對污染土壤中的無機元素需要檢測并調整添加量，當污染土壤中Cl、S 過多時，污染土壤的投加比會受到極大影響，處理效率也會受限，此時還需要考慮污染土壤的暫存需求。該技術屬于“消源”手段，但其成本較高，且需要進行異位異地處置，故其修復成本還受限于運輸距離。此外，根據《國家危險廢物名錄》（2021 版）“實施土壤污染風險管控、修復活動中，屬于危險廢物的污染土壤，運輸修復施工單位制定轉運計劃，依法提前報所在地和接收地的設區市級以上生態環境部門。不按危險廢物進行運輸。處置滿足《水泥窯協同處置固體 廢物污染控制標準》（GB 30485-2013）和《水泥窯處 置固體廢物環境保護技術規范》（HJ 662-2013）要求進入水泥窯協同處置。處置過程不按危險廢物管理[4]?！?/p>

3.5 土壤陶?；?/h3>

土壤陶粒化同水泥窯協同處置一樣也屬于高溫燒結技術之一。陶粒是一種建筑材料，可代替傳統的碎石、河卵石等作為混凝土骨料使用。隨著頁巖、粘土資源的限制使用，陶粒行業開始將固體廢棄物作為主要的原材料加以利用，同時為土壤修復開辟了一條新途徑。土壤燒結陶粒技術是在環保陶粒的基礎上發展而來一種土壤處置技術。按照原料的化學成分在陶坯膨脹過程中發揮的作用將其分為三類：成陶成分、助熔成分和發氣成分。土壤燒結過程對污染土壤中的重金屬有固化作用。該技術也屬于“消源”手段，修復成本較水泥窯低，同水泥窯一樣污染土壤需要進行異位異地處置，修復成本受限于運輸距離，但該技術成熟度比水泥窯低，且分布范圍沒有水泥窯廣。

3.6 熱脫附技術

該技術通常用于VOCs 和SVOCs 污染地塊，主要是通過直接、間接加熱裝置（一般來說工程上多用加熱棒）對土壤進行加熱，使污染物燃燒、揮發、蒸發或氣化，使污染物分離以達到修復的目的，該技術屬于“消源”手段，但因為需要提供熱源來保證土壤溫度，故修復成本較高，除一些特殊場地外使用頻率略遜于其他修復手段，此外該技術較為依賴燃燒裝置及尾氣處理裝置，處置不當易造成二次污染，且因為其處理的污染物多為VOCs 及SVOCs 等有氣味的有機物，處理過程中周邊易受異味影響。處理效率亦與燃燒效率相關。若土壤具備易燃易爆的危險特性則不適用于該方法。

3.7 土壤淋（水）洗技術

該技術是指使用清水或化學淋洗劑對土壤進行淋（水）洗，使污染物溶解或遷移至清水或化學淋洗劑中，從而實現土壤修復的目的。該技術一般用于大顆粒的土壤中，如中粗砂、卵石等，對于細顆粒土壤很難達到相應的修復效果。該技術有一定“消源”效果，但是很依賴污染物收集后的深化處置裝置，操作不當容易造成二次污染，且不可避免的在淋（水）洗過程中會對土壤結構、孔隙度、孔隙比、肥力、微生物環境造成一定影響，故一般不作為農用地修復手段。

3.8 微生物修復技術

該技術是通過有特定作用的微生物在增值、自身代謝過程中，通過吸附、代謝、礦化、氧化、降解、溶解、沉淀等作用降低土壤中污染物的含量已達到修復的目的。該技術一般用于原位修復，修復成本在眾多修復技術中心屬于較低水平，但該技術受限于微生物的抗逆性，需要在微生物增值過程中提供適宜環境，如碳源、氮源、氧氣等，需要的技術水平較高，且若引入外源微生物，因外源微生物屬于優勢物種，容易破壞本土微生物環境，對本土種群形成很大沖擊，破壞物種多樣性。故現在工程案例中多使用土著微生物進行修復。生物修復手段一般修復周期會較長，對于開發周期較短的城市地塊很少使用。

3.9 自然衰減技術

監控式自然衰減是利用土體、水體的自凈能力通過吸附、降解、稀釋、彌散等自然過程來降低土壤和地下水中污染物濃度的一種被動式修復手段。其常需要搭配風險管控手段，來確保污染物遷移范圍處于可控范圍內，一般用于污染物濃度較低、一定周期內無開發需求、修復難度較大、現有技術無法進行修復的地塊，對于特殊地塊往往與啟發修復模式聯用，可適用于多種污染物污染情況，但不宜用于持久性污染物污染地塊。該技術對后期監管體系要求較高，修復周期一般情況下也遠長于其他修復技術手段，但投資成本較低，其運營維護成本較為依賴于污染物濃度降低效率，運營維護費用主要發生于長期監測的檢測費用。此技術近年來發達國家使用率逐年升高，并取得不錯的效果。

3.10 抽出處理

根據地塊污染情況，可對地塊中局部重度污染地下水采用抽出處理工藝進行修復。此技術在應用時需要配合相應的地表污水處理系統。該技術往往需要與止水帷幕搭配使用，若使用得當可以配合房地產開發項目，可取得不錯的效果。主要原理就是通過井點降水的方式將污染的地下水進行抽出再使用地表污水處理系統對其進行處理，對于部分房地產開發項目可以兼顧其降水工序。但需注意處理后污水的外排途徑及關注土層沉降等信息，必要時需要對地塊進行清水回灌處理。但該技術不適用于土壤滲透系數較低或給水度較小的場地。

4 污染場地修復技術應用現狀及面臨問題

4.1 污染場地修復技術應用現狀

在污染場地修復項目中所使用修復技術選取時不單單需要考慮技術可能性，還需要進行開發需求、周期、修復成本、環境風險、后期監管難度等多維度思考及平衡。在建設用地修復時更多時候需要為人體健康風險、城市規劃和地塊開發周期選取最快捷、最高效、最徹底的方法，以“消源”手段為主，如異位異地的水泥窯協同處置、土壤陶粒化技術、熱脫附技術等，但往往這些方法修復成本較高。而同樣適用于地塊修復的其他技術如微生物法、自然衰減法等，受限于修復周期及開發需求等，并沒有過多的舞臺。

4.2 污染場地修復面臨問題

（1）修復項目協同性。由于現階段很多場地污染狀況調查與修復工程實施由不同單位完成，修復單位很難在污染狀況調查時介入項目，導致各單位之間缺少有效溝通及高度協同，很多項目委托的污染狀況調查單位僅從事調查咨詢類工作，很多情況下，污染狀況調查及風險評估報告中所模擬的污染范圍不滿足修復施工要求，往往會造成修復單位為了解場地實際污染狀況進行二次調查的情況，大大增加了施工周期及費用。此外，污染狀況調查及風險評估時常用的污染圈定方法為清潔點圈定法及插值模擬法，這兩種方法均有不同的限制。清潔點圈定法是指用檢測后不超過限制的點位作為清潔點進行連線圈定污染范圍的方法，其圈定的污染精度依賴于調查時采樣精度及調查人員的專業水平，很多情況下調查人員會基于調查費用考慮過大圈定污染范圍，若調查精度過低，勢必會造成過度修復的情況。且大多數情況下，修復成本要遠遠高于調查成本。插值模擬法是指利用現有檢測數值對場地情況進行數學模型模擬的方式對污染物情況模擬圈定污染范圍的方法，該方法圈定的范圍往往小于清潔點圈定法的圈定范圍，但因其本身是基于統計學及數學模型而得出的范圍，往往與實際情況會存在一定偏差，在實際工程中，異位修復往往會出現側壁驗收不過的情況，若該地塊本身土質情況較差或地下水豐富需要配止水或支護手段時，往往會造成很大的經濟損失。所以如何使修復項目更加集成化，是值得我們探討的一個問題。

（2）修復項目市場混亂。由于城市中建設類用地的開發價值很高，無論是政府還是開發商，都希望地塊的修復周期較短且風險最小。這樣的情況下，往往采取清源類的處理方法，該方法修復后的地塊土壤環境風險可以徹底清除。這種修復方式涉及到基坑支護、土壤開挖、土壤外運、終端處置等工藝流程，而這些流程除了終端處置一般施工企業無法處理外，一些房地產開發企業、地基處理企業甚至一些運輸車隊均可施工，這些企業往往與終端處置企業達成合作意向就可以承攬該類修復項目，實際工程中，很多企業并沒有對污染土壤的處置有很系統的了解，作業也相對粗獷，這勢必會存在土壤和地下水二次污染的隱患。所以如何使修復項目更加專業化，是值得我們探討的又一問題。

（3）修復中反彈問題。原位修復的方式往往會因為土壤、地下水的特性造成多次反彈的情況，這是基于土壤和地下水特性造成的，實際工程中，某農藥廠修復項目因地下水污染反彈情況，反復處理高達七次，而修復藥劑雖然對人體沒有健康風險，但多次的投加會對當地環境土壤造成很大的負荷，極大影響環境承載力。而目前原位修復是現有最有效的對于深層土壤和地下水修復的修復技術手段。所以研發對于環境沖擊小的修復藥劑是未來污染場地修復技術的又一探討方向。

（4）資金平衡。由于污染場地修復中土壤和地下水的特殊性，往往涉及的資金量都很龐大，無論業主單位是何種性質，都會造成不小的資金壓力。如何對污染場地修復資金進行一定平衡其實一直是一個重大問題。常規模式下，一般是通過本地塊的土地出讓金去平衡土壤的修復成本或者利用一些中央財政資金去平衡，這種模式下需要污染地塊具有很高開發價值或中央給予很高的關注度。更多情況下，土地開發價值并不足以平衡土壤修復成本，但土壤污染仍需要治理，往往業主單位只能對其進行純投入式修復，此種模式下打擊了業主單位對污染場地修復的積極性，甚至有些業主為了節省成本寧可進行長期管控處理。基于這種情況為土壤賦能就變得尤為重要，對此我國進行了積極的嘗試，但仍然沒有一個模式能完美平衡修復成本，所以如何資金平衡進行可持續修復仍是一項值得研究的課題。

5 污染場地修復展望

我國對土壤和地下水污染的家底不斷摸清，在我國染耕地安全利用率已經初步得到保障的前提下，下一步應著眼于重點行業企業用地土壤的污染風險，在產企業的污染管控也日益重要。針對在產企業，鑒于污染場地修復費用高昂的特點，未來的趨勢應該慢慢從末端治理轉換為源頭治理，源頭管控應該成為最重要的關注點，只有從源頭出發才能最大限度降低污染修復的成本。而針對于關停企業或大面積污染的場地，EOD 模式可能是一種未來發展趨勢。EOD 模式是通過生態環境治理與產業開發項目長短互補，組合開發，統籌推進，以產業盈利反哺生態環境治理的一種開發模式。該模式下，生態環境治理成效可以為產業開發帶來增量收益，并依靠產業開發反哺生態環境治理的投入，這樣可以有效緩解政府的投資壓力，有利用企業和金融機構參與項目投入，把環境資源轉化為發展資源，是“綠水青山就是金山銀山”理念在項目運作與實際操作層面的具體應用[5]。雖然我國對其進行了積極的嘗試，也取得了不錯的成果，但仍有不少問題需要我們去不斷深化完善，比如環境保護的宣傳工作、環境保護政策的導向、環境保護相關法律體系的完善等。隨著現有較輕污染地塊的不斷修復，日后面臨的污染地塊的污染類型會更多，污染情況更復雜，很難以用單一技術完成修復任務。多種修復手段聯用，勢必成為日后修復趨勢?！肮芸?修復模式”、多技術修復模式應用會更加頻繁。隨著人民對環境需求的不斷提高，以及我國環境修復技術不斷完善，修復成本不斷降低，修復方法的不斷優化，眾多污染場地修復技術會有更大施展空間。

結語

綜上所述，土壤和地下水的質量與我們的生活息息相關，在我國社會主要矛盾轉化的今天，人民對于環境的要求不斷提升，污染場地的修復就變得尤為重要。農業用地的安全是我們吃飽穿暖的底氣，建設用地的安全是我們大力發展的保障。在我國不斷努力下，土壤和地下水的質量正在慢慢好轉，但我們仍不能掉以輕心，因為這同樣是場沒有硝煙的戰爭，相信在國家的帶領下，我們環保從業者一定能打贏這場土壤防治攻堅戰。我們絕對有理由相信，未來一定會是一片凈土。