“棕地”土壤修复

2015-08-11罗启仕

园林 2015年5期

关键词：危险废物重金属污染物

文·图 ◎ 罗启仕

“棕地”土壤修复

文·图 ◎ 罗启仕

棕地的污染物是“棕地”再开发利用的环境健康安全隐患。本文简要地分析了“棕地”土壤污染特征，阐述了主要修复技术在棕地土壤修复中的适用性，基于国内棕地开发与修复工程特点，提出了“棕地”土壤修复最实用方法。

什么是棕地？

棕地，又称为棕色地块（Brownfi eld Site）。不同国家对棕地的定义有所不同。在美国，“棕地”是指因含有或可能含有危害性物质、污染物或致污物而使其开发利用变得复杂的土地。在英国，“棕地”侧重于指曾经被利用现闲置的土地。在加拿大，“棕地”是指被遗弃的、闲置的或未充分利用的商业或工业用地。这些土地虽然含有或可能含有污染物，但具有巨大的潜在开发价值。从用地性质上看，棕地以工业用地居多，可以是废弃的，也可以是还在利用中的旧工业区，与其他用地的区别主要是都存在一定程度的污染或环境问题。

图片说明

1. 棕地土壤可能因原工业企业生产活动影响而不同程度地受到污染

棕地可能含有什么污染物？

受长期工业生产活动影响，棕地中可能含有各种污染物，如汞、铬、铅、镉、砷、镍等重金属，以及苯系物、氯代烃类、石油烃、多环芳烃、农药、多氯联苯等有机物。因工业“三废”排放或污染事故，棕地的污染物浓度通常较高，有时甚至在土壤和地下水中存在自由相物质。

棕地中的有毒物质渗入地下后，可通过土壤和管道等挥发、释放有毒物质，毒性持续可达上百年。棕地中的污染物对人体的毒害，在国外早有惨痛教训。然而，在中国，“棕地”还没有引起足够的重视。为了保障人体健康和环境安全，原工业用地所形成的“棕地”再开发之前，应采取适当措施进行治理修复。

2. 棕地土壤被有机污染物浸染为红色

棕地污染有何特点？

棕地中的污染物大多处于“老化”状态，吸附于土壤颗粒、尤其是细粒土壤表面，或渗入土壤颗粒内部，甚至嵌入土壤晶格中。这是因为棕地的污染主要由原工业企业的生产活动引起的，时间较长，多数为慢性、累积性污染。与新近发生的土壤污染不同，棕地中的污染物大多为“固定”状态，其迁移扩散能力相对较低，而刚发生的土壤污染，污染物与土壤和地下水之间的吸附与解吸尚未达到平衡状态，因而容易迁移和扩散。

“老化态”污染物的处理是“棕地”修复的技术难点。“棕地”因其具有开发利用价值，目前主要是在开发利用时实施修复，允许的修复时间有限。“快速修复”是“棕地修复”面临的又一挑战。

3. 棕地中遗留的黄色重金属污染物

棕地土壤是“危险废物”吗？

中国从2004年开始，开始尝试对棕地土壤进行修复。当时，部分专家坚持认为，含砷、铬等有毒有害重金属的棕地土壤应作为“危险废物”进行处理。于是，某市重大工程建设项目，将原工业用地所有含砷土壤全部作为危险废物进行安全填埋。这种处理方式，不仅费用昂贵，而且后来由于填埋场容量有限，严重影响了正常的危险废物处理，不得已只能将已安全填埋的棕地土壤，重新挖掘出并采用专门修复技术进行处理。这是“棕地土壤修复”的一个严重教训。含有有毒有害重金属污染物的棕地土壤，不能盲目地、不加区别地将其作为危险废物进行处理。

正确做法应是先要进行危险废物鉴别。由于棕地的污染物“老化”特点，含有毒有害重金属的棕地土壤，经过鉴别后发现大多数都不是危险废物。只有污染物含量极高、棕地所在区域的水文地质条件特殊等情况除外。

4. 棕地土壤污染物含量极高且易溶出时，经鉴别可能为危险废物

棕地土壤可以“焚烧制砖”吗？

这主要取决于棕地土壤的性质、污染物的含量和类型等因素。粘土含量较高、污染物主要为重金属的棕地土壤，比较适合焚烧制砖处理。然而，棕地的砂性土含量高，棕地的污染物以有机物为主时，特别是挥发性、高毒性有机物含量较高时，不适于采用焚烧制砖方式进行处理。另外，砖瓦厂需要具备对棕地土壤处理或消纳的能力、二次污染防治措施等。由于砖瓦厂对污染土壤物消纳能力的限制，棕地土壤量大面广时，也不宜主要采用“焚烧制砖”这种处理方式。

5. 棕地中遗留的有毒有害废物

棕地土壤可以“固化处理”吗？

固化主要是利用水泥或某些胶凝材料，将污染土壤变成“固化块”，从而将污染物“固定”在土壤固体介质中，达到降低污染迁移和风险控制目的。常用的固化处理材料包括：水泥、专利材料、粉煤灰、石灰、沥青等，其中水泥和专利材料使用比例最高。棕地的污染物主要为重金属及半挥发性有机物，而且含量不高时，可以采用这种处理方式。

从根本上讲，固化处理不是针对污染物的削减技术，处理后土壤污染物的含量和赋存形态总体上没有变化。棕地土壤经过固化处理后，土壤本身功能丧失，处理后土壤的去向或再利用受到很大限制。因此，棕地土壤的修复量很大时，不适合采用固化处理方式。

棕地土壤可以“淋洗处理”吗？

土壤淋洗是采用表面活性剂、螯合剂、溶剂甚至水等淋洗剂将污染物从土壤中洗脱出来，然后采用废水处理工艺对含有污染物的淋洗剂进行处理。棕地的污染物含量较高，而且土壤的砂土含量较高时，比较适合采用这种方法。

淋洗处理工艺相对较复杂，尤其是需要对所产生的废水和泥浆进行处理，因而其处理费用很高。对于棕地土壤的“老化”污染物，采用淋洗方法的处理效果相对较差，特别是土壤粘土含量较高时，污染物牢固地吸附在土壤细小颗粒表面，采用淋洗方法很难有效地进行处理。

棕地土壤可以“植物修复”吗？

植物修复是利用高效累积植物的生长活动，将土壤污染物吸收转移进入植物体，然后对植物进行收割和处理，从而实现修复污染土壤的目的。植物修复的显著特点是费用低、速度慢，达到修复目标往往需要几年甚至十几年时间。在中国，棕地修复主要是在棕地开发利用过程中进行的，允许的修复时间十分有限，通常为几周或几个月。因此，棕地土壤不适于采用这种方法。在国内，植物修复目前主要用于矿山和农田土壤修复，而用于棕地土壤修复的案例很少见。

棕地土壤可以“稳定化处理”吗？

稳定化是通过改变土壤污染物的形态，削弱其迁移扩散能力，达到降低其危害风险的目的。与固化处理不同，稳定化主要从污染物的有效性出发，通过形态转化，将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形式。棕地土壤的污染物主要为重金属及半挥发性有机物时，尤其是土壤本身粘土含量较高时，采用稳定化处理这种方式是比较合适的。

事实上，稳定化处理技术已在英、美等国家得到了数十年的发展和应用。在国内，稳定化处理技术起步较晚，可喜的是通过近10年的努力，该技术在棕地土壤修复中使用最多。据不完全统计，到目前为止，全国范围内实施的棕地土壤稳定化修复工程项目已超过100项。

棕地土壤稳定化处理关键在于所使用的处理工艺、工程设备和材料。土壤破碎程度、土壤与修复药剂混匀、修复药剂的种类以及用量、修复设备的选择和土壤养护条件等都会影响土壤稳定化处理工程实施效果。稳定化处理包括原位（In-situ）和异位（Ex-situ）两种工艺。异位稳定化处理是首先对污染土壤进行挖掘，然后在现场（On-site）或场外（Off-site）进行破碎、筛分，加入处理药剂并搅拌混合等处理，所使用的设备包括具有上述功能的、可移动的一体化集成设备，也包括以挖掘机平台的搅拌斗式混合设备。原位稳定化处理是将修复药剂直接注入到污染土壤中，采用原位搅拌混合设备进行处理。在现阶段，异位稳定化处理在国内应用最广泛，这与中国现有技术水平和开发驱动的棕地修复项目特点密切相关。稳定化处理材料包括：碱性材料、含磷材料、含铁化合物、硫化物、粘土等。不同的材料其适用的土壤重金属对象不同。由于土壤性质不同，相同的稳定化处理材料对同样的重金属，处理效果也会出现有利或不利的影响。

与固化处理不同，土壤经过稳定化处理后总体上保持了土壤本身形状，其后续利用基本不受影响。稳定化处理后土壤可以原位回填或作为路基材料、工程渣土（填土）、绿化用土、进行卫生填埋或作为填埋场覆土等。

稳定化处理不能降低土壤中污染物总量，仅改变其生物有效性和迁移性。如何评估稳定化处理效果及环境风险至关重要。国内外专门针对污染土壤稳定化处理的评估方法尚未建立，目前主要参照固体废物浸出毒性评价方法。土壤浸出评估标准（限值），目前国内大多采用较为严格的地下水环境质量标准，或根据修复后土壤的应用场景自行制定标准并采用专家论证方式确认。

处理后土壤的用途不同，其处理要求和评估方法理应不同。然而，现有的评估方法并不是与特定用途的实际处置情景相结合而建立的浸出方法。由于固化稳定化修复技术本身特点，人们尤其关心处理后污染物在土壤中的长期稳定性，尤其是对有机螯合剂/络合剂、硫化物等药剂，因此急待建立一套长期性评估指标，如对持久性、干湿交替、加速老化、酸碱侵蚀等的评估。