土壤与地下水修复行业2017年发展综述
2018-11-30张娟邢轶兰李书鹏郭丽莉王艳伟刘阳生胡钟莘莘
张娟,邢轶兰,李书鹏,郭丽莉,王艳伟,刘阳生,胡钟莘莘
(1.北京建工环境修复股份有限公司,北京 100015;2.北京大学,北京 100871)
1 2017年土壤与地下水修复行业发展的政策环境
1.1 国家政策和法规出台情况
生态环境部2016年12月颁布,2017年7月1日起实施的《污染地块土壤环境管理办法(试行)》将拟收回、已收回土地使用权的有色金属冶炼、石油加工、化工、焦化、电镀、制革等行业企业用地,以及土地用途拟变更为居住和商业、学校、医疗、养老机构等公共设施的上述用地作为重点监管对象;对土地用途变更为上述公共设施的污染地块用地,重点开展人体健康风险评估和风险管控;对暂不开发的污染地块,开展以防治污染扩散为目的的环境风险评估和风险管控。
2017年2月,国土资源部、国家发展和改革委员会印发《全国土地整治规划2016~2020》(国土资发〔2017〕2号),提出了“十三五”时期土地整治的目标任务:确保建成4亿亩高标准农田,力争建成6亿亩,全国基本农田整治率达到60%;补充耕地2000万亩,改造中低等耕地2亿亩左右;整理农村建设用地600万亩;改造开发600万亩城镇低效用地。
2017年9月,生态环境部、农业部联合公布《农用地土壤环境管理办法(试行)》(以下简称《办法》),该《办法》主要用于指导县级以上环境保护和农业主管部门组织实施农用地土壤污染预防、土壤污染状况调查、环境监测、环境质量类别划分、农用地土壤优先保护、监督管理等工作。《办法》的制定有助于农用地土壤环境保护监督管理,保护农用地土壤环境,管控农用地土壤环境风险,保障农产品质量安全;有利于提高公众土壤环境保护意识、为《土壤污染防治法》立法工作提供支撑、推动农用地土壤环境管理相关工作的有序开展、促进相关产业及市场的健康发展。
2017年12月,全国人大二次会议审议了《中华人民共和国土壤污染防治法(草案)》,作为我国首部土壤污染防治相关法案,该法的出台将完善污染土地风险管控的法律体系。
土壤污染防治法出台的意义在于:一是在预防为主、保护优先、防治结合、风险管控等总体思路下,根据土壤污染防治的实际工作需要,设计法律制度的总体框架;二是根据土壤污染及其防治的特殊性采取分类管理、风险管控等有针对性的措施;三是提出预防为主(从源头上减少土壤污染)、风险管控(阻断土壤污染影响大众生活)和污染担责(谁污染,谁治理)的三大对策。
在我国的环境保护发展历程上,土壤污染问题实际上是和水污染、大气污染同时出现的,但由于一直得不到重视,我国土壤修复行业的起步和目前的成熟程度远落后于水、大气、固废治理行业,目前尚未制定具有系统性的土壤修复政策。随着《土壤污染防治行动计划》的发布,以及《土壤环境保护法》《土壤污染防治法》等法律法规、实施细则及管理办法的起草和制定,有望在未来几年内陆续出台土壤修复相关法规政策,完善我国土壤修复法律体系,为我国场地污染修复行业提供更加详细的指导意见,推动我国污染场地修复行业的有序发展。
1.2 地方政策和法规出台情况
除了国家在土壤、地下水方面制定了大量政策外,各个地方政府也逐渐加强了对土壤、地下水污染及修复的重视程度,很多地区城市先行先试,发布了相关政策、法规。
在土壤修复早期,全国只有部分地区开展了土壤修复项目,如北京、重庆等地,目前这些地区的土壤修复发展程度较高。近年来各地方政府有关土壤政策发布密集,这与国家整体在土壤战役中的布局密不可分,如今土壤、地下水修复在全国各地已经得到了相当重视,尤其是一些工业大省和农业大省,如江浙沪、鄂湘粤等地区。
2017年,各地陆续发布地方“土十条”(见表1)。从各地的“土十条”可以得知,现阶段土壤污染防治的主要思路是“摸清家底”,做好风险管控。广州继北京、上海、重庆之后,也建立了较为完整的管理思路。
表1 2017年地方主要政策和法规一览表
1.3 导则和规范出台情况
在场地修复政策、法规的指引下,国家和地方政府相继出台了各项标准、规范文件,以指导场地修复从调查、评估到修复治理、验收监测的全流程。
1.3.1 国家导则和规范出台情况
为推进我国地下水污染防治工作,增强加油站地下水污染防治的科学性、规范性和长效性,2017年3月生态环境部印发《加油站地下水污染防治技术指南》,该《指南》主要用于加油站的地下水污染预防、日常监测、环境状况调查、采样和分析、地下水污染模拟预测、地下水健康风险评估和污染控制与治理等工作。
为加强农用地、建设用地土壤环境管理,落实《土壤污染防治行动计划》相关要求,2017年8月生态环境部印发《土壤污染风险管控标准 农用地土壤污染风险筛选值和管制值(试行)(征求意见稿)》《土壤污染风险管控标准 建设用地土壤污染风险筛选值(试行)(征求意见稿)》。前者规定了农用地土壤污染风险筛选值(常规项目和选测项目)、风险管制值、监测点位布设和样品采集、污染物分析方法等,后者规定了建设用地土壤污染风险筛选值(常规项目和选测项目)、调查与监测要求、污染物分析方法等。
为贯彻落实《土壤污染防治行动计划》,2017年11月生态环境部印发《污染地块风险管控技术指南—阻隔技术(试行)(征求意见稿)》《污染地块修复技术指南—固化/稳定化技术(试行)(征求意见稿)》和《铬污染地块风险管控技术指南(试行)(征求意见稿)》。该《指南》对相应技术的概况、设计、施工、效果评估及监测等内容提出了明确要求,为这些技术的规范化应用奠定了基础。
为贯彻落实《土壤污染防治行动计划》,进一步规范建设用地土壤调查评估工作,2017年12月生态环境部发布《建设用地土壤环境调查评估技术指南》。该《指南》适用于疑似污染地块对人体健康风险的土壤环境初步调查、污染地块土壤环境详细调查和风险评估;《指南》规定了调查评估的程序和要点、工作成果及其审核要点等。
1.3.2 地方导则和规范出台情况
北京、重庆两个直辖市是最早开始场地修复探索的区域,在探索前进的过程中,陆续发布了一系列的标准、规范,为其他省市提供了宝贵的经验。随后经济较为发达的长三角、珠三角等地区也陆续规范了场地修复行业的发展,如2017年8月浙江省发布的《污染地块治理修复工程效果评估技术规范(征求意见稿)》等。
1.4 行业标准体系
随着国内外污染土壤防治领域的技术进步、经验积累和市场需求,在生态环境部高度重视和具体指导下,我国土壤污染防治的技术标准体系建设也已初具雏形。
2014年2月,生态环境部发布了《场地环境调查技术导则》《场地环境监测技术导则》《污染地风险评估技术导则》《污染场地土壤修复技术导则》和《污染场地术语》等5项污染场地系列环保标准,旨在为各地开展场地环境状况调查、风险评估、修复治理提供技术指导和支持,为推进土壤和地下水污染防治法律体系建设提供基础支撑。
2015年1月,生态环境部发布了《农用地土壤环境质量标准》与《建设用地土壤污染风险筛选指导值》征求意见稿,向社会公开征求意见。此次发布的两项新标准作为《土壤环境质量标准》的修订稿,是我国土壤污染防治技术标准体系建设的重要内容,反映了当前对土壤环境变化规律以及土壤污染风险的认识程度,为随后出台的《土壤污染防治行动计划》提供了技术支撑,也预示着我国对土壤环境的污染防治将进入兼顾保证土壤质量和控制环境风险的新阶段。目前我国发布的有关标准见表2。
表2 我国目前发布的土壤修复行业标准
2 污染场地修复主要技术发展情况
20世纪90年代以来,世界各国对污染土壤和地下水修复技术进行了广泛研究,取得较大的进展和突破,开发了一系列污染土壤修复技术。
按修复场地划分,污染土壤修复技术可分为原位修复和异位修复。原位修复是指不移动受污染的介质(土壤、底泥或地下水),直接在发生污染的原有位置进行修复处理;而异位修复是指将受污染的土壤或地下水从发生污染的位置挖掘或抽取出来,经过运输后再进行治理。
按工艺原理可分为物理修复、化学修复和生物修复。物理方法主要包括物理分离法、溶液淋洗法、固化稳定法、冻融法以及电动力法等;化学方法主要包括化学淋洗法、氧化法、还原法以及土壤改良剂投加技术等;生物修复方法可分为微生物修复与植物修复。
各种修复技术的分类具体见表3。
表3 土壤修复技术分类
各种修复技术在作用原理、适用性、局限性和经济性等方面均存在各自的特点,在特定场合的污染土壤进行工程修复时,需根据当地的经济实力、土壤性质、污染物性质、资源条件等因素,进行修复技术的合理选择和组合工艺的优化设计。
2.1 主要修复技术
2.1.1 物理-化学修复技术
污染环境的物理修复过程主要利用污染物与环境之间各种物理特性的差异,达到将污染物从环境中去除、分离的目的。主要修复技术包括:土壤气相抽提、热解吸、固化/稳定化、物理/机械分离、玻璃化修复、电修复技术等。
(1)土壤气相抽提技术
概念:土壤气相抽提(SVE),也称“土壤通风”或“真空抽提”。SVE技术是一种通过强制新鲜空气流经污染区域,将挥发性有机污染物(VOCs)或半挥发性有机污染物(SVOCs)从不饱和区域土壤中解吸为空气流引至地面上处理的土壤原位修复技术。
原理:该技术的基本原理是利用物理方法去除不饱和土壤中VOCs,用引风机或真空泵产生负压驱使空气流过污染的土壤孔隙,从而夹带VOCs流向抽取系统,抽提到地面,然后再进行收集和处理。由于新鲜空气的引入,同时可考虑原位生物降解。早期SVE主要用于汽油等非水相液体(NAPL)污染物的去除,目前也陆续应用于挥发性农药污染或有机污染物充分分散等不含NAPL 的土壤体系。
适用范围:该技术适用于不饱和区域、土壤渗透性较强(如砾砂、砂等)、存在易挥发性有机污染物场地的修复。
技术优点:土壤气相抽提技术由于其在环境修复领域能够非常有效地去除挥发性有机物、易于操作和运行、设备相对比较简单、系统容易安装和转移、容易与其他技术组合使用,目前已被发达国家广泛应用于土壤修复领域的实际工程中。
(2)热解吸修复技术
概念:热解吸修复技术是利用热传导(热毯、热井或热墙等)或热辐射(无线电波加热)等实现对污染土壤的修复。与玻璃化技术相比,即使是高温加热修复的温度也相对较低。根据加热体系和温度的差异可分为高温(>100℃)加热修复技术、低温(<100℃)加热修复技术和电磁波加热修复技术。
原理:基本原理在于加热过程中土壤中的有机污染物会加速分解和挥发,从而通过气体抽吸系统将污染气体从土壤中抽出收集,然后再进行处理(如图1)。
图1 热解吸系统原理示意图
适用范围:热解吸技术通过控制系统温度和物料停留时间有选择地使污染物得以挥发并不出现对有机污染物的破坏作用,可广泛应用于挥发态有机物、半挥发态有机物、农药甚至高沸点氯代化合物如PCBs、二英等污染土壤的治理。
技术特点:热解吸技术与焚烧技术不同,主要区别在焚烧处理温度高,直接破坏有机污染物,而热解吸技术只是加热土壤使有机污染物分离出来,有机污染物不直接受到破坏,热解吸技术处理温度比焚烧技术的温度低得多,所以处理费用也比焚烧技术低。
(3)固化/稳定化修复技术
概念:固化/稳定化修复技术是指防止或者降低污染土壤释放有害化学物质过稳定化修复技术,包括原位和异位固化/稳定化。
原理:固化是指将污染物包裹起来,使之呈颗粒状或大块状存在,进而使污染物处于相对稳定状态,通常情况下,它主要是将污染土壤转化为固态形式,即将污染物封装在结构完整的固态物质中的过程。
稳定化是指将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性变小的状态和形式,即通过降低污染物的生物有效性,实现其无害化或降低对生态系统危害。
适用范围:通常用于重金属或有机物污染土壤的无害化处理。
技术优点:需要将污染土壤与固化剂/稳定剂等进行原位或异位混合。稳定化可能与封装等其他固定技术联合应用,并可能增加污染物的总体积。固化/稳定化处理后的污染土壤应当有利于后续处理。
现场应用需安装全部或部分设施,如原位修复所需的钻井和混合设备、集尘系统、挥发性污染物控制系统、大型储存池。
(4)物理/机械分离
物理/机械分离技术是利用污染物与土壤的密度、电磁性能差异,采用机械破碎和分选技术,将污染物和土壤分离。修复效率取决于设备的处理速度和待处理土壤的体积,修复能力在9~450m3/d不等(见表4)。
表4 物理/机械分离修复技术的分类
(5)化学淋洗修复
原理:化学淋洗修复是借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移的化学/生物化学溶剂,在重力作用下或通过水头压力推动淋洗液注入被污染的土层中,然后再把含有污染物的溶液从土壤中抽提出来,进行分离和污水处理的技术。淋洗液通常具有淋洗、增溶、乳化或改变污染物化学性质的作用。可分为原位和异位淋洗修复两种类型。
(6)化学氧化修复技术
概念:化学氧化修复主要是向污染环境中加入化学氧化剂,依靠化学氧化剂的氧化能力,分解破坏污染物的结构,使污染物降解或转化为低毒、低移动性物质的一种修复技术。
原理:通常该技术为原位修复处理(异位修复也有应用),无需将污染土壤全部挖出,而只是在污染区不同深度钻井或采用高压设备,将氧化剂注入土壤中,通过氧化剂与污染物的混合、反应使污染物降解或导致形态的变化,达到修复污染环境的目的。常用氧化剂有H2O2、K2MnO4、Fenton试剂、O3等。
技术优点:化学氧化可以改变污染物的存在状态,提高污染物的溶解能力,促进污染物的分解;化学氧化反应速度快,可节省费用和修复的周期。根据已有案例的研究,相对传统方法而言,化学氧化处理可以节省大量的成本。
(7)化学还原修复技术
概念:化学还原修复技术是利用化学还原剂将污染物还原为难溶态,从而使污染物在土壤环境中的迁移性和生物可利用性降低的一项土壤原位修复技术。
适用范围:一般用于污染物在地面以下较深范围内,易于扩散对地下水构成污染,且常规技术难以奏效的区域的污染修复。
2.1.2 生物修复技术
从狭义上讲,生物修复是利用生物,特别是微生物降解有机污染物,从而修复被污染环境或消除环境中污染物的一个受控或自发进行的过程。
从广义上讲,除了微生物修复外,还包括植物修复和动物修复,也就是说,生物修复是利用细菌、真菌、水生藻类、陆生植物等的代谢活性降解有机物,降低其毒性,改变重金属的活性或在土壤中的结合态,通过改变污染物的化学、物理特性而影响它们在环境中的迁移、转化和降解速率。
技术优点:生物修复可以原位进行,节省费用。其费用只是传统物理、化学方法的30%~50%。环境影响小,生物修复是一个自然过程的强化,最终产物是二氧化碳和水等,不会形成二次污染,遗留问题少。最大限度降低污染物浓度,残留污染物的浓度可达到很低。可用于其他技术难以应用的场地,如建筑物以下不能挖掘的土壤污染。可以同时处理土壤和地下水污染,可以与其他技术联用,可以处理复合污染。
技术缺点:耗时长,生物修复的机理在于生命体的新陈代谢,需要经过一定的周期才能完成,因此修复时间较长。条件苛刻,生物的代谢活动受环境影响因素较多,条件变化会使其受到限制。并非所有污染物都能被生物利用,污染物的低生物有效性、难降解性等常使生物修复不能进行。特定的生物只能吸收、利用、降解、转化特定类型的化学物质,专一性较强。
(1)微生物修复
微生物修复是在人为强化的条件下,用自然环境中的土著微生物或人为投加外源微生物的代谢活动,对环境中的污染物进行转化、降解与去除的方法。微生物对污染物进行各种转化作用的生理学基础是其新陈代谢活动,在这一过程中,有机污染物在土壤微生物的作用下可以直接分解或通过共代谢作用分解为低毒或无毒的代谢产物,也可以是微生物分泌的酶系对有机物的代谢作用等。
微生物修复技术分为原位和异位技术两种。原位微生物修复不需将土壤挖走,主要是向污染区投放氮、磷等营养物质和供氧(六价铬还原和还原脱氯不涉及供氧),促进土壤中土著微生物的代谢活性。为了提高处理效果,也可以接种经驯化培养的高效微生物菌株,利用其代谢作用降解污染物。异位微生物修复(Ex-situ Microbial Remediation)要求把污染的土壤挖出,集中进行生物降解。
(2)植物修复
主要是利用特殊植物修复受有毒金属、有机污染物和放射性物质污染的土壤、沉积物、地表水及地下水的绿色技术。
植物修复的机制主要包括:1)植物挥发。植物将污染物转化为气态,从而从污染地点移走土壤或水中的污染物。2)植物固定。利用植物根能改变土壤环境条件的能力,例如pH和土壤湿度。许多植物根的分泌物也和污染物相互作用而降低其生物可利用性。3)植物转化/降解。污染物的去除可以通过植物转化或植物降解,这是通过酶或与酶相关的因素。4)植物提取。植物提取能去除土壤、地下水和表层水中的污染物。当植物吸收的污染物不能被快速和完全地降解时就会积累在植物体内。5)植物根际作用。植物根部能为微生物的生长提供了表面积,能改变土壤环境(例如:氧化还原、湿度、通风等)使之利于降解。植物也能产生和释放有潜力改变污染物生物利用性的物质到根际或影响微生物的种类。其分泌物也可作为基质,这增加了总的微生物种类或支持某些特殊的种类。根际还可转移氧气使根区的好氧转化作用能正常进行。植物根上有菌根菌生长,菌根菌与植物共生具有独特的代谢途径和酶系,可以代谢自身细菌不能降解的有机物。除了分泌能支持根际微生物生长和加强其活性的有机物外,植物也能释放大量的酶进入土壤和水中,这些酶能降解有机污染物。
2.1.3 联合修复技术
我国工业门类齐全,生产历史较长,污染场地土壤中的污染物往往是以复合形式存在,加上土壤环境比较复杂,单独使用物理、化学、植物和微生物等方法修复有时很难达到预期效果。因此,如何将各种修复技术结合使用是目前科学研究和修复技术应用研究的热点之一。
(1)物理与化学联合修复
物理和化学修复是利用污染物的物理、化学特性,通过分离、固定以及改变存在状态等方式,将污染物从土壤中去除。这两种方法具有周期短、操作简单、适用范围广等优点。但传统的物理、化学修复也存在着修复费用高昂、易产生二次污染、破坏土壤及微生物结构等缺点,制约了此方法从实验室向大规模应用的转化。近年来,研究者通过对一些物理和化学修复方法的组合,有效克服了某些修复方法存在的问题,在提高修复的效率,降低修复成本方面,取得了一定的进展,也为今后物理和化学修复技术的发展提供了新的思路。
(2)物理、化学与生物联合修复
目前,物理、化学与生物的联合修复的研究很少,且方法主要集中在以一种修复技术为主,其他的作为辅助来进一步完善修复过程中,如用微生物降解物理修复中的污染物或者用某些化学物质加快生物降解过程等。
(3)微生物-植物联合修复
将微生物修复和植物修复的优点相结合,从而强化根际有机污染物的降解。植物为微生物提供了生存场所,并可转移氧气使根区的好氧作用能够正常进行;植物根分泌物、脱落物可为微生物提供大量营养,刺激根际各种菌群的生长繁殖,增强细菌的联合降解作用;某些情况下,植物根分泌物可作为微生物天然的共代谢底物促进污染物的降解;根区形成的有机碳可阻止有机化合物向地下水转移,也可增加微生物对污染物的矿化作用。某些情况下,植物根分泌物也可作为天然的共代谢底物促进污染物的降解。此外,植物根系可以伸展到不同层次的土壤中,故无须混合土壤即可使降解菌分散在土壤中。另一方面,微生物能够降解有机污染物或改变污染物的存在形态,减轻污染物对植物的毒害,提高植物的耐受性、促进植物对污染物的吸收转化。
2.1.4 修复项目技术应用情况
根据2017年已开展实施的修复工程案例,其中有技术应用信息的工程案例为62个,每个项目用到多个技术,对各个项目所用到的技术进行统计,分析结果如图2。
图2 2017年修复技术应用情况统计
根据统计结果,2017年修复技术应用次数较多的为固化/稳定化(32次)、化学氧化(19次)、水泥窑协同(12次)、填埋/安全处置技术(9次),异位热解吸、原位热脱附技术、淋洗技术等的应用也有显著提高。各项目修复技术的选择受场地污染类型、污染物理化性质、资金落实情况、技术成熟度及修复效果等多种因素影响。
将单独重金属污染场地及单独有机污染场地技术应用情况进行对比分析,结果如图3。
对于重金属污染场地,修复技术应用最多的为固化/稳定化修复技术,20个统计样本中有15个场地应用该项技术,占比高达75%;其次为填埋/安全处置修复技术,有6个修复项目应用该技术,应用率达30%;化学还原技术主要针对重金属Cr6+污染场地。对于有机污染场地,修复技术应用最多的为化学氧化修复技术,17个统计样本中有7个场地应用该项技术,占比为41.2%;其次为水泥窑协同处置技术应用项目为5个,占比29.4%。热解吸、原位热脱附、气相抽提修复技术的应用分别为2次(占比11.8%)、1次(占比5.9%)及1次(占比5.9%),受资金情况、技术水平、装备水平等条件限制,这些修复技术的应用尚处于示范及试点阶段。
图3 修复技术对比统计图
2.1.5 污染场地修复领域期刊论文发表情况
采用关键词“污染场地修复”,按照年度检索,年度文章数量如表5。
表5 污染场地修复领域期刊论文发表情况统计
从表5可知,2014~2016年,国内有关污染场地修复的文章发表数量在稳定增长,2017年文章发表数量明显降低,这可能与检索工具数据库的更新滞后有关。国外有关污染场地修复的外文期刊,2014~2017年的文章发表数量也有所增长,且2017年发表文章的数量增速明显。
3 行业设备和材料经营状况
从场地调查阶段到土壤修复工程阶段,设备和材料(药剂)的使用对于修复技术的实现都起到了举足轻重的作用。机械设备,例如破碎、筛分、混合搅拌、注入功能的设备;材料,例如修复药剂,在土壤修复工程中广泛应用,辅助修复技术目标的实现。本章主要介绍场地调查、检测及土壤修复过程中使用的专有设备以及修复药剂的发展情况。
3.1 修复设备发展情况
3.1.1 常用的场地污染调查设备
场地调查设备主要包括现场取样设备、现场能够及时读数的便携式设备等。
因为在场地调查过程中需要对大量的数据进行统计分析,所以专业的采样设备十分重要。在污染范围较大的场地,采样的工作量大、代表性差、检测成本较高,所以现场采用便携式仪器进行污染筛查,确定污染的范围和深度,进行有针对性的取样调查是十分必要的。
根据《2016~2020年中国土壤修复技术与市场发展研究报告》,对目前国内从事土壤污染场地调查评估从业单位的统计调查得出,目前使用的场地调查设备主要如表6所示。
表6 污染场地调查设备表
场地调查的设备中,目前较专业的采样设备主要是美国Geoprobe公司的Geoprobe钻机。Geoprobe设备是近年来在污染场地调查中广泛使用的专业采样设备,主要应用于土壤及地下水的取样。设备的使用方式,主要是以购买为主,辅以租赁的形式。便携式仪器有重金属快速检测仪XRF(手持式元素分析仪)和PID快速检测仪等。主要设备见图4。
图4 场地调查设备及快速检测设备图
3.1.2 场地检测设备
场地调查检测阶段以及土壤修复工程完工后的验收检测阶段,具有CMA、CNAS资质的第三方检测公司(目前外资和民营的第三方检测企业最具活力,如澳实分析检测(上海)有限公司、江苏康达检测技术股份有限公司、上海实朴检测技术服务有限公司、北京中科英曼环境检测有限公司、北京华测北方检测技术有限公司等)一般会被委托进行检测。这两个阶段对于检测数据的真实性及可靠性要求较高,同时对数据的精确性要求较高。目前国内修复行业应用的检测仪器几乎全部为进口仪器,主要以购买形式为主。
3.1.3 修复设备
2017年12月26日,科学技术部社会发展科技司发布了《土壤污染防治先进技术装备目录》,其中介绍了一些用于污染场地修复工程实施的技术装备。
(1)异位间接热脱附技术装备
技术路线:通过加热将污染物从土壤中转移至气体中,再通过气体净化实现污染物去除。污染土壤经破碎、筛分等预处理后送入土壤与加热源不直接接触的加热装置;通过控制污染土壤的加热温度和停留时间将目标污染物加热到沸点以上,从而使污染物气化挥发达到污染物与土壤分离的目的;气化污染物进入气体处理系统去除或回收。
主要指标:设备处理能力1~20t/h,土壤进料粒径<30mm、含水率<30%,加热温度150℃~650℃可调,土壤在加热装置内停留时间10~60min可调。有机污染物去除率可达95%以上。
适用范围:挥发性、半挥发性有机物及汞污染土壤修复。
(2)异位直接热脱附技术装备
技术路线:将污染土壤经破碎、筛分等预处理后送入加热火焰与土壤直接接触的加热装置;一部分污染物被加热至气化温度转移至气相中,另一部分污染物被直接高温氧化去除;气相中的污染物经气体处理系统去除或回收。
主要指标:设备处理能力可达100t/h;进料粒径<50mm,加热装置内气体温度150℃~850℃可调。土壤在加热装置内停留时间10~60min可调。有机污染物去除率可达95%以上。
适用范围:挥发性、半挥发性有机污染土壤修复。
(3)原位气相抽提修复技术装备
技术路线:通过向土壤中施以负压产生空气流动,促使挥发性有机污染物挥发并由气流带出,达到土壤净化目的。气相抽提系统主要由抽气井群、输气管道、抽气系统(负压风机或真空泵)和尾气处理系统组成。土壤孔隙中含挥发性有机物的气体经抽气井、管道被不断抽出,抽出气经尾气处理装置处理达标后排放。尾气处理可采用活性炭吸附、催化氧化或焚烧等方法;尾气处理产生的废弃活性炭及气水分离系统产生的废水采用适宜技术妥善处理。
主要指标:单井影响半径(与土壤透气率等相关)一般为5~45m,抽提井口负压8~250cmH2O柱,单井抽气速率0.28~2.8m3/min。
适用范围:亨利常数大于0.01或蒸汽压力大于0.5mmHg的挥发性有机物污染土壤的修复,土壤透气率大于1×10-4cm/s。
(4)多相抽提修复技术装备
技术路线:通过真空抽提设备将污染区域的气体和液体(包括土壤气、地下水和非水相液体)同时从地下抽出至地上处理,达到迅速控制并同步修复土壤与地下水污染的目的。抽出的气体、液体或气液混合物在地面处理系统中通过气液分离器、非水相液体-水分离器进行多相分离。分离后气体中污染物可采用热氧化法、催化氧化法、吸附法、浓缩法、生物过滤及膜法过滤等方法处理;污水采用膜法、生化法和物化法处理;分离得到的非水相液体及产生的废活性炭一般作危险废物处理。
主要指标:单井影响半径>2m,系统负压>0.05MPa,抽提井头负压>0.01MPa,气体抽提流量>100m3/h,液体抽提流量>1.0m3/h。
适用范围:易挥发、易流动的非水相液体如汽油、柴油、有机溶剂等污染土壤和地下水修复,不适用于渗透性差或地下水水位变动较大的场地。
(5)类芬顿氧化法污染土壤修复技术装备
技术路线:该技术以Fe2+为催化剂,在酸性条件下H2O2产生具有强氧化能力的羟基自由基,氧化分解污染土壤中的有机污染物。用于异位土壤修复时,将污染土壤按一定比例与类芬顿试剂混合搅拌并反应一定时间后,去除土壤中有机污染物。
主要指标:土壤中药剂浓度H2O21.2mol/kg和FeSO4·7H2O0.12mol/kg为宜,体系含水率0.3左右,反应体系pH值调整至4左右。苯并(a)芘初始浓度4.53mg/kg,经处理后浓度降至0.172mg/kg,去除率达96%。
适用范围:有机污染场地。
(6)污染土壤异位淋洗修复技术装备
技术路线:通过采用水等淋洗液冲洗颗粒表面吸附的污染物,促使污染物从土壤固相颗粒转移至液相,实现土壤净化和污染土壤减量的目的。污染土壤经筛分、破碎等预处理工序去除较大粒径(>50mm)渣块后,剩余土壤通过进料斗进入造浆设备,经水力分离逐级筛选出的较大粒径颗粒经冲洗后达标,较小粒径颗粒与洗脱废水混合为泥浆。泥浆固液分离后的滤液采用混凝沉淀、催化氧化、活性炭吸附等工艺处理后回用,重金属污染泥饼采用固化稳定化工艺处理,有机物污染泥饼采用热脱附或水泥窑处理。
主要指标:处理能力>20m3/h,水土比5∶1~10∶1,洗脱时间20~120min,污染土减量>75%。
适用范围:重金属及半挥发性有机物污染土壤修复,不宜用于土壤细粒(黏/粉粒)含量高于25%的土壤。
(7)土壤与修复药剂自动混合一体化设备
技术路线:该设备由破碎筛分机、输送装置、计量装置、搅拌装置、药剂存储装置和控制系统等组成。污染土壤经破碎、筛分、除杂后进行自动计量;依据计量结果定量输送药剂,与土壤在搅拌混合系统中充分混合均匀。
主要指标:设备处理能力20~160m3/h,筛分系统下料粒径≤30mm,混合均匀性变异系数≤15%。
适用范围:污染土壤与修复药剂固固混合、固液混合。
(8)车载式原位注入装备
技术路线:该装备可配制并向土壤和地下水中精准注入修复剂(包括化学修复药剂、淋洗剂及微生物制剂等),通过反应破坏、降解土壤中污染物达到修复目的。该设备将修复剂配制系统、加压注入系统、控制系统组合成集装箱,实现车载移动注入。控制系统可对固体和液体制剂投加、进水、搅拌、泵启动过程及投加比、投加量等进行集中控制和调节,通过精准计算和模型构建实现边配制边有效注入。
主要指标:固相制剂最大投加量50kg/h,投加精度0.5%;注入流量范围0~1000L/h,注入精度0.5%;设备加压能力0~12MPa。
适用范围:污染土壤和地下水原位氧化还原及生物修复。
(9)污染土壤及地下水高压旋喷注入装备
技术路线:将污染区场地平整和压实后,确定注入点钻孔位置并自地表钻孔,穿透硬层或基础。采用气、液二重管工艺自下而上旋转提升钻杆的同时,自孔内高压注入氧化剂(如高锰酸盐、过氧化氢、芬顿试剂、过硫酸盐和臭氧等)、活化剂及空气至土壤和地下水中,高压液流切割搅拌使修复药剂与土壤充分混合并在含水层中进一步扩散。
主要指标:扩散半径0.9~2.9m,加压能力25~30MPa,注射流量20~120L/min。
适用范围:低渗透性污染土壤和地下水的原位化学氧化还原、稳定化等修复。
(10)污染地块直接推进式钻探与采样系统
技术路线:采用高频液压装置提供下压动力,将内外钻杆同时直接贯入土壤中:配合使用直接推进采样装置,可连续快速取到地表到特定地下深度的土壤样品;配合使用螺旋中空钻杆,可取地下水样或建造地下水监测井;配合使用污染物监测探头、带有防护层的柔性数据采集电缆,可在线采集不同位置污染物浓度并反馈到地面显示器;配合使用注射泵和注射管路系统,可将修复药剂注射到目标土层位置。
主要指标:取样钻杆直径:2.25英寸(取样管内径1.5英寸)、3.25英寸(取样管内径2.25英寸);进尺速度15m/h;单次取样推进深度1~2m;最大取样深度>30m;钻机:伸缩500mm,倒摆±7°、倾斜±5°,额定功率70kW,液压油压力18MPa,液压冲击力122N/m,液压装置下压力12.98t,液压装置回拔力18.60t,最大扭矩/转速380Nm/(1400~1600)rpm。
适用范围:污染场地非卵石层无扰动土壤取样、地下水取样、钻探位置污染物在线浓度探测、原位药剂注射等。
3.2 修复产业修复材料(药剂)发展情况
依据《2016~2020年土壤修复技术与市场发展报告》,“十三五”期间土壤修复市场空间为849亿~2297亿元;土壤修复药剂市场约240亿元(工程市场30%估算),其中固化稳定化技术药剂市场约100亿~150亿元。
3.2.1 修复产业修复材料分类
常用的修复药剂有固化/稳定化药剂、氧化类药剂、还原类药剂以及微生物药剂。
3.2.2 主要的修复药剂公司
污染场地修复行业的专业修复药剂公司有:北京宜为凯姆环境技术有限公司、北京润鸣环境科技有限公司;部分大型环保公司也有药剂生产业务,如湖南永清环保股份有限公司等。
3.2.3 主要修复药剂公司的药剂适用范围和特点
针对具体场地,摸清污染规律,选用适宜的修复药剂是场地污染修复的关键。
(1)北京宜为凯姆环境技术有限公司的主要修复药剂
北京宜为凯姆是中美合资的致力于中国环境修复的高科技企业,是场地、地下水修复药剂及技术的全球领导者。宜为凯姆修复药剂的种类及相关适用范围如表7所示。
表7 修复药剂适用范围
(2)北京润鸣环境科技有限公司的主要修复药剂
北京润鸣环境科技有限公司的核心产品为土壤修复系列药剂,公司在北京建有研发中心,并在大连建有国际领先的修复药剂生产基地。公司的主要修复药剂分为广谱型和特异型。
1)广谱型重金属固化稳定化药剂MetaCon®
MetaCon®由矿物材料、生物质材料、氧化还原剂、吸附剂、pH调节剂等基础材料复配而成,该产品通过与重金属发生吸附、沉淀、络合、类质同象取代和氧化还原等一系列物理化学反应,实现对重金属的稳定化。MetaCon®可降低土壤重金属的浸出浓度,进而降低其迁移性和生物有效性。针对污染物:铅、锌、镉、铜、铬、砷、汞、锰、镍等不同重金属的复合污染 。
MetaCon®的关键优势:多种配方,针对实际污染土壤因地制宜进行复配;对多种重金属同时有效;涵盖吸附、络合、离子交换、沉淀、氧化还原等多种稳定机理;主要成分为天然矿物材料或生物质材料,具有环境友好性;适用pH范围较广;适用于污染场地、农用地、地下水。
2)特异型重金属修复药剂
MetaPro®-cat阳离子形式存在的重金属修复材料:由于不同重金属性质差异性较大,针对铅、镉、砷、汞、铬、锰、锌、铜、镍、锑等金属形成了MetaPro®系列的特异型重金属修复材料。
有机无机复合污染修复材料ComCon®:该药剂是将黏土矿物进行有机无机复合改性形成的一种能同时吸附重金属和有机污染物的新型修复材料,该产品可应用于重金属和有机污染物复合污染土壤的修复。
OrgaCon®-reduct缓释型高效还原剂:OrgaCon®-reduct由缓释碳源负载高活性的微米级或纳米级强还原剂制备而成,该材料通过强还原作用使氯代烃、有机氯农药、氯苯等有机污染物快速脱氯,并通过物理吸附作用对有机污染物进行吸附,进而实现对有机污染物的修复。针对污染物:氯代烃、有机氯农药、氯苯等。
OrgaCon®-catoxi高效催化氧化剂:OrgaCon®-catoxi是由氧化剂、亚铁离子、有机酸等形成的一种具有强氧化作用的有机修复材料,亚铁离子作为催化剂使得反应体系生成强氧化性的羟基自由基,可在短时间内氧化分解绝大多数的有机污染物。针对污染物:有机氯农药、氯代烃、氯苯、多环芳烃、多氯联苯、石油烃等。关键优势:具有广谱性、能分解多种持久性有机污染物和挥发性有机污染物;氧化作用强,反应快速;克服铁离子在非酸性条件下形成沉淀的问题,适用范围更广;适用于污染场地、农用地、地下水等。
(3)永清环保股份有限公司的主要修复药剂
永清环保股份有限公司拥有自主研发、设计、建设的土壤修复药剂生产线,可针对具体项目的特点,生产“定制式”修复药剂。离子矿化稳定化技术是永清环保自主研发的稳定残留于固态物中具活性可迁移的重金属稳定化固化技术。研发的新型离子矿化稳定剂,能够与活性态重金属离子发生矿化反应生成原生态矿物类化合物,降低其生物吸收有效性和浸出液毒性,防止重金属离子随地下水和地表水迁移,避免重金属离子对生态环境的破坏。离子矿化药剂分为粉末药剂和液体药剂两种,根据不同的污染物质形态进行添加。该技术于2013年获得中国专利“一种用于治理砷污染土壤的修复药剂及使用方法”授权。
该药剂成分:氧化剂为5%~30%、铁基化合物为30%~70%、矿物材料为10%~60%,将各原料分别磨制成粒度不小于200目的物料,按比例混合均匀。所述修复药剂用于治理砷污染土壤的使用方法:检测待处理污染土壤的砷含量及浸出毒性,按污染程度将不同比例的修复药剂铺设在待处理土壤表面,采用翻耕搅拌方式混合均匀形成成混合土壤,通过加水保持混合土壤的含水量不低于25%,在混合土壤上覆盖保湿材料,养护时间至少5天,让混合土壤中的修复药剂与重金属污染土壤中不稳定的砷发生反应,以不溶性砷酸盐沉淀稳定化,养护后检测达到环保要求。
3.2.4 修复药剂的专利申请情况
据统计,2017年申请的污染土壤修复的药剂相关专利有600余个(分布见图5),主要研发方向包括重金属稳定化药剂、土壤改良剂、土壤调理剂、钝化剂、氧化剂等。
图5 污染土壤修复的药剂相关专利统计
土壤改良剂和土壤调理剂2017年申请专利数量居于领先地位,分别占药剂总数的57%和21%。但两者多由大学和科研院所研发,绝大多数专利没有工程化应用。目前仅有少数企业生产的稳定化药剂和氧化剂得以工程化生产并应用。例如,北京润鸣环境科技有限公司、北京宜为凯姆环境科技有限公司等将主要方向定位在开发土壤修复材料药剂方面;湖南永清环保股份有限公司也成立了专门的环保药剂有限公司用于药剂生产,开展重金属土壤药剂的研发和生产销售,为重金属污染的治理提供技术支撑。修复行业发展之初修复材料(药剂及其它耗材)靠进口,目前国内已自主研发了固化稳定化药剂、化学氧化/还原、生物强化以及强化淋洗等类型的药剂,并实现规模化生产及工程应用。
4 行业发展特征及主要问题
4.1 污染场地修复行业的主要特征
4.1.1 行业技术水平和技术特点
(1)行业技术水平
在过去近十年的发展中,我国在土壤修复项目的实施中取得了宝贵的经验,应用、研究和开发了一些适合我国目前土壤污染特点及治理要求的技术和设备,但总体而言,我国土壤修复技术水平与发达国家存在较大差距。此外,由于我国对土壤污染控制的起步较晚,与国际水平相比,行业技术基础相对薄弱,企业自主研发动力和能力尚不足,整体水平较低。
(2)行业技术特点
由于土壤污染的来源和性质种类较多,采用单一的土壤修复技术无法解决复杂污染场地修复问题。同时,土壤修复是一项系统工程,需要综合考虑各方面因素,选择系统化解决方案,采用的技术将可能涉及环境科学/工程、水文地质学、物理、化学、化工、生态学、生物学、材料学等多个领域和学科,具有技术复合型的特点。随着污染场地修复要求的不断提高,综合治理技术和系统集成水平将直接决定企业未来发展空间。
4.1.2 行业经营模式
行业内的企业主要采用专业承包和总承包的经营模式,一般通过投标获取项目并提供专业服务。总承包模式下,企业承担项目整体的设计、工程施工,并对项目的质量、安全、工期全面负责,完工后将项目整体交付业主。专业承包模式下,企业仅选择参与项目建设的单个或若干环节。
污染场地修复行业系资金密集型行业,政府鼓励更多社会资本参与污染土壤治理项目的投资建设,将促使本行业在专业承包和总承包模式的基础上,发展BT、BOT、PPP等多种具有融资性质的创新经营模式。
4.1.3 行业的周期性、区域性和季节性特点
(1)周期性
土壤修复行业不存在明显的周期性。根据我国目前土壤修复的特点,并与发达国家发展水平相比较,我国土壤修复行业正处于起步成长阶段。但伴随国家对环保重视程度的空前提高以及经济转型力度的加大,政府将在环保产业上给予更大的政策支持,行业将步入成长期。
(2)区域性
土壤修复行业存在一定的区域性。从土壤污染分布情况看,南方土壤污染重于北方;长江三角洲、珠江三角洲、东北老工业基地等部分区域土壤污染问题较为突出,西南、中南地区土壤重金属超标范围较大。土壤修复行业的区域性与土壤污染分布基本吻合。
(3)季节性
土壤修复行业存在一定的季节性。修复行业内的企业新签合同集中在下半年,尤其在每年第四季度,主要系从政府决策机制上看,上半年履行项目报批程序、下半年进入项目招投标或项目实施的情况比较普遍。同时,受制于施工条件的影响,国内南方地区上半年雨季长,而北方地区冬季气温低,均不利于工程施工。因此,通常上半年尤其是第一季度为淡季。
4.2 影响行业发展的因素
4.2.1 有利因素
(1)环保行业被列入国家战略性新兴产业,立法、政策不断推出
近年来,国家一直在积极拟定、修订相关环保政策和标准,随着国家层面将生态文明建设纳入新的高度,未来环保建设政策、标准会陆续出台,其将有力地支撑行业规范化、持续性发展。
(2)社会公众和舆论对环境关注度逐步提升,环境污染责任主体将更加重视环境治理
我国经济发展进入新常态,社会公众对良好生活环境的要求不断提高,环保公益组织数量逐年增加,活跃度提升。新环保法强化了环境诉讼理念,如浙江省台州市环境公益诉讼案的胜出也表明了社会公众参与环境保护已从单纯的参与环境影响评价公示意见逐步转向可通过多种渠道捍卫环境安全。电视、报纸、杂志以及互联网等媒体通过加强环保板块的建设,逐步向公众宣传环保理念,普及环保知识,并通过公益广告和活动将环保推向舆论高峰。社会公众和舆论对环境关注度逐步提升,将促使各级政府和环境污染责任主体更加重视环境污染问题,并投入更多资金进行环境治理。
(3)产业政策扶持和倾斜,土壤修复行业迎来持续发展阶段
污染场地修复作为较大气治理和污水治理相对落后的环保细分领域,目前处于起步成长阶段,但面临日益严峻的土壤污染形势,国家将加快出台土壤修复的专门法规、政策或行动计划。
2016年5月28日,国务院印发了《土壤污染防治行动计划》,对土壤污染的现状、治理要求和相关措施等进行了系统规划,其作为土壤修复产业的里程碑事件,将全面推动土壤修复产业的发展。随着产业政策扶持和倾斜,土壤修复行业未来将迎来良好发展阶段。
2016年12月31日,生态环境部发布了《污染地块土壤环境管理办法(试行)》,并于2017年7月1日正式施行。该办法明确将受污染地块限定到7种具体的对土地污染较大的行业。在我国土壤污染总体情况不清楚,潜在污染土地较多,难以管理的情况下,明确重污染行业有助于对污染较重的地块施行重点的管理和治理。同时,该办法明确了各级政府机构的主要作用,重点在管理、风险管控以及具体污染的调查和治理等方面规定了各级政府的责任。
4.2.2 不利因素
(1)行业规范、技术标准尚待系统性建立
目前土壤修复业务除设置环境工程专项设计资质外,其他资质基本沿用建筑及市政工程资质,污染场地系列环保标准未有具体技术体系相支撑。我国土壤修复行业的技术标准体系尚待建立,其在一定程度上制约了行业的规范化运行,不利于土壤修复行业的健康发展。
(2)现有的技术水平、专业人才较难支撑未来行业的发展
随着土壤污染修复需求的扩大,污染土壤的类型将更加多样化、复杂化,现有技术水平将难以支撑,专业人才的技术结构和数量亦较难满足。我国在污染场地修复核心技术、材料装备等方面与发达国家相比还处于滞后状态,原创性不足,风险管控支撑薄弱。一方面需要适应我国复杂的污染物类型,并能快速达到修复目标的广谱、高效的“源清除”修复技术;另一方面,需要低成本并能有效防止污染物迁移的“源阻隔”技术和监测自然衰减的技术。
(3)修复行业业主方对修复项目的认识不到位
修复项目的业主方对修复工程的复杂性以及艰巨性没有概念亦或是认识不够。一方面体现在业主方不合理的缩减前期调查及工程咨询投入资金,导致前期没有充分摸清污染状况,更有甚者寄希望于工程公司提供修复方案服务;另一方面体现在对于修复资金投入量和工期预估不合理,强行限制资金的投入和工期的长度,对修复项目的顺利实施和竣工造成很大困难。业主方常常忽视污染责任方无论何时都是修复的第一主体。客观公正地说,不管工程合同怎么签署,实施风险怎么转嫁,修复工程无法完成时,修复业主始终应当是最终的兜底方。
4.3 市场宏观问题分析
4.3.1 国家经济波动
修复行业与国民经济密切相关。国内宏观经济持续稳定增长才能保障国家在环保方面的投入。经济上行的趋势下,国家日益重视环境污染问题,不断加强对土壤、地下水污染以及矿山、生态保护的立法和行业发展规划的编制,进而促使下游客户对环境修复需求的释放和增加。反之,若宏观经济出现下行,各地政府在污染土壤、地下水治理和生态恢复等方面的投入将会减少,房地产开发投资下滑带来房地产开发商等下游客户的环境修复需求也会相应减少,环境修复行业获取项目订单的难度将会加大,从事环境修复产业的公司经营业务将会出现大幅度下滑的风险。
4.3.2 国家政策变动
我国环境污染形势严峻,其中修复行业涉及到的土壤和水体污染问题日益凸显。环境修复行业中的重要板块土壤修复产业将成为继大气、污水、固废等又一重要的环境治理领域。国家已经修订或出台了《中华人民共和国环境保护法》《国务院关于加快发展节能环保产业的意见》《土壤污染防治行动计划》《污染地块土壤环境管理办法(试行)》等一系列法规和产业政策,但若政府不能强化法规和政策的义务及罚则,或投入到环境修复领域的财政资金受到限制,将会制约行业的发展速度。
4.3.3 行业竞争加剧
环境修复行业属于技术密集型行业,存在一定的技术门槛。随着国家对土壤污染的日益重视,潜在的巨大土壤修复市场将促使修复行业内现有的企业不断提升竞争实力。由于政策保护、商业空白、技术领先等因素,先于其他竞争者进入修复行业,并在业内处于暂时优势地位的“先发优势”企业,随着利润驱动,必然会有更多的竞争者进入修复行业,之前的先发企业的优势会慢慢消失,被同行赶超是迟早的事。这种情况下,先入行的成功企业需把先发优势转化为独特的竞争力,否则竞争者会挤掉利润,造成行业内的低价竞争。保持修复行业的领先地位,需要在技术水平、管理能力和实施质量等多方面进行优化推进。
4.4 技术问题分析
环境修复行业技术研发需遵循一定的技术体制与标准规范,且需要广泛融合环境学、地质学、生态学、生物学、材料学、水文学、物理化学等多个领域和学科,涉及的技术较为复杂。环境修复的具体技术应受到污染物特征、修复实践要求和预算要求等影响,较难制定完全标准化的技术应用方案,需要根据具体情况进行技术调整和技术创新。同时,需要修复的环境复杂多变,这决定了修复技术需要随时调整,导致修复行业面临的技术问题也是纷繁复杂的。
5 行业发展趋势预测
未来几年,我国的土壤环境状况总体仍不容乐观。国内部分地区的土壤污染较重,耕地土壤环境质量堪忧,工矿业废弃地土壤环境问题仍然突出。全国土壤污染超标率达16.1%,在工业矿业废弃场地土壤环境问题突出的同时,耕地土壤环境质量更加令人担忧。总体呈现出“老债新账、无机有机、耕田场地、土壤水体”等并存交错和复合污染的严峻局面。因为土壤污染严重,场地污染修复行业在未来的几年都会持续增长。
对比国外土壤修复行业市场的发展进程,我国土壤修复行业尚处于生命周期中的起步成长阶段。当前我国土壤修复产业的产值尚不及环保产业总产值的1%~2%,远低于发达国家占比水平。美国、日本的环境修复产业占本国的环保产业的市场份额高达30%~50%,日本从20世纪70年代已经开始土壤污染的治理研究,美国在20世纪90年代用于土壤污染修复方面的投资近1000亿美元。
随着环境问题的日趋严重,我国政府对土壤修复行业重视程度不断提高,土壤修复体系也将不断构建完善。未来土壤修复项目将会显著增多,市场需求逐渐释放,我国土壤修复行业具有较大的提升空间。
5.1 行业发展驱动力仍然强劲
5.1.1 环境问题仍然突出
2005年4月至2013年12月,生态环境部会同国土资源部开展了首次全国土壤污染状况调查。调查的范围是除我国香港、澳门特别行政区和台湾省以外的陆地国土,调查点位覆盖全部耕地,部分林地、草地、未利用地和建设用地,实际调查面积约630万平方公里。
调查结果显示,全国土壤环境状况不容乐观,部分地区土壤污染较重,耕地土壤环境质量堪忧,工矿业废弃地土壤环境问题突出。我国共有工业污染地块100万~200万块,受污染需要治理修复的矿山面积约150万公顷,受污染农田约2000万公顷。全国土壤总的点位超标率为16.1%,其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。从土地利用类型看,耕地、林地、草地土壤点位超标率分别为19.4%、10.0%、10.4%。从污染类型看,以无机型为主,有机型次之,复合型污染比重较小,无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8%。从污染物超标情况看,镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物点位超标率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%;六六六、滴滴涕、多环芳烃3类有机污染物点位超标率分别为0.5%、1.9%、1.4%。
5.1.2 环保法律和制度逐步完善
近年来,我国出台了一系列土壤修复方面的政策以及相关标准、法规等,填补了土壤修复行业的空白。环保行业的发展有赖于政策的支持和推动,从2005年开始展开全国土壤污染状况调查后,我国陆续出台了多项与土壤污染相关的政策文件。2008年生态环境部出台的《关于加强土壤污染防治工作的意见》提出将逐步构建土壤环境污染防治规划,初步构建土壤污染防治的政策法律法规等管理体系,建立有效的防治监督管理体系等,推动我国土壤污染防治的法律建设。2012年生态环境部、工业和信息化部、国土资源部和住房和城乡建设部联合发布了《关于保障工业企业场地再开发利用环境安全的通知》提出开展污染场地治理修复工作。2014年,《土壤污染防治行动计划》通过生态环境部审议,计划内容包括开展污染地块土壤治理与修复试点、建设6个土壤环境保护和污染治理示范区,预计单个示范区用于土壤保护和污染治理的财政投入在10亿~15亿元。2015年,中央下达重金属污染治理专项资金36亿元,支持30个地方重点区域重金属治理和37个重金属土壤污染治理与修复示范工程。2016年国务院发布的“十三五”规划指出将开展土壤污染严密调查,做好化工企业安全环保搬迁后的土壤污染治理工作,开展1000万亩受污染耕地治理修复和4000万亩受污染耕地风险管理。2016年生态环境部发布《土壤污染防治行动计划》提出推进土壤污染防治立法,建立健全法规标准体系。2016年5月28日,国务院发布《土壤污染防治行动计划》指出,将切实加强土壤污染防治,逐步改善土壤环境质量,有序开展土壤治理与修复工作,强化治理与修复工程监管措施,加强土壤污染防治研究,推动治理与修复产业发展,发挥市场作用,通过PPP模式撬动社会资金,推动污染地块治理与修复。
在我国的环保发展史上,土壤污染问题实际上是和水污染、大气污染同时出现的,但由于一直得不到重视,土壤治理行业的起步和目前的成熟程度远落后于水、大气、固废治理行业,目前尚未制定系统性的土壤修复政策和相关标准。随着《土壤污染防治行动计划》的发布,以及《土壤环境保护法》《土壤污染防治法》等管理办法及实施细则的起草和制定,有望在未来几年陆续出台土壤修复相关法规政策,完善土壤修复法律体系,为我国土壤修复行业提供更加详细的指导意见,助力土壤修复行业的有序发展。
随着我国环境保护法规在土壤和水体污染预防、调查、治理修复和再开发利用方面的逐渐完善,环境管理政策、技术规范和基础能力的逐渐加强,将对污染场地修复市场产生较大的推动作用。2016年5月28日,国务院颁布的《土壤污染防治行动计划》(以下简称“土十条”)中明确提出要加大在土壤污染预防、政府部门责任要求、土壤环境调查、技术研发和创新、修复示范和先行区建设等方面的系统作为和行动。2016年12月31日生态环境部颁布的《污染地块土壤环境管理办法(试行)》在“土十条”的基础上进行了细化,自2017年7月1日起施行,明确土壤污染治理各方责任,规定土壤污染治理与修复实行终身责任制等。相关法律政策的出台有利于扩大污染场地修复市场,提升污染场地修复行业技术水平。
5.1.3 政府资金促进污染场地修复行业发展
整体而言,污染场地修复项目具有资金投入量大、项目回收期长等特点。强有力的资金来源有利于污染场地修复产业的管理、技术得到升级和完善,有利于建立和健全我国污染场地修复产业体系。政府的资金支持已经成为影响我国场地污染修复行业的重要因素之一。
截至2017年底,全国公共财政支出中用于环境治理投资达到9680.8亿元(根据2017年GDP估算得出),相比较2016年的9219.8亿元,增长率为5.0%;相比较2010年的6654.2亿元,增长率高达45.5%,且总投入呈现快速增长趋势。
5.2 污染场地修复需求与发展趋势
我国工业场地中复合污染普遍,污染物类型复杂,污染程度与厚度差异大。土壤类型多,其组成、性质、条件的差异明显。场地修复行业处于初级发展阶段,正处于由成长期向成熟期转化,从混乱无序逐步向规则有序过渡的阶段。总结分析十年来的工业污染场地修复发展的情况,有如下需求:
修复管理方面:发达国家经过20~30年的发展,已经制定系列的污染场地法律法规、技术导则、工程规范以及行动指南作为指导,形成了完备的污染场地监管体系,实现了污染场地管理的规范化、信息化和网络化。我国需要建立全国性的污染场地修复监管网络体系,颁布更为详细、可操作的修复规范、导则。
修复技术方面:我国在污染场地修复核心技术、材料装备等方面还处于明显的滞后状态,原创性不足,风险管控支撑薄弱。一方面需要适应我国复杂污染物类型并能快速达到修复目标的广谱、高效的“源清除”修复技术;另一方面,需要低成本并能有效防止污染物迁移的“源阻隔”技术及监测自然衰减技术。
商业模式方面:我国污染场地修复资金需求量大,已实施的污染场地修复项目中,大部分是由地产驱动,少数是利用国家财政资金。盈利模式不明确、商业模式不清晰,一直困扰我国污染场地的修复行业的发展。需要开拓更为多样的资金投入来源以及摸索不同的商业模式。
根据上述需求,未来国内污染场地修复发展趋势如下:
(1)污染场地法规、标准规范、管理体系将逐步形成,污染场地环境管理能力不断提高
未来我国有关污染场地管理的立法速度将明显加快,到2020年,土壤污染防治法律法规体系将基本建立。土壤治理相关的标准体系初步形成,包含土壤环境质量标准、评价标准、技术导则标准、污染物分析标准、污染控制标准以及基础类标准等,累计发布的标准超过50项。2017年已发布农用地、建设用地土壤环境质量标准。
在环境管理方面,将建设国家土壤环境质量监测网络、土壤环境基础数据库,构建全国土壤环境信息化管理平台;同时对全国环境执法人员每3年开展1轮土壤污染防治专业技术培训。随着各级政府环境保护行政主管部门的重视和持续的人员培训,污染场地管理能力也会得到快速提高,污染场地管理也正朝着规范化、信息化、网络化以及透明化的方向发展。
(2)污染场地修复技术、装备以及材料的原创性和国产化率提高,污染场地绿色安全修复综合技术体系逐步形成
随着我国对污染场地问题的重视,加大污染场地治理研发投入,通过引进、吸收国外的先进技术、设备及修复材料,同时加强国内产学研用一体化进程。未来我国场地污染修复技术将会从异位向原位,从简单、单项修复技术向复杂、耦合的综合修复技术,从服务于重金属、有机物等单种污染物的修复技术向多种污染物复合污染土壤的耦合集成式修复技术过渡。原位加热、原位化学氧化技术以及它们与其他修复技术(生物修复、监测自然衰减)组成的修复链技术将得到更多的应用;异位修复方面,热解吸技术、土壤洗脱技术、固化稳定化技术仍将维持较大的应用比例。在修复技术选择、设备选型以及材料筛选上将遵循安全、绿色、可持续修复的原则。
(3)修复资金来源及商业模式趋于多元化
未来将探索适合我国国情的污染场地修复商业模式,充分借鉴国外污染场地修复的经验,建立“谁污染,谁治理”的责任体系,创新投融资机制,多渠道建立污染场地修复专项基金,鼓励社会资本参与污染场地的治理。最新发布的《土壤污染防治行动计划》也明确提出要通过政府和社会资本合作(PPP)模式,发挥财政资金撬动功能,带动更多社会资本参与土壤污染防治。同时鼓励符合条件的土壤污染治理与修复企业发行股票,探索通过发行债券推进土壤污染治理与修复。
5.3 污染场地修复市场潜力分析
《土壤污染防治行动计划》的发布启动了场地修复污染治理市场,对污染地块和耕地安全利用率提出了目标。2017年6月,《土壤污染防治法(草案)》提交人大常委会一审,并公开征求社会意见,土壤污染防治法立法提速,进入程序后期。同时,第二次全国污染源普查已经于2016年第四季度启动前期准备,将在2018年开展全面普查。《全国地下水污染防治规划(2011~2020年)》也对土壤、地下水的修复进行了规划和部署。
我国场地污染修复产业在国家政策的大力扶持下已纳入国家规划,这一污染场地修复行业的顶层政策变化必然会促进污染治理行业的进一步发展。场地污染修复行业作为“十三五”期间发展空间最大的环保细分行业,随着后续配套政策的持续加码,污染场地修复产业仍将继续扩大增长。
另外,为落实《土壤污染防治行动计划》,配套土壤环境质量标准的修订,生态环境部最新发布了四项土壤污染评估、监测的环保标准。这将填补我国在土壤防治过程中的标准空白,促进土壤修复整个产业链的发展。
目前我国环保产业尚处于起步阶段,发达国家的污染场地修复经历了成长、爆发、调整等多个阶段,我国场地污染修复产业也会走上类似的道路。我国场地污染修复行业市场空间并不仅仅在污染场地修复上,还将包括监测、修复、评估等领域在内的整个土壤产业链。未来随着政策的支持和行业的发展,国家和行业必然会建立修复行业的准入机制,市场秩序和行业规则会更加规范,潜规则和低价中标竞争等不良行为将会得到有效抑制,修复行业将会走向良性发展,未来的污染场地修复行业会是一个真正服务于公众健康和生态环境的行业。可以预见,污染场地修复产业的市场将会持续升温,值得期待与憧憬。