东北地区污染场地土壤修复研究进展

孙嘉茹 钱杰 吴纪国 黄天赐 李英华

（东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳 110819）

1 引言

城市发展遗留下存留着有毒有害污染物质的场地，不仅严重危害人类的身体健康，还给周围环境带来了巨大威胁。2014 年发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，在调查的630 万km2的土壤中超标点位率高达16.1%［1］，总体土壤环境状况不容乐观，因此高效治理污染场地已成为我国现阶段污染治理研究的重中之重。

东北地区是我国重要的老工业基地，存在着分布密集、数量繁多的重工业企业，致使污染物质长期积累，出现一系列场地环境问题，因此，亟须开展东北地区污染场地土壤修复工作。本文针对东北地区土壤污染治理难点进行分析，提出适用于该地区的土壤修复方案，为该地区未来污染场地修复治理工作的开展提供借鉴与参考。

2 东北地区污染场地修复难点

2.1 环境条件及土壤质地特殊

东北地区是经受季节性冻融的主要区域，形成了多层冻土的气象条件［2］，土壤以高有机质含量的黑土为主，质地黏重，由于黑土粒径较小，较大的吸附孔容能更好地吸附污染物，因此该地区污染物很难被洗脱。

2.2 污染形式多样，原位修复难度大

东北地区多存在重金属复合污染、有机复合污染以及重金属－有机复合污染3 类污染类型，随着绿色可持续修复理念的兴起，原位土壤修复得到学术界的广泛关注，其具有对环境影响小、操作简单等优势［3］。但东北地区污染形式多样，增加了环境风险的不确定性，更增加了原位修复的操作难度，很多技术都难以达到预期修复效果。

2.3 复合污染严重，存在诸多历史遗留问题

复合污染是该地区最典型的污染形式，当重金属、有机污染物同时存在时，会伴随出现吸附行为、化学过程和微生物学过程的交互作用，使二者的环境行为发生改变，不利于污染物的去除［4］。而且东北地区长期工业化导致大量的面源污染，传统的修复技术很难治理这些大面积的污染场地，如果强制对其进行修复，容易带来更加严峻的二次污染问题。

3 东北地区污染场地修复方案

3.1 污染场地风险分类分级研究

由于东北地区污染场地污染物种类繁多且赋存形态复杂，污染范围和程度也大不相同，因此需要对场地进行风险分类分级，以采取下一步风险管控措施。首先分析污染地块并对评价因子进行划分，运用数值加和处理法对各因子所反映的场地环境风险赋予分值，进行污染场地分类研究［5］；基于污染物含量水平和毒性性质，随地下水、土壤等介质迁移的可能性以及对人体健康是否产生影响等，对该地区污染场地进行分级研究［6］。

3.2 污染场地防控技术筛选

根据该地区污染场地风险分类分级结果，通过技术、环境与经济3 类指标［7］，筛选出面向不同污染程度与类型的场地防控技术。根据以往相关经验，开展东北地区污染场地修复工作常用的技术类型主要分为物理、化学以及生物修复。

3.2.1 物理修复

物理修复指通过一系列物理方法固定或分离土壤污染物，常用的技术手段包括热脱附技术和电动修复［8］。

（1）热脱附技术

热脱附技术指通过加热的方式将土壤中挥发性、半挥发性有机污染物以及挥发性重金属污染物蒸发为气体，再利用特殊装置收集气体并进行无害化处理。东北地区污染地块的修复研究仍处于起步阶段，而且热脱附技术在处理污染物过程中还需消耗大量能源，对土壤生态系统也会产生一定的破坏作用［9］，为了提高该技术在污染场地治理领域的核心竞争力，在设备制造和技术研发能力方面仍需进一步突破。

（2）电动修复

电动修复是在受污染土壤区域内通入直流电，利用电迁移、电渗析和电泳等电动学效应促使污染物向电极两端迁移，通过电镀、共沉淀、抽取电极附近污水等方式将富集污染物进行集中处理或分离［10］。电动修复是一种新兴的技术手段，该技术适用性强、修复效率高，具有广阔的应用前景。由于东北地区场地污染形式复杂多样，运用传统电动法很难达到理想的修复效果，现阶段工作人员多利用其他手段强化电动修复对该地区污染场地进行治理。

3.2.2 生物修复

生物修复指利用具有较强生命力的土壤生物代谢活动，将污染物转化为无毒或低毒的形式，从而改善土壤质量，恢复土壤功能［11］。植物和微生物是修复污染场地的主体，在污染土壤中种植植物的基础上，向其接种细菌或真菌等微生物形成共生环境，共同去除污染物。

3.2.3 化学修复

化学修复指向污染土壤中添加化学药剂，降低污染物的水溶性和扩散性［12］，常用的技术手段包括化学淋洗技术和固化/稳定化技术。

（1）化学淋洗技术

化学淋洗技术指将淋洗剂或萃取剂注入受污染土壤中，以解吸或洗脱污染物［13］。由于东北地区土壤质地黏重，颗粒粒径较小，对污染物吸附能力较强，针对该地区特殊的土质状况，现阶段研究人员多采用冻融协同化学淋洗修复技术［14］。

（2）固化/稳定化技术

固化/稳定化技术实际上分为固化和稳定化两个过程，固化指将污染土壤以块状形式封闭起来，即将污染物稳定在具有完整结构的固态物质中；稳定化指将污染物转化为毒害性小、难迁移的形式，即降低污染物的生物利用度［15］。

3.3 污染场地修复效果评价

进行土壤修复效果评价是开展污染场地治理工作的最终步骤，目前，评价该地区污染地块修复效果的方法包括残留污染分析法、健康风险评估法以及生态毒性评估法3 种。

（1）残留污染分析法

虽然污染场地经过修复后目标污染物浓度已有明显的降低，但必定还残存着部分污染物，该方法通过数值检测分析场地残留污染物量，与修复目标值和修复前污染物总量进行比对，判断修复工程是否达到标准。

（2）健康风险评估法

该方法指对场地污染物在人群中的主要传播途径进行分析，评估目标污染物的毒害性并计算其对人体致癌率或患其他风险疾病的概率［16］。

（3）生态毒性评估法

该方法是利用生物在修复后污染土壤的生长情况来判断污染物对生物的毒害程度，反映污染物的浓度变化，从而评估污染场地的修复效果。

4 展望

污染场地修复技术筛选是场地监管中最重要的环节，应根据东北地区污染特征以及当前技术应用水平等多方面综合考虑，从而选择合适的修复技术，本文提出以下3 点展望：（1）发展绿色高效的原位修复技术。绿色、高效是修复手段的未来发展方向，发展绿色高效的原位修复技术既是环境友好的需要，也能达到修复污染场地的目的。（2）推广应用多种技术集成的修复体系。基于东北地区污染场地的复杂性，结合多种技术可以突破单一技术存在的局限性，有效提高多种污染物的去除率。（3）将污染土壤与地下水作为有机整体。土壤与地下水之间存在不可分割的关系，当土壤受到污染时也会严重影响地下水质量，因此应综合考虑修复污染土壤及地下水的状况，设计出有机整体的修复方案，从而开展高效污染防治工作。