污染场地修复技术及应用

王 硕

（中科环境修复（天津）股份有限公司 天津 300350）

引言

随着污染防治力度的加大，污染场地修复工程项目数量日益增加，仅2019 年修复工程项目就有354项，数量占比三大类项目数量19.9%，项目涉及金额95.1 亿，金额占比79.2%，项目来源以珠三角、长三角、京津冀三大经济圈为主。针对此类项目投资大、周期长、专业性强等特点，选用合适的修复技术就变得至关重要。

1 我国污染现状

2014 年首次全国土壤污染状况调查揭示了我国土壤安全存在重大隐患，农用地土壤存在不同程度污染，工业地区土壤污染严重，污染水平呈现出南方重于北部趋势；以长三角、珠三角、东北老工业基地等部分区域土地污染情况更加明显[1]等问题，经过不断努力，2021 年土壤污染加重态势得到初步控制。全国污染耕地安全利用率稳定在90%以上，全国重点行业用地土壤污染风险仍不容忽视[2]。我国土壤污染主要以重金属和有机污染为主[3]。农用地以重金属污染为主。

2 土壤污染特点

土壤污染具有隐蔽性强、高滞后性、污染种类多、水土关联性强、污染持久、污染不均匀等特点。一般污染很难通过感官察觉，工业企业未察觉的情况下，继续生产行为会加重土壤污染情况。由于污染物种类繁多，不同种类的污染物在土壤、地下水中的迁移情况不同，部分污染物在土壤中由于土壤吸附、阻留作用很难扩散和稀释，部分污染物随水迁移速度快、穿透性强很容易造成深层次的污染或者水土同时污染的情况，部分持久性污染物在没有人为干预的情况下很难通过自然界的自净能力进行修复，且由于土壤本身特性，农用地土壤重金属污染很难捕捉污染羽。

3 污染修复技术

3.1 客土置换法

客土置换法指采用非本地原生外运土壤与污染土置换的方法，对污染地块进行修复的手段。客土通常需要质地好的壤土或人工土壤。但往往自然土壤很难达到以上条件，仍需要进行人工处理，例如，添加纤维类材料、肥料、土壤改良剂等。客土法是较为传统的土壤污染修复手段之一，能够以最快时间清理掉地块内的污染土壤，但实施过程中工程量较大、且需要置换大量客土，投资费用很高，措施不当时还会破坏土体结构，影响土壤性能。置换出的污染土壤仍需要进行妥善处置，往往此方法会配合异地异位修复手段如水泥窑协同处置、土壤陶粒化等用于修复周期短、开发价值高、未来规划用途敏感的城市地块。

3.2 化学氧化（还原）法

该方法也为常见修复手段之一，常见的有原位与异位两种模式。修复过程中向污染土壤添加氧化（还原）剂，通过氧化还原反应，使土壤中的有害物质变为无毒或低毒性物质。常见的氧化剂包括MnO4-、双氧水、芬顿（类芬顿）试剂、AOPs 和臭氧等。

化学氧化（还原）技术可处理氯代烃类、PAHs 类、TPH 类、BTEX 类、酚类、有机农药类等大部分有机类污染物，但并不宜用于含有重金属类污染土壤的修复工作。该技术处理周期与污染情况、药剂适用性与反应机理有直接关系，但该方法修复周期通常较短，可视地块大小在数周到数月内完成。

3.3 固化稳定化

该方法包含两种模式，其中稳定化是利用反应剂，将土壤中目标污染物反应为低毒、无毒物质或降低其在土壤、地下水中迁移性使其稳定。如重金属污染的土壤遇到碱性物质生成沉淀后在土壤中的迁移性会大大降低。固化是指用水泥等固化剂将污染土壤进行包裹，使其硬化后呈现相对稳定状态，便于转移及填埋处置等。该项技术其实在更多情况下是作为一种管控措施使用，因为虽然降低了污染物在土壤和地下水中的毒性及迁移性，但其并不是一种“消源”手段，从某种意义上讲污染物总量并没有得到有效消减。该项技术比较依赖于后续的处置手段所提供的环境，例如进行填埋等处理时，需保证填埋的环境长期稳定，若环境发生改变，固化/稳定化后的污染物仍有概率发生转化和迁移等过程，通过挥发、浸出等途径对环境造成二次污染，故使用此方法修复污染土壤后，通常会伴随着长期监控。此外受限于我国环境保护事业起步较晚，众多土壤固化/稳定化药剂的稳定效果没有长时间的监测数据，故在选用该技术时会对其长期稳定效果存在一定考虑。但因其处置成本远低于水泥窑协同处置、土壤陶粒化等手段，且因其处理重金属污染土壤具有不错的效果，现在仍属于热门的修复技术之一。

3.4 水泥窑协同处置

水泥窑协同处置技术也是常见修复手段之一，其优势在于可以彻底清除污染源，可以处理绝大部分类型的污染土壤。利用水泥窑高温、稳定、无渣等特点，生产水泥时同步处理污染土壤。但该技术不宜用于剧毒或无法固化重金属污染的土壤。由于水泥生产中对氯等元素含量进行控制，所以对污染土壤中的无机元素需要检测并调整添加量，当污染土壤中Cl、S 过多时，污染土壤的投加比会受到极大影响，处理效率也会受限，此时还需要考虑污染土壤的暂存需求。该技术属于“消源”手段，但其成本较高，且需要进行异位异地处置，故其修复成本还受限于运输距离。此外，根据《国家危险废物名录》（2021 版）“实施土壤污染风险管控、修复活动中，属于危险废物的污染土壤，运输修复施工单位制定转运计划，依法提前报所在地和接收地的设区市级以上生态环境部门。不按危险废物进行运输。处置满足《水泥窑协同处置固体 废物污染控制标准》（GB 30485-2013）和《水泥窑处 置固体废物环境保护技术规范》（HJ 662-2013）要求进入水泥窑协同处置。处置过程不按危险废物管理[4]。”

3.5 土壤陶粒化

土壤陶粒化同水泥窑协同处置一样也属于高温烧结技术之一。陶粒是一种建筑材料，可代替传统的碎石、河卵石等作为混凝土骨料使用。随着页岩、粘土资源的限制使用，陶粒行业开始将固体废弃物作为主要的原材料加以利用，同时为土壤修复开辟了一条新途径。土壤烧结陶粒技术是在环保陶粒的基础上发展而来一种土壤处置技术。按照原料的化学成分在陶坯膨胀过程中发挥的作用将其分为三类：成陶成分、助熔成分和发气成分。土壤烧结过程对污染土壤中的重金属有固化作用。该技术也属于“消源”手段，修复成本较水泥窑低，同水泥窑一样污染土壤需要进行异位异地处置，修复成本受限于运输距离，但该技术成熟度比水泥窑低，且分布范围没有水泥窑广。

3.6 热脱附技术

该技术通常用于VOCs 和SVOCs 污染地块，主要是通过直接、间接加热装置（一般来说工程上多用加热棒）对土壤进行加热，使污染物燃烧、挥发、蒸发或气化，使污染物分离以达到修复的目的，该技术属于“消源”手段，但因为需要提供热源来保证土壤温度，故修复成本较高，除一些特殊场地外使用频率略逊于其他修复手段，此外该技术较为依赖燃烧装置及尾气处理装置，处置不当易造成二次污染，且因为其处理的污染物多为VOCs 及SVOCs 等有气味的有机物，处理过程中周边易受异味影响。处理效率亦与燃烧效率相关。若土壤具备易燃易爆的危险特性则不适用于该方法。

3.7 土壤淋（水）洗技术

该技术是指使用清水或化学淋洗剂对土壤进行淋（水）洗，使污染物溶解或迁移至清水或化学淋洗剂中，从而实现土壤修复的目的。该技术一般用于大颗粒的土壤中，如中粗砂、卵石等，对于细颗粒土壤很难达到相应的修复效果。该技术有一定“消源”效果，但是很依赖污染物收集后的深化处置装置，操作不当容易造成二次污染，且不可避免的在淋（水）洗过程中会对土壤结构、孔隙度、孔隙比、肥力、微生物环境造成一定影响，故一般不作为农用地修复手段。

3.8 微生物修复技术

该技术是通过有特定作用的微生物在增值、自身代谢过程中，通过吸附、代谢、矿化、氧化、降解、溶解、沉淀等作用降低土壤中污染物的含量已达到修复的目的。该技术一般用于原位修复，修复成本在众多修复技术中心属于较低水平，但该技术受限于微生物的抗逆性，需要在微生物增值过程中提供适宜环境，如碳源、氮源、氧气等，需要的技术水平较高，且若引入外源微生物，因外源微生物属于优势物种，容易破坏本土微生物环境，对本土种群形成很大冲击，破坏物种多样性。故现在工程案例中多使用土著微生物进行修复。生物修复手段一般修复周期会较长，对于开发周期较短的城市地块很少使用。

3.9 自然衰减技术

监控式自然衰减是利用土体、水体的自净能力通过吸附、降解、稀释、弥散等自然过程来降低土壤和地下水中污染物浓度的一种被动式修复手段。其常需要搭配风险管控手段，来确保污染物迁移范围处于可控范围内，一般用于污染物浓度较低、一定周期内无开发需求、修复难度较大、现有技术无法进行修复的地块，对于特殊地块往往与启发修复模式联用，可适用于多种污染物污染情况，但不宜用于持久性污染物污染地块。该技术对后期监管体系要求较高，修复周期一般情况下也远长于其他修复技术手段，但投资成本较低，其运营维护成本较为依赖于污染物浓度降低效率，运营维护费用主要发生于长期监测的检测费用。此技术近年来发达国家使用率逐年升高，并取得不错的效果。

3.10 抽出处理

根据地块污染情况，可对地块中局部重度污染地下水采用抽出处理工艺进行修复。此技术在应用时需要配合相应的地表污水处理系统。该技术往往需要与止水帷幕搭配使用，若使用得当可以配合房地产开发项目，可取得不错的效果。主要原理就是通过井点降水的方式将污染的地下水进行抽出再使用地表污水处理系统对其进行处理，对于部分房地产开发项目可以兼顾其降水工序。但需注意处理后污水的外排途径及关注土层沉降等信息，必要时需要对地块进行清水回灌处理。但该技术不适用于土壤渗透系数较低或给水度较小的场地。

4 污染场地修复技术应用现状及面临问题

4.1 污染场地修复技术应用现状

在污染场地修复项目中所使用修复技术选取时不单单需要考虑技术可能性，还需要进行开发需求、周期、修复成本、环境风险、后期监管难度等多维度思考及平衡。在建设用地修复时更多时候需要为人体健康风险、城市规划和地块开发周期选取最快捷、最高效、最彻底的方法，以“消源”手段为主，如异位异地的水泥窑协同处置、土壤陶粒化技术、热脱附技术等，但往往这些方法修复成本较高。而同样适用于地块修复的其他技术如微生物法、自然衰减法等，受限于修复周期及开发需求等，并没有过多的舞台。

4.2 污染场地修复面临问题

（1）修复项目协同性。由于现阶段很多场地污染状况调查与修复工程实施由不同单位完成，修复单位很难在污染状况调查时介入项目，导致各单位之间缺少有效沟通及高度协同，很多项目委托的污染状况调查单位仅从事调查咨询类工作，很多情况下，污染状况调查及风险评估报告中所模拟的污染范围不满足修复施工要求，往往会造成修复单位为了解场地实际污染状况进行二次调查的情况，大大增加了施工周期及费用。此外，污染状况调查及风险评估时常用的污染圈定方法为清洁点圈定法及插值模拟法，这两种方法均有不同的限制。清洁点圈定法是指用检测后不超过限制的点位作为清洁点进行连线圈定污染范围的方法，其圈定的污染精度依赖于调查时采样精度及调查人员的专业水平，很多情况下调查人员会基于调查费用考虑过大圈定污染范围，若调查精度过低，势必会造成过度修复的情况。且大多数情况下，修复成本要远远高于调查成本。插值模拟法是指利用现有检测数值对场地情况进行数学模型模拟的方式对污染物情况模拟圈定污染范围的方法，该方法圈定的范围往往小于清洁点圈定法的圈定范围，但因其本身是基于统计学及数学模型而得出的范围，往往与实际情况会存在一定偏差，在实际工程中，异位修复往往会出现侧壁验收不过的情况，若该地块本身土质情况较差或地下水丰富需要配止水或支护手段时，往往会造成很大的经济损失。所以如何使修复项目更加集成化，是值得我们探讨的一个问题。

（2）修复项目市场混乱。由于城市中建设类用地的开发价值很高，无论是政府还是开发商，都希望地块的修复周期较短且风险最小。这样的情况下，往往采取清源类的处理方法，该方法修复后的地块土壤环境风险可以彻底清除。这种修复方式涉及到基坑支护、土壤开挖、土壤外运、终端处置等工艺流程，而这些流程除了终端处置一般施工企业无法处理外，一些房地产开发企业、地基处理企业甚至一些运输车队均可施工，这些企业往往与终端处置企业达成合作意向就可以承揽该类修复项目，实际工程中，很多企业并没有对污染土壤的处置有很系统的了解，作业也相对粗犷，这势必会存在土壤和地下水二次污染的隐患。所以如何使修复项目更加专业化，是值得我们探讨的又一问题。

（3）修复中反弹问题。原位修复的方式往往会因为土壤、地下水的特性造成多次反弹的情况，这是基于土壤和地下水特性造成的，实际工程中，某农药厂修复项目因地下水污染反弹情况，反复处理高达七次，而修复药剂虽然对人体没有健康风险，但多次的投加会对当地环境土壤造成很大的负荷，极大影响环境承载力。而目前原位修复是现有最有效的对于深层土壤和地下水修复的修复技术手段。所以研发对于环境冲击小的修复药剂是未来污染场地修复技术的又一探讨方向。

（4）资金平衡。由于污染场地修复中土壤和地下水的特殊性，往往涉及的资金量都很庞大，无论业主单位是何种性质，都会造成不小的资金压力。如何对污染场地修复资金进行一定平衡其实一直是一个重大问题。常规模式下，一般是通过本地块的土地出让金去平衡土壤的修复成本或者利用一些中央财政资金去平衡，这种模式下需要污染地块具有很高开发价值或中央给予很高的关注度。更多情况下，土地开发价值并不足以平衡土壤修复成本，但土壤污染仍需要治理，往往业主单位只能对其进行纯投入式修复，此种模式下打击了业主单位对污染场地修复的积极性，甚至有些业主为了节省成本宁可进行长期管控处理。基于这种情况为土壤赋能就变得尤为重要，对此我国进行了积极的尝试，但仍然没有一个模式能完美平衡修复成本，所以如何资金平衡进行可持续修复仍是一项值得研究的课题。

5 污染场地修复展望

我国对土壤和地下水污染的家底不断摸清，在我国染耕地安全利用率已经初步得到保障的前提下，下一步应着眼于重点行业企业用地土壤的污染风险，在产企业的污染管控也日益重要。针对在产企业，鉴于污染场地修复费用高昂的特点，未来的趋势应该慢慢从末端治理转换为源头治理，源头管控应该成为最重要的关注点，只有从源头出发才能最大限度降低污染修复的成本。而针对于关停企业或大面积污染的场地，EOD 模式可能是一种未来发展趋势。EOD 模式是通过生态环境治理与产业开发项目长短互补，组合开发，统筹推进，以产业盈利反哺生态环境治理的一种开发模式。该模式下，生态环境治理成效可以为产业开发带来增量收益，并依靠产业开发反哺生态环境治理的投入，这样可以有效缓解政府的投资压力，有利用企业和金融机构参与项目投入，把环境资源转化为发展资源，是“绿水青山就是金山银山”理念在项目运作与实际操作层面的具体应用[5]。虽然我国对其进行了积极的尝试，也取得了不错的成果，但仍有不少问题需要我们去不断深化完善，比如环境保护的宣传工作、环境保护政策的导向、环境保护相关法律体系的完善等。随着现有较轻污染地块的不断修复，日后面临的污染地块的污染类型会更多，污染情况更复杂，很难以用单一技术完成修复任务。多种修复手段联用，势必成为日后修复趋势。“管控+修复模式”、多技术修复模式应用会更加频繁。随着人民对环境需求的不断提高，以及我国环境修复技术不断完善，修复成本不断降低，修复方法的不断优化，众多污染场地修复技术会有更大施展空间。

结语

综上所述，土壤和地下水的质量与我们的生活息息相关，在我国社会主要矛盾转化的今天，人民对于环境的要求不断提升，污染场地的修复就变得尤为重要。农业用地的安全是我们吃饱穿暖的底气，建设用地的安全是我们大力发展的保障。在我国不断努力下，土壤和地下水的质量正在慢慢好转，但我们仍不能掉以轻心，因为这同样是场没有硝烟的战争，相信在国家的带领下，我们环保从业者一定能打赢这场土壤防治攻坚战。我们绝对有理由相信，未来一定会是一片净土。