2016年我國(guó)土壤修復(fù)技術(shù)的現(xiàn)狀與趨勢(shì)
回顧美國(guó)土壤修復(fù)的發(fā)展歷程，可以看到，美國(guó)從20世紀(jì)80年代開始大規(guī)模實(shí)施土壤修復(fù)。1982-1986年，美國(guó)開始實(shí)施超級(jí)基金，但土壤處理技術(shù)的高頻使用使得修復(fù)費(fèi)用大幅上漲。
20世紀(jì)90年代后期，由于資金短缺，土壤修復(fù)更多地考慮了現(xiàn)實(shí)的因素，如經(jīng)費(fèi)來(lái)源、未來(lái)土地利用方式等，這使得修復(fù)技術(shù)的篩選更加靈活。同時(shí)人們認(rèn)識(shí)到，在一些場(chǎng)地，采用非處理手段(如工程控制措施和制度控制)不失為一種有效而低廉的控制手段。因此，工程控制措施和制度控制在這一時(shí)期修復(fù)技術(shù)應(yīng)用中的比例逐步提高。
整體而言，美國(guó)土壤修復(fù)技術(shù)的發(fā)展路徑為：土壤修復(fù)初期(80年代初期)較多的采用了工程控制措施及較為昂貴的污染源處理技術(shù);修復(fù)中后期，由于修復(fù)經(jīng)費(fèi)短缺和基于土地利用方式的風(fēng)險(xiǎn)管理等原因，工程控制措施和制度控制開始較多的被采用。
我國(guó)土壤修復(fù)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
相較于歐美40年的發(fā)展，我國(guó)土壤修復(fù)技術(shù)研究起步較晚，仍屬新興行業(yè)，尚未有很好的基礎(chǔ)積累和技術(shù)儲(chǔ)備。2004年北京“宋家莊事件”是開起我國(guó)土壤修復(fù)的鑰匙。到目前為止，我國(guó)已成功完成了多個(gè)土壤修復(fù)工作，如北京化工三廠、紅獅涂料廠、沈陽(yáng)冶煉廠、唐山焦化廠、重慶天原化工廠、杭州紅星化工廠、江蘇的農(nóng)藥廠等，這些案例為我國(guó)土壤修復(fù)提供了寶貴的技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)。
根據(jù)環(huán)保部2014年發(fā)布的《污染場(chǎng)地修復(fù)技術(shù)應(yīng)用指南》(征求意見稿)，土壤修復(fù)技術(shù)按照處置場(chǎng)所、原理、修復(fù)方式、污染物存在介質(zhì)等方面的不同，可以有多種分類方法。
按照處置場(chǎng)所，可分為原位修復(fù)(insitu)技術(shù)和異位修復(fù)(ex-situ)技術(shù)。按照“源-途徑-受體”控制方式，可分為污染介質(zhì)治理技術(shù)、污染途徑阻斷技術(shù)和受體保護(hù)技術(shù)，具體包括的技術(shù)種類見表1。
由于該表主要為污染場(chǎng)地修復(fù)技術(shù)，未包含礦山、農(nóng)田等部分修復(fù)技術(shù)，如礦山生態(tài)恢復(fù)技術(shù)、農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)技術(shù)等。本文在后續(xù)的分析中，將礦山生態(tài)恢復(fù)技術(shù)、農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)技術(shù)并入到生物修復(fù)技術(shù)中去。
根據(jù)江蘇省(宜興)環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院及土盟對(duì)公開招投標(biāo)項(xiàng)目的統(tǒng)計(jì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，2008-2016年，我國(guó)177個(gè)土壤修復(fù)項(xiàng)目中，土壤修復(fù)以污染介質(zhì)治理技術(shù)為主，占比68%;污染途徑阻斷技術(shù)占比32%。在污染介質(zhì)治理技術(shù)中，物理化學(xué)和生物技術(shù)成為主要技術(shù)，分別占比32%和27%;物理、化學(xué)單一類技術(shù)應(yīng)用占比相對(duì)較小，分別為2%和7%(圖1)。
從具體修復(fù)技術(shù)種類來(lái)看，填埋/阻控(32%)、固化/穩(wěn)定化(23%)、礦山生態(tài)恢復(fù)(14%)成為土壤修復(fù)應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，而水泥窯協(xié)同處置(5%)、氧化還原(5%)、微生物(4%)、植物修復(fù)(4%)與農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)(4%)技術(shù)也是主要應(yīng)用的技術(shù)。相比之下，抽提處理(3%)、土壤淋洗(1%)、化學(xué)改良(1%)、熱解析(1%)、氣相抽提(0.5%)與高溫焚燒(0.5%)技術(shù)市場(chǎng)應(yīng)用占比較低。
按照處置場(chǎng)所分類來(lái)看，根據(jù)污染土地或污染類型的不同，我國(guó)土壤修復(fù)項(xiàng)目采用的處置場(chǎng)所比例也有不同。在上述統(tǒng)計(jì)的項(xiàng)目中，污染農(nóng)田修復(fù)、礦山修復(fù)、鹽堿地修復(fù)以原位修復(fù)為主，原位修復(fù)技術(shù)應(yīng)用比例分別為88%、79%與100%;污染場(chǎng)地修復(fù)仍以異位修復(fù)為主，原位修復(fù)技術(shù)應(yīng)用比例僅為33%�？傮w上看，仍以異位修復(fù)為主(61%)，但其相對(duì)較高的成本、能耗以及清挖、轉(zhuǎn)運(yùn)、處置中產(chǎn)生二次污染風(fēng)險(xiǎn)，都是急需解決的問題(表2)。
整體來(lái)看，目前我國(guó)土壤修復(fù)使用比較成熟的技術(shù)主要是異位修復(fù)技術(shù)，原位修復(fù)技術(shù)少，尤其是污染場(chǎng)地中，原位修復(fù)技術(shù)大都仍處于試驗(yàn)和試點(diǎn)示范階段。土壤修復(fù)技術(shù)中，填埋/阻控、固化/穩(wěn)定化、礦山生態(tài)恢復(fù)是應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。而監(jiān)測(cè)自然衰減技術(shù)、多項(xiàng)抽提技術(shù)、電動(dòng)力學(xué)修復(fù)技術(shù)、制度控制與工程控制技術(shù)等均尚未在土壤修復(fù)中應(yīng)用，或僅有中試工程。
從技術(shù)裝備來(lái)看，我國(guó)修復(fù)裝備研發(fā)緩慢滯后，現(xiàn)有的修復(fù)技術(shù)和設(shè)備主要從國(guó)外引進(jìn)或者在國(guó)外引進(jìn)的基礎(chǔ)上加以改裝以適應(yīng)中國(guó)的土壤條件;在使用方式上有購(gòu)買和租賃，其中租賃也占據(jù)了一大部分。
我國(guó)土壤修復(fù)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
2016年5月“土十條”發(fā)布后，我國(guó)的土壤修復(fù)技術(shù)也將隨之發(fā)生變化。對(duì)比美國(guó)土壤修復(fù)發(fā)展歷程，可以看到，我國(guó)土壤修復(fù)的頂層路線與美國(guó)有很多共同點(diǎn)。由于修復(fù)資金緊缺，“土十條”強(qiáng)調(diào)了土地利用方式，尤其對(duì)農(nóng)田修復(fù)，提出“對(duì)于輕度及中度污染耕地，采用農(nóng)藝調(diào)控、替代種植等措施，降低農(nóng)產(chǎn)品超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn);對(duì)于重度污染耕地，采用退耕還林還草或種植結(jié)構(gòu)調(diào)整”。同時(shí)，“土十條”的“預(yù)防為主、保護(hù)優(yōu)先、風(fēng)險(xiǎn)管控，分類管控”思路，將更加強(qiáng)調(diào)風(fēng)險(xiǎn)防控技術(shù)。
結(jié)合“土十條”，土壤修復(fù)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向及需求將主要呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：
(1)“風(fēng)險(xiǎn)消除”下，阻斷污染擴(kuò)散和/或暴露途徑的安全阻控技術(shù)，工程控制措施和制度控制將越來(lái)越廣泛的應(yīng)用到土壤修復(fù)中。
當(dāng)前，污染場(chǎng)地的修復(fù)和管理對(duì)策已由早期的“消除污染物”轉(zhuǎn)向了更加經(jīng)濟(jì)、合理、有效的“風(fēng)險(xiǎn)消除”。污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)管理強(qiáng)調(diào)源—暴露途徑—受體鏈的綜合管理，采取安全措施阻止污染擴(kuò)散和阻斷暴露途徑是風(fēng)險(xiǎn)管理框架中可行且經(jīng)濟(jì)有效的手段，如當(dāng)污染暴露途徑以室內(nèi)蒸氣入侵為主時(shí)，可以考慮在污染區(qū)域建筑物底部混凝土下方鋪設(shè)蒸氣密封土工膜，以阻斷蒸氣吸入暴露途徑;當(dāng)以接觸表層污染土壤為主要暴露途徑時(shí)，可以考慮在污染土層上方澆注水泥地面或鋪設(shè)一定厚度的干凈土壤來(lái)阻隔土壤直接接觸途徑。
當(dāng)然由于采取了阻隔措施，對(duì)建筑物的構(gòu)建也會(huì)提出相應(yīng)限制和要求。“土十條”治理土壤污染，是個(gè)“大治理”過(guò)程，強(qiáng)調(diào)的是風(fēng)險(xiǎn)管控。未來(lái)，風(fēng)險(xiǎn)管控措施會(huì)在我國(guó)污染場(chǎng)地修復(fù)和管理中占有越來(lái)越大的比重。
(2)原位修復(fù)技術(shù)將替代異位修復(fù)技術(shù)，成為土壤修復(fù)的主力軍。
“土十條”中提出，“治理與修復(fù)工程原則上在原址進(jìn)行，并采取必要措施防止污染土壤挖掘、堆存等造成二次污染”。借鑒美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家土壤修復(fù)的治理經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)土壤修復(fù)必然將從異位修復(fù)向原位修復(fù)過(guò)度，并成為土壤修復(fù)的主力軍。
(3)可大面積規(guī)模化應(yīng)用的區(qū)域適應(yīng)性技術(shù)及裝備將成為農(nóng)田修復(fù)的技術(shù)方向。
與發(fā)達(dá)國(guó)家比較，我國(guó)農(nóng)業(yè)土壤和耕地資源較為缺乏，因此我國(guó)農(nóng)田修復(fù)技術(shù)發(fā)展，需更多關(guān)注農(nóng)田土壤的安全生產(chǎn)能力，以保障我國(guó)的耕地紅線。
近年來(lái)，我國(guó)土壤和環(huán)境技術(shù)研發(fā)人員重點(diǎn)研發(fā)了植物修復(fù)、作物阻控、化學(xué)調(diào)控、農(nóng)藝調(diào)控等控制和修復(fù)技術(shù)。但修復(fù)技術(shù)存在成本偏高、影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，難以大面積規(guī)�；瘧�(yīng)用的問題。
以上所述技術(shù)尚以研究報(bào)道和小規(guī)模應(yīng)用示范為主，大范圍推廣與規(guī)�；瘧�(yīng)用尚待加強(qiáng)。其次，從適用性技術(shù)研發(fā)-驗(yàn)證-應(yīng)用的鏈?zhǔn)襟w系出發(fā)，技術(shù)研發(fā)主力軍科研院所和高校，與技術(shù)推廣和產(chǎn)業(yè)化的行業(yè)龍頭企業(yè)脫節(jié)，大量技術(shù)產(chǎn)品效果難以在田間尺度驗(yàn)證，并難以轉(zhuǎn)化為規(guī)�；�、工程化應(yīng)用技術(shù)。另外，農(nóng)田污染治理技術(shù)必須能夠大面積實(shí)施，必須與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)本身相結(jié)合，不誤農(nóng)時(shí)、不改變農(nóng)民的生產(chǎn)習(xí)慣，必須低成本、可操作性強(qiáng)。
因此，我國(guó)農(nóng)田污染修復(fù)不能照搬國(guó)外技術(shù)，必須自主發(fā)展，當(dāng)前應(yīng)加強(qiáng)適合我國(guó)農(nóng)田污染狀況的可大面積規(guī)�；瘧�(yīng)用的區(qū)域適應(yīng)性技術(shù)產(chǎn)品的優(yōu)化與提升、以及相關(guān)修復(fù)設(shè)備包括修復(fù)材料生產(chǎn)和修復(fù)植物處理處置裝備的研發(fā)。
(4)基于設(shè)備化的快速場(chǎng)地污染土壤修復(fù)技術(shù)發(fā)展。
土壤修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上依賴于修復(fù)設(shè)備和監(jiān)測(cè)設(shè)備的支撐，設(shè)備化的修復(fù)技術(shù)是土壤修復(fù)走向市場(chǎng)化和產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)。植物修復(fù)后的植物資源化利用、微生物修復(fù)的菌劑制備、有機(jī)污染土壤的熱脫附或蒸氣浸提、重金屬污染土壤的淋洗或固化-穩(wěn)定化、修復(fù)過(guò)程及修復(fù)后環(huán)境監(jiān)測(cè)等都需要設(shè)備。尤其是對(duì)城市工業(yè)遺留的污染場(chǎng)地，因其特殊位置和土地再開發(fā)利用的要求，需要快速、高效的物化修復(fù)技術(shù)與設(shè)備。開發(fā)與應(yīng)用基于設(shè)備化的場(chǎng)地污染土壤的快速修復(fù)技術(shù)是一種發(fā)展趨勢(shì)。
綜上，根據(jù)場(chǎng)地污染特征，結(jié)合城市土地利用規(guī)劃，以資源可持續(xù)利用為出發(fā)點(diǎn)，綜合考慮社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)和環(huán)境效益，開展污染場(chǎng)地土壤綠色、可持續(xù)修復(fù)，維護(hù)土地可持續(xù)利用將是土壤修復(fù)和管理未來(lái)的發(fā)展方向。