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從20世紀(jì)80年代起，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始關(guān)注場(chǎng)地污染和土壤及地下水修復(fù)，在歷經(jīng)二三十年的發(fā)展后積累了豐富的現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)技術(shù)與工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。國(guó)際上一般將場(chǎng)地污染劃分為源污染和地下水污染，其中源污染一般即指國(guó)內(nèi)常說(shuō)的土壤污染(注：本文主要討論土壤污染修復(fù)，即引用國(guó)外文獻(xiàn)時(shí)源污染也均統(tǒng)稱(chēng)土壤污染)。土壤污染修復(fù)技術(shù)在國(guó)際上已較為成熟，主要可分為原位修復(fù)及異位修復(fù)兩大類(lèi)別，十余種分支技術(shù)。其中包括但不限于，生物修復(fù)、化學(xué)氧化、土壤沖洗、蒸氣抽提、多相抽提、固化穩(wěn)定化、焚燒、熱脫附、電動(dòng)修復(fù)等。

中國(guó)在過(guò)去30年的工業(yè)化進(jìn)程中，由于環(huán)保意識(shí)的匱乏，粗獷的企業(yè)發(fā)展模式造成全國(guó)大面的土壤受到污染。近年來(lái)國(guó)內(nèi)由于土壤污染，特別是重金屬污染引發(fā)了大量的環(huán)境和社會(huì)問(wèn)題，然而直至21世紀(jì)初國(guó)內(nèi)各級(jí)政府才開(kāi)始重視土壤污染。我國(guó)的土壤污染修復(fù)工作起步較晚，對(duì)土壤修復(fù)技術(shù)的研究也較少，近幾年主要是對(duì)國(guó)外成熟技術(shù)的學(xué)習(xí)和引進(jìn)，同時(shí)許多國(guó)外的修復(fù)公司也蜂擁而至，于是對(duì)各種修復(fù)技術(shù)的優(yōu)劣也是眾說(shuō)風(fēng)云。究竟哪種土壤修復(fù)技術(shù)最適合我國(guó)污染場(chǎng)地的污染特征、環(huán)境特征以及如何更好地滿足業(yè)主的要求仍存在較大爭(zhēng)議。

本文嘗試通過(guò)對(duì)國(guó)外歷史上已有修復(fù)案例的統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，確定國(guó)際主流的、成熟的土壤修復(fù)技術(shù)，并結(jié)合筆者對(duì)國(guó)內(nèi)修復(fù)行業(yè)需求的淺薄認(rèn)識(shí)，初探國(guó)內(nèi)污染土壤修復(fù)技術(shù)需求。

一、國(guó)外污染場(chǎng)地修復(fù)狀況

美國(guó)政府于20世紀(jì)中期開(kāi)始意識(shí)到土壤污染的嚴(yán)重性，并于80年代開(kāi)始進(jìn)行了大量土壤修復(fù)工程。1982-2005年期間，有1536個(gè)污染場(chǎng)地被列入《國(guó)家優(yōu)先治理污染現(xiàn)場(chǎng)順序名單》(簡(jiǎn)稱(chēng)NPL)。(資料來(lái)源：Office of Solid Waste and Emergency Response.Cleaning up the Nation's Waste Sites:Markets and Technology Trends [R]. 2004 Edition.Washington DC:US Environmental Protection Agency,2004.)，在此期間美國(guó)超級(jí)基金一共進(jìn)行了997個(gè)修復(fù)項(xiàng)目。這些修復(fù)項(xiàng)目使用的技術(shù)相對(duì)集中，接近91%的修復(fù)項(xiàng)目(889個(gè)項(xiàng)目)在對(duì)土壤修復(fù)中只使用了下圖10種修復(fù)技術(shù)中的一種或幾種，主要包括異位固化穩(wěn)定化、異址焚燒、原址焚燒、異位熱脫附、原位土壤蒸氣抽提、原位生物修復(fù)、原位多項(xiàng)抽提、原位化學(xué)處理、和原位固化穩(wěn)定化。只有約9%的修復(fù)項(xiàng)目采用了區(qū)別于以上10種的其它創(chuàng)新修復(fù)技術(shù)。

圖 1美國(guó)1982~2005年的修復(fù)工程情況

(資料來(lái)源http:///tio/download/remed/asr/12/asr12_full_document.pdf)

采用異位處理技術(shù)的修復(fù)項(xiàng)目約占53%，略多于采用原位處理技術(shù)的項(xiàng)目。相對(duì)而言，異位修復(fù)技術(shù)中又以固化穩(wěn)定化、以及焚燒(異址和原址)最為常用，占異位修復(fù)項(xiàng)目的69%;原位修復(fù)技術(shù)中以土壤蒸汽抽提尤為突出，占原位修復(fù)項(xiàng)目的53%，其次為化學(xué)處理。固化穩(wěn)定化、焚燒、以及蒸氣抽提正好可以基本覆蓋各類(lèi)污染特征場(chǎng)地，可以分別有效處理土壤中的重金屬污染、半揮發(fā)性/持久性有機(jī)污染、以及揮發(fā)性有機(jī)污染。換個(gè)角度即可詮釋為：重金屬污染首選固化穩(wěn)定化技術(shù)、半揮發(fā)性/持久性有機(jī)污染首選熱處理技術(shù)(焚燒和熱脫附)、易揮發(fā)性有機(jī)污染應(yīng)首選蒸氣抽提技術(shù)?；瘜W(xué)處理、生物修復(fù)等作為一種靈活多變、使用范圍廣的技術(shù)同在首選技術(shù)之列是當(dāng)污染場(chǎng)地受到其它原因限制后的有力技術(shù)補(bǔ)充。

曾在2005年前后，原位修復(fù)技術(shù)受到國(guó)外的追捧，認(rèn)為是今后的主流趨勢(shì)。同樣對(duì)1985-2005年的修復(fù)項(xiàng)目中所采用的各項(xiàng)修復(fù)技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)采用原位修復(fù)技術(shù)的比例確實(shí)逐年增加，而趨勢(shì)明顯(見(jiàn)下圖)。筆者在當(dāng)年即存疑，原位修復(fù)真是首選?

圖 2美國(guó)1985~2005年修復(fù)工程中原位修復(fù)技術(shù)歷年占比(資料來(lái)源：http:///tio/download/remed/asr/12/asr12_full_document.pdf)

繼續(xù)對(duì)美國(guó)超級(jí)基金歷年修復(fù)項(xiàng)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，美國(guó)1982~2011年間各年度修復(fù)項(xiàng)目中主流修復(fù)技術(shù)占比如下圖。

圖 3美國(guó)1982-2011年歷年修復(fù)項(xiàng)目中各主流技術(shù)占比(資料來(lái)源：http:///tio/download/remed/asr/14/asr14_full_document.pdf)

整體而言，在2004年前修復(fù)項(xiàng)目中采用原位修復(fù)的比例逐年增加，且趨勢(shì)明顯，但在2004年后異位修復(fù)技術(shù)使用比例又開(kāi)始顯著上升。筆者認(rèn)為造成這種變化的原因主要有以下三點(diǎn)：

1)作為全世界最先進(jìn)行土壤修復(fù)的項(xiàng)目，可供參考的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)相對(duì)較少，異位修復(fù)中焚燒以及固化穩(wěn)定化技術(shù)因去除效率高及修復(fù)周期短成為了最簡(jiǎn)單易行的解決方案。隨著技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)的積累，超級(jí)基金項(xiàng)目開(kāi)始尋求更為經(jīng)濟(jì)的原位修復(fù)技術(shù)，其中蒸氣抽提技術(shù)得到長(zhǎng)足發(fā)展，并在2004年前后達(dá)到頂峰。蒸氣抽提技術(shù)可以有效修復(fù)易揮發(fā)性有機(jī)污染場(chǎng)地，但對(duì)其它類(lèi)型污染物效果有限，因此在易揮發(fā)性污染場(chǎng)地的修復(fù)項(xiàng)目基本完成后，原位修復(fù)技術(shù)采用比例開(kāi)始下降。

2)2000年左右，一種新的經(jīng)濟(jì)有效的異位修復(fù)技術(shù)——物理分離開(kāi)始興起，其被選用比例逐年提高。物理分離旨在將富集高濃度污染物的介質(zhì)與無(wú)污染介質(zhì)分離，大大減少待修復(fù)的土方量。

3)相對(duì)而言，修復(fù)項(xiàng)目采用原位技術(shù)具有較大風(fēng)險(xiǎn)。如圖1所示，采用主流原位修復(fù)技術(shù)的項(xiàng)目完成率僅為41%，而采用主流異位修復(fù)技術(shù)的完成率高達(dá)80%。場(chǎng)地地層以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)的不確定性導(dǎo)致原位修復(fù)技術(shù)的效果具有較大的不確定性，且需要更長(zhǎng)的修復(fù)周期，甚至因?yàn)楦鞣N原因而無(wú)法達(dá)到修復(fù)目標(biāo)。這些因素都導(dǎo)致原位修復(fù)技術(shù)被采用的比例在2004年后逐年下降。

歐洲各國(guó)因工業(yè)歷史和污染類(lèi)型不同，導(dǎo)致污染場(chǎng)地特征不同，綜合分析后選擇適合本國(guó)的土壤修復(fù)技術(shù)也存在明顯的差異。但將歐洲作為一個(gè)整體來(lái)分析時(shí)，其修復(fù)技術(shù)選用整體特征與美國(guó)較為相似，修復(fù)項(xiàng)目中采用原位及異位修復(fù)技術(shù)的污染場(chǎng)地所占比例相差不大。

圖4 1978～2007年歐洲各國(guó)污染場(chǎng)地修復(fù)技術(shù)應(yīng)用情況(資料來(lái)源：楊勇,何艷明,欒景麗.等.國(guó)際污染場(chǎng)地土壤修復(fù)技術(shù)綜合分析[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2012,35(10):92-98)

綜上所述，原位修復(fù)技術(shù)并一定代表未來(lái)修復(fù)的技術(shù)趨勢(shì)。異位修復(fù)技術(shù)在成熟度、工程可控度、污染物適用性等方面具有明顯優(yōu)勢(shì);而原位修復(fù)技術(shù)在經(jīng)濟(jì)費(fèi)用、減少污染暴露等方面具有較大優(yōu)勢(shì)。

二、我國(guó)污染場(chǎng)地修復(fù)技術(shù)需求

隨著我國(guó)城市化的快速發(fā)展及“退二進(jìn)三”政策下的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，城市中大量工業(yè)企業(yè)需要關(guān)閉或搬遷，工業(yè)用地將被重新規(guī)劃為商業(yè)或居住用地。因?yàn)榇祟?lèi)場(chǎng)地曾作為工業(yè)用途，場(chǎng)地內(nèi)土壤都受到不同程度的污染，但又因中國(guó)的工業(yè)化時(shí)間相對(duì)較短，大部分工業(yè)地塊的污染物并未隨地下水大規(guī)模擴(kuò)散，而主要以源污染狀態(tài)存在，即主要需要對(duì)場(chǎng)地內(nèi)的土壤進(jìn)行修復(fù)。

這些原工業(yè)地塊大多位于市區(qū)內(nèi)，后期開(kāi)發(fā)成商業(yè)或居住用地后地塊的升值潛力大。因此也導(dǎo)致污染場(chǎng)地修復(fù)的自發(fā)原動(dòng)力強(qiáng)，修復(fù)費(fèi)用也相對(duì)充足，但能接受的修復(fù)周期則要求盡可能短，多數(shù)業(yè)主要求在半年或一年內(nèi)完工。此外，一般業(yè)主對(duì)修復(fù)效果要求“徹底”去除污染物，即土壤中污染物的去除優(yōu)先于土壤中污染物的控制。以北京某染料廠為例，1964年搬遷到朝陽(yáng)區(qū)，位于東三環(huán)內(nèi)陸理位置極佳。2003年全面停產(chǎn)，40年工業(yè)歷史導(dǎo)致土壤受到各種染料、有機(jī)顏料、以及重金屬的污染。場(chǎng)地內(nèi)共有5萬(wàn)方污染土壤需要進(jìn)行修復(fù)，由于地塊開(kāi)發(fā)的需要，工期僅為6個(gè)月，其業(yè)主要求“徹底”去除污染物，包括降低土壤中重金屬含量。而在國(guó)外，類(lèi)似案例可供修復(fù)的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)年甚至數(shù)十年之久。

針對(duì)我國(guó)的污染場(chǎng)地修復(fù)項(xiàng)目的特征——“工期短、去除盡、預(yù)算足”，筆者認(rèn)為土壤修復(fù)技術(shù)宜采用“異位修復(fù)技術(shù)為主，原位修復(fù)技術(shù)為輔”的策略，應(yīng)優(yōu)先考慮引進(jìn)和吸收的修復(fù)技術(shù)包括：固化穩(wěn)定化、熱脫附/熱解析、焚燒/協(xié)同處理、蒸氣抽提、生物通風(fēng)降解等。

以最為常用的固化穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)為例，其原理主要是通過(guò)土壤與藥劑充分混合均勻使土壤中重金屬穩(wěn)定，不再被雨水或地下水浸出，截?cái)啾┞锻緩?，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)土壤修復(fù)的目的。目前，我國(guó)對(duì)固化穩(wěn)定化修復(fù)藥劑已開(kāi)展較多研究且已基本掌握制造工藝(相關(guān)文獻(xiàn)較多，在此不再贅述)，但是如何將藥劑進(jìn)行定量添加，并確保與土壤混合均勻和充分接觸是目前亟待解決的難題。相對(duì)于修復(fù)藥劑與水介質(zhì)能夠較易實(shí)現(xiàn)均一性，藥劑被投加到土壤特別是粘土中，即使長(zhǎng)時(shí)間的強(qiáng)力攪拌，混合程度也上升緩慢，且基本無(wú)法達(dá)到1。

圖 5典型粘土、藥劑在水及土壤中混合程度隨時(shí)間變化圖

目前，國(guó)內(nèi)在進(jìn)行固化穩(wěn)定化具體實(shí)施中，因缺少專(zhuān)業(yè)的修復(fù)設(shè)備，只能通過(guò)過(guò)量添加修復(fù)藥劑，并配合常規(guī)市政攪拌混合設(shè)備進(jìn)行施工。由此造成的問(wèn)題主要包括：1)藥劑利用率低，修復(fù)成本高;2)常規(guī)設(shè)備無(wú)法破碎攪拌粘土，易堵塞難清理，連續(xù)運(yùn)行穩(wěn)定性差，處理效率低。筆者對(duì)國(guó)內(nèi)固化穩(wěn)定化修復(fù)項(xiàng)目中各種常規(guī)的市政攪拌混合設(shè)備與國(guó)外的專(zhuān)業(yè)土壤修復(fù)一體化設(shè)備進(jìn)行性能對(duì)比，并匯總于下表：

表格 1各種土壤破碎混合設(shè)備性能對(duì)比

注：

(1) 土壤破碎效果： a- 粒徑 < 10 cm;b-粒徑 < 5 cm;c-粒徑 < 2cm;

(2) 藥劑混合效果：A-混合程度高;B-混合程度中等;C-混合程度低;

(3) 處理能力：★★★-50~100方/小時(shí);★★-30~60方/小時(shí);★-10~30方/小時(shí)。

(4) 移動(dòng)能力：▲▲▲-可移動(dòng)速度>20公里/小時(shí);▲▲-可移動(dòng)速度>10公里/小時(shí);

(5) 設(shè)備成本：￥-低成本;￥￥ - 中等成本;￥￥￥ -高成本。

由此可見(jiàn)，我國(guó)在專(zhuān)業(yè)化修復(fù)設(shè)備方面與國(guó)外還有較大差距，直接限制了我國(guó)土壤修復(fù)技術(shù)的水平和修復(fù)項(xiàng)目質(zhì)量的提升。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中使用與修復(fù)技術(shù)配套的專(zhuān)業(yè)化設(shè)備可以極大地提高土壤修復(fù)的效率，同時(shí)減少修復(fù)周期及節(jié)約修復(fù)資金。

雖然原位修復(fù)技術(shù)在經(jīng)濟(jì)費(fèi)用、減少污染暴露等方面具有一定優(yōu)勢(shì)，但參考國(guó)內(nèi)的土壤污染項(xiàng)目特征，仍不建議盲目地提倡原位修復(fù)技術(shù)。尤其是城市歷史工業(yè)污染場(chǎng)地，此類(lèi)場(chǎng)地升值潛力大，再開(kāi)發(fā)沖動(dòng)強(qiáng)烈，需要成熟度高、工程可控度強(qiáng)、污染物適用性廣、修復(fù)周期短的污染修復(fù)技術(shù)。因此國(guó)內(nèi)土壤修復(fù)應(yīng)以異位修復(fù)技術(shù)為主。同時(shí)，專(zhuān)業(yè)化的修復(fù)設(shè)備是異位修復(fù)技術(shù)順利開(kāi)展的關(guān)鍵。