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從20世紀(jì)80年代起，歐美等發(fā)達(dá)國家開始關(guān)注場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)場修復(fù)技術(shù)與工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。國際上一般將場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內(nèi)常說的土壤污染(注：本文主要討論土壤污染修復(fù)，即引用國外文獻(xiàn)時源污染也均統(tǒng)稱土壤污染)。土壤污染修復(fù)技術(shù)在國際上已較為成熟，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、電動修復(fù)等。

中國在過去30年的工業(yè)化進(jìn)程中，由于環(huán)保意識的匱乏，粗獷的企業(yè)發(fā)展模式造成全國大面的土壤受到污染。近年來國內(nèi)由于土壤污染，特別是重金屬污染引發(fā)了大量的環(huán)境和社會問題，然而直至21世紀(jì)初國內(nèi)各級政府才開始重視土壤污染。我國的土壤污染修復(fù)工作起步較晚，對土壤修復(fù)技術(shù)的研究也較少，近幾年主要是對國外成熟技術(shù)的學(xué)習(xí)和引進(jìn)，同時許多國外的修復(fù)公司也蜂擁而至，于是對各種修復(fù)技術(shù)的優(yōu)劣也是眾說風(fēng)云。究竟哪種土壤修復(fù)技術(shù)最適合我國污染場地的污染特征、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議。

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

一、國外污染場地修復(fù)狀況

美國政府于20世紀(jì)中期開始意識到土壤污染的嚴(yán)重性，并于80年代開始進(jìn)行了大量土壤修復(fù)工程。1982-2005年期間，有1536個污染場地被列入《國家優(yōu)先治理污染現(xiàn)場順序名單》(簡稱NPL)。(資料來源：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.)，在此期間美國超級基金一共進(jìn)行了997個修復(fù)項(xiàng)目。這些修復(fù)項(xiàng)目使用的技術(shù)相對集中，接近91%的修復(fù)項(xiàng)目(889個項(xiàng)目)在對土壤修復(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1982~2005年的修復(fù)工程情況

(資料來源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污染特征場地，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)。化學(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)受到國外的追捧，認(rèn)為是今后的主流趨勢。同樣對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，而趨勢明顯(見下圖)。筆者在當(dāng)年即存疑，原位修復(fù)真是首選?

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

繼續(xù)對美國超級基金歷年修復(fù)項(xiàng)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，美國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1982-2011年歷年修復(fù)項(xiàng)目中各主流技術(shù)占比(資料來源：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，且趨勢明顯，但在2004年后異位修復(fù)技術(shù)使用比例又開始顯著上升。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)周期短成為了最簡單易行的解決方案。隨著技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)的積累，超級基金項(xiàng)目開始尋求更為經(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)污染場地，但對其它類型污染物效果有限，因此在易揮發(fā)性污染場地的修復(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)與無污染介質(zhì)分離，大大減少待修復(fù)的土方量。

3)相對而言，修復(fù)項(xiàng)目采用原位技術(shù)具有較大風(fēng)險。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，且需要更長的修復(fù)周期，甚至因?yàn)楦鞣N原因而無法達(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。

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

圖4 1978～2007年歐洲各國污染場地修復(fù)技術(shù)應(yīng)用情況(資料來源：楊勇,何艷明,欒景麗.等.國際污染場地土壤修復(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)并一定代表未來修復(fù)的技術(shù)趨勢。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;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。

二、我國污染場地修復(fù)技術(shù)需求

隨著我國城市化的快速發(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)榇祟悎龅卦鳛楣I(yè)用途，場地內(nèi)土壤都受到不同程度的污染，但又因中國的工業(yè)化時間相對較短，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，即主要需要對場地內(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)致污染場地修復(fù)的自發(fā)原動力強(qiáng)，修復(fù)費(fèi)用也相對充足，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。場地內(nèi)共有5萬方污染土壤需要進(jìn)行修復(fù)，由于地塊開發(fā)的需要，工期僅為6個月，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。而在國外，類似案例可供修復(fù)的時間長達(dá)數(shù)年甚至數(shù)十年之久。

針對我國的污染場地修復(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，我國對固化穩(wěn)定化修復(fù)藥劑已開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，即使長時間的強(qiáng)力攪拌，混合程度也上升緩慢，且基本無法達(dá)到1。

圖 5典型粘土、藥劑在水及土壤中混合程度隨時間變化圖

目前，國內(nèi)在進(jìn)行固化穩(wěn)定化具體實(shí)施中，因缺少專業(yè)的修復(fù)設(shè)備，只能通過過量添加修復(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。筆者對國內(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)備與國外的專業(yè)土壤修復(fù)一體化設(shè)備進(jìn)行性能對比，并匯總于下表：

表格 1各種土壤破碎混合設(shè)備性能對比

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;★★-30~60方/小時;★-10~30方/小時。

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

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

由此可見，我國在專業(yè)化修復(fù)設(shè)備方面與國外還有較大差距，直接限制了我國土壤修復(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)施過程中使用與修復(fù)技術(shù)配套的專業(yè)化設(shè)備可以極大地提高土壤修復(fù)的效率，同時減少修復(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，但參考國內(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)污染場地，此類場地升值潛力大，再開發(fā)沖動強(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)。因此國內(nèi)土壤修復(fù)應(yīng)以異位修復(fù)技術(shù)為主。同時，專業(yè)化的修復(fù)設(shè)備是異位修復(fù)技術(shù)順利開展的關(guān)鍵。