孫嘉茹 錢杰 吳紀(jì)國 黃天賜 李英華

（東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，遼寧沈陽 110819）

1 引言

城市發(fā)展遺留下存留著有毒有害污染物質(zhì)的場地，不僅嚴(yán)重危害人類的身體健康，還給周圍環(huán)境帶來了巨大威脅。2014 年發(fā)布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》顯示，在調(diào)查的630 萬km2的土壤中超標(biāo)點(diǎn)位率高達(dá)16.1%［1］，總體土壤環(huán)境狀況不容樂觀，因此高效治理污染場地已成為我國現(xiàn)階段污染治理研究的重中之重。

東北地區(qū)是我國重要的老工業(yè)基地，存在著分布密集、數(shù)量繁多的重工業(yè)企業(yè)，致使污染物質(zhì)長期積累，出現(xiàn)一系列場地環(huán)境問題，因此，亟須開展東北地區(qū)污染場地土壤修復(fù)工作。本文針對東北地區(qū)土壤污染治理難點(diǎn)進(jìn)行分析，提出適用于該地區(qū)的土壤修復(fù)方案，為該地區(qū)未來污染場地修復(fù)治理工作的開展提供借鑒與參考。

2 東北地區(qū)污染場地修復(fù)難點(diǎn)

2.1 環(huán)境條件及土壤質(zhì)地特殊

東北地區(qū)是經(jīng)受季節(jié)性凍融的主要區(qū)域，形成了多層凍土的氣象條件［2］，土壤以高有機(jī)質(zhì)含量的黑土為主，質(zhì)地黏重，由于黑土粒徑較小，較大的吸附孔容能更好地吸附污染物，因此該地區(qū)污染物很難被洗脫。

2.2 污染形式多樣，原位修復(fù)難度大

東北地區(qū)多存在重金屬復(fù)合污染、有機(jī)復(fù)合污染以及重金屬－有機(jī)復(fù)合污染3 類污染類型，隨著綠色可持續(xù)修復(fù)理念的興起，原位土壤修復(fù)得到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，其具有對環(huán)境影響小、操作簡單等優(yōu)勢［3］。但東北地區(qū)污染形式多樣，增加了環(huán)境風(fēng)險的不確定性，更增加了原位修復(fù)的操作難度，很多技術(shù)都難以達(dá)到預(yù)期修復(fù)效果。

2.3 復(fù)合污染嚴(yán)重，存在諸多歷史遺留問題

復(fù)合污染是該地區(qū)最典型的污染形式，當(dāng)重金屬、有機(jī)污染物同時存在時，會伴隨出現(xiàn)吸附行為、化學(xué)過程和微生物學(xué)過程的交互作用，使二者的環(huán)境行為發(fā)生改變，不利于污染物的去除［4］。而且東北地區(qū)長期工業(yè)化導(dǎo)致大量的面源污染，傳統(tǒng)的修復(fù)技術(shù)很難治理這些大面積的污染場地，如果強(qiáng)制對其進(jìn)行修復(fù)，容易帶來更加嚴(yán)峻的二次污染問題。

3 東北地區(qū)污染場地修復(fù)方案

3.1 污染場地風(fēng)險分類分級研究

由于東北地區(qū)污染場地污染物種類繁多且賦存形態(tài)復(fù)雜，污染范圍和程度也大不相同，因此需要對場地進(jìn)行風(fēng)險分類分級，以采取下一步風(fēng)險管控措施。首先分析污染地塊并對評價因子進(jìn)行劃分，運(yùn)用數(shù)值加和處理法對各因子所反映的場地環(huán)境風(fēng)險賦予分值，進(jìn)行污染場地分類研究［5］；基于污染物含量水平和毒性性質(zhì)，隨地下水、土壤等介質(zhì)遷移的可能性以及對人體健康是否產(chǎn)生影響等，對該地區(qū)污染場地進(jìn)行分級研究［6］。

3.2 污染場地防控技術(shù)篩選

根據(jù)該地區(qū)污染場地風(fēng)險分類分級結(jié)果，通過技術(shù)、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)3 類指標(biāo)［7］，篩選出面向不同污染程度與類型的場地防控技術(shù)。根據(jù)以往相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，開展東北地區(qū)污染場地修復(fù)工作常用的技術(shù)類型主要分為物理、化學(xué)以及生物修復(fù)。

3.2.1 物理修復(fù)

物理修復(fù)指通過一系列物理方法固定或分離土壤污染物，常用的技術(shù)手段包括熱脫附技術(shù)和電動修復(fù)［8］。

（1）熱脫附技術(shù)

熱脫附技術(shù)指通過加熱的方式將土壤中揮發(fā)性、半揮發(fā)性有機(jī)污染物以及揮發(fā)性重金屬污染物蒸發(fā)為氣體，再利用特殊裝置收集氣體并進(jìn)行無害化處理。東北地區(qū)污染地塊的修復(fù)研究仍處于起步階段，而且熱脫附技術(shù)在處理污染物過程中還需消耗大量能源，對土壤生態(tài)系統(tǒng)也會產(chǎn)生一定的破壞作用［9］，為了提高該技術(shù)在污染場地治理領(lǐng)域的核心競爭力，在設(shè)備制造和技術(shù)研發(fā)能力方面仍需進(jìn)一步突破。

（2）電動修復(fù)

電動修復(fù)是在受污染土壤區(qū)域內(nèi)通入直流電，利用電遷移、電滲析和電泳等電動學(xué)效應(yīng)促使污染物向電極兩端遷移，通過電鍍、共沉淀、抽取電極附近污水等方式將富集污染物進(jìn)行集中處理或分離［10］。電動修復(fù)是一種新興的技術(shù)手段，該技術(shù)適用性強(qiáng)、修復(fù)效率高，具有廣闊的應(yīng)用前景。由于東北地區(qū)場地污染形式復(fù)雜多樣，運(yùn)用傳統(tǒng)電動法很難達(dá)到理想的修復(fù)效果，現(xiàn)階段工作人員多利用其他手段強(qiáng)化電動修復(fù)對該地區(qū)污染場地進(jìn)行治理。

3.2.2 生物修復(fù)

生物修復(fù)指利用具有較強(qiáng)生命力的土壤生物代謝活動，將污染物轉(zhuǎn)化為無毒或低毒的形式，從而改善土壤質(zhì)量，恢復(fù)土壤功能［11］。植物和微生物是修復(fù)污染場地的主體，在污染土壤中種植植物的基礎(chǔ)上，向其接種細(xì)菌或真菌等微生物形成共生環(huán)境，共同去除污染物。

3.2.3 化學(xué)修復(fù)

化學(xué)修復(fù)指向污染土壤中添加化學(xué)藥劑，降低污染物的水溶性和擴(kuò)散性［12］，常用的技術(shù)手段包括化學(xué)淋洗技術(shù)和固化/穩(wěn)定化技術(shù)。

（1）化學(xué)淋洗技術(shù)

化學(xué)淋洗技術(shù)指將淋洗劑或萃取劑注入受污染土壤中，以解吸或洗脫污染物［13］。由于東北地區(qū)土壤質(zhì)地黏重，顆粒粒徑較小，對污染物吸附能力較強(qiáng)，針對該地區(qū)特殊的土質(zhì)狀況，現(xiàn)階段研究人員多采用凍融協(xié)同化學(xué)淋洗修復(fù)技術(shù)［14］。

（2）固化/穩(wěn)定化技術(shù)

固化/穩(wěn)定化技術(shù)實(shí)際上分為固化和穩(wěn)定化兩個過程，固化指將污染土壤以塊狀形式封閉起來，即將污染物穩(wěn)定在具有完整結(jié)構(gòu)的固態(tài)物質(zhì)中；穩(wěn)定化指將污染物轉(zhuǎn)化為毒害性小、難遷移的形式，即降低污染物的生物利用度［15］。

3.3 污染場地修復(fù)效果評價

進(jìn)行土壤修復(fù)效果評價是開展污染場地治理工作的最終步驟，目前，評價該地區(qū)污染地塊修復(fù)效果的方法包括殘留污染分析法、健康風(fēng)險評估法以及生態(tài)毒性評估法3 種。

（1）殘留污染分析法

雖然污染場地經(jīng)過修復(fù)后目標(biāo)污染物濃度已有明顯的降低，但必定還殘存著部分污染物，該方法通過數(shù)值檢測分析場地殘留污染物量，與修復(fù)目標(biāo)值和修復(fù)前污染物總量進(jìn)行比對，判斷修復(fù)工程是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

（2）健康風(fēng)險評估法

該方法指對場地污染物在人群中的主要傳播途徑進(jìn)行分析，評估目標(biāo)污染物的毒害性并計算其對人體致癌率或患其他風(fēng)險疾病的概率［16］。

（3）生態(tài)毒性評估法

該方法是利用生物在修復(fù)后污染土壤的生長情況來判斷污染物對生物的毒害程度，反映污染物的濃度變化，從而評估污染場地的修復(fù)效果。

4 展望

污染場地修復(fù)技術(shù)篩選是場地監(jiān)管中最重要的環(huán)節(jié)，應(yīng)根據(jù)東北地區(qū)污染特征以及當(dāng)前技術(shù)應(yīng)用水平等多方面綜合考慮，從而選擇合適的修復(fù)技術(shù)，本文提出以下3 點(diǎn)展望：（1）發(fā)展綠色高效的原位修復(fù)技術(shù)。綠色、高效是修復(fù)手段的未來發(fā)展方向，發(fā)展綠色高效的原位修復(fù)技術(shù)既是環(huán)境友好的需要，也能達(dá)到修復(fù)污染場地的目的。（2）推廣應(yīng)用多種技術(shù)集成的修復(fù)體系。基于東北地區(qū)污染場地的復(fù)雜性，結(jié)合多種技術(shù)可以突破單一技術(shù)存在的局限性，有效提高多種污染物的去除率。（3）將污染土壤與地下水作為有機(jī)整體。土壤與地下水之間存在不可分割的關(guān)系，當(dāng)土壤受到污染時也會嚴(yán)重影響地下水質(zhì)量，因此應(yīng)綜合考慮修復(fù)污染土壤及地下水的狀況，設(shè)計出有機(jī)整體的修復(fù)方案，從而開展高效污染防治工作。