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浅谈我国“棕地”土壤修复

北极星环境监测网  来源:《基层建设》  作者:黄媛  2019/10/25 15:20:55  我要投稿  

北极星环境监测网讯:摘要:在中国面临其工业过程所遗留的遗产、及其所造成的棕地的污染与再利用挑战之际,棕地再生是为全体民众提供更可持续、更健康的工作与生活环境的重要阶段。负责任而有创意的棕地再生过程,将成为在近年来中国高速发展基础上建立高质量生活方式的重要途径。

棕地的污染物是“棕地”再开发利用的环境健康安全隐患。本文简要地分析了“棕地”土壤污染特征,阐述了主要修复钟的适用性,基于国内“棕地”开发与修复工程特点,提出了“棕地”土壤修复最实用方法。

什么是棕地?

“棕地”,又称为棕色地块。不同国家对棕地的定义有所不同。在美国,“棕地”是指因含有或可能含有危害性物质、污染物或治污物而使其开发利用变得复杂的土地。在英国,“棕地”侧重于指曾经被利用现闲置的土地。在加拿大,“棕地”是指被遗弃的、闲置的或未充分利用的商业或工业用地,这些土地虽然含有或者可能含有污染物,但具有巨大的潜在开发价值。从土地性质上看,棕地以工业土地居多,可以是废弃的,也可以是还在利用中的旧工业区,与其他用地的区别主要是都一定程度的污染或环境问题。

我国“棕地”治理中的问题随着公众环境意识的增强,中国的“棕地”问题已经开始浮现在公众视野。房地产市场的强劲发展,在很大程度上成了“棕地”治理的重要推动力。在中国迅速城市化的进程中,市中心的地价大多迅速攀升,原来建在市中心的工业企业搬到郊外,腾出来的地方多被用来建居民住宅或商务楼。这些大多存在不同程度污染的土地即面临着“消毒”的现实需求。棕地已经成为影响我国城市可持续发展的突出问题。

棕地可能含有什么污染物?

受长期工业生产活动影响,棕地中可能含有各种污染物,如汞、铬、铅、镉、砷、镍等重金属,以及苯系物、氯代烃类、石油烃、多环芳烃、农药、多氯联苯等有机物。因工业“三废”排放或污染事故,棕地的污染物浓度通常较高,有时甚至在土壤和地下水中存在自由相物质。

棕地中的有毒物质渗入地下后,可通过土壤和管道等挥发、释放有毒物质,毒性持续可达上百年。棕地中的污染物对人体的毒害,在国外早有惨痛教训。然而,在中国,“棕地”还没有引起足够的重视。为了保证人体健康和环境安全,原工业用地所形成的“棕地”再开发之前,应该采取适当措施进行治理修复。

棕地污染有何特点?

“棕地”中的污染物大多数处于“老化”状态,吸附于土壤颗粒、尤其是细粒土壤表面,或渗入土壤颗粒内部,甚至嵌入土壤晶格中。这是因为棕地的污染物主要由原工业企业的生产活动引起的,时间较长,多数为慢性、累积性污染。与新进发生的土壤污染物不同,“棕地”中的污染物大多为“固定”状态,污染物与土壤和地下水之间的吸附和解吸尚未达到平衡状态,因而容易迁移和扩散。

棕地土壤可以“固化处理”吗?

固化主要是利用水泥或某些凝胶材料,将污染土壤变成“固化块”,从而将污染物“固定”在土壤固体介质中,达到降低污染迁移和风险控制目的。常用的固化处理材料包括:水泥、专利材料、粉煤灰、石灰、沥青等,其中水泥和专利材料使用比例最高。棕地的污染物主要为重金属及半挥发性有机物,而且含量不高时,可以采用这种处理方式。

棕地土壤可以“淋洗处理”吗?

土壤淋洗是采用表面活性剂、螯合剂、溶剂甚至水等淋洗剂将污染物从土壤中洗脱出来,然后采用废水处理工艺对含有污染物的淋洗剂进行处理。“棕地”的污染物含量较高,而且土壤的砂土含量较高时,比较适合采用这种方法。

淋洗处理工艺相对复杂,尤其是需要对淋洗所产生的废水和泥浆进行处理,因而其处理费用很高。相对于棕地土壤的“老化”污染物,采用淋洗方法的处理效果相对较差,特别是土壤粘土含量较高时,污染物牢固地吸附在土壤细小颗粒表面,采用淋洗方法很难有效地进行处理。

棕地土壤可以“植物修复”吗?

植物修复是利用高效累积植物的生长活动,将土壤污染物吸收转移进入植物体,然后对植物进行收割和处理,从而实现修复污染土壤的目的。植物修复的显著特征是费用低、速度慢、达到修复目标往往需要几年甚至十几年时间。在中国,棕地修复主要是在棕地开发利用过程中进行的,允许的修复时间十分有限,通常为几周或者几个月。因此,棕地土壤不适于这种方法。在国内,植物修复目前主要用于矿山和农田土壤修复,而用于棕地土壤修复的案例很少见。

棕地土壤可以“稳定化处理”吗?

稳定化是通过改变土壤污染物的形态,削弱其迁移扩散能力,达到降低其危害风险的目的。与固化处理不同,稳定化主要从污染物的有效性出发,通过形态转化,将污染物转化为不易溶解、迁移能力或者毒性更小的形式。棕地土壤的污染物主要为重金属及半挥发性有机物时,尤其是土壤本身粘土含量较高时,采用稳定化处理这种方式是比较合适的。

事实上,稳定化处理技术已在英、美等国家得到了数十年的发展和应用。在国内,稳定化处理技术起步较晚,可喜的是通过近10年的努力,改技术再土壤修复钟使用最多。据不完全统计,到目前为止,全国范围内实施的“棕地”土壤稳定化修复工程项目已超过100项。

“棕地”土壤稳定化处理关键在于所使用的处理工艺、工程设备和材料、土壤破碎程度、土壤与修复药剂混匀、修复药剂的种类以及用量、修复设备的选择和土壤养护条件等都会影响土壤稳定化处理工程实施效果。稳定化处理包括原位和异位两种工艺。异位稳定化处理是首先对污染土壤进行挖掘,然后在现场或者场外进行破碎、筛分,加入处理药剂并搅拌混合等处理,所使用的设备包括具有上述功能的、可移动的一体化集成设备,也包括以挖掘机平台的搅拌斗式混合设备。原位稳定化处理是将修复药剂直接注入到污染土壤中,采用原位搅拌混合设备进行处理。在现阶段,异位稳定化处理在国内应用最广泛,这与中国现有技术水平和开发驱动的棕地修复项目特点密切相关。稳定化处理材料包括:碱性材料、含磷材料、含铁化合物、硫化物、粘土等。不同的材料其适用的土壤重金属对象不同。由于土壤性质不同,相同的稳定化处理材料对同样的重金属,处理效果也会出现有利或者不利的影响。

与固化处理不同,土壤经过稳定化处理之后,总体上保持了土壤本身的形状,其后续利用不受影响。稳定化处理后土壤可以原位回填或作为路基材料、工程渣土(填土)、绿化用土、进行卫生填埋或作为填埋场覆土等。

稳定化处理不能降低土壤中污染物总量,仅改变其生物有效性和迁移性。如何评估稳定化处理效果及环境风险至关重要。国内外专门针对污染土壤稳定化处理的评估方法尚未建立。目前主要参照固体废物浸出毒性评价方法。土壤浸出评估标准(限值),目前国内大多采用较为严格地小水环境质量标准,或根据修复后土壤的应用场景自行制定标准并采用专家论证方式确认。

处理后土壤的用途不同,其处理要求和评估方法理应不同。然而,现有的评估方法并不是与特定用途的实际处置情景相结合而建立的浸出方法。由于固化稳定化修复技术本身特点,人们尤其关心处理后污染物再土壤中的长期稳定性,尤其是对有机螯合剂、络合剂、硫化物等 ,因此,急待建立一套长期性评估指标,如对持久性、干湿交替、加速老化、酸碱侵蚀等的评估。

结论

“棕地”的污染物是“棕地”开发利用的环境健康隐患。棕地土壤的污染物大多数处于“老化”状态,修复难度较大。棕地修复主要采用快速方法。安全填埋、焚烧制砖、固化、淋洗、植物修复、稳定化等修复技术对棕地土壤适用性不同。比较而言,稳定化是棕地土壤修复最实用的方法。


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