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整体而言,在2004年前修复项目中采用原位修复的比例逐年增加,且趋势明显,但在2004年后原位修复技术使用比例又开始显著上升。笔者认为造成这种变化的原因主要有以下三点:
1)作为全世界最先进行土壤修复的项目,可供参考的技术和经验相对较少,异位修复中焚烧以及固化稳定化技术因去除效率高及修复周期短成为了最简单易行的解决方案。随着技术及经验的积累,超级基金项目开始寻求更为经济的原位修复技术,其中蒸气抽提技术得到长足发展,并在2004年前后达到顶峰。蒸气抽提技术可以有效修复易挥发性有机污染场地,但对其它类型污染物效果有限,因此在易挥发性污染场地的修复项目基本完成后,原位修复技术采用比例开始下降。
2)2000年左右,一种新的经济有效的异位修复技术——物理分离开始兴起,其被选用比例逐年提高。物理分离旨在将富集高浓度污染物的介质与无污染介质分离,大大减少待修复的土方量。
3)相对而言,修复项目采用原位技术具有较大风险。如图1所示,采用主流原位修复技术的项目完成率仅为41%,而采用主流异位修复技术的完成率高达80%。场地地层以及地质结构的不确定性导致原位修复技术的效果具有较大的不确定性,且需要更长的修复周期,甚至因为各种原因而无法达到修复目标。这些因素都导致原位修复技术被采用的比例在2004年后逐年下降。
欧洲各国因工业历史和污染类型不同,导致污染场地特征不同,综合分析后选择适合本国的土壤修复技术也存在明显的差异。但将欧洲作为一个整体来分析时,其修复技术选用整体特征与美国较为相似,修复项目中采用原位及异位修复技术的污染场地所占比例相差不大。
图4 1978~2007年欧洲各国污染场地修复技术应用情况
综上所述,原位修复技术并一定代表未来修复的技术趋势。异位修复技术在成熟度、工程可控度、污染物适用性等方面具有明显优势;而原位修复技术在经济费用、减少污染暴露等方面具有较大优势。
二、我国污染场地修复技术需求
随着我国城市化的快速发展及“退二进三”政策下的产业结构调整,城市中大量工业企业需要关闭或搬迁,工业用地将被重新规划为商业或居住用地。因为此类场地曾作为工业用途,场地内土壤都受到不同程度的污染,但又因中国的工业化时间相对较短,大部分工业地块的污染物并未随地下水大规模扩散,而主要以源污染状态存在,即主要需要对场地内的土壤进行修复。
这些原工业地块大多位于市区内,后期开发成商业或居住用地后地块的升值潜力大。因此也导致污染场地修复的自发原动力强,修复费用也相对充足,但能接受的修复周期则要求尽可能短,多数业主要求在半年或一年内完工。此外,一般业主对修复效果要求“彻底”去除污染物,即土壤中污染物的去除优先于土壤中污染物的控制。以北京某染料厂为例,1964年搬迁到朝阳区,位于东三环内地理位置极佳。2003年全面停产,40年工业历史导致土壤受到各种染料、有机颜料、以及重金属的污染。场地内共有5万方污染土壤需要进行修复,由于地块开发的需要,工期仅为6个月,其业主要求“彻底”去除污染物,包括降低土壤中重金属含量。而在国外,类似案例可供修复的时间长达数年甚至数十年之久。
针对我国的污染场地修复项目的特征——“工期短、去除尽、预算足”,笔者认为土壤修复技术宜采用“异位修复技术为主,原位修复技术为辅”的策略,应优先考虑引进和吸收的修复技术包括:固化稳定化、热脱附/热解析、焚烧/协同处理、蒸气抽提、生物通风降解等。
以最为常用的固化稳定化修复技术为例,其原理主要是通过土壤与药剂充分混合均匀使土壤中重金属稳定,不再被雨水或地下水浸出,截断暴露途径,进而实现土壤修复的目的。目前,我国对固化稳定化修复药剂已开展较多研究且已基本掌握制造工艺(相关文献较多,在此不再赘述),但是如何将药剂进行定量添加,并确保与土壤混合均匀和充分接触是目前亟待解决的难题。相对于修复药剂与水介质能够较易实现均一性,药剂被投加到土壤特别是粘土中,即使长时间的强力搅拌,混合程度也上升缓慢,且基本无法达到1。
图 5典型粘土、药剂在水及土壤中混合程度随时间变化图
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