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污染场地修复主要的可持续性考量因素
尽管农田土壤污染造成了巨大的环境和社会风险,但通过现有的工业场地修复可持续性评价体系难以对污染农田修复进行全面的分析评价,使我国污染农田土壤修复受阻。因此,亟需建立一套污染农田土壤修复可持续性评价体系,以采取最佳的修复方法和模式,提高修复的环境、社会、经济效益,推进我国污染农田土壤的绿色可持续修复。
农田污染土壤绿色可持续修复分析框架
农田土壤污染具有污染来源多样、污染面积大、污染深度浅(大部分污染在土壤表层30cm以内)、修复周期长等特征。相比于工业污染场地修复,农田污染土壤修复的目标也不同。比如,工业污染场地修复是为了将场地使用者和环境敏感受体的健康风险控制在可接受的水平,而农田污染土壤修复的主要目的是为了提升土壤生长能力,恢复农业生产,保障农产品安全。基于这些特点,农田污染土壤修复可持续性分析框架如图1所示。由于农田污染土壤修复周期往往较长,需要同时考虑农田污染土壤修复的一次、二次、三次影响。一次影响指场地污染物对社会生产和人们的生活造成的影响,二次影响指修复行为所导致的影响,三次影响指修复后场地条件变化对社会生产和人们的生活造成的影响。在农田污染土壤绿色可持续修复分析框架的应用上,需要整合不同方面的考量因素。如可以通过MCA的方法,即通过赋分和加权将不同类型的影响评价结果进行整合,分析农田污染土壤修复的总体可持续性。
农田污染土壤绿色可持续修复分析框架
农田污染土壤修复的环境可持续性考虑
与工业污染场地修复类似,农田修复的环境可持续性考虑分为两部分。第一部分是土壤中污染物的迁移、暴露对人体健康造成的危害,通常通过健康风险评估(Health Risk Assessment, HRA)进行量化分析。第二部分为修复本身所造成的各类影响,如资源的消耗、污染物的释放、废弃物的产生等,目前LCA被广泛用于修复二次影响的定量分析。LCA分为中点指标法(point indicator)和端点指标法(endpoint indicator)。其中,中点指标法可以阐述修复所导致的各个方面的影响,如温室气体排放、大气颗粒物排放、水体富营养化、土地酸化等;而端点指标法可以将各类环境影响高度整合,归为人体健康、生态环境以及资源消耗三大类。端点指示法便于人们决策分析,因此在这个分析框架中引入了LCA端点指标法的评价指标作为考量因素,以全面涵盖各类环境二次影响。目前,已经有研究成功将HRA与LCA相结合,用于优化制定污染场地修复目标。
农田污染土壤修复的社会可持续性考虑
农田污染土壤修复的社会可持续性考虑包括修复工人与农民的健康与安全、公众参与及满意度、修复有效期和修复弹性。一项针对世界范围内200多名修复从业者的问卷调查显示,降低场地修复工人以及场地周边社区居民的健康与安全风险被认为是提升修复可持续性最重要的手段。因此,需要考虑修复方式是否能够有效防止污染物的释放,以及修复操作的安全性。公众参与及满意度主要取决于修复的规划和决策过程中,农民的参与程度以及对修复实施的反馈。修复弹性是一个相对较新的概念,主要指修复的长期有效性以及修复效果对外界环境变化的敏感性。很多农田土壤修复手段通过改变土壤的理化性质以降低污染物的生物有效性,但无法将污染物从土壤中去除。另一方面,由诸如酸雨导致土壤酸化等原因,可能会使土壤中的重金属再次活化。因此,对污染农田土壤修复的修复弹性评估尤为重要。
农田污染土壤修复的经济可持续性考虑
修复的经济可持续性包括修复的成本和效益。修复的生命周期花费以及因修复占用农田给予农民的补贴是主要的经济可持续性考虑因素,这些指标可通过工程经济的方法加以量化。从区域性角度来看,农田修复后对农民的生活影响以及对当地的经济影响也需要被考虑,这些指标可以通过当地人民生活水平和地方税收等方面反映。
农田污染土壤修复的农业可持续性考虑
农业可持续性是农田污染土壤修复可持续性考虑中的重要环节,也是其区别于工业污染场地可持续性分析的主要因素,主要包括土壤肥力提升、农产品安全以及农产品增产三个方面。土壤肥力作为耕地功能的基本保障,可以从土壤pH、理化和生物等指标反映。美国农业部自然资源保护局基于这些指标,已经建立了成熟的土壤质量评价方法。纵然农田污染土壤修复对于农业的影响与当地社会经济影响密切相关,但是农业可持续性是对农田污染土壤修复从更大区域尺度、更加长远角度的考虑。
关于农田绿色可持续修复的思考
通过可持续性评价选择最佳的修复技术
我国不同地区的气候条件、土壤性质以及农田污染来源不同,导致不同地区最佳的污染农田修复方式可能也不同,可以通过可持续性评价来选择最佳的修复技术。同时,针对某一特定技术设计修复方案时,也要有各方面的可持续性考虑。比如,当采取固化/稳定化技术时,需要防止使用对土壤肥力造成破坏的钝化剂,影响农作物的生长。当使用植物修复时,需要妥善处置重金属富集植物,防止二次污染。另一方面,其他地区或国家的农田修复经验也值得我们借鉴。比如,日本作为最早开展农田污染土壤修复的国家之一,客土法、化学修复、植物萃取、耕地轮作等都是常用的修复手段。
鼓励农田污染土壤修复的公众参与公众参与
可以通过雇佣当地农民参与农田污染土壤修复工作来实现,同时可以节省修复开支,具有巨大的社会经济效益。植物修复是我国应用较多的农田污染土壤修复技术,目前已有农民参与修复的成功案例,并且实现了污染修复目标和农民创收。有项目专门调查了农民的生活方式和种植农作物类型的倾向,以设计契合农民习惯的修复方案。此外,还可以通过经济补贴或者将能源植物种植与修复相结合的方式,鼓励农民积极参与修复。
加强污染预防
1997—2014年,我国耕地污染比例从7.3%增至了19.4%。历史经验表明,污染预防是可持续环境管理的重中之重。不对污染源采取控制措施将会使农田污染防治工作在先污染再治理的道路上不断循环,甚至无法使修复达标。“土十条”提出了关于加强污染源监管、做好土壤污染预防工作的要求,但是,完善农田污染监管体系还需多部门的共同努力。比如,为了推广高效低毒低残留农药,需要农业部颁布相关的标准和鼓励政策。
经济政策促进农田污染土壤修复
我国农田污染大多发生在经济欠发达的农业地区,以恢复土壤肥力、保障农作物生产为目的的污染农田土壤修复不影响土地的商业价值,而土地升值是污染场地修复的主要商业驱动力,导致资金更多流向工业污染场地修复,使污染农田土壤修复经济受阻。有案例研究表明农田污染土壤修复的成本可以超过在同等面积农田种植农作物30年收益的总和。然而,修复大面积受污染农田的重要性不言而喻。我国是人口大国,国家层面上保证充足的粮食供应以及食品安全是极其重要的。然而随着城市化发展,我国的粮食进口依赖性越来越强,有研究显示,到2020年我国粮食缺口可能达1亿吨。从食品安全、粮食增产、农民创收等方面来看,农田污染土壤修复的间接效益远大于直接效益。因此,通过更多经济政策上的激励为农田污染土壤修复提供驱动力是必要的。比如,由于土壤修复对于城市减排的贡献巨大,有学者建议将碳减排纳入修复目标,以获得有关部门的资金支持。
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本研究提出了一个综合污染农田修复三次环境影响的生命周期评价方法,对重金属污染农田管理的四种情形:无干预、植物修复、化学稳定化和替代种植开展分析。研究发现:1)植物修复和化学稳定化能显著降低无干预的总环境影响;2)植物修复的生物富集系数(BCF)和干物质运输距离、稳定化药剂的上游生产及长效性是决定两者比较优势的关键;3)如果将修复后土地使用的间接影响考虑在内,替代种植方式产生的总环境影响在某些情形下有可能远高于前两者。研究结果为相关技术研发和政策制定提供了依据。
本研究提出了一个综合污染农田修复三次环境影响的生命周期评价方法,对重金属污染农田管理的四种情形:无干预、植物修复、化学稳定化和替代种植开展分析。研究发现:1)植物修复和化学稳定化能显著降低无干预的总环境影响;2)植物修复的生物富集系数(BCF)和干物质运输距离、稳定化药剂的上游生产及长效性是决定两者比较优势的关键;3)如果将修复后土地使用的间接影响考虑在内,替代种植方式产生的总环境影响在某些情形下有可能远高于前两者。研究结果为相关技术研发和政策制定提供了依据。
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