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污染土壤绿色可持续修复的内涵与发展方向分析

北极星环境修复网  来源:《环境保护》  作者:侯德义 李广贺  2021/4/2 9:31:26  我要投稿  

北极星环境修复网讯:随着国内工业和农业的高速发展,大量的工业用地和农业用地土壤被各种有毒有害的化学物质所污染,给人们的身体带来健康风险,也向环境管理部门提出了严峻的挑战。相比于水污染和大气污染,土壤污染具有隐蔽性强、自净能力差、风险积累时间长等特点。这些特点给污染土壤修复带来了极大的困难,也是各级管理部门有效实施国务院最新颁布的“土十条”所必须面临的挑战。近10年间,欧美修复界最重要的一个变化是绿色可持续修复(Green and Sustainable Remediation, GSR)运动的兴起。绿色可持续修复综合考虑全生命周期社会、经济、环境影响,可以有效地减少过度修复和二次污染,值得我国在污染土壤修复过程中借鉴。

绿色可持续修复的定义和历史发展

污染土壤修复起源于20世纪70年代末期。在过去的40年间,欧美国家在改进污染土壤修复技术和建立健全法律法规方面取得了较多的进展。譬如,20世纪80年代和90年代盛行的异位土壤焚烧和地下水抽提处理技术,到了21世纪逐渐被原位土壤和地下水修复技术所取代。而在最近十年间,国际修复界最重大的进展之一是绿色与可持续修复的兴起。绿色可持续修复理念无论在专业修复技术规范,政府指导性政策制定,还是学术研究方面都表现出了日益增强的趋势。

各国政府和不同的行业协会对绿色可持续修复的定义略有差异。譬如欧洲国家更多地提倡“可持续修复(Sustainable Remediation)”,而美国更多地提倡“绿色修复( Gree n Remediation)”。绿色修复的提出主要是因为美国环保署的组织功能由于受到其法律授权的约束,而不能对修复过程中的社会和经济影响做出更多的干涉。美国政府技术与政策联合委员会(ITRC)在2011年提出了绿色可持续修复的概念,可以更好的结合绿色修复以及可持续修复的理念。根据ITRC的定义,绿色可持续修复是一种超越传统的决策方式,它是“技术、产品、流程”等在特定污染场地的应用。这种应用在控制土壤和地下水中潜在受体污染风险的同时,综合考虑了社区情况、经济影响以及环境效应,达到“净效益最大化”。ITRC认为绿色可持续修复可以应用于修复的全过程,并且应该同时包括短期的和长期的影响。

绿色可持续修复的前身是欧盟政府间修复组织于2002年提出的“可持续污染场地管理(Sustainable Land Management)”概念。这一概念以风险管理为核心,强调修复过程中社会、经济、环境影响的全面优化。在21世纪初,欧洲学者和工业团体对可持续修复进行了大量的研究并推动其发展。2006年左右,在美国建立的可持续论坛(SURF)推动了绿色可持续修复在该国的大力发展。2007年美国总统发布了推动联邦政府在各项业务中积极采取可持续手段的行政指令,美国环保署相应地在2008年发布了绿色修复的指导性文件,提倡在污染场地修复的过程中必须全面减少修复伴生的负面环境影响,包括对大气污染、水资源循环、生态多样性、土壤营养缺失等的影响。此后,美国的多个联邦机构及州政府相继颁布了鼓励绿色修复的政策和指导文件。

绿色可持续运动在欧美的兴起有如下几个原因:一是严格的和“一刀切”的修复标准导致了一些失败的修复工程,工程技术人员将失败的部分原因归咎于“过度修复(Over Engineering)”。这种过度修复的设计方案往往源于对污染物在土壤中的迁移和转换缺乏充分的科学认识,过于乐观地估计修复技术的有效性。二是传统的修复决策过程,包括基于风险的污染场地管理,皆没有定量考虑污染修复本身所带来的负面环境影响。这些负面的环境影响,亦即所谓的“二次影响(Secondary Impact)”,包括材料和能源的消耗、废物的产生、制造修复材料和装备能源过程中的污染物排放以及污染修复过程中的二次污染。三是公众、公司和学术团体对绿色和可持续观念日益强烈的认同。在追求可持续发展的大环境下,对修复手段的“绿色可持续化”需求也逐渐增强。

过去10多年里,绿色可持续修复在欧美国家获得了飞速发展。如图1所示,绿色可持续修复的相关文献数量在此期间基本呈指数增长的趋势。英国、荷兰、加拿大、巴西、意大利等国相继成立了专业的绿色可持续修复组织。各国政府部门和行业协会不断发布新的政策、指南、应用软件等。两大国际标准组织,ASTM和ISO都已经发布或者有待发布绿色可持续修复相关的国际标准。可以预见,绿色可持续修复将逐渐成为污染土壤修复领域的一个主流观念和必要元素。

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绿色可持续修复的技术与方法

不少修复行业的从业者根据绿色可持续修复的字面意思认为,绿色可持续修复就是使用植物或者生态的修复方式来进行环境治理。这是一个误解,和国际修复界通用的理解并不一致。真正的绿色可持续修复技术必须是基于可持续评价来界定的。在某些情形下,植物修复的确能够在较低的能耗和材料消耗的前提下达到修复的目标, 从而比其他修复方式更为“绿色可持续”。但是,在另外一些情形下,植物修复有可能由于效率较低、耗时较长和生物质处理过程中的能耗以及二次污染排放被认为是“非绿色可持续”的。相对应的,高能耗的修复方式,可能在很多情形下是“非绿色可持续”的;但是,在处理土壤中氯代烃造成地下水长期污染的场地时,基于热脱附技术的修复方式有可能因为能够更快地去除污染物,使得整个生命周期的环境二次影响最小,从而成为最为“绿色可持续”的技术。

虽然在具体界定一个修复技术是否“绿色可持续”的时候,必须是基于对具体场地修复的可持续评价得出;但是,已有的科学研究发现已经得出了一些通用的结论。譬如,实施绿色可持续修复要求更精确地界定污染范围,通过小点多处的处理达到同样的风险管控目的;倾向于采取原位处理而非异位处理方式;对于低风险和难去除的污染物采用监测自然衰减的手段等。为了减少二次影响,必须全面考虑修复所使用的材料和能源,对水资源的影响,所产生废物的毒性和数量等。在实施绿色可持续修复的过程中,通常采取全生命周期评价的方法,对修复活动涉及的所有材料、能源、设备都进行“摇篮—坟墓”式的环境影响评价,全面综合地计算修复所获得的“净效益”。以此方式来选取最可持续的修复方案,识别热点问题,并相应地进行改进和优化。通过对这些技术和方法的有效使用,修复工作者可以达到避免过度修复和减少二次影响的目标。

我国污染土壤修复的现状分析

我国土壤污染的问题比较严重。随着人民生活水平和健康意识的提高,政府部门对土壤环境质量日益重视,尤其是继“土十条”颁布后,污染土壤修复预计即将进入高速发展的时期。但是,我国污染土壤修复也面临着很多的困难。譬如,我国的面源污染较多,部分地区的重金属污染物自然本底值偏高,造成大面积土地的土壤质量超标。这种大面积的污染极难依赖传统的工程方法来完成修复,如果采取强制性方法进行修复,其带来的二次影响有可能超过污染土壤本身带来的危害。对于点源造成的污染土壤进行修复也有很多的困难。最古老的“一刀切”的统一修复标准曾经为美国和荷兰带来了很多“过度修复”的问题,随后发展起来的基于风险的修复标准则对管理部门的专业水平、设计和施工单位的职业道德操守以及公众的理智参与都提出了很高的要求。目前我国在这几个方面的工作都比较落后,这给实施当下国际通用的基于风险的修复标准提出了很大的挑战。

土壤修复另外一个很大的困难是我国的土壤污染和地下水污染在很多时候仍然被分别对待。虽然这种现状在很大程度上是由历史原因和行政管理困难造成的,难以在短期内克服,但是这种人为隔离土壤污染与地下水污染的做法同样是违背科学原理的。从更长的时间尺度上来考虑,这种单独修复污染土壤而不考虑污染地下水的行为,是一种“不绿色”“不可持续”的做法,必然在将来带来很多的问题,造成大量的二次影响。笔者认为,这些困难既是挑战,也是机遇。我国在攻克污染土壤修复难题的同时,必然在自然科学和管理科学方面都取得一些普适性的进展。以绿色可持续修复为例,我们在法律和政策方面的历史包袱小,有机会能够很好地利用最新的科学发现,建立世界领先的绿色可持续修复技术和管理体系。

推动我国污染土壤的绿色可持续修复的必要性

绿色可持续修复理念的一个最重要的目的是减少二次影响,包括二次污染。传统的污染修复方式可能导致较多的二次污染。在某些情况下,二次污染的负面效应可能远超过修复本身带来的正面效应。一个典型的案例发生在英国的Corby 市。在20世纪80年代至90年代间,Corby市的市政部门在一些搬迁的工厂旧址上进行地产开发,在开发的过程中同时进行了污染土壤的治理。但是,直至21世纪初,人们才发现污染土壤治理的过程中造成了巨大的二次污染,导致Corby市的居民出现很多的健康问题,包括新生畸形儿等。最近发生的常州外国语学校受相邻土壤污染地块影响的事件,也体现了控制二次污染对于污染土壤修复的重要性。英国的剑桥大学,雷丁大学以及丹麦科技大学等研究机构的学者对污染土壤修复过程中的二次影响进行了全生命周期建模,结果证明在土壤修复过程中对二次影响进行定量化考量非常必要。二次影响涵盖各类环境危害,其中尤其以空气污染最为显著。考虑到我国空气污染情况严重,我们在根据“土十条”要求实施污染土壤修复的过程中尤其需要全面考虑二次污染,以避免“捡了芝麻,丢了西瓜”的后果。

在传统污染土壤修复环境管理和决策过程中,强调的是污染所在地的风险和影响,而忽略修复过程本身所造成的跨地域、跨时间的负面环境影响,也忽略了环境修复对社会和经济的影响。我国目前的修复工程具有规模大、操作粗放、缺乏精细管理、决策过程只基于一时一地考虑等特点。这些特点使得修复工程的环境效益大打折扣,甚至可能导致环境负效益。在修复技术和修复药剂的开发方面,部分科研工作者片面追求处理效率提高,不够重视技术和药剂本身的环境影响。推动我国污染土壤的绿色可持续修复,可以有效改变现状,让有限的资源得到更好的配置,使得我国污染土壤修复工作更良性和有效发展。

政策与管理重点发展方向

增强风险管控的科学认识与管理能力

我国在制定土壤环境质量标准方面做了大量的工作。目前业界有两种声音,一种认为目前我国适合采取统一的修复标准而非基于风险评价的修复标准,以避免从业者钻空子,偷工减料。另外一种则认为我们需要积极推进基于风险管控的修复方式。笔者认为,基于风险评价的修复是一种必然的趋势,使用统一的修复标准容易造成过度修复,尤其是在忽略二次影响的前提下,有可能出现大量花费人力和物力之后,环境净效益却为负值。为了增强风险管控,除需增强管理部门的专业素养和监管能力及加强对业主和施工方的责任控制外,我们认为还有两点需要加强:一是必须加强有关风险评价的科学研究,用符合我国国情的风险模型和参数来取代目前普遍使用的源自欧美的风险模型和参数;二是需要超越简单的风险评价,将全生命周期考虑(包括二次影响),和健康与生态风险评价有机结合来更全面,更综合地评价环境成本与收益,优化修复标准。

通过精细调查与精准修复增强绿色可持续性

我国现行的污染土壤修复项目普遍存在轻调查设计、重工程的倾向。很多场地在没有被彻底调查的情况下,就确定了污染和修复的范围。这种现状是违背国际修复界通用做法的。调查不细致容易导致污染物残留,而且由于使用者认为已经修复完全,因而可能升高暴露的风险。另外,调查布点过于稀疏会导致大量的干净土壤被误作为污染土壤被处理,由于修复的流程往往会使得土壤失去本身的一些功能,这一做法会导致“健康”的土壤变成不良的土壤。从绿色可持续修复的角度,我们认为这种做法会大大减少修复所带来的正面效益,并增加修复负面环境成本,出现修复工作环境净效益可能小于零的情形。

推动基于全生命周期评价的决策方法

如上所述,传统的决策方法容易造成修复过程中的某些环境代价被忽视。为了推动可持续的发展,我们必须开发新的基于全生命周期考量的决策方法。这种方法不是止步于对土地流转各个环境加强管控(譬如上海市环保局在2016年6月13日发布了《上海市经营性用地和工业用地全生命周期管理土壤环境保护管理办法》所包括的内容),更重要的是对跨时间、跨地域的环境、社会、经济效益进行综合地考量。这种考量可以在不同的层次得到体现。在国家和地方政府层面,这种新的基于全生命周期的可持续评价的决策方法,可以科学定量地制定环境标准指导值。这种综合的方法相比单纯的基于风险评估的方法更符合可持续发展的理念。在具体项目层次,这种基于全生命周期评价的决策方法可以用于对比待选修复方案,并对选定的修复方案进行不断优化。

原标题:污染土壤绿色可持续修复的内涵与发展方向分析

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