東北地區(qū)污染場地土壤修復研究進展

孫嘉茹 錢杰 吳紀國 黃天賜 李英華

（東北大學資源與土木工程學院，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的場地，不僅嚴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查公報》顯示，在調查的630 萬km2的土壤中超標點位率高達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)污染場地土壤修復工作。本文針對東北地區(qū)土壤污染治理難點進行分析，提出適用于該地區(qū)的土壤修復方案，為該地區(qū)未來污染場地修復治理工作的開展提供借鑒與參考。

2 東北地區(qū)污染場地修復難點

2.1 環(huán)境條件及土壤質地特殊

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］，土壤以高有機質含量的黑土為主，質地黏重，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，原位修復難度大

東北地區(qū)多存在重金屬復合污染、有機復合污染以及重金屬－有機復合污染3 類污染類型，隨著綠色可持續(xù)修復理念的興起，原位土壤修復得到學術界的廣泛關注，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)境風險的不確定性，更增加了原位修復的操作難度，很多技術都難以達到預期修復效果。

2.3 復合污染嚴重，存在諸多歷史遺留問題

復合污染是該地區(qū)最典型的污染形式，當重金屬、有機污染物同時存在時，會伴隨出現(xiàn)吸附行為、化學過程和微生物學過程的交互作用，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)化導致大量的面源污染，傳統(tǒng)的修復技術很難治理這些大面積的污染場地，如果強制對其進行修復，容易帶來更加嚴峻的二次污染問題。

3 東北地區(qū)污染場地修復方案

3.1 污染場地風險分類分級研究

由于東北地區(qū)污染場地污染物種類繁多且賦存形態(tài)復雜，污染范圍和程度也大不相同，因此需要對場地進行風險分類分級，以采取下一步風險管控措施。首先分析污染地塊并對評價因子進行劃分，運用數(shù)值加和處理法對各因子所反映的場地環(huán)境風險賦予分值，進行污染場地分類研究［5］；基于污染物含量水平和毒性性質，隨地下水、土壤等介質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)污染場地進行分級研究［6］。

3.2 污染場地防控技術篩選

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

3.2.1 物理修復

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

（1）熱脫附技術

熱脫附技術指通過加熱的方式將土壤中揮發(fā)性、半揮發(fā)性有機污染物以及揮發(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行無害化處理。東北地區(qū)污染地塊的修復研究仍處于起步階段，而且熱脫附技術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］，為了提高該技術在污染場地治理領域的核心競爭力，在設備制造和技術研發(fā)能力方面仍需進一步突破。

（2）電動修復

電動修復是在受污染土壤區(qū)域內通入直流電，利用電遷移、電滲析和電泳等電動學效應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行集中處理或分離［10］。電動修復是一種新興的技術手段，該技術適用性強、修復效率高，具有廣闊的應用前景。由于東北地區(qū)場地污染形式復雜多樣，運用傳統(tǒng)電動法很難達到理想的修復效果，現(xiàn)階段工作人員多利用其他手段強化電動修復對該地區(qū)污染場地進行治理。

3.2.2 生物修復

生物修復指利用具有較強生命力的土壤生物代謝活動，將污染物轉化為無毒或低毒的形式，從而改善土壤質量，恢復土壤功能［11］。植物和微生物是修復污染場地的主體，在污染土壤中種植植物的基礎上，向其接種細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 化學修復

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

（1）化學淋洗技術

化學淋洗技術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)土壤質地黏重，顆粒粒徑較小，對污染物吸附能力較強，針對該地區(qū)特殊的土質狀況，現(xiàn)階段研究人員多采用凍融協(xié)同化學淋洗修復技術［14］。

（2）固化/穩(wěn)定化技術

固化/穩(wěn)定化技術實際上分為固化和穩(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)定在具有完整結構的固態(tài)物質中；穩(wěn)定化指將污染物轉化為毒害性小、難遷移的形式，即降低污染物的生物利用度［15］。

3.3 污染場地修復效果評價

進行土壤修復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)污染地塊修復效果的方法包括殘留污染分析法、健康風險評估法以及生態(tài)毒性評估法3 種。

（1）殘留污染分析法

雖然污染場地經(jīng)過修復后目標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，與修復目標值和修復前污染物總量進行比對，判斷修復工程是否達到標準。

（2）健康風險評估法

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

4 展望

污染場地修復技術篩選是場地監(jiān)管中最重要的環(huán)節(jié)，應根據(jù)東北地區(qū)污染特征以及當前技術應用水平等多方面綜合考慮，從而選擇合適的修復技術，本文提出以下3 點展望：（1）發(fā)展綠色高效的原位修復技術。綠色、高效是修復手段的未來發(fā)展方向，發(fā)展綠色高效的原位修復技術既是環(huán)境友好的需要，也能達到修復污染場地的目的。（2）推廣應用多種技術集成的修復體系。基于東北地區(qū)污染場地的復雜性，結合多種技術可以突破單一技術存在的局限性，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整體。土壤與地下水之間存在不可分割的關系，當土壤受到污染時也會嚴重影響地下水質量，因此應綜合考慮修復污染土壤及地下水的狀況，設計出有機整體的修復方案，從而開展高效污染防治工作。