“棕地”土壤修復

文·圖 ◎ 羅啟仕

“棕地”土壤修復

文·圖 ◎ 羅啟仕

棕地的污染物是“棕地”再開發(fā)利用的環(huán)境健康安全隱患。本文簡要地分析了“棕地”土壤污染特征，闡述了主要修復技術(shù)在棕地土壤修復中的適用性，基于國內(nèi)棕地開發(fā)與修復工程特點，提出了“棕地”土壤修復最實用方法。

什么是棕地？

棕地，又稱為棕色地塊（Brownfi eld Site）。不同國家對棕地的定義有所不同。在美國，“棕地”是指因含有或可能含有危害性物質(zhì)、污染物或致污物而使其開發(fā)利用變得復雜的土地。在英國，“棕地”側(cè)重于指曾經(jīng)被利用現(xiàn)閑置的土地。在加拿大，“棕地”是指被遺棄的、閑置的或未充分利用的商業(yè)或工業(yè)用地。這些土地雖然含有或可能含有污染物，但具有巨大的潛在開發(fā)價值。從用地性質(zhì)上看，棕地以工業(yè)用地居多，可以是廢棄的，也可以是還在利用中的舊工業(yè)區(qū)，與其他用地的區(qū)別主要是都存在一定程度的污染或環(huán)境問題。

圖片說明

1. 棕地土壤可能因原工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)活動影響而不同程度地受到污染

棕地可能含有什么污染物？

受長期工業(yè)生產(chǎn)活動影響，棕地中可能含有各種污染物，如汞、鉻、鉛、鎘、砷、鎳等重金屬，以及苯系物、氯代烴類、石油烴、多環(huán)芳烴、農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯等有機物。因工業(yè)“三廢”排放或污染事故，棕地的污染物濃度通常較高，有時甚至在土壤和地下水中存在自由相物質(zhì)。

棕地中的有毒物質(zhì)滲入地下后，可通過土壤和管道等揮發(fā)、釋放有毒物質(zhì)，毒性持續(xù)可達上百年。棕地中的污染物對人體的毒害，在國外早有慘痛教訓。然而，在中國，“棕地”還沒有引起足夠的重視。為了保障人體健康和環(huán)境安全，原工業(yè)用地所形成的“棕地”再開發(fā)之前，應(yīng)采取適當措施進行治理修復。

2. 棕地土壤被有機污染物浸染為紅色

棕地污染有何特點？

棕地中的污染物大多處于“老化”狀態(tài)，吸附于土壤顆粒、尤其是細粒土壤表面，或滲入土壤顆粒內(nèi)部，甚至嵌入土壤晶格中。這是因為棕地的污染主要由原工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)活動引起的，時間較長，多數(shù)為慢性、累積性污染。與新近發(fā)生的土壤污染不同，棕地中的污染物大多為“固定”狀態(tài)，其遷移擴散能力相對較低，而剛發(fā)生的土壤污染，污染物與土壤和地下水之間的吸附與解吸尚未達到平衡狀態(tài)，因而容易遷移和擴散。

“老化態(tài)”污染物的處理是“棕地”修復的技術(shù)難點。“棕地”因其具有開發(fā)利用價值，目前主要是在開發(fā)利用時實施修復，允許的修復時間有限。“快速修復”是“棕地修復”面臨的又一挑戰(zhàn)。

3. 棕地中遺留的黃色重金屬污染物

棕地土壤是“危險廢物”嗎？

中國從2004年開始，開始嘗試對棕地土壤進行修復。當時，部分專家堅持認為，含砷、鉻等有毒有害重金屬的棕地土壤應(yīng)作為“危險廢物”進行處理。于是，某市重大工程建設(shè)項目，將原工業(yè)用地所有含砷土壤全部作為危險廢物進行安全填埋。這種處理方式，不僅費用昂貴，而且后來由于填埋場容量有限，嚴重影響了正常的危險廢物處理，不得已只能將已安全填埋的棕地土壤，重新挖掘出并采用專門修復技術(shù)進行處理。這是“棕地土壤修復”的一個嚴重教訓。含有有毒有害重金屬污染物的棕地土壤，不能盲目地、不加區(qū)別地將其作為危險廢物進行處理。

正確做法應(yīng)是先要進行危險廢物鑒別。由于棕地的污染物“老化”特點，含有毒有害重金屬的棕地土壤，經(jīng)過鑒別后發(fā)現(xiàn)大多數(shù)都不是危險廢物。只有污染物含量極高、棕地所在區(qū)域的水文地質(zhì)條件特殊等情況除外。

4. 棕地土壤污染物含量極高且易溶出時，經(jīng)鑒別可能為危險廢物

棕地土壤可以“焚燒制磚”嗎？

這主要取決于棕地土壤的性質(zhì)、污染物的含量和類型等因素。粘土含量較高、污染物主要為重金屬的棕地土壤，比較適合焚燒制磚處理。然而，棕地的砂性土含量高，棕地的污染物以有機物為主時，特別是揮發(fā)性、高毒性有機物含量較高時，不適于采用焚燒制磚方式進行處理。另外，磚瓦廠需要具備對棕地土壤處理或消納的能力、二次污染防治措施等。由于磚瓦廠對污染土壤物消納能力的限制，棕地土壤量大面廣時，也不宜主要采用“焚燒制磚”這種處理方式。

5. 棕地中遺留的有毒有害廢物

棕地土壤可以“固化處理”嗎？

固化主要是利用水泥或某些膠凝材料，將污染土壤變成“固化塊”，從而將污染物“固定”在土壤固體介質(zhì)中，達到降低污染遷移和風險控制目的。常用的固化處理材料包括：水泥、專利材料、粉煤灰、石灰、瀝青等，其中水泥和專利材料使用比例最高。棕地的污染物主要為重金屬及半揮發(fā)性有機物，而且含量不高時，可以采用這種處理方式。

從根本上講，固化處理不是針對污染物的削減技術(shù)，處理后土壤污染物的含量和賦存形態(tài)總體上沒有變化。棕地土壤經(jīng)過固化處理后，土壤本身功能喪失，處理后土壤的去向或再利用受到很大限制。因此，棕地土壤的修復量很大時，不適合采用固化處理方式。

棕地土壤可以“淋洗處理”嗎？

土壤淋洗是采用表面活性劑、螯合劑、溶劑甚至水等淋洗劑將污染物從土壤中洗脫出來，然后采用廢水處理工藝對含有污染物的淋洗劑進行處理。棕地的污染物含量較高，而且土壤的砂土含量較高時，比較適合采用這種方法。

淋洗處理工藝相對較復雜，尤其是需要對所產(chǎn)生的廢水和泥漿進行處理，因而其處理費用很高。對于棕地土壤的“老化”污染物，采用淋洗方法的處理效果相對較差，特別是土壤粘土含量較高時，污染物牢固地吸附在土壤細小顆粒表面，采用淋洗方法很難有效地進行處理。

棕地土壤可以“植物修復”嗎？

植物修復是利用高效累積植物的生長活動，將土壤污染物吸收轉(zhuǎn)移進入植物體，然后對植物進行收割和處理，從而實現(xiàn)修復污染土壤的目的。植物修復的顯著特點是費用低、速度慢，達到修復目標往往需要幾年甚至十幾年時間。在中國，棕地修復主要是在棕地開發(fā)利用過程中進行的，允許的修復時間十分有限，通常為幾周或幾個月。因此，棕地土壤不適于采用這種方法。在國內(nèi)，植物修復目前主要用于礦山和農(nóng)田土壤修復，而用于棕地土壤修復的案例很少見。

棕地土壤可以“穩(wěn)定化處理”嗎？

穩(wěn)定化是通過改變土壤污染物的形態(tài)，削弱其遷移擴散能力，達到降低其危害風險的目的。與固化處理不同，穩(wěn)定化主要從污染物的有效性出發(fā)，通過形態(tài)轉(zhuǎn)化，將污染物轉(zhuǎn)化為不易溶解、遷移能力或毒性更小的形式。棕地土壤的污染物主要為重金屬及半揮發(fā)性有機物時，尤其是土壤本身粘土含量較高時，采用穩(wěn)定化處理這種方式是比較合適的。

事實上，穩(wěn)定化處理技術(shù)已在英、美等國家得到了數(shù)十年的發(fā)展和應(yīng)用。在國內(nèi)，穩(wěn)定化處理技術(shù)起步較晚，可喜的是通過近10年的努力，該技術(shù)在棕地土壤修復中使用最多。據(jù)不完全統(tǒng)計，到目前為止，全國范圍內(nèi)實施的棕地土壤穩(wěn)定化修復工程項目已超過100項。

棕地土壤穩(wěn)定化處理關(guān)鍵在于所使用的處理工藝、工程設(shè)備和材料。土壤破碎程度、土壤與修復藥劑混勻、修復藥劑的種類以及用量、修復設(shè)備的選擇和土壤養(yǎng)護條件等都會影響土壤穩(wěn)定化處理工程實施效果。穩(wěn)定化處理包括原位（In-situ）和異位（Ex-situ）兩種工藝。異位穩(wěn)定化處理是首先對污染土壤進行挖掘，然后在現(xiàn)場（On-site）或場外（Off-site）進行破碎、篩分，加入處理藥劑并攪拌混合等處理，所使用的設(shè)備包括具有上述功能的、可移動的一體化集成設(shè)備，也包括以挖掘機平臺的攪拌斗式混合設(shè)備。原位穩(wěn)定化處理是將修復藥劑直接注入到污染土壤中，采用原位攪拌混合設(shè)備進行處理。在現(xiàn)階段，異位穩(wěn)定化處理在國內(nèi)應(yīng)用最廣泛，這與中國現(xiàn)有技術(shù)水平和開發(fā)驅(qū)動的棕地修復項目特點密切相關(guān)。穩(wěn)定化處理材料包括：堿性材料、含磷材料、含鐵化合物、硫化物、粘土等。不同的材料其適用的土壤重金屬對象不同。由于土壤性質(zhì)不同，相同的穩(wěn)定化處理材料對同樣的重金屬，處理效果也會出現(xiàn)有利或不利的影響。

與固化處理不同，土壤經(jīng)過穩(wěn)定化處理后總體上保持了土壤本身形狀，其后續(xù)利用基本不受影響。穩(wěn)定化處理后土壤可以原位回填或作為路基材料、工程渣土（填土）、綠化用土、進行衛(wèi)生填埋或作為填埋場覆土等。

穩(wěn)定化處理不能降低土壤中污染物總量，僅改變其生物有效性和遷移性。如何評估穩(wěn)定化處理效果及環(huán)境風險至關(guān)重要。國內(nèi)外專門針對污染土壤穩(wěn)定化處理的評估方法尚未建立，目前主要參照固體廢物浸出毒性評價方法。土壤浸出評估標準（限值），目前國內(nèi)大多采用較為嚴格的地下水環(huán)境質(zhì)量標準，或根據(jù)修復后土壤的應(yīng)用場景自行制定標準并采用專家論證方式確認。

處理后土壤的用途不同，其處理要求和評估方法理應(yīng)不同。然而，現(xiàn)有的評估方法并不是與特定用途的實際處置情景相結(jié)合而建立的浸出方法。由于固化穩(wěn)定化修復技術(shù)本身特點，人們尤其關(guān)心處理后污染物在土壤中的長期穩(wěn)定性，尤其是對有機螯合劑/絡(luò)合劑、硫化物等藥劑，因此急待建立一套長期性評估指標，如對持久性、干濕交替、加速老化、酸堿侵蝕等的評估。

結(jié)論

棕地的污染物是“棕地”開發(fā)利用的環(huán)境健康隱患。棕地土壤的污染物大多處于“老化”狀態(tài)，修復難度較大。棕地修復要求采用快速方法。安全填埋、焚燒制磚、固化、淋洗、植物修復、穩(wěn)定化等修復技術(shù)對棕地土壤適用性不同。比較而言，穩(wěn)定化是棕地土壤修復最實用方法。

羅啟仕 上海市環(huán)境工程設(shè)計科學研究院有限公司副總經(jīng)理，上海環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計院副院長，上海污染場地修復工程技術(shù)研究院中心常務(wù)副主任。