近年來，隨著城市化進程的加快，城市遺留的大型污染場地土壤和地下水污染問題尤為突出，開發再利用過程中的環境與人體健康風險較高。大型污染場地具有分布范圍廣、占地面積大、污染情況復雜等特點，開發再利用過程中面臨著重修復輕調查、修復技術類型單一、二次污染防控難度大等問題，在大型場地開發再利用問題分析的基礎上，提出了基于綠色可持續修復理念的相應對策。以北京焦化廠為例，介紹了該場地在修復和開發再利用過程中通過開展場地補充調查、采用多技術集成修復、加強二次污染防控和建立公眾參與機制等方面，開展綠色可持續修復的實踐。
隨著我國城市化的快速發展和“退二進三”產業結構的調整，大批高污染高能耗的工礦企業相繼關閉、搬遷，在城市及周邊地區產生了大量的遺留場地。據不完全統計，我國面積大于1萬m2的污染地塊超過50萬塊。遺留的污染場地大多存在較嚴重的土壤和地下水污染問題。2014年《全國土壤污染狀況調查公報》顯示，調查的工礦業廢棄場地超標點位占34.9%，對環境和人體健康具有較大風險。國內的大型污染場地數量眾多、占地面積大、污染情況復雜，導致該類場地在修復治理過程中難度和風險較高。歐美等發達國家在污染場地修復方面的研究起步較早，積累了豐富的修復和管理經驗。因此，加強對大型污染場地修復過程中的問題梳理和經驗總結，充分借鑒國外先進修復技術與理念，可推動污染場地修復產業健康發展。
1 我國大型污染場地特點
1.1 分布范圍廣，涉及行業多
大型污染場地地域、行業、工程規模分布特征見圖1。從圖1可以看出，我國大型污染場地分布范圍廣，在京津冀、長江經濟帶、珠江三角洲等經濟發達地區呈集群式分布，依據調研的大型污染場地數據分析，華北和華東地區的數量占65%。大型污染場地主要涉及化工、鋼鐵、焦化、農藥等行業，其中化工類(包括石油化工、化學溶劑和涂料等)大型污染場地數量占42%，農藥類占31%，鋼鐵類占23%。從修復規模分析，化工和農藥類場地修復土方量分別占41%和25%；盡管焦化類場地數量僅占4%，但是修復土方量占19%，單體工程規模巨大。
圖1 大型污染場地地域、行業、工程規模分布特征
Fig.1 Distribution acteristics of large-scale polluted sites by region, industry and project scale
我國大型污染場地在華北和華東地區數量較多，一方面是由于該區域經濟發達、大型企業數量多；另一方面是由于該區域是我國污染場地修復的先行區，率先暴露出污染地塊。隨著“退二進三”的產業結構調整和污染場地治理行業逐級向華南、中西部和東北等地區發展推進，這些地區的污染場地數量、工程規模等占比會大幅增加，成為新的熱點區域。
1.2 占地面積大，環境風險高
相比于小型污染場地，大型污染場地的面積為上萬至幾十萬m2，需修復土方量從幾十萬到上百萬m3不等。我國典型大型污染場地部分案例如表1所示。從表1可以看出，占地面積10萬～100萬m2大型污染場地占55%，100萬m2以上的占15%；修復土方量大于10萬m3大型污染場地占81%。大型污染場地占地面積和修復工程量巨大，且一般位于市區，附近敏感點較多，因邊界范圍廣，對場地污染物遷移擴散的防控難度較大。目前大型污染場地以異位修復技術為主，因修復工程量巨大，在開挖、運輸和治理等過程中易產生二次污染，再開發利用的健康和環境風險較高。
表1 我國典型大型污染場地部分案例
Table 1 Some cases of typical large-scale polluted sites in China
1.3 跨介質污染普遍，污染情況復雜
大型污染場地多為老舊工業企業搬遷遺留，因歷史上企業生產過程中工藝技術陳舊、管理水平較低、環保設施落后等問題，經過多年的生產活動，對場地的土壤和地下水造成不同程度的污染。場地中的污染物由于自身性質的不同，呈現出不同的水平和垂直分布特征。遷移性較弱的污染物(如多環芳烴等)常分布在土壤表層，呈點狀或塊狀分布；遷移性強的污染物(如苯系物、氯代烴等)跨介質污染普遍，往往在土壤和地下水中同時存在。如北京焦化廠污染場地中苯并[a]芘超標點位分布在土壤深度0～9 m，9 m以下沒有超標點位；而苯系物污染深度較大，地下0～15 m的范圍都有分布；苯系物和苯并[a]芘呈明顯的分層分布特征。
1.4 污染物種類多，污染嚴重
大型污染場地污染物組成復雜多樣，包括重金屬、農藥、石油烴、多環芳烴、多氯聯苯和各種有機溶劑等(表1)，且部分場地為多種污染物并存的復合型污染或存在非水相液體(NAPL)等。以天津農藥廠污染場地為例，檢出超標污染物主要有揮發性有機物(VOCs)、溶解性揮發性有機物(SVOCs)和農藥，其中VOCs有9種，主要為苯系物；SVOCs有10種，主要為多環芳烴類物質；農藥有5種，分別為甲拌磷、對硫磷等。污染物最大濃度超過場地風險值近2 000倍，污染情況嚴重。不同行業污染場地的典型污染物各有特點，如焦化場地典型污染物有多環芳烴和苯系物；有機氯農藥類場地典型污染物有氯代烴類、六六六和DDT等；鋼鐵行業典型污染物為多環芳烴、苯系物和重金屬等。
2 大型污染場地開發再利用面臨的問題
2.1 重修復，輕調查
污染場地調查是環境風險評估的前提，更是污染場地修復治理的重要基礎。目前，國內外污染場地調查費用的投入相差較大。2017年歐盟委員會提交的報告顯示，國外污染場地調查費用約占整個場地修復投入的20%，而我國用于污染場地調查的費用僅占1%～3%。調查費用不足直接影響到場地調查的精度和調查范圍，導致對污染場地的情況刻畫不充分。此外，污染場地調查與修復實施間隔時間長的狀況較為普遍，少則1年，多則3～5年，時效性較差。以北京某焦化廠為例，2007年進行場地調查評估，2013年對污染場地進行修復，間隔時間過長可能會導致污染情況發生較大變化，之前確定的修復范圍或污染程度不準確。污染場地調查不準確會影響修復方案的設計，可能導致過度修復或修復不足，造成修復成本增加或工期延誤。
2.2 修復技術類型單一，原位修復技術應用率低
目前國內大型污染場地土壤和地下水污染防治及技術研發等方面仍處于初級階段，修復技術仍不成熟，但因城市建設再開發土地流轉周期緊，導致目前的污染場地修復“一刀切”現象嚴重。對表1中大型污染場地的應用修復技術分析顯示，能量密集型異位修復技術在大型污染場地治理過程中應用廣泛，其中熱脫附技術應用頻率最高，占37%，熱脫附和水泥窯協同處置等能量密集型修復技術占54%。目前大型污染場地仍以異位修復技術為主，占84%，原位微生物、原位熱脫附和原位化學氧化/還原等集成修復技術應用頻率較低(圖2)。
圖2 典型大型污染場地修復技術應用情況
Fig.2 Application of remediation technology in typical large-scale polluted sites
2.3 二次污染防控難度大
搬遷遺留的大型污染場地位于市區或周邊，因邊界范圍大，周圍敏感點較多，VOCs類污染物空氣擴散防控難度大。目前大型污染場地主要以異位修復技術為主，開挖、運輸、暫存和預處理等過程均會導致二次污染產生，場地覆膜或膜結構車間隔離難以抑制污染物的揮發。如杭州農藥廠開挖過程中雖然覆蓋了2萬m2的充氣大棚，附近居民仍不能擺脫異味的影響。修復工程實施過程中，缺乏有效的防控技術、藥劑和專業裝備，是導致二次污染防控效果差的主要原因。此外，針對場地中存在的二次污染物，特別是農藥類污染場地中眾多異味物質的識別和評價方法較為缺乏，導致無法有效進行有針對性的防控和評價，這也是導致二次污染防控難度大的重要原因。
2.4 公眾參與度低
目前國內污染場地修復過程公眾參與度低，普遍對污染場地修復治理缺乏了解。在場地修復治理過程中，擁有健全的信息交流溝通渠道和機制，可避免由于公眾的疑慮和恐慌，影響場地修復工程的順利進行。在美國“超級基金”項目中，污染場地附近公眾可參與到場地修復的決策中，可幫助環保局收集該場地信息，在運作過程的每個階段，公眾都有發言權。所以借鑒國外場地修復公眾參與經驗，健全國內的污染場地公眾參與機制，增加公眾的參與度，在大型污染場地修復治理過程中十分重要。
3 主要對策
污染場地修復理念先后經歷了基于標準和基于風險修復2個階段。基于標準修復,因嚴格的“一刀切”帶來了過度修復問題；基于風險修復,沒有定量考慮修復本身所帶來的二次影響，包括資源和能源的消耗、二次污染等，造成了二次污染問題，主要是空氣污染。近年來，在歐美等發達國家和地區，綜合考慮環境、社會、經濟影響的綠色可持續修復理念逐漸興起。按照美國洲際技術與管理委員會(Interstate Technology and Regulatory Council, ITRC)的定義，綠色可持續修復是針對特定場地，采用產品、工藝、技術和規程來降低受體的環境風險，同時實現環境效益、社會目標和經濟影響三者的平衡。與只考慮修復工程時間和經濟成本的傳統理念不同，綠色可持續修復考慮全生命周期修復行為對環境、社會和經濟的綜合影響，強調在修復的各階段多方面融入可持續理念，可有效防止過度修復和二次污染問題。特別是大型污染場地，由于修復周期長，再開發用途多樣，更需要貫徹綠色可持續修復理念，采用全生命周期方法評估修復的可持續性。
3.1 精準污染場地調查
精準污染場地調查是實施綠色可持續修復的先決條件，特別是大型污染場地，其污染情況復雜，調查難度高。首先，應加大場地調查的投入，對場地的污染物種類和分布范圍、水文地質、地球化學等情況開展詳細調查，為后續的精細化修復提供有力支撐和依據。其次，傳統的采樣技術和實驗室分析導致大型污染場地的調查時間長、成本高、調查分辨率低，難以滿足確定污染和修復范圍的精度要求。對于大型污染場地，數據質量不僅僅完全等同于精度高，由于數據的實驗室分析費用昂貴，因此運用大量低成本的快速檢測數據有助于提高調查的分辨率。如運用Triad三元法，采用便攜式X射線熒光儀(FPXRF)、光電離子傳感器(PID)等快速檢測設備，利用其檢測成本低、時間短的特點，在現場進行大量的快速檢測，使整個污染場地調查過程動態化，提高調查的分辨率和精度。基于快速檢測結果，不斷調整工作計劃，挑選部分有代表性的樣品，采用室內傳統化學分析方法進行驗證性分析，可大幅減少化學分析的樣品量和試劑消耗量，降低分析檢測過程中能源的消耗和污染物的排放，同時縮短檢測時間、降低分析檢測成本，以達到省時、省錢，降低調查不確定性的目的。
3.2 建立基于再開發利用需求的修復模式
參照美國可持續修復論壇(Sustainable Remediation Forum, SURF)制定的綠色可持續修復評估框架，修復技術的選擇需考慮場地的未來用途，在可能及有效的情況下支持采用低能耗技術，減少溫室氣體排放，支持采用擾動小的原位技術等，大型污染場地的修復要綜合考慮場地再開發用途和土地流轉周期等要素，采取分類、分區治理模式，構建風險管控、原位/異位修復技術并重的綠色可持續修復技術體系。首先，針對大型污染場地的再開發用途較為多樣的特點，可分為居住用地、商業用地、文教用地、公用設施、公園綠地等，根據再開發用途分別制定不同的修復目標，進而選用不同的修復技術。其次，針對大型污染場地的開發周期較長的特點，從幾年到十幾年不等，應采用不同的修復模式。對于不著急開發、風險較小的地塊采用風險管控的方式治理，如東方化工廠土壤修復項目僅對重度和中度污染區域進行修復，其余土地直接綠化，以避免過度修復；對于需要修復、且修復時間較充裕的地塊，可優先考慮環境影響足跡小和利用再生能源的修復技術，如首鋼原址不急于開發的地塊，采用原位生物修復技術，在減少場地擾動的情況下達到場地的修復效果；對于著急開發且需采用高能耗修復技術的地塊，在修復過程中盡量采用節能技術，降低修復技術能耗，如對熱脫附技術采用能量梯級利用和余熱回用，實現能量的充分利用。
3.3 建立健全二次污染防控體系
減少二次污染是綠色可持續修復理念的一個最重要的目的。在一定情況下二次污染帶來的負面效應可能遠超修復本身帶來的正面效應[27]。綠色可持續修復評估框架在防控二次污染方面有以下要求：減少氣味、噪音和光干擾；修復工程需要評估整個修復過程對社區當前、潛在和可能的人類健康風險，包括承包商和公眾，避免加重對社區環境和人體健康的影響。因此，二次污染防控應采取多種舉措，解決如場地修復中最常見的異味擾民等問題。在防控技術上，建立源—途徑—受體的全過程二次污染防控體系，重點開發和應用高效源清除-過程阻斷削減技術、裝備和藥劑；在制度上，建立區域預警和場區預警兩級預警及響應聯動機制，根據項目所在區域的大環境空氣質量，在修復過程中有針對性地采取措施，當區域環境空氣質量較好時，重點關注場區周邊的環境空氣質量，并依此設計不同的響應等級，確定項目停工、有限施工或正常施工模式。
3.4 構建多渠道的公眾參與機制
公眾參與是綠色可持續修復理念的重要組成內容。綠色可持續修復評估框架中關于公眾參與的相關指標為：讓利益相關者參與決策過程，提高公眾參與度，并讓公眾了解和接受修復工程長期實施過程帶來的限制；保持或擴大開放空間；通過公眾宣傳和開放項目信息，提高項目在社區的信譽。對于大型污染場地，涉及的利益相關者眾多，建立有效的信息發布渠道，在污染地塊修復全過程中加強信息公開，保障公眾知情權，讓利益相關者參與決策過程，提高公眾參與和滿意度，可為實現場地修復的社會可持續性創造有利條件[28]。國外的經驗表明，加強公眾參與，有利于對修復過程的監管，便于監督、發現及解決問題，消除誤解[29-30]。如美國在污染場地修復再開發過程中，制定以社區為基礎的計劃項目，吸引并鼓勵公眾和社區居民參與，同時公眾還可行使監督權，及時發現潛在污染場地，監督污染場地的治理修復，增強污染場地及其再開發過程的安全性。因此，應建立多渠道公眾參與機制，以加強公眾參與，如通過調查問卷、熱線電話的形式了解公眾的疑慮，通過網站、場地開放日、接待室等實時公開場地治理信息，便于公眾了解場地修復進程，引導公眾參與污染場地修復。
4 北京焦化廠場地修復項目
北京焦化廠位于北京市東南郊，占地面積約135萬m2，污染物主要為VOCs和SVOCs，污染深度達18 m，污染土壤總量約213萬m3。2006年企業全面停產，2007年進行污染場地調查，2013年開始污染場地修復治理工程。該項目曾是我國最大的單體修復項目，是典型的大型污染場地。盡管我國綠色可持續修復發展較晚，目前仍處于起步階段，但是北京焦化廠修復項目在污染場地調查、精細化修復、二次污染防控和公眾參與等方面初步體現了綠色可持續修復理念，其修復治理經驗為我國大型污染場地綠色可持續修復提供了可參考的樣本。
4.1 進行場地補充調查，明確污染物分布特征
實施綠色可持續修復要求更精確地界定污染范圍。北京焦化廠作為具有50多年工業發展史的老工業基地，場地環境及污染物狀況復雜，給污染場地的調查評估帶來極大困難。于2007年進行該廠污染場地調查，為準確掌握污染邊界，在場地修復開始前，進行了場地補充調查：1)結合場地功能分區、先前場地調查報告及施工工序，采取分區、分層采樣調查，確保最佳的采樣方案和數據質量等；2)對污染邊界不確定區域采用5 m×5 m采樣密度，明確場地中不同污染物污染狀況和分布特征，降低調查的不確定性，劃分單純VOCs、SVOCs和二者復合污染等不同的區域，以指導后續精細開挖和修復治理。
4.2 多技術集成精細化修復應用
減少能源消耗和提倡使用破壞或降解污染物的修復技術是綠色可持續修復的原則。北京焦化廠項目在修復模式上，結合后期開挖地基建設保障性住房和公租房，采用原地異位修復；在修復技術上，采用逐級熱脫附集成技術(圖3)。對于低濃度苯污染土壤采用常溫熱脫附技術；對于低濃度苯、萘復合污染土壤采用低能耗的熱強化常溫熱脫附技術；對于中/高濃度苯、萘復合污染土壤采用中能耗的低溫熱脫附技術；對于多環芳烴污染土壤采用高能耗的高溫熱脫附技術；利用高溫熱脫附的余熱進行熱強化常溫熱脫附，實現余熱回用，提高能源利用效率。通過采用精細化熱脫附集成修復技術，大幅減少了高溫熱脫附技術處理的土方量，降低了能耗和環境足跡，提高了能源利用效率。
圖3 能量密度逐級熱脫附技術流程
Fig.3 Flow t of stepwise thermal desorption technology based on energy density
4.3 加強二次污染防治管控
二次污染防控是綠色可持續修復中環境和經濟可持續性的重要體現。北京焦化廠項目從技術和制度兩方面對二次污染進行有效防控：1)技術和工程措施方面，采用噴施泡沫抑制劑的方式控制開挖過程中VOCs的揮發；減少開挖作業面，并對開挖形成的基坑底部或側壁及時采用高密度聚乙烯(HDPE)膜覆蓋；采用密閉車輛運輸污染土壤；污染土壤的暫存和預處理均在配備尾氣處理系統的膜結構車間中進行；最終形成一套針對開挖、運輸、暫存和預處理等二次污染重點防控環節的控制技術體系，減少和避免產生二次污染。2)制度方面，建立了基于PID和周邊環境敏感點日常監測相結合的二次污染三級預警響應機制(表2)，縮短響應時間和檢測成本。
表2 場區邊界PID監測(舉例)
Table 2 The PID values at site boundaries(as an example)
注：A代表現場照常施工;B代表減少開挖作業面，加強環保措施；C代表停止施工并查找污染源，直至消除風險。
4.4 建立公眾參與機制
公眾滿意度是評價社會可持續性的重要指標，加強公眾參與，保障知情權是提高公眾滿意度的前提。在場地修復治理過程中，建立了線上和線下的公眾的參與方式。線上方面，建立北京焦化廠污染場地修復項目專項網站，公布項目基本情況以及各種監測、檢測數據，做到信息公開透明，便于政府相關部門和公眾及時了解項目的實施情況，充分保障公眾知情權。線下方面，項目部建立民眾接待互動機制，組織公眾代表進入現場參觀，并針對現場施工過程、處理設施與設備的運行管理等環節進行講解，打消公眾的疑慮；對公眾進行問卷調查和定期回訪，做好溝通與解釋等工作，并做好回訪記錄，提高公眾參與度和滿意度；加強與各高校、科研院所及同行單位交流，吸取外部先進的經驗，完善項目管理，為實現場地修復的社會可持續性創造條件。
5 展望
目前，我國大型污染場地土壤和地下水的綠色可持續修復模式仍處于起步階段，綠色可持續修復理念在場地調查、風險評估及修復技術的研究和應用等環節仍存在較大的提升空間。隨著科學技術的發展和場地調查、風險評估方法的完善，針對污染復雜的大型污染場地環境狀況高精度、全覆蓋的快速診斷能力將會不斷提高，綜合考慮土壤、地下水潛在受體污染和社會、經濟及環境效應的影響，以達到凈效益最大化的綠色可持續修復模式，將是未來大型污染場地開發再利用的發展方向。
