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土壤修复风口将至 四大技术趋势略成主流
发布时间:2016-10-11 09:23:39| 浏览次数:

     根据场地污染特征,结合城市土地利用规划,以资源可持续利用为出发点,综合考虑社会效益、经济效益、生态和环境效益,开展污染场地土壤绿色、可持续修复,维护土地可持续利用将是土壤修复和管理未来的发展方向。

   美国经验 

  回顾美国土壤修复的发展历程,可以看到,美国从20世纪80年代开始大规模实施土壤修复。1982-1986年,美国开始实施超级基金,但土壤处理技术的高频使用使得修复费用大幅上涨。

  20世纪90年代后期,由于资金短缺,土壤修复更多地考虑了现实的因素,如经费来源、未来土地利用方式等,这使得修复技术的筛选更加灵活。同时人们认识到,在一些场地,采用非处理手段(如工程控制措施和制度控制)不失为一种有效而低廉的控制手段。因此,工程控制措施和制度控制在这一时期修复技术应用中的比例逐步提高。

  整体而言,美国土壤修复技术的发展路径为:土壤修复初期(80年代初期)较多的采用了工程控制措施及较为昂贵的污染源处理技术;修复中后期,由于修复经费短缺和基于土地利用方式的风险管理等原因,工程控制措施和制度控制开始较多的被采用。

  我国土壤修复技术发展现状

  相较于欧美40年的发展,我国土壤修复技术研究起步较晚,仍属新兴行业,尚未有很好的基础积累和技术储备。2004年北京“宋家庄事件”是开起我国土壤修复的钥匙。到目前为止,我国已成功完成了多个土壤修复工作,如北京化工三厂、红狮涂料厂、沈阳冶炼厂、唐山焦化厂、重庆天原化工厂、杭州红星化工厂、江苏的农药厂等,这些案例为我国土壤修复提供了宝贵的技术和管理经验。

  根据环保部2014年发布的《污染场地修复技术应用指南》(征求意见稿),土壤修复技术按照处置场所、原理、修复方式、污染物存在介质等方面的不同,可以有多种分类方法。

  按照处置场所,可分为原位修复(insitu)技术和异位修复(ex-situ)技术。按照“源-途径-受体”控制方式,可分为污染介质治理技术、污染途径阻断技术和受体保护技术。    

  根据相关研究机构对公开招投标项目的统计调查发现,2008-2016年,我国177个土壤修复项目中,土壤修复以污染介质治理技术为主,占比68%;污染途径阻断技术占比32%。在污染介质治理技术中,物理化学和生物技术成为主要技术,分别占比32%和27%;物理、化学单一类技术应用占比相对较小,分别为2%和7%

  从具体修复技术种类来看,填埋/阻控(32%)、固化/稳定化(23%)、矿山生态恢复(14%)成为土壤修复应用最广泛的技术,而水泥窑协同处置(5%)、氧化还原(5%)、微生物(4%)、植物修复(4%)与农业生态修复(4%)技术也是主要应用的技术。相比之下,抽提处理(3%)、土壤淋洗(1%)、化学改良(1%)、热解析(1%)、气相抽提(0.5%)与高温焚烧(0.5%)技术市场应用占比较低。

     按照处置场所分类来看,根据污染土地或污染类型的不同,我国土壤修复项目采用的处置场所比例也有不同。在上述统计的项目中,污染农田修复、矿山修复、盐碱地修复以原位修复为主,原位修复技术应用比例分别为88%、79%与100%;污染场地修复仍以异位修复为主,原位修复技术应用比例仅为33%。总体上看,仍以异位修复为主(61%),但其相对较高的成本、能耗以及清挖、转运、处置中产生二次污染风险,都是急需解决的问题

  整体来看,目前我国土壤修复使用比较成熟的技术主要是异位修复技术,原位修复技术少,尤其是污染场地中,原位修复技术大都仍处于试验和试点示范阶段。土壤修复技术中,填埋/阻控、固化/稳定化、矿山生态恢复是应用最广泛的技术。而监测自然衰减技术、多项抽提技术、电动力学修复技术、制度控制与工程控制技术等均尚未在土壤修复中应用,或仅有中试工程。

  从技术装备来看,我国修复装备研发缓慢滞后,现有的修复技术和设备主要从国外引进或者在国外引进的基础上加以改装以适应中国的土壤条件;在使用方式上有购买和租赁,其中租赁也占据了一大部分。

  我国土壤修复技术的发展趋势

  2016年5月“土十条”发布后,我国的土壤修复技术也将随之发生变化。对比美国土壤修复发展历程,可以看到,我国土壤修复的顶层路线与美国有很多共同点。由于修复资金紧缺,“土十条”强调了土地利用方式,尤其对农田修复,提出“对于轻度及中度污染耕地,采用农艺调控、替代种植等措施,降低农产品超标风险;对于重度污染耕地,采用退耕还林还草或种植结构调整”。同时,“土十条”的“预防为主、保护优先、风险管控,分类管控”思路,将更加强调风险防控技术。 

  结合“土十条”,土壤修复技术的未来发展方向及需求将主要呈现以下特点:

  (1)“风险消除”下,阻断污染扩散和/或暴露途径的安全阻控技术,工程控制措施和制度控制将越来越广泛的应用到土壤修复中。

  当前,污染场地的修复和管理对策已由早期的“消除污染物”转向了更加经济、合理、有效的“风险消除”。污染场地风险管理强调源—暴露途径—受体链的综合管理,采取安全措施阻止污染扩散和阻断暴露途径是风险管理框架中可行且经济有效的手段,如当污染暴露途径以室内蒸气入侵为主时,可以考虑在污染区域建筑物底部混凝土下方铺设蒸气密封土工膜,以阻断蒸气吸入暴露途径;当以接触表层污染土壤为主要暴露途径时,可以考虑在污染土层上方浇注水泥地面或铺设一定厚度的干净土壤来阻隔土壤直接接触途径。

  当然由于采取了阻隔措施,对建筑物的构建也会提出相应限制和要求。“土十条”治理土壤污染,是个“大治理”过程,强调的是风险管控。未来,风险管控措施会在我国污染场地修复和管理中占有越来越大的比重。

  (2)原位修复技术将替代异位修复技术,成为土壤修复的主力军。

  “土十条”中提出,“治理与修复工程原则上在原址进行,并采取必要措施防止污染土壤挖掘、堆存等造成二次污染”。借鉴美国等发达国家土壤修复的治理经验,我国土壤修复必然将从异位修复向原位修复过度,并成为土壤修复的主力军。

  (3)可大面积规模化应用的区域适应性技术及装备将成为农田修复的技术方向。

  与发达国家比较,我国农业土壤和耕地资源较为缺乏,因此我国农田修复技术发展,需更多关注农田土壤的安全生产能力,以保障我国的耕地红线。

  近年来,我国土壤和环境技术研发人员重点研发了植物修复、作物阻控、化学调控、农艺调控等控制和修复技术。但修复技术存在成本偏高、影响农业生产,难以大面积规模化应用的问题。

  以上所述技术尚以研究报道和小规模应用示范为主,大范围推广与规模化应用尚待加强。其次,从适用性技术研发-验证-应用的链式体系出发,技术研发主力军科研院所和高校,与技术推广和产业化的行业龙头企业脱节,大量技术产品效果难以在田间尺度验证,并难以转化为规模化、工程化应用技术。另外,农田污染治理技术必须能够大面积实施,必须与农业生产本身相结合,不误农时、不改变农民的生产习惯,必须低成本、可操作性强。

  因此,我国农田污染修复不能照搬国外技术,必须自主发展,当前应加强适合我国农田污染状况的可大面积规模化应用的区域适应性技术产品的优化与提升、以及相关修复设备包括修复材料生产和修复植物处理处置装备的研发。

  (4)基于设备化的快速场地污染土壤修复技术发展。

  土壤修复技术的应用在很大程度上依赖于修复设备和监测设备的支撑,设备化的修复技术是土壤修复走向市场化和产业化的基础。植物修复后的植物资源化利用、微生物修复的菌剂制备、有机污染土壤的热脱附或蒸气浸提、重金属污染土壤的淋洗或固化-稳定化、修复过程及修复后环境监测等都需要设备。尤其是对城市工业遗留的污染场地,因其特殊位置和土地再开发利用的要求,需要快速、高效的物化修复技术与设备。开发与应用基于设备化的场地污染土壤的快速修复技术是一种发展趋势。

  综上,根据场地污染特征,结合城市土地利用规划,以资源可持续利用为出发点,综合考虑社会效益、经济效益、生态和环境效益,开展污染场地土壤绿色、可持续修复,维护土地可持续利用将是土壤修复和管理未来的发展方向
      文章链接:中国环保在线
  

 
 
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