重金属污染场地风险评估与治理技术体系研究.pdf

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1、重金属污染场地风险评估与治理技术体 系研 究张广鑫 固废处置与处理 重金属污染场地风险评估与治理技术体系 研究 St u d y o n Ris k As s e s s men t a n d Re me dia t i o n Te c h n o l o g i e s o f He a v y Me t a l Co n t a mi n a t e d Si t e s 张广鑫，邵春岩，陈辉(沈阳环境科学研究院，辽宁沈阳1 1 0 0 1 6)摘要：在对发达国家污染场地风险评估与治理修复技术方法进行分析的基础上，针对我国重金属污染场地的实 际特点，通过调查、分析、实践、优化等方式，对

2、风险评估与治理修复技术开展 了系统研 究，对风险评估技术在我国 的实际应用以及治理修复技术体系的构建提 出了模型优化、技术路线优化等相关建议，提 出了以浸 出浓度为基础依据 初步构建重金属污染场地理修复技术体 系，并针对治理修复技术的国内产业化分析 了技术标准、技术开发应用、市场 引导、政府监管等关键影响因素。关键词：重金属；污染场地；风险评估；治理修 复 中图分类号：X 5 3 文献标识码：A Ab s t r a c t：B a s e d o n a n a l y z i n g t h e ri s k a s s e s s me n t a n d r e me d i a t

3、i o n t e c h n o l o g i e s o f t h e d e v e l o p e d c o u n t ri e s a n d t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f d o me s t i c h e a v y me t a l c o n t a mi n a t e d s i t e s，we d o s o me s y s t e ma t i c r e s e a r c h o n t h e r i s k a s s e s s me n t a n d r e me d i a t i o n

4、 t e c h n o l o g i e s b y i n v e s t i g a t i o n，a n aly s i s，p r a c t i c e a n d o p t i mi z a t i o n T h i s p a p e r s u g g e s t s mo d e l o p t i mi z a t i o n，t e c h n i c al r o u t e o p t i mi z a t i o n a n d o t h e r r e c o mme n d a t i o n s f o r t h e a p p l i c a

5、t i o n o f r i s k a s s e s s me n t t e c h n o l o g y a n d t h e f o r ma t i o n o f r e me d i a t i o n t e c h n o l o gy s y s t e m i n C h i n a，als o p r o p o s e s t h a t t a k i n g t h e l e a c h i n g c o n c e n t r a t i o n a s b a s i s t o b u i l d u p t h e h e a v y me t

6、 al c o n t a mi n a t e d s i t e s r e me d i a t i o n t e c h n o l o gy s y s t e m，a n aly s e s t h e t e c h n i c al s t an d a r d s，t e c h n o l o gy d e v e l o p me n t an d a p p l i c a t i o n，ma r k e t l e a d i n g，g o v e r n me n t r e g u l a t i o n a n d o t h e r k e y i mp

7、 a c t f a c t o r s o f t h e r e me d i a t i o n t e c h n o l o g y d o me s t i c i n d u s t riali z a t i o n Ke y wo r ds：He a v y Me t a l s；C o n t a mi n a t e d S i t e s；Ri s k As s e s s me n t；Re me d i a t i o n CL C n u mb e r：X5 3 污染场地的环境管理已经成为世界各国都面 临的环境问题，也越来越受到环境保护部门的重 视。多数发达国家通

8、过立法来规范污染场地的环 境管理，形成了法律体系和管理制度，并通过开 展大量 的治理修复技术研究与实践，形成 了较为 完善的治理修复技术体系。近几年来，我国重金 属污染事件频发，引起 了我国政府 的高度重视。为此国家出台了 重金属污染综合防治“十二 五”规划及配套的监管措施，其中重金属污染 场地的治理修复是规划的核心内容之一。鉴于国 家对于重金属污染场地的高度重视及国内治理修 复市场对技术的迫切需求，现对我国重金属风险 评估及治理修复技术领域急需解决的相关问题进 行分析与探讨。1 重金属污染场地风险评估技术方法分析 美 国颁布了 综合环境响应、补偿和责任法 案、超基金修正与再授权法、超级基金场

9、 地风险评估导则、场地土壤清理指南B-sI，欧洲各国也颁布了如 污染场地风险评估技术方 法、污染场地暴露评估模型、土壤中污 染物人体健康毒理评价等技术文件，各国均 形成了各自的风险评估技术体系。对欧美发达国 家污染场地土壤的风险评估技术方法的研究发 收稿日期：2 0 1 2 0 4 1 5 作者简介：张广鑫(1 9 8 1 一)男，硕士、工程师。研究方向：污染场地环境调查、风险评估、治理修复。一3 7 环境保护科学第3 8 卷第6 期2 0 1 2 年1 2 月 现，目前发达国家在场地土壤污染风险评估采用 技术框架基本一致，即污染识别、暴露评估、毒 性评估、风险表征。风险评估作为污染场地全过

10、程管理中的重要组成部分，可以为管理者和决策 者提供环境风险的定量化指标，同时提出相应 的 合理I生 修复目标，为场地的治理修复提供依据。在现阶段土壤及场地相关环境标准的制修订、污 染场地风险值的计算、治理修复中的目 标值制定 中均起着极其重要的作用。我 国在重 金属污染场地 的风 险评 估方面，已经开始 由监测确定 污染物浓度及分布特征，逐渐发展 为依据 特定模 式和方法进行定量风 险 表征与评估，取得了较好成果。目前普遍使用 的风险评估方法一般是对发达国家风险评估方 法 的研究 总结，并 利用其风险评价模型及相关 参数进行模 拟计算，从 而定量表征场地 的环境 风 险，最 终环境风险与污染物

11、在土壤 中绝对浓 度、毒性参数及各种暴露途径的相关参数直接 关联。但 通过研究发现，风险评估技术在我 国 的应用仍存在一些问题，如对于某些未降低浓 度但切 断暴露途径的技术工程措施，现有方法 不 能客观地表征风 险的降低，难 以完全体 现其 实施效果；重金属不 同形态下 的迁移性及生物毒 性存 在差 异，环境条件改变时形成 的风 险也不 同，现有方法在形态方面的考虑仍不充分；对于 某些场地参数，各国的规定也有一定差别。2 对于风险评估技术在实际应用中的建议 2 1 重金属污染场地治理修复目标的确定 风险评估中关于治理 目标 的确定是通过计算 致癌风险、非致癌风险和保护地下水的土壤修复 限值而确

12、定，反映为重金属绝对浓度，但重金属 在土壤 中以不同的形态存在(如残渣态、有机结 合态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、可交 换态、水溶态等)时的环境与生物毒性不同，绝 对浓度值不能充分反映风险的改变。在污染场地 的治理修复工程中，治理修复 目标是一项复合性 内容，应充分考虑采用的治理修复_丁艺与措施，应通过风险评估对 目标进行判定及相应的修订。因此建议在 目标制定过程中，在现有方式的基础 上应适当结合浸出浓度指标，作以辅助或佐证。一3 8 2 2 居住模式下的风险评估模型优化 针对我 国居住环境 中的场 地条件在受体密 度、土壤暴露率等参数与欧美国家的差别，以及 随着我国建筑业的发展，建筑地

13、下室防水防渗功 能 E t 渐完善，可有效阻断重金属迁移等因素，建 议对居住模式 的风险评估模型进行系统研究，在 原方法基础上优化建立有中国特色的居住用地风 险评估模型与相关参数。2 3 增加重金属污染场地风 险评估的敏感因素 修正因子 场地区域的敏感环境因素对风险评估的结果 也将具有重要影响，相同面积 的场地如在环境敏 感 区应提出更严格的修复 目标要求，因此在风险 评估方法中应增加敏感因素修正因子，在充分考 虑环境敏感因素的前提下开展风险评估，从而能 够更加全面、系统地反映环境风险，进而制订科 学、安全的治理修复目标和宏观管理 目 标。3 我国重金属污染场地治理修复技术分析 3 1 重金属

14、污染场地治理修复技术分类 从技术原理与工程应用角度出发，重金属污 染场地治理修复技术可分为分离技术、固化稳定 化技术和阻隔技术3 大类。其 中分离技术是将重 金属从污染土壤中分离出来，根据具体分离手段 又可分为如淋洗技术、电动淋洗技术、热解析技 术、植物修复技术等；固化稳定化技术是通过物 理、化学或生物方法控制重金属的可迁移性或改 变赋存价态以降低其毒性 的治理修复技术，根据 固化稳定化技术手段 的不同又可分为化学 固化、水泥窑固化、熔融固化等技术；阻隔技术是将污 染土壤或重金属离子封闭于特定空间，以阻隔其 迁移暴露途径的技术，具体又可分为物理阻隔、化学阻隔等技术。鉴于将重金属从污染土壤中分

15、离出来的成本较高，固化稳定化技术和阻隔技术 的研究与应用较为普遍。3 _ 2 我国重金属污染场地治理修复技术应用现状 近年来，我国在重金属污染场地治理修复领 域开展了很 多有针对性的实践和探索，也取得 了 一些成功的经验“。在固化稳定化技术方面，开展 了原地异位化学稳定化技术、异地异位化学 稳定化技术、水泥窑固化技术的工程应用。在阻 重金属污染场地风险评估与治理技术体系研究张广鑫 隔技术方面，开展了原位化学阻隔技术、原位物 理阻 隔技术、异位物理 阻隔封存技术 的工程应 用。在分离技术方面，开展复合重金属污染的砂 性土壤淋洗技术、六价铬污染土壤的淋洗技术及 砷污染土壤的植物修复技术的应用。虽然

16、技术研 发已经有了长足的进步，但是在设施设备及规模 化应用实践上仍为起步阶段。目前，我国重金属污染场地治理修复技术的 应用主要关注的是保障开发场地范围内的环境安 全，并且过于侧重经济可行性，缺乏可持续发展 的系统考虑。为实现我国重金属污染场地治理修 复行业的健康发展，保障人群健康，应关注绿色 治理修复技术的开发和应用，以应对目前 日 益严 重的现实问题，如针对高浓度汞污染土壤开发热 解析技术进行分离再利用；针对铬污染土壤开发 化学解毒与水泥窑固化技术；针对有色矿山的污 染场地开发高效的植物修复技术；针对复合重金 属污染场地土壤开发熔融固化技术；针对环境事故 导致的重金属污染场地开发应急污染控制

17、技术。4 我 国重金属污染场地治理修复技术体 系构 建 4 1 重金属污染场地治理修复技术路线选择 从环境风险管理的角度出发，重金属污染场 地治理修复技术路线有3 种类型。(1)将场地中重金属的绝对浓度降至标准限 值以下，这种方式最安全，但成本也最高。将重金 属的绝对浓度降至标准限值以下有两种方法，一种 是将重金属从场地土壤中分离出去，另一种是将超 标的污染土壤从场地中移出进行异地处置。(2)将场地的污染土壤稳定化处理，控制 污染土壤中重金属的迁移，使其浸出浓度低于地 表水或地下水环境质量标准，从而降低乃至消除 其环境风险。同时在场地上层进行客土，避免地 上人群与其直接接触，同时在稳定化后的土

18、壤和 上层客土之间采取化学或物理阻隔措施，防止重 金属 向上层土壤的迁移和富集。(3)将场地的污染 土壤用物理或化学方法 进行封闭阻隔，并用客土对地表进行完全覆盖，阻断了污染土壤对人的暴露，又避免了降水过程 对地下水的进一步污染。从环境风险的角度考虑，3 种技术路线实现 均可保障地上人群的当期安全，但从长期考虑第 三种路线缺乏可持续性，当期投入较小后期维护 和监管成本较高，较适用于矿山污染场地的治 理，不适用于城市用地的治理修复。第一种路线 虽然可保障场地绝对安全，但治理成本太高，在 某种程度上也限制其应用。鉴于上述原因，国 内外重金属污染 场地治理修复 中基本上是 以第 二种技术路线为主，以

19、第一种和第三种技术路 线为辅。4 _ 2 重金属污染场地治理修复技术体系初步构建 在我国重金属污染场地治理修复技术标准体 系尚未建立之前，在重金属污染场地治理修复的 实践中，可以参照固体废物管理和水环境管理方 面的有关重金属的控制标准值，并借鉴国外污染 土壤重金属控制限值，初步构建重金属污染场地 治理修复技术体系。对于重金属浸出浓度高于危险废物浸出毒性 鉴别标准的污染土壤，必须进行清挖，并委托具 有危险废物经营许可证的单位进行安全处置。对于重金属浸出浓度低于危险废物浸出毒性 鉴别标准，但高于污水综合排放标准的污染土 壤，进行固化稳定化或分离处理，将其浸出浓度 降至污水综合排放标准以下(有条件时

20、也可降至 地表水或地下水级标准值以下)，然后进行原 地或异地隔离封存。对 于重金属浸 出浓度 低于污水综合排 放标 准，但高于地表水或地下水质量级标准的污染 土壤，可进行原地或异地隔离填埋，也可进行 固 化稳定化处理，将其浸出浓度降至地表水或地下 水级标准值以下，进行集中回填，但上层必须 覆盖无污染新土。对于重金属浸出浓度低于地表水环境质量标 准或地下水质量级标准的污染土壤，但重金属绝 对含量浓度高于部分省市修复目 标值的污染土壤，建议进行居住或工业用地开发时土壤不直接裸露。对于重金属浸出浓度低于地表水环境质量标 准或地下水质量级标准的污染土壤，且重金属 绝对含量浓度低于土壤重金属修复 目标值

21、的土 壤，在进行居住或工业用地开发时可视为未受污 染的土壤。一3 9 环境保护科学第3 8 卷第6 期2 0 1 2 年1 2 月 5 我国治理修复技术产业化的影响因素分析 5 1 技术标准体系的建立与完善 到目前为止，我国尚未完整建立起污染场地 治理修复技术标准体系，这是制约治理修复产业 快速健康发展的首要因素。治理修复过程中很难 将重金属完全从土壤中分离出来，而有机污染场 地则可通过去除和销毁土壤中的有机污染物来实 现场地的治理修复，因此科学、合理、可行的治 理修复技术标准，对于重金属污染场地治理修复 产业的健康发展更显重要。5 2 技术应用的可靠验证 污染场地的治理修复涉及到场地的环境条

22、 件、污染程度、重金属的存在形态等关键因素，上述因素决定了场地污染的多样性，也对治理修 复技术的适用性提出了更高要求。所以在特定场 地上应用已有的成熟技术时，必须进行可靠 的技 术应用验证，这样才能取得针对性成效。5 3 市场需求的正确引导 污染场地治理修复必须经得住历史考验，尤 其是重金属污染场地更是如此。重金属在未从污 染土壤中分离之前，一直存在于土壤中，且其迁 移性也会因周边环境的变化而改变。因此在治理 修复过程中，要遵照可持续绿色发展理念，既要 保障场地的环境安全，又要防控二次污染，不要 只做到“污染物搬家”或“污染物休眠”就停 止。正确的市场引导是一个产业健康发展的基 石，重金属污染

23、场地治理修复产业的健康发展更 是如此。5 4 经济可行的技术开发 经济可行是一个产业健康发展的前提条件。在重金属污染场地治理修复领域，结合当地产业 基础、场地条件及社会环境等因地制宜的开发经 济可行的技术，构建科学合理的治理修复技术体 系显得极其重要。对于污染场地的环境管理，可 参考“能治理修复的抓紧治理修复；暂时不具备 条件的要做好污染控制和人员防护”的原则。经 济可行并不意昧着降低质量，是以同等投入获得 尽可能大的环境和社会效益。5 5 全面系统的政府监管 任何环境治理工作的顺利开展都离不开相关 4 0 管理部门的规范化监督管理，污染场地的环境管 理流程相对较长、治理修复技术 的复杂性较高

24、、监督管理难度较大，因此采取系统性的监督管理 措施，规范治理修复行为，防范潜在风险与二次 污染，避免监管漏洞，是保证污染场地全过程规 范性管理的基础，更是推进污染场地治理修复产 业健康快速发展的有力保障。6 结论 面对国家对污染场地治理修复在风险控制上 提出了更高 目 标和要求的背景下，在结合欧美污 染场地风险评估方法 的实际应用过程中，应从我 国实际国情出发，分析在我国典型场地应用中存 在的问题，进行技术优化与完善，最终提出具有 中国特色的风险评估技术体系与方法。对于污染 场地治理修复技术，首先应构建我国重金属污染 场地治理修复技术体系，通过阶段性的实施与验 证进行体系的完善，并依据我国基本

25、国情，结合 治理修复中的实际需求，加快我国重金属污染场 地治理修复技术的产业化进程，进而为我国污染 场地的全过程管理与治理修复的工程实践提供切 实可行的技术支持。参 考 文 献【H u S E n v i r o n me n t a l P r o t e c t i o n A g e n c y N a t i o n a l o i l a n d h a z a r d O U$s u b s t a n c e p o l l u t io n c o n t i n g e n c y P l a n R Wa s h i n g t o n D C：O f f i c e o

26、f Eme r g e n c y a n d Re me d i a l Re s p o n s e，1 9 8 5 2 uS E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n A g e n c y G u i d a n c e f o r c o n d u c t i n g r e m e d i al i n v e s t i g a t i o n a n d f e a s i b i l i t y s t u d i e s u n d e r C E R C L A R Wa s h i n g t o n DC：O f f

27、ic e o f Eme r g e n c y a n d Re me d i al Re s p o n s e，1 9 8 8 3 1 U S E n v i r o n me n t a l P r o t e c t i o n A g e n c y G u i d e l i n e s f o r e x p o s u r e a s s e s s m e n t R Wa s h i n gt o n D C：R i s k A s s e s s m e n t F o r u m，1 9 9 2 【4 U S E n v i r o n m e n t a l P r

28、 o t e c t i o n A g e n c y R i s k A s s e s s m e n t G u i d a n c e fo r S u p e ff u n d V o l u me I：H u m a n H e a l t h E v a l u a t i o n M a n u a l R Wa s h i n gt o n DC：Ri s k As s e s s me n t F o r u m，1 9 9 1 5 1 uS E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n A g e n c y S o i l

29、 s c r e e n g u i d a n c e R W a s h i n gto n D C：O ffi c e o f S o l id W a s t e a n d E me r g e n c y Re s p o n s e，1 9 9 6 【6 E n v i r o n m e n t a g e n c y M o d e l P r o c e d u r e s for t h e Ma n a g e me n t of L a n d C o n t a m i n a t i o n R】U K：B ri s t o l，2 0 0 4 【7 E n v

30、i r o n me n t a g e n c y T h e c o n t a mi n a t e d l a n d e x p o s u r e a s s e s s me n t f c l e a)m o d e l：t e c h n i c a l b a s i s a n d a l g o r i t h ms R U K：D e p a r t m e n t f o r E n v i r o n me n t，F o o d a n d Ru r a l Af f a i r s，2 0 0 2 8 E n v i r o n m e n t a g e n c y U p d a t e d t e c h n i c al b a c k g r o u n d t o t h e C L E A m o d e l R U K：B ri s t o l，2 0 0 9 9】黄海涛，魏彩春，梁延鹏，等 重金属污染场地修复技术的研究进展 J 宁夏农林科技，2 0 1 1，(5)：4 3 4 6 【1 O】骆永明 污染土壤修复技术研究现状与趋势 化学进展，2 0 0 9，(3)：5 5 8-5 6 4 1 1 骆永 明 中国污染场地修复的研究进展、问题与展望l J】环境监测 管理与技术，2 0 1 1，(3)：1-6