我国污染地块安全开发利用模式与安全性评价方法

孙宁, 刘锋平, 丁贞玉, 呼红霞. 我国污染地块安全开发利用模式与安全性评价方法[J]. 环境工程学报, 2022, 16(6): 1757-1763. doi: 10.12030/j.cjee.202107152
引用本文: 孙宁, 刘锋平, 丁贞玉, 呼红霞. 我国污染地块安全开发利用模式与安全性评价方法[J]. 环境工程学报, 2022, 16(6): 1757-1763. doi: 10.12030/j.cjee.202107152
SUN Ning, LIU Fengping, DING Zhenyu, HU Hongxia. Safe development and utilization mode and safety evaluation method of polluted land in China[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2022, 16(6): 1757-1763. doi: 10.12030/j.cjee.202107152
Citation: SUN Ning, LIU Fengping, DING Zhenyu, HU Hongxia. Safe development and utilization mode and safety evaluation method of polluted land in China[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2022, 16(6): 1757-1763. doi: 10.12030/j.cjee.202107152

我国污染地块安全开发利用模式与安全性评价方法

    作者简介: 孙宁(1973—),女,硕士,研究员,sunning@caep.org.cn
    通讯作者: 孙宁(1973—),女,硕士,研究员,sunning@caep.org.cn
  • 基金项目:
    国家重点研发计划项目(2018YFC1803000)
  • 中图分类号: X703

Safe development and utilization mode and safety evaluation method of polluted land in China

    Corresponding author: SUN Ning, sunning@caep.org.cn
  • 摘要: 随着对污染地块安全开发利用认识的不断深入,污染地块安全开发利用模式及开发利用的安全性评价日益受到重视。从广义和狭义2个层面分别阐述了污染地块安全开发利用模式的含义,并重点对“四分”总体修复策略和“五个特性”技术策略共同构成的狭义层面上的安全开发利用模式进行了阐释,分析了影响模式选择的5个影响因素。在此基础上,构建出一套包含5个一级指标、10个二级指标的污染地块开发利用“安全性”评价指标体系,提出了各指标的评价方法。本研究旨在提出对我国在污染地块安全开发利用模式及安全性评价方法开展深入研究,并为污染地块修复技术的比选和评价、开展修复(管控)工程的评价提供参考,进而推动我国污染地块的绿色可持续发展。
  • 近年来,由于世界范围内的工业发展,人们越来越重视污染物排放[1-2]。静电除尘器(ESP)作为一种能够有效地从干或湿空气流中去除细微颗粒物的装置[3-4],被广泛应用于各种工业领域生产设施中的尾气处理[5-7],其总体除尘效率超过99%,并且具有效率高、阻力小、适用性强等优点。然而,由于细颗粒携带的电荷较低,传统的静电除尘器对亚微米颗粒的去除率相对较低,而且尺寸较小的颗粒更倾向于与烟气一起运动而被排放到空气中,这些细微颗粒物很可能被人体吸入肺部而引起各种呼吸道疾病,特别是对儿童和老年人造成巨大的健康危害[8-9]。因此,提高静电除尘器对细微颗粒物的捕集性能,使其满足更严格排放标准已成为当前亟待解决的问题。

    国内外学者对影响静电除尘器除尘效率的因素开展了较深入的研究,而烟气流速作为影响其性能的主要参数一直被广泛关注[10-11]。东明等[12]分析了不同烟气流速下静电除尘器的捕集性能,得出了烟气流速越大,颗粒捕捉效果越差、除尘性能就越低的结论。周海军[13]探究了烟气流速对除尘效率的影响,并对引起烟气流速变化的原因及其最佳选取值进行了深入讨论。为了测试不同环境下烟气流速对ESP除尘性能的影响,沈之旸等[14]针对宽间距ESP内大流量高温烟气中的细微颗粒物进行了研究,揭示了温度和烟气流速等关键因素对细微颗粒物静电捕捉的影响规律。

    将磁场引入到ESP中因其良好的性能表现,而受到了广泛的重视[15-20]。磁分离技术最早应用于工业中金属粒子的分离[21-22],之后将其引入到ESP[17, 20],发现可以有效地提高除尘效率。孙英浩[23]分析了磁增强电晕放电的放电特性及其对细微颗粒物的荷电机理。米俊锋等[24]比较了磁增强预荷电器和传统预荷电器的荷电效率,揭示了磁增强电晕放电的放电机理。毕业武等[25]研究了磁增强负电晕放电特征,分析了这一过程的放电特性和磁场对极间不同区域的影响。ELABBAS[26]实验表明,放电电极附近磁场的增强对放电电流的增加有显著影响。ZHANG等[27]发现磁场对静电除尘器的捕集性能的促进作用。

    鉴于上述的研究成果,为了更好地展现磁场对ESP颗粒物除尘效率的影响,本研究建立了磁场环境下静电除尘器的多场耦合模型,基于不同的烟气流速来探究ESP中同种颗粒的运动特性和捕集性能以揭示磁场的贡献及其规律,为设计新型ESP提供参考。

    烟气流动满足质量守恒方程(连续性方程)和动量守恒方程[28](Navier-Stokes方程)见式(1)和式(2)。

    ρgt+xi(ρgui)=0 (1)
    t(ρguj)+xi(ρgujui)=Pxj+μeff2ujxi2+Sj (2)

    式中:ρg为烟气密度,kgm3uiuj为气体速度,ms1P为气体平均静压,Paμeff为有效扩散系数,μeff=μ+μtμ为气体动力粘性系数,kg(ms)1μt为湍流动力黏性系数,kg(ms)1Sj为广义源项;下注“i”和“j”分别代表xy方向。

    对于线板式静电除尘器,在电晕稳定放电情况下,可由Poisson方程和电流连续性方程[29]进行描述,见式(3)和式(4)。

    E=2U=ρε0 (3)
    J=0 (4)

    式中:E为电场强度,NC1U为电势,Vε0为真空介电常数,Fm1ρ为空间电荷密度,Cm2J为电流密度矢量,可分为xy方向的分量,各分量的单位为Am2

    电流密度可以简化为式(5)。

    J=ρbionE (5)

    式中:bion为离子迁移率,m2(Vs)1ρ为空间电荷密度,Cm2

    结合电场强度的表达式E=U,式(5)可表示为式(6)。

    J=ρbionU (6)

    考虑离子迁移率为常数,bion=0,结合式(3)和式(4),得到电流连续性方程,见式(7)。

    Uρ=ρ2/ε0 (7)

    需要指出的是,本研究引入线板式ESP中的磁场是稳恒的,在时间和空间上是不变的,不涉及方程组的求解。

    细微颗粒物在外加磁场作用下,x-y坐标下的动量方程包含颗粒惯性力、洛伦兹力、电场力和拖曳力,由于细微颗粒物质量很小,重力被忽略,则具体颗粒动力场动量方程见式(8)。

    mpdudt=Fm+Fe+FD (8)

    式中:mp为颗粒质量,kgu为运动速度,ms1;洛伦兹力Fm=QpvpB,其中QP=Qdiff+QsatQdiff为扩散荷电带电量,Qsat为电场荷电带电量,vp为颗粒作回转的运动速度,B为磁感应强度;电场力可表示为Fe=QPE;拖曳力FD=mpFd,指的是颗粒和黏性流体进行相对运动时,流体作用于颗粒上的阻碍物体相对运动的力,其中Fd=12ApρgCD(ugup)|ugup|Ap为颗粒的迎流面积,ugup分别为烟气平均流速¯ug和尘粒平均速度¯up的标量值,CD是气流和颗粒间的阻力系数。

    图1给出二维线板式ESP的网格划分图。这里将计算区域分为3个电晕区和其他部分。由于电晕区附近的电势梯度较高,因此,需要对这一区域的网格进行细化以确保计算准确性。

    图 1  ESP网格剖分图
    Figure 1.  Mesh diagram of ESP

    不同网格数下线板式ESP的除尘效率及其相对误差如图2所示,可以看出:随着网格数量的增加,除尘效率的相对误差呈下降的趋势。当网格数为41 440时,相对误差达到最小,仅为1.5%,满足工程实际计算的要求,因此,选择此网格数进行计算。

    图 2  网格无关性验证
    Figure 2.  Verification of grid independence

    Deutsh-Anderson(D-A)公式是目前计算分级除尘效率普遍采用的公式,能准确地反映实际工况。为了使数值结果更加可靠,这里计算了与已有研究[30]相同结构和工况下的线板式ESP分级除尘效率,并与D-A公式的计算结果进行了对比,如图3所示。不难看出:相比于D-A公式,本研究的数值模拟结果更加接近于文献实验数据,分级效率的计算精度更高,从而验证了本研究理论数值模型及计算方法的可靠性。

    图 3  分级效率对比
    Figure 3.  Comparisons of grade efficiency

    为了直观地考察磁场效应对颗粒轨迹的影响情况,本研究给出了工作电压为50 kV时2.5 μm粒径颗粒在线板式ESP的运动轨迹,如图4所示。可以发现:在同一烟气流速下,外加磁场作用时颗粒的运动轨迹更偏向于收尘板,这是由于磁场产生的洛伦兹力使得颗粒在ESP中作螺旋运动,颗粒荷电更充分,促进了颗粒的捕集作用;在同一外加磁场环境中,随着烟气流速的变小,颗粒更易靠近收尘板,这是因为烟气流速越小,颗粒停留时间越长,扩散荷电作用更明显,有利于颗粒的捕获。

    图 4  有无外加磁场作用下的颗粒运动轨迹
    Figure 4.  Particle trajectories with or without external magnetic field

    图5给出了不同烟气流速下磁感应强度对颗粒除尘效率影响的曲线,可以发现:不论是否存在外加磁场,除尘效率均随着烟气流速的增大不断下降,且下降幅度逐步减小;在同一烟气流速下,相比无磁场环境,磁场效应能有效地提高除尘效率,并且随着磁感应强度的增大,除尘效率呈增大的趋势;随着烟气流速的增大,除尘效率随磁感应强度变化的上升曲线越陡峭,说明了磁场作用在高烟气流速下对ESP除尘性能的提升幅度更大;相邻2条曲线的除尘效率差值逐渐减小,表明了烟气流速削弱除尘效率的程度在低磁感应强度时更大,且在无外加磁场时最大。

    图 5  除尘效率随磁感应强度的变化
    Figure 5.  Collection efficiency vs. magnetic induction intensity

    不同磁感应强度下除尘效率随速度的变化曲线如图6所示。由此得知:随着烟气流速的增大,除尘效率均呈非线性下降的趋势,并逐渐趋于平缓,而相邻2条曲线的差值逐渐变大,也说明了低烟气流速下磁场对颗粒物除尘效率的贡献更小;磁感应强度越大,除尘效率随速度变化的下降曲线越缓慢,说明了烟气流速降低除尘效率的幅度在高磁感应强度时更小;在同一烟气流速下,磁感应强度越大,颗粒的除尘效率越高,且随着磁感应强度等幅增大,除尘效率的增幅逐步减小,这表明磁场可有效地提高颗粒的捕集效果,但提高幅度随着磁感应强度的增大而降低。

    图 6  除尘效率随烟气流速的变化
    Figure 6.  Collection efficiency vs. flue gas flow rate

    为了进一步分析磁场对颗粒捕集性能的影响,根据图6中的数据,给出了不同烟气流速下贡献率,如图7所示。可以看出:随着烟气流速的增大,磁场对颗粒捕集的贡献率均呈增大且逐渐变缓的趋势,相邻2条曲线的差值逐渐增大,同样说明了高烟气流速下外加磁场的贡献率更显著;在同一烟气流速下,磁感应强度的增大使得ESP中同种颗粒除尘效率的贡献率不断增大,而增幅逐步减小,也表明了磁场对颗粒捕集的促进效果随着磁感应强度的增大不断减小。

    图 7  磁场贡献率随烟气流速的变化
    Figure 7.  Magnetic field contribution rate vs. flue gas velocity

    1)无论烟气流速为何值,磁场环境下ESP的除尘效率均更高,证明了磁场的引入可有效提高线板式ESP的除尘性能。

    2)随着烟气流速的增大,颗粒的除尘效率逐渐下降,而外加磁场对其贡献逐渐升高,说明高烟气流速时磁场效应更明显。

    3)在磁感应强度不断增大时,烟气流速对除尘效率的削弱程度逐步降低,且同种颗粒的除尘效率逐渐增大,但增长幅度不断较小,表明磁场对除尘性能的贡献程度随着磁感应强度的减小而逐步增大。

  • 表 1  污染地块安全开发利用模式选择的主要影响因素

    Table 1.  The main influencing factors of safe development and utilization mode of contaminated land

    影响因素含义作用
    未来用地规划用途一类用途、二类用途及一类与二类的混合用途。对大型污染地块,还需在此基础上进一步分析文教、商业、住宅、科教、娱乐、绿化等不同类型。不同类型的用途在很大程度上决定了分区、分期等方案的确定,以及管控与修复技术的筛选和确定,是影响模式选择的首要因素。一般情况下未来规划用途类型不一致的区域在进行分区时应归为不同的区域。
    土壤和地下水污染特征水平和垂直方向上的污染分布、浓度分布、分区特点、分层特点、污染扩散途径和趋势等。污染特征决定了分区、分层、分期等方案的选择和设计,以及修复(管控)技术的选择,是影响模式选择和确定的核心因素。风险评估过程中,确定出管控目标后,应在水平和纵向方向上分别确定出挥发性、半挥发性、重金属,以及特定类型的污染范围,基于水平和纵向上的污染范围,再进行一定的合并,从而形成了分层、分区结果。
    水文地质特点指地层结构和土工参数,如粒径、渗透系数、塑性指数等),地下水流场、水位变化和水流流向、流速等。影响分层的主要影响因素。不同特点的水文和地质条件和特点,在很大程度上影响到分层结果。不同层上的水文地质特点,应划分为不同层级。工程实践中,为了提高工程操作性,有时将一定的层级进行合并。
    工程实施周期修复工程实施的时间长短很大程度上影响了原位、异位修复策略,以及修复技术类型的选择。若修复周期较短,总体选择异位修复方式;若修复周期在可接受的范围内,一般情况下优先考虑原位修复。
    周边环境敏感点分布待修复土壤和地下水周边500~1 000 km,各类环境敏感点的分布、距离,以及敏感点对修复工程实施的诉求和敏感要求。土壤和地下水污染调查过程中,应充分分析修复过程对周边环境敏感对象的影响,以及敏感对象对土壤和地下水环境修复过程中的诉求。这些直接影响分位、分期、分区、分层方案的选择,以及具体修复技术的选择。总体而言,需要分析不同敏感对象的影响和诉求,从诉求出发选择适宜的方案。如敏感人群距离较近,且土壤污染物对人体影响较大,社会敏感度较高,一般考虑异位修复,或者技术较为成熟的原位修复技术,这时相应的二次污染防治设施和舆情监控必须到位。
    影响因素含义作用
    未来用地规划用途一类用途、二类用途及一类与二类的混合用途。对大型污染地块,还需在此基础上进一步分析文教、商业、住宅、科教、娱乐、绿化等不同类型。不同类型的用途在很大程度上决定了分区、分期等方案的确定,以及管控与修复技术的筛选和确定,是影响模式选择的首要因素。一般情况下未来规划用途类型不一致的区域在进行分区时应归为不同的区域。
    土壤和地下水污染特征水平和垂直方向上的污染分布、浓度分布、分区特点、分层特点、污染扩散途径和趋势等。污染特征决定了分区、分层、分期等方案的选择和设计,以及修复(管控)技术的选择,是影响模式选择和确定的核心因素。风险评估过程中,确定出管控目标后,应在水平和纵向方向上分别确定出挥发性、半挥发性、重金属,以及特定类型的污染范围,基于水平和纵向上的污染范围,再进行一定的合并,从而形成了分层、分区结果。
    水文地质特点指地层结构和土工参数,如粒径、渗透系数、塑性指数等),地下水流场、水位变化和水流流向、流速等。影响分层的主要影响因素。不同特点的水文和地质条件和特点,在很大程度上影响到分层结果。不同层上的水文地质特点,应划分为不同层级。工程实践中,为了提高工程操作性,有时将一定的层级进行合并。
    工程实施周期修复工程实施的时间长短很大程度上影响了原位、异位修复策略,以及修复技术类型的选择。若修复周期较短,总体选择异位修复方式;若修复周期在可接受的范围内,一般情况下优先考虑原位修复。
    周边环境敏感点分布待修复土壤和地下水周边500~1 000 km,各类环境敏感点的分布、距离,以及敏感点对修复工程实施的诉求和敏感要求。土壤和地下水污染调查过程中,应充分分析修复过程对周边环境敏感对象的影响,以及敏感对象对土壤和地下水环境修复过程中的诉求。这些直接影响分位、分期、分区、分层方案的选择,以及具体修复技术的选择。总体而言,需要分析不同敏感对象的影响和诉求,从诉求出发选择适宜的方案。如敏感人群距离较近,且土壤污染物对人体影响较大,社会敏感度较高,一般考虑异位修复,或者技术较为成熟的原位修复技术,这时相应的二次污染防治设施和舆情监控必须到位。
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    表 2  污染地块开发利用“安全性”评价指标体系框架

    Table 2.  The framework of “safety” evaluation index system for the development and utilization of contaminated land

    一级指标及总分值二级指标二级指标含义二级指标分值评价要求评价方法
    总体修复策略(20分)分位策略选择原位修复还是异位修复,或者是二者的组合。在原位修复中,选择是原址原位还是异址原位。10分综合考虑场地修复周期、修复的难以程度、厂区内平面布置、修复后土壤的去向等因素,选择和确定出适宜和最佳的分位策略,在原位修复(原址、异址)、异位修复中做成合理、可行的选择。专家评价法
    分期策略将一个地块分解为若干子地块,区分时间上的先后顺序,分不同时间段分别进行修复(管控)。10分综合考虑分期开发利用、治理修复资金的制约、技术成熟性等因素,选择和确定出适宜和最佳的分期策略,即合理、科学确定出分期修复方案,明确各期范围,可以有效避免分期修复之间的相互影响和干扰。专家评价法
    空间修复策略(30分)分层策略在纵向方向上,将污染地块进行分层,不同层级上采用不同的修复(管控)技术。15分综合考虑纵向方向上土壤不同性质和结构、污染物浓度的不同、未来开发建设需求等因素,设计适宜、合理的分层方案,提出不同层的厚度、土壤性质、污染浓度范围等。专家评价法
    分区策略在水平方向上,将污染地块进行分区,不同区间范围采用不同的修复(管控)技术。15分综合考虑水平方向上污染物的分布特点(如有机污染物、无机污染物或者混合型污染物),设计适宜、合理的分区方案。专家评价法
    技术性(30分)技术可靠性采用的修复(管控 )技术对目标污染物浓度降低或者控制污染物不扩散、不渗漏等污染物控制目标的有效性、稳定性等10分根据上述总体修复策略和空间修复策略,在充分分析污染物特性的基础上,比选和确定适宜的修复技术或者技术组合。技术方案应具有较好的成熟性、可靠性,应能有效去除土壤中污染物,实现预定的管控或者修复目标。数值对比法
    污染控制绿色性修复(管控)过程中产生的二次污染物的产生控制性,以及产生出来的污染物的达标排放性和对人体健康、生态环境危害的最小化。10分修复过程中尽量不产生新的二次污染物,对产生出来的污染物应 采取有效的工程和管理措施,使其满足达标排放的要求,以及满足对人体健康、生态环境的危害性最小。专家评价法、数值对比法
    经济合理性修复(管控)工程的投资与处置费用与经济社会发展水平的适应性10分技术在建设投资和运行成本两方面构成的综合成本上可接受,具有较好的市场竞争能力。数值对比法
    工程实施(10分)工程实施高效性工程项目组织管理水平10分项目合同管理、实施变更管理的有效性、项目成本控制和项目工期控制等主要方面的有效性数值对比法、专家评判法
    修复后管理(10分)跟踪管理持续性污染地块完成修复或者管控,从省级风险管控与修复名录中退出后继续实施的地块管理。10分制定的跟踪监督计划具有全面性、合理性和可操作性;有固定的跟踪管理技术人员;跟踪管理成效落实。专家评判法
    一级指标及总分值二级指标二级指标含义二级指标分值评价要求评价方法
    总体修复策略(20分)分位策略选择原位修复还是异位修复,或者是二者的组合。在原位修复中,选择是原址原位还是异址原位。10分综合考虑场地修复周期、修复的难以程度、厂区内平面布置、修复后土壤的去向等因素,选择和确定出适宜和最佳的分位策略,在原位修复(原址、异址)、异位修复中做成合理、可行的选择。专家评价法
    分期策略将一个地块分解为若干子地块,区分时间上的先后顺序,分不同时间段分别进行修复(管控)。10分综合考虑分期开发利用、治理修复资金的制约、技术成熟性等因素,选择和确定出适宜和最佳的分期策略,即合理、科学确定出分期修复方案,明确各期范围,可以有效避免分期修复之间的相互影响和干扰。专家评价法
    空间修复策略(30分)分层策略在纵向方向上,将污染地块进行分层,不同层级上采用不同的修复(管控)技术。15分综合考虑纵向方向上土壤不同性质和结构、污染物浓度的不同、未来开发建设需求等因素,设计适宜、合理的分层方案,提出不同层的厚度、土壤性质、污染浓度范围等。专家评价法
    分区策略在水平方向上,将污染地块进行分区,不同区间范围采用不同的修复(管控)技术。15分综合考虑水平方向上污染物的分布特点(如有机污染物、无机污染物或者混合型污染物),设计适宜、合理的分区方案。专家评价法
    技术性(30分)技术可靠性采用的修复(管控 )技术对目标污染物浓度降低或者控制污染物不扩散、不渗漏等污染物控制目标的有效性、稳定性等10分根据上述总体修复策略和空间修复策略,在充分分析污染物特性的基础上,比选和确定适宜的修复技术或者技术组合。技术方案应具有较好的成熟性、可靠性,应能有效去除土壤中污染物,实现预定的管控或者修复目标。数值对比法
    污染控制绿色性修复(管控)过程中产生的二次污染物的产生控制性,以及产生出来的污染物的达标排放性和对人体健康、生态环境危害的最小化。10分修复过程中尽量不产生新的二次污染物,对产生出来的污染物应 采取有效的工程和管理措施,使其满足达标排放的要求,以及满足对人体健康、生态环境的危害性最小。专家评价法、数值对比法
    经济合理性修复(管控)工程的投资与处置费用与经济社会发展水平的适应性10分技术在建设投资和运行成本两方面构成的综合成本上可接受,具有较好的市场竞争能力。数值对比法
    工程实施(10分)工程实施高效性工程项目组织管理水平10分项目合同管理、实施变更管理的有效性、项目成本控制和项目工期控制等主要方面的有效性数值对比法、专家评判法
    修复后管理(10分)跟踪管理持续性污染地块完成修复或者管控,从省级风险管控与修复名录中退出后继续实施的地块管理。10分制定的跟踪监督计划具有全面性、合理性和可操作性;有固定的跟踪管理技术人员;跟踪管理成效落实。专家评判法
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  • [1] 龙涛. 基于风险管控的污染地块修复模式概述[J]. 环境保护科学, 2016, 42(4): 36-39.
    [2] 黄秋平. 湖南省耕地安全利用基本思路和技术模式[J]. 湖南农业•种植园地, 2021(1): 22.
    [3] 刘超. 基于生态安全的环境友好型土地利用模式探讨[J]. 安徽农业科学, 2008, 36(15): 6454-6455.
    [4] 黄标, 胡鹏杰, 胡文友, 等. 江苏省重金属污染农用地安全利用与高效修复示范模式[C]. 中国化学会第一届农业化学学术讨论会, 2019.
    [5] 邓美华, 朱有为, 段丽丽, 等. 农田土壤重金属污染“边生产边修复”综合防治技术模式解析[J]. 浙江大学学报(农业与生命科学版), 2020, 46(2): 135-150.
    [6] 王慧, 江海燕, 肖荣波, 等. 城市棕地环境修复与再开发规划的国际经验[J]. 规划师, 2017(3): 19-24.
  • 期刊类型引用(1)

    1. 沈恺乐,龚思成,韦文博,张新欢. UV/SO_3~(2-)工艺去除水体中溴酸盐的效果. 净水技术. 2024(S1): 49-56+246 . 百度学术

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出版历程
  • 收稿日期:  2021-07-28
  • 录用日期:  2022-05-16
  • 刊出日期:  2022-06-10
孙宁, 刘锋平, 丁贞玉, 呼红霞. 我国污染地块安全开发利用模式与安全性评价方法[J]. 环境工程学报, 2022, 16(6): 1757-1763. doi: 10.12030/j.cjee.202107152
引用本文: 孙宁, 刘锋平, 丁贞玉, 呼红霞. 我国污染地块安全开发利用模式与安全性评价方法[J]. 环境工程学报, 2022, 16(6): 1757-1763. doi: 10.12030/j.cjee.202107152
SUN Ning, LIU Fengping, DING Zhenyu, HU Hongxia. Safe development and utilization mode and safety evaluation method of polluted land in China[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2022, 16(6): 1757-1763. doi: 10.12030/j.cjee.202107152
Citation: SUN Ning, LIU Fengping, DING Zhenyu, HU Hongxia. Safe development and utilization mode and safety evaluation method of polluted land in China[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2022, 16(6): 1757-1763. doi: 10.12030/j.cjee.202107152

我国污染地块安全开发利用模式与安全性评价方法

    通讯作者: 孙宁(1973—),女,硕士,研究员,sunning@caep.org.cn
    作者简介: 孙宁(1973—),女,硕士,研究员,sunning@caep.org.cn
  • 生态环境部环境规划院 北京,100012
基金项目:
国家重点研发计划项目(2018YFC1803000)

摘要: 随着对污染地块安全开发利用认识的不断深入,污染地块安全开发利用模式及开发利用的安全性评价日益受到重视。从广义和狭义2个层面分别阐述了污染地块安全开发利用模式的含义,并重点对“四分”总体修复策略和“五个特性”技术策略共同构成的狭义层面上的安全开发利用模式进行了阐释,分析了影响模式选择的5个影响因素。在此基础上,构建出一套包含5个一级指标、10个二级指标的污染地块开发利用“安全性”评价指标体系,提出了各指标的评价方法。本研究旨在提出对我国在污染地块安全开发利用模式及安全性评价方法开展深入研究,并为污染地块修复技术的比选和评价、开展修复(管控)工程的评价提供参考,进而推动我国污染地块的绿色可持续发展。

English Abstract

  • 《中华人民共和国土壤污染防治法》规定“省级人民政府生态环境主管部门应当对风险管控效果评估报告、修复效果评估报告组织评审,评审认为达到土壤污染风险评估报告确定的风险管控、修复目标且可以安全利用的地块方可移出建设用地土壤污染风险管控和修复名录。”因此,对于已达到土壤污染风险评估报告确定的风险管控、修复目标的建设用地地块,方可进行进一步的开发建设,并在“环境安全”前提条件下进行开发利用。我国已处于全面推进土壤污染防治的加速发展阶段,但仍缺乏对污染地块安全开发利用及模式构建方面的研究。本研究依托国家重点研发专项“场地土壤污染成因与治理技术”子课题“京津冀及周边焦化场地污染治理与再开发利用技术研究与集成示范”之“场地污染治理修复与安全开发利用新模式”的研究任务,旨在解决如何定义“污染地块安全开发利用模式”、如何评价开发利用的安全性这一问题,以期为建设用地土壤污染风险管控和修复提供参考。

    • 对工矿企业遗留用地进行再开发利用是城市可持续发展的重要途径。城市化进程的快速推进使得城市建设用地需求大幅增加。在土地资源紧缺背景下,污染地块再开发利用不仅可推动经济发展和改善城市生态环境,还可促进低效废弃地再利用、优化土地利用结构、盘活存量土地资源。2012年,原环境保护部制定了《关于保障工业企业场地再开发利用环境安全的通知》(环发〔2012〕140号),使得污染地块开发利用得到了国家层面的进一步关注。2016年,国务院颁布并实施《土壤污染防治行动计划》,提出“到2020年,污染地块安全利用率达到90%以上,到2030年污染地块安全利用率达到95%以上”的目标要求,“污染地块安全利用”得以正式提出。

    • 在我国土壤污染防治法律、法规和标准等各类文件中,尚未正式提出过“污染地块安全开发利用模式”这一术语。2018年,原环境保护部会同相关部委共同发布的《土壤污染防治行动计划实施情况评估考核规定》提出了“污染地块安全利用率”的计算方法。根据该方法,“污染地块安全利用”所针对的是经过修复并通过效果评估、获取了建设工程规划许可证的污染地块,也就是说,若该污染地块对人群健康的风险在可控范围内,则可投入开发建设和利用。该计算方法从程序上阐释了“安全”的定义,但并未从技术上给出“安全”的概念和内涵。查阅近年来土壤污染治理修复、开发利用模式等方面的文献资料后发现,相关研究多为对修复模式的分析,而对污染地块安全利用模式、污染地块安全开发模式方面的讨论与探索还较少。

      2016年龙涛[1]在《基于风险管控的污染地块修复模式概述》中提出了“污染地块修复模式”的概念,并指出“污染地块修复模式”是污染地块风险控制的总体策略,是为控制、削减地块风险、保证土地安全再利用所采用的工程和管理的总体思路。“修复模式”的具体形式包括原地修复、异地修复、异地处置、自然修复、污染阻隔、居民防护和制度控制,以及以上方法的有机结合。该文还进一步分析了基于污染源削减的修复模式(异地修复、异地处置,以及原地修复和监控自然修复等具体模式)、基于暴露途径阻隔与受体防护的修复模式(具体包括污染阻隔、人群防护与制度控制,以及改变用地方式)等2大类模式,提出在确定好修复模式后再进一步比选和确定具体的修复技术。2019年,生态环境部发布的《建设用地土壤污染修复技术导则》(HJ25.4-2019)中提出了“修复模式”这一术语。根据该导则,“修复模式”是指“对地块进行修复的总体思路,包括原地修复、异地修复、异地处置、自然修复、污染阻隔、居民防护和制度控制等,又称修复策略”。2020年,北京市生态环境局发布了《建设用地土壤污染修复方案编制导则》(征求意见稿),提出进行“修复策略”的研究和确定,定义“修复策略”为“根据地块条件、地块概念模型、地块修复目标,确定地块修复策略。地块修复策略应明确修复方式(包括治理修复和风险管控方式中的任意一种及其组合)、修复介质与范围、目标污染物、修复目标值/风险管控目标。2019年11月,生态环境部组织召开了土壤环境管理新闻发布会。在会上,重庆市等地探索了“源头治理-途径阻断-制度控制-跟踪监测”的风险管控模式;北京市等地探索了“合理规划-管控为主-有限修复”的安全利用模式,江苏省苏州市等地探索了“原位为主-控制开挖-防控异味”的修复模式等。基于以上导则和会议材料的表述,可将修复技术模式理解为某种技术或某几种技术的有机组合。在组合过程中,应突出其技术特点和防控重点。

      综上所述,“模式”总体上可理解为一套综合解决对策(或者叫做策略)。据此再对“污染地块安全开发利用模式”这个词语进行分析,其含义是将“污染地块”转变为“可开发利用地块”,其目标或者说衡量标准是“安全”[2],因此,在实现“安全性”目标情况下采取的所有对策(策略),就是“污染地块安全开发利用模式”。因此,对污染地块“安全”性的理解便成为模式研究的核心内容。

    • 污染地块要实现“安全”开发利用,覆盖的范围和影响因素是多样化的。这是由地块污染特点和地块修复的特点决定的。首先,土壤污染的隐蔽性、不均一性等特点决定了土壤污染状况的调查是贯穿在地块从调查评估到修复工程实施等全周期过程中的,不仅仅是在前期调查评估阶段才开展土壤环境的调查。其次,作为污染载体的土壤本身具有不均一性,这直接影响了土壤修复后的效果也具有一定的不确定性和不均一性。此时修复技术的合理选择就非常重要,与技术相关的技术方法、工程参数、技术集成等就成为技术选择阶段非常重要的内容。由此,对污染地块“安全”开发利用的理解,可分为广义和狭义2种类型[3]:广义的“安全”性需要覆盖修复工程实施的全过程;狭义的“安全”性重点是指修复技术的比选确定和工程实施阶段。2种不同理解形成了2种不同的污染地块安全开发利用模式,即广义和狭义2种模式。

    • 污染地块要实现以“安全”为根本目标的风险管控或修复是一个复杂的系统工程,需要从污染地块的规划定位开始,涵盖污染调查、风险评估、方案编制、工程实施、效果评估、后续跟踪管理等全过程,并确保“安全性”目标赖以实现的制度性保障。相关活动包括工程监理、环境监理和效果评估等,故“安全”与否与每个过程都有关联性。因此,覆盖污染地块安全修复全过程的模式是广义的安全性模式。该模式由7个方面构成:合理的规划定位、精细的污染调查、科学的风险评估、最优的修复策略、耦合式的环境修复与风险管控工程、有效的二次污染防治、后期持续的监管监测等。若要实现污染地块安全开发利用和相应的模式,必须从这7个方面共同发力、环环相扣、缺一不可,其中前一内容为后一内容的前提和基础。

      1)实施合理的规划定位。这是实现污染地块安全开发利用的方向引领。结合地块利用历史、现实状况、确定污染地块的规划定位,以规划为统领,实现污染地块安全开发利用。

      2)开展精细的污染调查。这是实现污染地块安全开发利用的重要基础。通过污染识别、详细调查,以及必要的补充调查,精准明晰土壤及地下水的污染因子、范围及程度。

      3)实施科学的风险评估。这是实现污染地块安全开发利用的安全保障。根据地块环境污染特征及周边敏感点分布特征,结合污染地块未来的规划用途,评估地块安全利用对人体健康和生态环境安全的风险,得出该地块风险可接受条件下的管控目标。

      4)筛选最优的修复策略。这是实现地块安全开发利用的技术支撑。结合污染地块区域特征、开发定位、污染物类型、污染物分布特征等因素,筛选出某种或者某几种修复技术,确定最优的修复策略。

      5)实施耦合式的环境修复与风险管控工程。这是实现地块安全开发利用的关键举措。根据预定的修复(管控)目标,结合水文地质条件特点、工程实施周期、预算经费等要求,通过比选确定并实施一套适用于特定污染地块的风险管控与修复的综合工程措施。

      6)开展全面有效的二次污染防治。这是实现污染地块安全开发利用的内在要求。污染地块安全开发利用过程中不能形成新的污染是《土壤污染防治法》提出的重要要求。当前我国开展污染地块修复或管控活动中,各级环境监管部门均将二次污染防治监管作为工程项目监管的重要内容。通过环境监理和工程监理的实施,督促工程实施方切实落实各方面二次污染防治各项措施,以确保不会形成二次污染。

      7)落实后期持续合理的监管监测。这是实现地块安全开发利用的持续性保证。为确保工程实施后稳定实现预期的修复目标,以及采用自然修复方法(如自然衰减法)进行管控的方法,都需要在工程实施达到一定的目标之后继续开展一定的工程、管理、监测、评估等方面的措施,以保障“安全利用”目标的持续实现。

    • 狭义模式主要集中在技术方案比选和工程实施阶段,突出实现“安全利用”目标的修复或者管控技术选择的方法和策略。目前,国内相关政策文件、相关文献中尚未见对狭义的“污染地块安全开发利用模式”的阐释。结合当前我国土壤环境修复所处历史阶段和当前我国土壤环境管理的特点,本研究将狭义的污染地块安全开发利用模式定义为:以土地未来规划用途为先导,结合土壤和地下水污染特征以及特定的水文地质条件特点,采取适合于分位、分期、分区、分层的多种修复与管控技术组合,从技术、工程、管理等3个层面,实现技术可靠性、经济合理性、二次污染绿色性、工程实施高效性和跟踪监管持续性等5个方面的特点要求,使污染物浓度减少或毒性降低或完全无害化,从而形成一套包含修复策略和技术特点在内的综合性污染地块治理修复或风险管控的总体技术策略。

      综上所述,狭义的污染地块安全开发利用模式即表现为总体技术策略。该策略包括2个方面,即修复策略和技术特点,并共同构成模式的内涵。

      1)修复策略。即“分位、分期、分区、分层”(以下简称“四分”)的修复策略[4]。即在充分分析不同污染物类型的基础上,开展分类、分期、分区、分层的修复策略的设计和实施。一个污染地块明确好如何分位、如何分期、如何分区、如何分层后,形成特定污染地块的修复策略,该修复策略即可形成狭义的“污染地块安全开发利用模式”的第1层含义。

      2)技术特点。技术特定可以从5个方面进行衡量和判断,即技术可靠性、经济合理性、二次污染绿色性、工程实施高效性、跟踪监管持续性。这5个方面共同构成了“污染地块安全开发利用模式”的第2层含义。

    • 总体修复策略即是在充分分析污染物类型和特点的基础上,确定分位、分期、分区、分层等4个方面的具体选择。污染物类型的不同直接决定了管控或者修复技术类型的差异。污染物包括有机污染物、无机污染物等类别。其中,有机污染物还需进一步区分为挥发性、半挥发性、有机农药、石油烃类等。另外,还需注意高密度非水相液体(DNAPL物质,如三氯乙烯(TCE)、三氯乙烷(TCA)、四氯乙烯(PCE)等)和低密度非水相液体(LNAPL物质,如汽油、柴油等烃类油品物质);无机污染物则需进一步区分为六价铬、砷、汞等类型。

      1)分位。原位或者异位,或者原位异地等。这是首先应考虑的问题。需要结合修复周期、难易程度、平面布置等因素,选择是在地块范围内的原位修复或者原位异地,还是地块范围外进行异位修复。

      2)分期。由于污染类型不同、治理修复资金制约、技术成熟性不同、开发建设紧迫性不同等因素,将一个污染地块划分为不同区域,形成不同的分期修复方案。不同的分期方案也会在一定程度上影响技术选择,随着行业技术不断进步,选用的技术和装备也会不断升级。

      3)分区。考虑不同的污染物类型、不同等级的污染程度等因素,从而形成水平方向上不同的分区。针对不同区域采用不同的管控技术或修复技术。

      4)分层。纵向方向上考虑土壤性质的不同、污染类型不同、污染程度不同、开发利用深度不同等因素,从而形成不同的污染分层。不同层级上采用不同的修复或者管控技术。

      从分位、分期、分区、分层等4个层面确定出相应的方案后,共同构成一个完整的修复策略方案,从而即可形成一定的“污染地块安全开发利用模式”[5]

    • “污染地块安全开发利用模式”的内涵应具有下述5个方面的特征,或认为可从以下5个方面进行评价。

      1)技术可靠性。指采取的污染土壤和地下水风险管控技术或者修复技术的可靠性和有效性,应能够实现预期的管控目标或者修复目标。

      2)经济合理性。指处置单位污染土壤(地下水)的总体综合单价(包含设备购置(或租赁)、材料药剂、原辅材料消耗、人工费用等)、某一修复(管控)技术的总体综合单价,总体在合理范围和经济社会可承受范围内。

      3)二次污染控制绿色性。指大气污染、废水污染、固体废物污染、噪声污染、恶臭污染等不同环境要素污染控制技术的达标性,以及修复过程中不会引发产生新的大气、水体、固体废物和地下水中的污染物和对周边环境的污染问题。

      4)工程实施高效性。指项目合同管理、实施变更管理的有效性、项目成本控制和项目工期控制等主要方面的有效性。

      5)跟踪监管持续性。指制定的跟踪监督计划具有全面性、合理性和可操作性;全面落实计划的各项要求;在资金上对计划的落实并给予必要保障;通过跟踪监管,污染物控制有效。

    • 不同污染地块之间的差异性较为明显,即便是同一地块内部也存在较为明显的不均一性。污染地块在进行安全开发利用模式设计和选择,也就是进行分位、分期、分区、分层方案设计时,要充分考虑对模式选择和设计的主要影响因素,从而确保设计的模式具有科学性、合理性、可行性和操作性。

      通过工程实践分析,笔者认为影响模式确定的因素主要包括未来开发利用用途、土壤(地下水)污染特征、水文地质特点、工程实施周期、周边环境敏感点分布等5个方面。不同影响因素的含义及影响作用见表1。实际工程项目在实施过程中,应对每一个影响因素进行逐一分析,确定在每个因素下的分位、分期、分区、分层方案,然后将5个因素进行综合考虑。当出现有不一致甚至矛盾的时候,需进一步细化分析利弊,确定主要影响因素,根据主要影响因素的影响结果而定,同时分析可能造成的负面影响,提出相应防护和应对措施[6]

    • 污染地块是否实现“安全修复”是一个非常重要的问题。2018年12月,生态环境部发布了《污染地块风险管控与土壤修复效果评估技术导则》(HJ 25.5-2018)。该导则指出通过效果评估的技术方法来判断污染地块中目标污染物是否实现了预定的风险管控修复目标值。若达到了修复(管控)目标值的要求,即认为该地块得到了安全修复,并可从省级污染地块风险管控与修复名录中退出。然而,上述评判方法仍有其局限性,即主要考虑的是目标污染物修复后的浓度,或者管控后的工程效果,评价因素较为单一,评价方法也有一定的不确定性和随机性。本研究通过对污染地块安全开发利用模式的分析可以看出,“安全性”评价应是一个多因素的综合评价体系,应结合对该模式内涵的分析,构建出全面、综合反映“安全性”的指标体系,通过该指标体系的评价,从而更好地分析和判断地块修复后的“安全程度”。

      根据上述对“安全修复”内涵特点的分析,“安全”开发建设中的“安全性”评价指标体系的构建见表2。该指标体系共计包括5个一级指标、10个二级指标,并指出各指标名称、指标含义、指标分值和相应的评价方法。

      运用上述方法,可对我国已经通过效果评估后的修复(管控)工程项目进行评价。上述指标中,“总体修复策略”下的2个指标实施和应用较好。“空间修复策略”下的2个指标虽然通过相关技术规范的规定在实际工程中得到了应用,但由于受到前期污染调查和风险评估精度的影响,尚需在分层和分区策略上进一步朝着精细化方向发展。“技术性”中的“污染控制绿色性”是我国“双碳”战略下污染地块风险管控与修复的重要发展方向,在修复材料、装备使用等方面都应将绿色性放在更加突出的位置上进行考量。“修复后管理”中由于我国尚缺乏相应的制度要求和技术规范性文件的支撑,所以污染地块退出省级名录后如何有效实施后续监管尚需在实践中不断探索和总结。

      上述指标体系需在应用过程中不断进行完善,尤其是需要结合地块具体情况和特点,在本指标框架体系下进一步建立可量化或者定性评价的三级评价指标,以解决当前我国污染地块仅有效果评估这一单一的评价手段的现实问题。

    参考文献 (6)

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