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工业废弃场地再开发的土壤环境评价与修复研究 李建萍 1 张建红 2 王存政 1 滑铁钢 2 顾成海 3 1． 中国京冶工程技术有限公司， 北京 100088; 2． 首钢总公司， 北京 100041; 3． 北京首钢房地产开发有限公司， 北京 100041 摘要 工业废弃地 棕地 可能受原生产活动遗留的有毒有害物质的污染， 因此， 棕地再开发之前必须对其进行污染调 查分析和环境风险评价， 判断其是否需要进行土壤修复。用理化分析对首钢搬迁场址进行了土壤污染调查， 采用内梅 罗指数法评价土壤环境风险， 分析了污染来源， 并提出采用基于环境风险的土壤污染治理模式及技术经济分析。 关键词 工业废弃地; 再开发; 环境风险评价; 环境风险治理模式; 土壤修复 STUDY ON SOIL ENVIRONMENTAL ASSESSMENT AND REMEDY OF BROWNFIELD Li Jianping1Zhang Jianhong2Wang Cunzheng1Hua Tiegang2Gu Chenghai3 1． China Jingye Engineering Corporation Limited，Beijing 100088，China; 2． Shougang Group， Beijing 100041，China; 3． Beijing Shougang Real Estate Development Co． Ltd． ， Beijing 100041，China AbstractThe original site of removal enterprise，which is brownfiled，may be contaminated by residual toxic and hazardous material fromtheoriginalproductionactivity．Thus， beforebrownfieldalteration， contaminationinvestigationand environmental risk assessment must be carried out to estimate whether it is necessary to rehabilitate the soil． Soil contamination of Capital Steel Co． removal enterprise was investigated by physicochemical analysis，soil environmental risk was assessed by Nemerow index，contamination resource was analyzed，and soil contamination treatment pattern and technical economic analysis based on environmental risk was brought forward． Keywordsbrownfield; redevelopment; environmental risk assessment; RBCA pattern; soil remedy 随着我国城市化进程的加快和产业结构调整政 策的实施， 许多企业或生产经营单位需要搬迁。工业 废弃地 被美国环境保护署界定为棕地 再开发利用 是可持续发展的必然选择， 然而这些废弃场地可能受 到原生产活动遗留有毒有害物质的污染， 直接建造住 宅、 办公楼等会给公众带来健康风险并影响生态环 境 ［1］。因此， 工业废弃地需要进行环境风险评价， 从 而决定是否需要对其进行土壤修复及合理地界定使 用性质 ［2］。原国家环保总局也于 2004 年颁布了关 于切实做好企业搬迁过程中环境污染防治工作的通 知 ， 该通知强调产生危险废物的工业企业在改变原 土地使用性质时， 需要进行土壤环境状况调查和确定 土壤修复方案， 并强调原生产经营单位须负责治理并 恢复土壤使用功能。 为了实现 2008 年“绿色奥运“的承诺， 国务院决 定将首钢搬迁， 并于 2010 年完成搬迁。继国务院批 复的北京城市总体规划 2004 － 2020 年 提出在石 景山建设城市西部的综合服务中心之后， 国家发改委 以发改工业［ 2005］ 273 号 批复了首钢实施搬迁结 构调整计划， 这为促进该区域产业结构总体上向现代 服务业和高新技术产业转变提供了有力的政策依据 和难得的发展机遇。 为了给首钢原址再开发提供技术依据和保护居 民健康， 本文以首钢原址为例， 对其进行土壤污染调 查分析和环境风险评价， 判断其是否需要进行修复， 并提出采用基于环境风险的土壤污染治理模式及技 术经济分析。 1土壤取样分析 根据首钢原址的平面布置图， 结合场地实地勘 查， 选取原料场、 焦化料场、 污水处理厂和老排水沟进 行土壤采样， 采样深度为地面以下50 cm， 采集的土样 装于密封的塑料袋内， 送往实验室进行化学分析， 实 901 环境工程 2011 年 8 月第 29 卷第 4 期 验分析结果见表 1。 为防止交叉污染进而影响实验数据， 在钻孔和采 集样品前均仔细清洗所有钻探设备及采样工具。在 样品分析过程中， 应用现场质量控制样品和实验室质 量控制样品来确保分析结果合理、 有效。另外， 所有 样品保留时间、 保存温度以及实验室内部的质量保 证 /质量控制措施均符合规定的要求。 表 1研究区土壤组分分析 项目 Cd/ mg kg － 1 Pb/ mg kg － 1 Hg/ mg kg － 1 As/ mg kg － 1 Cr/ mg kg － 1 Zn/ mg kg － 1 Fe/ g kg － 1 苯并［a］芘 / μg kg － 1 总有 机质 / 原料场0. 6643． 90. 1072． 550812． 1100 焦化料场0. 5462． 60. 5943． 451． 622110. 41030 污水处理厂1． 5037. 70. 5482． 084． 216620. 81004． 17 老排水沟4． 68201. 00. 2605． 788123. 031． 598． 00 标准1． 05001． 53． 43005004002 ～ 3 注 Hg 和 As 是依据 HJ/T 251999 工业企业土壤环境质量风险评价基准 中土壤基准迁移至地下水， 苯并［a］芘依据北京市地方标准 场地 环境风险评价筛选值 2009 年征求意见稿 ， 其余指标依据 GB 156181995 土壤环境质量标准 。 由表 1 可知， 研究区内 4 块区域分别存在不同程 度的重金属、 苯并［a］芘和总有机质超标现象， 再开 发前需要进行修复治理。 2土壤污染风险评价 采用内梅罗污染指数法对土壤环境进行评价和 质量分级， 分级标准见表 2， 该方法可以综合反映多 种污染物对土壤的作用， 同时突出了高浓度污染物对 土壤环境质量的影响 ［2］。 表 2基于内梅罗污染指数的土壤质量分级 指数范围 Pi ≤1 1 ＜ Pi ≤2 2 ＜ Pi ≤3 ＞ 3 质量分级非污染轻污染中度污染严重污染 采用内梅罗指数法， 并参照 HJ/T 251999国 家工业企业土壤环境质量风险评价基准 ， 对研究区 的土壤污染进行风险评价， 结果见表 3。 表 3内梅罗污染指数分析 项目 Cd/ mg kg － 1 Pb/ mg kg － 1 Hg/ mg kg － 1 As/ mg kg － 1 苯并［a］芘 / μg kg － 1 Pi， max珔P I 标准值1． 05001． 53． 4400 原料场污染指数 Pi 0. 660. 08780. 07130. 73530. 250. 73530. 36090. 8191 焦化料场污染指数 Pi 0. 540. 12520. 39612． 5752． 5750. 92722． 7368 污水厂污染指数 Pi 1． 50. 07540. 36530. 58820. 251． 50. 55581． 5996 老排水沟污染指数 Pi 4． 680. 4020. 17331． 68240. 0794． 681． 40334． 8859 由表 3 可知 研究区老排水沟的内梅罗污染指数 4． 885 9， 为严重污染， 主要污染物为 Cd 和 As; 焦化 料场的内梅罗污染指数2． 736 8， 为中度污染， 主要污 染物为 As 和苯并［a］芘; 污水厂的内梅罗污染指数 1． 599 6， 为轻污染， 主要污染物为 Cd， 这些污染物均 为有毒有害物质， 此类土壤如不加以修复直接开发再 利用， 将会对人体健康和生态环境造成威胁。 3污染来源分析 根据研究区域的生产性质和周边环境分析， 土壤 污染途径可分为四类 1 面状渗漏。在研究区， 由于大量使用废污水 或中水抑尘、 洒水， 造成污染物下渗， 导致松散孔隙水 水质恶化， 土壤被污染。另外， 钢铁企业生产过程中 产生大量的烟尘， 随降雨会渗入土壤， 其中所含的污 染物质会对土壤造成污染。 2 淋滤下渗。研究区内工业垃圾以及上游生活 垃圾等各种固体堆积物中含有较多的硫酸盐、 氨、 细 菌、 混杂物和腐烂的有机物， 经生物降解和雨水淋滤 后， 随雨水下渗， 形成对土壤的污染。 3 局部点状渗漏弥散。钢铁企业地下管道复 杂， 一旦管道发生腐蚀、 破损等造成泄露， 就会对周边 土壤造成威胁。泄漏污水进入地下后， 一部分会受到 土壤吸附以及生物降解等作用， 滞留在土壤中， 还有 一部分会随着水体继续前进， 最终污染地下水。 4基于环境风险的土壤修复的探讨 实践经验表明， 采用传统的方法来治理土壤污染 011 环境工程 2011 年 8 月第 29 卷第 4 期 往往难以成功， 主要是因为传统的环境标准治理模式 治理费用高昂， 许多政府和企业难以承受， 且又很难 将污染物治理至环境标准值以下。产生这些问题的 根源在于环境标准治理模式固有的缺陷 治理目 标的刚性， 为解决这一问题， 欧美、 日本等发达国家逐 渐发展出基于环境风险的治理模式， 其中以 ASTM 美 国 材 料 与 试 验 协 会 的 RBCA Risk-based Corrective Action 模式 ［3- 4］应用最为广泛和成功。目 前， 加拿大和我国台湾省也在采用该模式。 4. 1修复目标 结合研究区土壤实际情况， 以北京市地方标准 场地环境风险评价筛选值 2009 年征求意见稿 为基准， 制定基于环境风险的治理目标 ［5- 6］， 见表 4。 表 4基于环境风险的治理目标 项目 Cd/ mg kg － 1 Pb/ mg kg － 1 Hg/ mg kg － 1 As/ mg kg － 1 Cr/ mg kg － 1 Zn/ mg kg － 1 苯并［a］芘 / μg kg － 1 GB 一级 0. 2350. 151590100 GB 二级 0. 33000. 530200250 GB 三级 1． 05001． 540300500 HJ 接触 3 7904418 9001069 100 HJ 迁移 1473． 41 47087 900 BJ 居住 8400202503 500200 BJ 公园 9400208005 000200 BJ 工商 1501200202 50010 000400 一级目标1． 0350. 153． 490100200 二级目标83000. 515200250200 三级目标95001． 520250500400 注 1 GB 指 GB 156181995， 根据本研究区土壤 pH 值， 其中二级以 pH 为 6． 5 ～ 7. 5 考虑， As 和 Cr 采用旱地标准; 2 HJ 指 HJ/T 251999， 其 中接触是指土壤基准直接接触， 迁移是指土壤基准迁移至地下水; 3 BJ 指北京市地方标准 场地环境风险评价筛选值 2009 年征求意见 稿 。 4. 2不同修复目标的技术经济比较 土壤修复模式主要有传统的环境标准治理模式 和基于环境风险的治理模式。目前应用的土壤修复 技术很多 ［5- 6］， 主要有焚烧、 稳定固化、 挖掘填埋， 正在某些场地试点的技术有生物堆、 热处理、 生物通 风等。本文选择适合研究区的三种方法进行技术经 济比较分析， 结果见表 5。 表 5主要修复方法技术经济比较 治理方法 成本 / 元m － 3 时间安全性维护需要修复后可开发性 原位生物和植物修复技术8002 年较安全无可开发 污染土运走异位化学修复后回填10 0008 个月安全无可开发 在污染土壤上构造一层厚度 0. 6 m 的非污染土层， 并在 该覆土上种植植被 1 0004 个月污染仍存在一直需要有限开发 在不同模式下选择适用的修复技术进行技术经 济比较， 结果见表 6。 表 6不同治理目标的技术经济比较 治理模式估算成本 /万元所需时间 环境标准治理模式18 000 ～ 23 0001． 5 ～ 2 年 一级目标20 000 ～ 25 0001 ～ 1． 5 年 RBCA 模式二级目标 11 000 ～ 15 0006 ～ 8 个月 三级目标8 000 ～ 10 0004 ～ 6 个月 由表 6 可知， 采用不同模式将直接导致治理对 象、 治理方法及治理规模的差异; 即使是采用相同的 模式， 治理目标等级不同， 治理成本和时间也会有较 大差别。 5结论与建议 1 钢铁企业往往会对原厂址及周围土壤产生污 染。采用 不 同 模 式 将 直 接 导 致 治 理 对 象、 治 理 方 下转第 120 页 111 环境工程 2011 年 8 月第 29 卷第 4 期 水起到了有效的保护作用。 在原油检测出的各 VOCs 组分中， BTEX 含量最 大且对人体健康的危害性也最强。它们具有较高的 挥发性和溶解性， 很容易进入大气和地下水中， 直接 危害人体健康。尤其是苯系物中的苯是世界卫生组 织公布的具有致癌、 致畸和致突变作用的有害污染 物 ［12］。因从， 进行油田区土壤及地下水环境质量或 污染评价时， 仅采用总石油烃并不能完全反映其问题 的严重性， 建议检测其 BTEX、 多环芳烃等主要的有 机污染组分。油田采出水及落地原油势必造成油田 区土壤和地下水的污染问题， 因此在油田生产过程中 要避免输油管道泄露及采油、 修井等作业过程中原油 洒落等问题， 加强管道维修和清洁生产等环境保护意 识。 3结论 1 原油采出水中共检测出 92 种 VOCs， 这些有机 污染组分可直接以水溶态的形式污染土壤和地下水。 2 通过石 英 砂 的 原 油 淋 滤 液 中 检 测 出 29 种 VOCs， 它们是原油经降雨淋滤后对土壤和地下水造 成二次污染的主要有机污染物。 3 土壤对原油溶解组分具有较强的吸附能力， 大部分污染组分经过 10cm 厚度的土壤后浓度降低 甚至完全被土壤吸附。 参考文献 ［1］周卫东， 佟德水， 李罗鹏． 油田采出水处理方法研究进展［J］． 工业水处理， 2008， 28 12 5- 8． ［2］马敬环， 李强， 项军， 等． 国内油田采出水处理回注的现状与展 望［J］． 天津化工， 2009， 23 3 7- 9． ［3］李金林． 稠油采出水回用处理工程设计［J］． 工业给排水， 2007， 33 8 58- 61． ［4］高明霞， 张劲， 王敏捷． 油田采出水达标外排处理技术［J］． 国 外油田工程， 2005， 21 1 39- 42． ［5］李凌波， 闫松， 曾向东， 等． 油田采出水中有机物组成分析［J］． 石油化工， 2002， 31 6 472- 475． ［6］刘海波， 郭绪强． 原油组分的性质与结构对其粘度的影响［J］． 新疆石油地质， 2008， 29 3 347- 349． ［7］郑西来， 李永乐， 林国庆， 等． 土壤对可溶性油的吸附作用及其 影响因素分析［J］． 地球科学-中国地质大学学报， 2003， 28 5 563- 567． ［8］宁丽， 曾溅辉， 陈广． 柴油在土壤中迁移的试验模拟研究［J］． 安全与环境学报， 2008， 8 3 1- 6． ［9］邵明安， 张博闻． 原油在扰动土壤中入渗的实验研究［J］． 土壤 学报， 2009， 46 5 781- 786． ［ 10］耿春香， 路帅． 西北地区土壤中石油类污染物的垂直渗透规律 ［J］． 环境污染与防治， 2003， 25 1 61- 62． ［ 11］李嘉， 魏涛， 陆续武． 中原油田洒落原油对地下水污染的研究 ［J］． 西安科技大学学报， 2006， 26 2 196- 200． ［ 12］An Y J． Toxicity of benzene，toluene，ethylbenzene，and xylene BTEXmixtures to Sorghum bicolor and Cucum［J］． Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology，2004，721006- 1011． 作者通信处陈鸿汉100083中国地质大学 北京 水资源与环境 工程北京市重点实验室 E- mailchenhh cugb． edu． cn 2011 － 11 － 12 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 111 页 法及治理规模的差异; 即使是采用相同的模式， 治理 目标等级不同， 治理成本和时间也会有较大差别。 2 对于钢铁企业污染场地的土壤修复， 建议采 用场地调查、 风险评估、 场地修复的程序。场地修复 应分类处理， 分质回填。同时， 作为确定场地污染状 况的有力手段， 场地环境监测工作应贯穿于污染场地 修复的全过程。 参考文献 ［ 1］罗思东． 美国城市的棕色地块及其治理城市问题［J］． 城市问 题， 2002 6 64- 67. ［ 2］张兴庆， 李小风， 白娟， 等． 搬迁企业原址场地土壤污染环境风 险评价 以重庆某搬迁企业为例［J］． 四川兵工学报， 2009， 30 10 144- 147. ［3］E2081 － 00 Standard Guide for Risk － Based Corrective Action［S］． ［ 4］陈鸿汉， 谌宏伟， 何江涛． 污染场地健康风险评价的理论和方法 ［J］． 地学前缘， 2006， 13 1 216- 223． ［ 5］谌宏伟， 陈鸿汉， 刘菲． 污染场地健康风险评价的实例研究［J］． 地学前缘， 2006， 13 1 230- 235． ［ 6］章莉． 棕地景观规划设计中的土壤修复方法 以首钢二通机 械厂改造景观规划设计为例［J］． 华中建筑， 2009， 27 6 211- 215． 作者通信处李建萍100088北京海淀区西土城路 33 号 E- mailmccgeia 126． com 2010 － 11 － 29 收稿 021 环境工程 2011 年 8 月第 29 卷第 4 期