強(qiáng)化科技支撐 分類修復(fù)土壤
由人力資源和社會(huì)保障部、環(huán)境保護(hù)部主辦，中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院承辦的“綠色發(fā)展與科技創(chuàng)新”百千萬人才工程創(chuàng)新講壇近日在京舉辦。本次講壇設(shè)置了6個(gè)分論壇，土壤污染防治作為其中一個(gè)分論壇，邀請(qǐng)了土壤環(huán)境研究領(lǐng)域的專家學(xué)者做專題報(bào)告。本版特刊發(fā)部分專家學(xué)者觀點(diǎn)，以饗讀者。
◆本報(bào)記者張春燕
棕地再開發(fā)應(yīng)注重景觀與可持續(xù)性
中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院總工程師李發(fā)生
美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）在2016年發(fā)表的《科學(xué)》雜志上預(yù)測(cè)，未來30年內(nèi)地球上將有2/3的人居住在城市。而2014年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全球39億人約占世界人口的54%，已經(jīng)生活在城市。這意味著：承載如此眾多人口的土地，其土壤環(huán)境健康與否對(duì)人類生活至關(guān)重要。
中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院總工程師李發(fā)生在近日舉辦的“綠色發(fā)展與科技創(chuàng)新”百千萬人才工程創(chuàng)新講壇上指出，從全球視野來看，我國(guó)土壤面臨的主要環(huán)境問題有：荒漠化、土地退化和化學(xué)污染。具體到城市地區(qū)，棕地土壤修復(fù)與再開發(fā)是業(yè)界普遍關(guān)注的話題。
美國(guó)在1980年國(guó)會(huì)通過的《超級(jí)基金法》中，對(duì)“棕地”提出了最早、最權(quán)威的概念界定。棕地指廢棄、閑置或沒有得到充分利用的工業(yè)或商業(yè)用地。這類土地在開發(fā)和再利用過程中，往往因明確或潛在的環(huán)境污染問題變得復(fù)雜，需要考慮風(fēng)險(xiǎn)。李發(fā)生認(rèn)為，在管理方式上，可以借鑒和學(xué)習(xí)美國(guó)和北歐地區(qū)對(duì)城市棕地采取的精細(xì)化管理模式。這些國(guó)家和地區(qū)建起了精密的檔案系統(tǒng)，對(duì)棕地的面積大小、中高低風(fēng)險(xiǎn)都有較好的管理辦法。
如美國(guó)環(huán)保局根據(jù)《超級(jí)基金法》，對(duì)全國(guó)各地“棕地”進(jìn)行調(diào)查，不僅明確數(shù)量，更梳理出一個(gè)治理清單即《國(guó)家優(yōu)先治理污染場(chǎng)地順序名單（NPL）》。根據(jù)評(píng)估，把有可能對(duì)人體健康和環(huán)境造成重大損害的場(chǎng)地列入“國(guó)家優(yōu)先名單”。治理好一塊棕地，就將其從名單上刪除，這意味著它們已清理修復(fù)完畢。
我國(guó)土壤修復(fù)雖起步較晚，但極具活力。李發(fā)生認(rèn)為，從全球范圍來看，我國(guó)已經(jīng)成為城市棕地再利用和修復(fù)事業(yè)最具活力的區(qū)域，總體規(guī)模大且增長(zhǎng)趨勢(shì)快。中央和地方政府重視程度增加，監(jiān)管力度不斷加大，組織管理體系日趨完善，公眾意識(shí)和社會(huì)基礎(chǔ)越來越好。如何在此背景下對(duì)棕地進(jìn)行可持續(xù)再利用？李發(fā)生提出了4點(diǎn)思考。
棕地的柔性再利用問題
棕地如何柔性再利用，在國(guó)際上已經(jīng)有豐富的經(jīng)驗(yàn)。柔性再利用指不通過化學(xué)、物理等因素的干擾，將城市棕地較好地利用起來。李發(fā)生認(rèn)為，這是一個(gè)國(guó)外比較時(shí)尚的概念，在我國(guó)還沒有廣泛地運(yùn)用。在當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下，柔性再利用有一定的基礎(chǔ)和實(shí)踐，需要進(jìn)一步推動(dòng)和推廣，用更加理性和風(fēng)險(xiǎn)管控的方式，解決棕地再利用問題。
棕地修復(fù)模式可持續(xù)問題
李發(fā)生表示，棕地原位修復(fù)和異位處置應(yīng)有一定的比例，因?yàn)猷彵苄?yīng)的影響，我國(guó)現(xiàn)在更推崇原位修復(fù)方式。根據(jù)美國(guó)超級(jí)基金計(jì)劃的統(tǒng)計(jì)表明，目前美國(guó)僅50%的修復(fù)案例采用原位修復(fù)。而我們則希望比例更大。在修復(fù)模式上應(yīng)該認(rèn)真思考解決，與各個(gè)部門積極協(xié)調(diào)，使原位修復(fù)和異位修復(fù)達(dá)到一個(gè)理性的比例。
景觀學(xué)和美學(xué)
目前，我國(guó)在棕地治理時(shí)景觀學(xué)管理方面不夠合理。在完整修復(fù)的前提下，還應(yīng)注意從景觀優(yōu)化上對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行美化。污染的土地更需要賦予其美學(xué)內(nèi)涵，在修復(fù)和整治方案制定中引入美學(xué)理念。如果可以充分利用棕地原有的地形和條件，使它豐富美觀起來，整個(gè)景觀就會(huì)很有活力了。
棕地治理的責(zé)任機(jī)制問題
李發(fā)生認(rèn)為，目前土壤修復(fù)的資金機(jī)制還需完善，應(yīng)堅(jiān)持污染者付費(fèi)原則，建立起合理的責(zé)任分擔(dān)機(jī)制。同時(shí)，應(yīng)推動(dòng)建立棕地柔性再利用的激勵(lì)機(jī)制，引入風(fēng)險(xiǎn)交流機(jī)制，制定合理的環(huán)境經(jīng)濟(jì)政策，化解鄰避效應(yīng)問題。通過跨文化交流和學(xué)習(xí)借鑒國(guó)際經(jīng)驗(yàn)，提升棕地再開發(fā)的美學(xué)、景觀學(xué)意識(shí)和實(shí)施能力。最后，李發(fā)生表示，通過對(duì)土地污染防治立法，建立有效的責(zé)任機(jī)制和投融資機(jī)制，將有效促進(jìn)我國(guó)棕地再利用和修復(fù)的可持續(xù)發(fā)展。
采用生物技術(shù)修復(fù)污染土壤
南開大學(xué)教授周啟星
石油是世界范圍內(nèi)最重要的化石燃料之一。在石油工業(yè)發(fā)展過程中，尤其是勘探、開采、運(yùn)輸、加工和銷售等階段，會(huì)導(dǎo)致大量的石油產(chǎn)品進(jìn)入土壤環(huán)境。石油烴是常見的有機(jī)污染物，主要包括脂肪烴、雜環(huán)烴、芳香烴、瀝青質(zhì)和其他頑固組分，是一種危險(xiǎn)的環(huán)境污染物。由于石油烴的粘連性、疏水性和親脂性，生命體很難直接利用或代謝。
目前，對(duì)于石油烴污染土壤的修復(fù)方法主要包括：物理、化學(xué)和生物修復(fù)技術(shù)，其中物理和化學(xué)方法是傳統(tǒng)的修復(fù)技術(shù)。南開大學(xué)教授周啟星表示，生物修復(fù)技術(shù)包括微生物修復(fù)和植物修復(fù)，是相對(duì)成熟并新興的污染修復(fù)技術(shù)。傳統(tǒng)的物理、化學(xué)修復(fù)方法往往會(huì)破壞污染場(chǎng)地的理化性質(zhì)，甚至?xí)斐森h(huán)境的二次污染，對(duì)于污染面積大且污染程度較輕的土壤基本上難以應(yīng)用和奏效。因此，在各種修復(fù)技術(shù)中，生物修復(fù)成為一個(gè)亮點(diǎn)，近年來得到業(yè)界廣泛認(rèn)可。
周啟星介紹，生物修復(fù)技術(shù)中的雜草植物修復(fù)技術(shù)正被廣泛推廣。全球命名的植物有30余萬種，認(rèn)定為雜草的植物約8000種。雜草具有傳播方式多、繁殖與再生能力強(qiáng)、光合作用效益高、適應(yīng)性強(qiáng)、抗逆行強(qiáng)等特點(diǎn)。
雜草植物首先通過根系直接吸收石油烴，并利用自身的新陳代謝或植物內(nèi)生菌的協(xié)作將其去除。石油烴一旦被根系吸收，植物就會(huì)通過木質(zhì)化作用將其儲(chǔ)存在組織中，或通過植物揮發(fā)或植物降解將其轉(zhuǎn)化成一些低毒的中間代謝產(chǎn)物或生成CO2和H2O。其次，雜草根際分泌物和根際微生物在石油烴污染土壤根際修復(fù)方面起到重要作用。根際是受根系活動(dòng)影響的一個(gè)微生態(tài)區(qū)，因而可以認(rèn)為根際修復(fù)是去除土壤中石油烴的主要方式。
除雜草外，采用花卉植物環(huán)境修復(fù)技術(shù)也是有效解決土壤重金屬污染的一種有效途徑；ɑ茉耘喙芾矸椒ǔ墒，使得修復(fù)實(shí)踐有充分的農(nóng)業(yè)技術(shù)保障？紤]到城市污染土壤的特點(diǎn)和觀賞植物在城市綠化中的作用，觀賞植物可在城市污染土壤修復(fù)中發(fā)揮特殊作用。
周啟星介紹，從30種花卉植物中篩選出3種對(duì)石油烴污染具有強(qiáng)耐受力且能促進(jìn)總石油烴降解的修復(fù)植物，分別為紫茉莉、鳳仙花和牽牛花。這些花卉植物吸收土壤中的重金屬，收割時(shí)將其從土壤中帶走，具有投入少、工程量小、沒有二次污染等特點(diǎn)，是一種綠色修復(fù)技術(shù)。
周啟星同時(shí)提到了微生物表面展示技術(shù)，這種創(chuàng)新做法將編碼目的肽的DNA片段通過基因重組的方法，構(gòu)建和表達(dá)在噬菌體表面、細(xì)菌表面（如外膜蛋白、菌毛及鞭毛）或酵母菌表面（如糖蛋白），從而使每個(gè)顆；蚣(xì)胞只展示一種多肽。微生物表面展示技術(shù)可以把編碼重金屬離子高效結(jié)合肽的基因，通過基因重組的方法與編碼細(xì)菌表面蛋白的基因相連，重金屬離子高效結(jié)合肽以融合蛋白的形式表達(dá)在細(xì)菌表面，可以明顯增強(qiáng)微生物的重金屬結(jié)合能力，這為重金屬污染防治提供了一條嶄新的途徑。
實(shí)現(xiàn)農(nóng)田污染土壤安全利用
浙江大學(xué)教授徐建明
浙江大學(xué)教授徐建明認(rèn)為，與場(chǎng)地土壤重金屬污染不同，農(nóng)田土壤重金屬污染主要以中輕度污染為主，其修復(fù)技術(shù)與方式的選擇需要首先考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式和類型，其次兼顧有效性、經(jīng)濟(jì)性和推廣性。農(nóng)田污染土壤安全利用的主要目的應(yīng)是生產(chǎn)安全的農(nóng)產(chǎn)品。
目前，可用于農(nóng)田重金屬污染修復(fù)的技術(shù)主要包括：工程措施、農(nóng)藝調(diào)控措施、鈍化修復(fù)技術(shù)、植物修復(fù)技術(shù)。徐建明表示，針對(duì)中輕度農(nóng)田重金屬土壤污染，可通過鈍化—低吸收作物聯(lián)合防控技術(shù)。
土壤鈍化調(diào)控是實(shí)現(xiàn)重金屬鎘、砷污染農(nóng)田安全種植的重要途徑之一。鈍化技術(shù)的原理是降低土壤中鎘、砷的活性，讓它們不容易被植物吸收。鈍化材料分為無機(jī)、有機(jī)和無機(jī)—有機(jī)復(fù)合材料，主要通過調(diào)節(jié)土壤理化性狀，以及與重金屬發(fā)生沉淀、吸附、絡(luò)合、氧化—還原等反應(yīng)，降低鎘、砷的生物有效性。土壤鈍化調(diào)控見效快、對(duì)土壤破壞小，適合于大面積輕中度鎘、砷污染情況。“土壤鈍化技術(shù)的缺點(diǎn)是成本相對(duì)較高，根據(jù)測(cè)算，每畝需投入約2000元左右的修復(fù)成本，農(nóng)民對(duì)此的接受程度不高。如果能將修復(fù)成本控制在千元以下，就比較理想。”徐建明指出。
另外，從上世紀(jì)80年代以來，利用植物資源與凈化功能的植物修復(fù)技術(shù)迅速發(fā)展。“通過育種，選擇那些對(duì)重金屬吸附較少的作物也是一種值得推廣的技術(shù)。”徐建明說。不同農(nóng)作物對(duì)鎘、砷等重金屬的敏感性與吸收特征差異迥異。徐建明舉例表示，如玉米（福美1號(hào)）就是對(duì)土壤中鎘低吸收的一個(gè)品種。對(duì)農(nóng)田污染土壤安全利用，歸根結(jié)底是通過調(diào)控土壤、作物來實(shí)現(xiàn)。各地可根據(jù)土壤實(shí)際，篩選低吸收鎘、砷作物種植。
徐建明建議，農(nóng)業(yè)土壤安全利用需要“產(chǎn)學(xué)研政”共同推進(jìn)。對(duì)中輕度污染農(nóng)田土壤，采用鈍化劑、低積累作物品種或其組合，可以實(shí)現(xiàn)“邊利用邊修復(fù)”、達(dá)到污染土壤安全利用之目的。急需研發(fā)生態(tài)和低成本的鈍化劑，特別是針對(duì)鎘砷復(fù)合污染土壤的鈍化材料的開發(fā)。鈍化劑的持續(xù)性、穩(wěn)定性、安全性等后續(xù)問題急需評(píng)估。篩選或培育不同區(qū)域的低積累作物品種，解決秸稈的出路問題。此外，應(yīng)重點(diǎn)研究我國(guó)優(yōu)勢(shì)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境安全的法律法規(guī)、政策措施、標(biāo)準(zhǔn)體系等安全保障體系，確保農(nóng)產(chǎn)品安全。
●棕地柔性再利用經(jīng)典案例
德國(guó)鋼鐵廠的重生
北杜伊斯堡景觀公園是德國(guó)北杜伊斯堡的一個(gè)后工業(yè)景觀公園，其原址是一家廢棄搬遷的煉鋼廠。公園通過棕地柔性再利用原則，將景觀設(shè)計(jì)與其原用途緊密結(jié)合，將工業(yè)遺產(chǎn)與生態(tài)綠地交織在一起。
美國(guó)煤氣廠蛻變?yōu)閯?chuàng)意公園
西雅圖煤氣廠公園改造充分運(yùn)用景觀設(shè)計(jì)的方法，對(duì)工業(yè)廢棄地進(jìn)行再利用，并在公園的規(guī)劃、工業(yè)景觀的美學(xué)文化價(jià)值等方面，對(duì)景觀設(shè)計(jì)產(chǎn)生了廣泛影響。比如，通過分區(qū)規(guī)劃公園，將原先的鍋爐房開辟為野餐區(qū)，周邊若干谷倉狀建筑物則供游人玩耍。公園還將各種油塔、輸油管重新繪制成彩色管道，原本的工業(yè)遺棄地成功蛻變?yōu)?ldquo;文物展覽館"。
加拿大廢棄空軍基地變身樹城
加拿大多倫多的當(dāng)斯維爾公園，擬建于一個(gè)廢棄的空軍基地上，面積約為130平方公里。設(shè)計(jì)者提出了“樹城”的概念，即以樹木作為公園中最基本的要素，從而創(chuàng)造良好的市民休閑場(chǎng)所。設(shè)計(jì)者希望通過對(duì)場(chǎng)地最小化的干預(yù)，使公園場(chǎng)地土壤得到逐步改善，尤其是進(jìn)行土壤健康的恢復(fù)。公園建設(shè)是一個(gè)逐漸演變的長(zhǎng)期過程，因?yàn)橥寥佬枰玫叫蒺B(yǎng)，并大量種植樹木。
澳大利亞石油公司場(chǎng)地成為遺址公園
澳大利亞悉尼北部的濱水地區(qū)中，第一個(gè)被改造成公園的工業(yè)場(chǎng)地即BP澳洲子公司遺址公園。1997年，新南威爾士州政府決定將威弗敦一帶的3處濱水工業(yè)場(chǎng)地改建成公園，否決了將這些地塊出售并開發(fā)成住宅的提議。于是，BP澳洲子公司的這塊被污染的場(chǎng)地經(jīng)過改造后，變成一個(gè)后工業(yè)風(fēng)格的現(xiàn)代公園。
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