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如何修复钢企搬迁后被污染的土壤?
文章来源:固废观察 作者: 时间:2015-7-29 18:37:36

面对化解产能严重过剩矛盾的相关政策,以及全社会高度重视环保的巨大压力,近年来,那些坐落在城市中的钢铁企业不断传出搬迁调整的消息。从已经完成搬迁调整的首钢、重钢、广钢,到正在进行中的青钢、石钢、合钢,再到传闻中将要实施调整的梅钢、南钢济钢等,搬迁调整似乎一下子成了化解产能过剩和解决环保问题的“金钥匙”。

城市钢铁企业搬迁后,原先的场地可能会遗留多种有毒有害物质而无法直接利用,需要进行场地修复。目前,整个钢铁行业对搬迁后的场地修复尚处于起步阶段,还未形成完善的解决方案。这也从一个侧面说明,城市钢厂搬迁是一个需要慎重考量的问题。

本期《纵深》针对钢企搬迁后对原场地的治理修复进行了详细的阐述,以期能引起各方面对此问题的重视,并为搬迁或转产、关停企业的土壤治理提供参考。

事件

据报道,被称为“土十条”的《土壤环境保护和污染治理行动计划》近日已由环保部提交至国务院审核,预计今年年内或明年初将出台。

按照国务院要求,在即将出台的“土十条”中,包括划定重金属严重污染的区域、投入治理资金的数量、治理的具体措施等多项内容。作为土壤管理和综合防治的一个重要规划,“土十条”将制定治理我国土壤污染具体“时间表”,争取到2020年土壤恶化情况得到遏制。

深度

钢企搬迁后原址土壤污染问题值得重视

搬迁的钢铁企业原址场地可能因原生产活动遗留有各种有害污染物,例如重金属、多环芳烃、二英与钛酸酯类化合物等,这些污染物可以通过大气沉降及废渣渗滤等方式进入工业区周边土壤,导致土壤严重污染。当原场址改做其他用途,如住宅、商业用途时,土壤环境中的重金属和有机污染物会严重影响人体健康,引起免疫系统水平失调,影响中枢神经系统,有些物质可能影响消化系统,严重时甚至可能损伤肝脏和造血系统。因此,针对污染物的特性、类别,以及在哪些工序、如何产生污染等问题的深入研究就显得十分必要。

冶金工业废物分类及对土壤的污染

冶金企业生产过程中产生的废物统称为冶金工业废物。按照不同的生产过程可以将产生的废弃物分为钢铁工业废物、工业废物、锌工业废物、工业废物、铬工业废物、镉工业废物等。不同的金属冶炼会产生金属成分不同的固体废物,因此固体废物可分为高炉渣、钢渣、赤坭等等;液体废物则可以分为含镉废水、含铬废水、含铜废水、含锌废水、含汞废水等等,气体废弃物则可以分为含镉粉尘、含铬粉尘、含铜粉尘、含锌粉尘、含汞粉尘等等。这些废物都会对土壤造成危害。

固体废弃物对土壤的污染———冶金工业生产过程中产生的固体废物范围很广,如高炉排出的炉渣、洗涤气体废物和金属制品造成的固体废弃物等。向土壤倾倒固体废弃物,堆积场所的土壤会直接受到污染,自然条件下的二次扩散会形成更大范围的污染。

液体废弃物对土壤的污染———冶金工业中的液体废物范围广泛,例如原材料的洗涤水、控制大气污染使用的湿式除尘器的排出水等。用未经处理或未达到排放标准的冶金工业污水灌溉农田,以及液体废弃物在厂区泄露等,都是污染物进入土壤的主要途径。

气体废弃物对土壤的污染———一般认为,凡有颗粒物质问题的气体散放物都属于气体废弃物。气体废弃物不会直接污染土壤,但气体废弃物可以转变为液体废弃物,甚至又转变为固体废弃物,从而污染土壤。如冶金工业排放的NO等有害气体在大气中发生反应形成酸雨后,会以自然降水形式进入土壤,造成土壤酸化;冶金工业烟囱排放的金属氧化物粉尘,则在重力的作用下以降尘形式进入土壤,形成以排污工厂为中心、半径为2公里~3公里范围的点状污染。

下表列出了钢铁工业各工序生产过程中产生的主要土壤污染物,以及它们影响土壤的严重程度。


冶金工业污染土壤的四大特点

鉴于冶金工业生产自身的特性,其对土壤的污染具有如下特点。

隐蔽性和滞后性。大气、水和废弃物污染比较直观,通过感官即可发现。土壤污染有所不同,它往往需要通过对土壤样品和农作物样品进行化验和检测,甚至通过研究对动物和人的健康状况的影响才能确定。因此,冶金工业对土壤的污染从产生污染到出现问题会滞后较长的时间,不易受到重视。

积累性。在大气和水体中,冶金工业污染物一般都比在土壤中更容易迁移。这使得污染物在土壤中不易扩散和稀释,因此易在土壤中积累而超标,同时也使土壤具有较强的地域性。

不可逆性。冶金工业废物,特别是重金属,对土壤的污染基本上是一个不可逆过程,某些重金属污染的土壤可能需要100年~200年时间才能恢复。

难治理性。切断污染源之后,大气和水体污染通过稀释和自净作用不断好转,但是积累在土壤中的难降解污染物则很难依靠稀释和自净作用来缓解和消除。土壤污染一旦发生,仅仅依靠切断污染源的方法往往很难奏效,有时需要换土、淋洗土壤等方法才能解决问题,其他治理技术可能见效较慢。因此,治理污染土壤通常成本较高,治理周期较长。

钢企搬迁后土壤修复技术路线探讨

面对土壤污染问题,钢铁企业在搬迁后需要进行场地无害化修复以及再利用规划。

确定责任主体

场地责任主体须承担场地环境的调查评估与修复治理工作。具体来说,应该按照以下情形确认场地责任主体:

一是按照“谁污染、谁治理”的原则。造成场地污染的单位和个人承担场地环境调查评估和治理修复的责任。

二是造成场地污染的单位因改制或者合并、分立等原因发生变更的,依法由继承其债权、债务的单位承担场地环境调查评估和治理修复责任。

三是若造成场地污染的单位已将土地使用权依法转让的,由土地使用权受让人承担场地环境调查评估和治理修复责任。

四是造成场地污染的单位因破产、解散等原因已经终止,或者无法确定权利义务承受人的,由所在地县级以上地方人民政府依法承担场地环境调查评估和治理修复责任。

对于拟关停搬迁和正在关停搬迁的工业企业场地,关停搬迁的工业企业应组织开展原址场地的环境调查评估工作,并及时公布场地的土壤和地下水环境质量状况。经场地环境调查评估认定为污染场地的,场地责任主体应落实治理修复责任并编制治理修复方案,将场地环境调查、风险评估和治理修复等所需费用列入搬迁成本。

场地责任主体应委托专业机构开展场地环境调查评估,并将场地环境调查评估报告报所在地设区的市级以上地方环保部门备案。经评估,确定场地需修复时,场地责任主体应委托专业机构实施治理修复,并委托专业机构编制场地修复方案,并报所在地设区的市级以上地方环保部门备案。对于开展治理修复的场地,场地责任主体应委托专业机构对治理修复工程实施环境监理。在治理修复工作完成后,场地责任主体应组织开展场地修复验收工作,必要时应开展后期管理工作,委托专业机构进行第三方验收和后期管理,将相关材料和结果报所在地设区的市级以上地方环保部门备案,并在实施过程中接受当地环保部门的监督和检查。

场地修复技术

鉴于搬迁污染场地的复杂性,其治理技术也是多样化的。

按照是否将污染源进行清挖后处理分为原位修复技术和异位修复技术,按照处理介质分为土壤修复技术和地下水修复技术,按照技术原理分为物理化学技术、生物技术、热处理技术等。

针对具体的某个污染场地,一项技术往往没法解决其环境问题,应基于风险管理的基本思路,筛选适应的修复技术,并根据场地污染分布及水文地质条件对筛选出来的修复技术进行有机组合,形成系统性的污染场地修复方案。

目前理论上可行的修复技术有物理修复技术、化学修复技术、微生物修复技术、植物修复技术和综合修复技术等几大类,部分修复技术已进入现场应用阶段,并取得了较好的效果。

场地环境调查评估与修复的全过程管理是在场地污染调查的基础上,分析场地内污染物对未来受体的潜在风险,并采取一定的管理或工程措施避免、降低、缓和潜在风险的过程,因此,整个过程也可称为场地风险管理。场地环境调查评估与修复管理全过程可划分为两个部分:一是场地环境调查评估,二是污染场地修复管理。

场地环境调查评估

在进行搬迁场地调查评估时有3个基本原则:一是搬迁场地针对性原则。即针对场地的特征和潜在污染物特性,进行污染浓度和空间分布调查,为场地的环境管理提供依据。二是规范性原则。即采用程序化和系统化的方式规范场地环境调查过程,保证调查过程的科学性和客观性。三是可操作性原则。即综合考虑调查方法、时间、经费等,结合现阶段科学技术发展能力和相关人力资源水平,使调查过程切实可行。

场地环境调查评估可分为3个阶段,包括污染识别阶段、搬迁场地现状监测和场地环境风险评估。

污染识别阶段以资料收集、现场踏勘和人员访谈为主,原则上不进行现场采样分析。首先要进行资料调研,确认场地内及周围区域当前和历史上是否有污染源,如化学品储罐、固废处理等可能产生有毒有害废弃物设施或活动。

其次要进行现场调研。在资料收集的基础上,确定可能的污染区域、污染物类型与污染物空间分布。对场地周边敏感点情况进行调查,调查场地周边居住区、学校、医院等敏感点的基本情况,包括距离、人口规模、可能的暴露途径。对场地周边污染源进行调查,调查场地周边现有污染源与原有污染源的分布情况和排污情况。

搬迁场地现状监测是以采样与分析为主的污染证实阶段。在该阶段,要确定污染物种类、浓度(程度)和空间分布。场地现状监测通常可以分为初步采样分析和详细采样分析两步进行,每步均包括制订工作计划、现场采样、数据评估和结果分析等步骤。

初步采样分析和详细采样分析均可根据实际情况分批次实施,逐步减少调查的不确定性。经过不确定性分析后,如污染物超标,则认为可能存在健康风险,须进行详细调查。详细采样分析是在初步采样分析的基础上,进一步加密采样和分析,确定场地污染程度和范围。以场地内为主,并应包括场地的周围区域,周围区域的范围应由现场调查人员根据污染可能迁移的距离来判断。

在勘查场地时,除非受环境或障碍物所阻碍,或其他无法克服的原因,否则应尽可能勘查场地的设施、建筑物、构筑物,如罐、槽、沟等。

若监测确认污染事实,需要进行风险评估或污染修复时,则要进行详细场地环境调查。场地环境调查以补充采样和测试为主,获得满足风险评估以及土壤和地下水修复所需的参数。根据场地的具体情况、场地内外的污染源分布、污染物的迁移和转化等因素,判断场地污染物在土壤和地下水中的可能分布,为制订采样方案提供依据。

污染场地修复

经过环境调查评估确定场地存在污染的,场地责任主体应组织开展场地修复工作。

第一步,制修复方案,也称可行性研究。

包括以下几个步骤:一是根据场地环境调查与风险评估结果,细化场地概念模型并确定场地修复总体目标,通过初步分析修复模式、修复技术类型与应用条件、场地污染特征、水文地质条件、技术经济发展水平,制定相应修复策略;二是通过修复技术筛选,找出适用于目标场地的潜在可行技术,并根据需要进行相应的技术可行性试验与评估,确定目标场地的可行修复技术;三是通过各种可行技术的合理组合,形成能够实现修复总体目标的潜在可行的修复技术备选方案;在综合考虑经济、技术、环境、社会等指标进行方案比选的基础上,确定适合于目标场地的最佳修复技术方案;四是制订配套的环境管理计划,防止场地修复过程中的二次污染,为目标场地的修复工程实施提供指导,并为场地修复环境监管提供技术支持;五是基于上述情况选择修复策略,筛选与评估修复技术,形成修复技术备选方案与方案比选,制订环境管理计划,编制修复方案。

责任主体应委托专业机构编制污染场地修复方案,并报所在地设区的市级以上地方环保部门备案。必要时,所在地设区的市级以上地方环保部门应当组织专家对污染场地治理修复方案等文件的科学性、合理性进行论证评审。

第二步,在编制好修复方案后,开始修复实施与环境监理。

修复实施是指修复实施单位受污染场地责任主体委托,依据有关环境保护法律法规、场地环境调查评估备案文件、场地修复方案备案文件等,制订污染场地修复工程施工方案,进行施工准备,并组织现场施工的过程。

修复环境监理是指环境监理单位受污染场地责任主体委托,依据有关环境保护法律法规、场地环境调查评估备案文件、场地修复方案备案文件等,对场地修复过程实施专业化的环境保护咨询和技术服务,协助、指导和监督施工单位全面落实场地修复过程中的各项环保措施。

责任主体应委托专业机构实施治理修复工程,并委托专业机构对修复工程实施环境监理。

第三步,完成修复后,须进行验收与后期管理。

这一步主要是为了确认场地修复效果是否达到验收标准,若需开展后期管理,还应评估后期管理计划合理性及落实程度。场地修复验收的工作内容包括:文件审核与现场勘察、采样布点方案制订、现场采样与实验室检测、修复效果评价、验收报告编制。

根据场地情况,必要时需评估场地修复后的长期风险,提出场地长期监测和风险管理要求。后期管理是按照后期管理计划,开展包括设备及工程的长期运行与维护、长期监测、长期存档与报告等制度、定期和不定期的回顾性检查等活动的过程。

责任主体应在污染场地修复工程完成后,开展场地修复验收工作,必要时还应开展场地后期管理。责任主体应委托专业机构进行场地修复验收和后期管理工作评估,将相关材料和结果报所在地设区的市级以上地方环保部门备案,并在实施过程中接受当地环保部门的监督和检查。必要时,所在地设区的市级以上地方环保部门应当组织专家对工业企业场地修复验收报告和后期管理评估报告的科学性、合理性进行论证评审。

链接

首钢二通园区土壤修复之路

在首钢二通机械厂改造景观规划设计中,对土壤修复治理的部分值得其他拟搬迁的城市钢厂借鉴。

首钢二通机械厂位于首钢北京工业园区的东南部,北区为冷加工区,南区为原热加工区。在首钢搬迁改造整体的规划目标中,二通机械厂被设计改造为以包含会展演出、艺术创作、设计服务、特色办公等内容的文化创意产业为核心的,集居住、商业、休闲娱乐为一体的综合园区。其分目标包括生态修复、产业开发、居住开发、公共服务建设。其中,生态修复目标是对污染场地进行生态修复、创造整体良好的生态环境。

4个区域污染程度不同

为了对该厂区的土壤污染状况有比较准确的掌握,设计小组进行了现场探勘、前期调研、污染物分析、预调研、检测目标确定、土壤取样、土样化验等阶段。

通过对二通机械厂的生产工艺、生产流程、厂区布局及每个生产环节的产品和产生的废弃物进行研究,推测出了各个环节可能形成的污染,定性分析厂区内污染等级(一级污染:焦化厂,二级污染:炼钢厂、炼铁厂,三级污染:热处理,四级污染:铸造、锻造、铆焊,五级污染:机装、生产辅助区),并确定了污染比较严重的4个区域(钢铁清理区、焦化区、炼铸钢区和炼铸铁区)。

通过土壤取样、化验分析发现,钢铁清理区域中重金属铬含量超过建议值,的含量接近于建议值,且pH值高于其他三个区域,土壤碱性较其他三个区域强,有机污染物含量均低于建议值,或没有明显高于其他区域。

焦化区无机污染物的含量均没有高于建议值,pH值处于平均水平,有机污染物的含量即使没有超过建议值也远远高于其他三个区域,其中苯并蒽的含量超过了建议值。

炼铸钢区域内无论无机污染物含量还是有机污染物含量均低于建议值,但是其中锌和苯并芘的含量明显高于其他三个区域。

炼铸铁区域内铜元素的含量超过建议值,其他元素均低于建议值或没有明显高于其他区域。

根据污染程度采用不同方法修复

由于土壤污染程度可能会对场地开发再利用造成一定的影响,因此通过对土壤污染程度与地区规划的开发兼容性进行分析后发现,该厂区土壤污染程度并不是很严重,对总体规划并未造成影响。其中,轻度污染区的建筑垃圾、生活垃圾等污染物,可以采取清理搬运的方法;土壤沙化,采用加入新土或就地翻新的方法;重金属类,因污染情况较轻,可将治理与开发同时进行。中度污染区的有机物污染,结合分期规划,修复健康后,方可开发。

该区的土壤修复规划是在总体规划的基础上,根据污染程度的不同,采用不同的方法进行修复,在修复的同时考虑景观效果,尽量采用植物修复技术;依据分期目标实行分阶段实施;重点污染区采用隔离、集中修复。

在修复策略方面,对于焦化区的有机物污染,采用生态修复与植物修复技术相结合的方法,隔离、原位修复,修复安全后进行开发。生物修复技术是利用土壤中的土著菌或向污染土壤中接种选育的高效降解菌,在优化的环境条件下,加速有机污染物的降解。植物对有机污染土壤修复作用主要表现在植物对有机污染物的直接吸收、植物释放的各种分泌物或酶类促进有机污染物生物降解及强化根际微生物的矿化作用等方面。此外,植被也可以有效改善土壤条件、增强土壤透气性,从而提高降解效率。

对于钢铁清理区和炼铸铁区的轻微重金属污染,采用植物修复技术,利用重金属超积累植物的提取作用、挥发植物的恢复作用及固化植物的稳定作用,在稳定污染土壤减少风蚀、水蚀及防止地下水二次污染的同时,使污染土壤得到修复。具体方法是,将建筑内部50厘米厚土置换到室外集中修复,这样保证室内开发利用的环境是安全的。

据了解,首钢北京园区二通园区及其他重点项目正在积极推进。

(节选自《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》,作者章莉)

声音

被污染土壤修复再利用是最具经济效益的再生之路

钢企搬迁后,对原址场地的处置有多种方式。

有的企业选择保留原有的工业设施,将其打造成为工业景观园区。如位于德国杜伊斯堡市北部的原蒂森公司的梅德里希钢铁厂在关闭后,选择对工业遗迹予以保留,并赋予其新的功能,并在景观美学意义和生态特质上加以强化———建设成了北杜伊斯堡景观公园。

有的企业则对原场地进行再开发利用。如首钢搬迁后,位于首钢工业园区东南部的二通机械厂区被改造成为了生态建设区、创意产业区、商业开发区和居住开发区4个功能区。

不过,正如上文所述,原址场地有很大可能会因为原生产活动遗留有毒、有害物质,对土壤造成污染。这些污染物对人体健康和生态环境有着极其严重的影响。无论是再开发利用成何种土地类型,土壤修复都是基础和前提。

但是,目前我国从事场地修复的企业大多数以中小企业为主,从业者相应的专业素质参差不齐。建议钢铁企业在选择修复企业时,应该综合考察企业实力和专业水平。另外,可以将场地调查和场地修复两个环节分别委托给不同企业,可以避免修复价格制定和工期不合理等现象。

除此之外,随着我国政府加强对空气、水以及土壤污染的治理,个别地区小钢铁企业盲目违规建设、无序发展的问题受到重视,很多小型钢铁企业面临关停处置,甚至退出钢铁行业。其遗留下的场地也可以按照同样的流程进行调查与修复,并再开发利用成其他土地类型,这对于企业和政府来讲都是最具经济效益的再生之路。

   
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