中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊  隨著全球工業(yè)的快速發(fā)展及產(chǎn)業(yè)格局的演變，世界各地產(chǎn)生了大量的工業(yè)污染場地。據(jù)統(tǒng)計，全球有超過500萬個污染場地。這些污染場地不僅威脅著區(qū)域生態(tài)安全及人體健康，還需要消耗大量的人力、物力和財力對其進行污染管控和治理修復。

與普通規(guī)模的污染場地相比，大型復雜污染場地的環(huán)境影響范圍更廣、社會關(guān)注度更高、環(huán)境可持續(xù)風險更大，已逐漸成為我國重大問題的新焦點。黨的十八大以來，黨和政府高度重視工業(yè)污染場地的管控與修復。2018年5月，習近平總書記在全國生態(tài)環(huán)境保護大會上強調(diào)：“要全面落實土壤污染防治行動計劃，推動制定和實施土壤污染防治法。突出重點區(qū)域、行業(yè)和污染物，強化土壤污染管控和修復，有效防范風險，讓老百姓吃得放心、住得安心”。2021年，我國環(huán)境污染治理投資總額達9 491.8億元，占國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）的0.8%，占全社會固定資產(chǎn)投資總額的1.7%。

大型復雜污染場地具有占地面積大、污染狀況復雜、治理難度大等特征，這對場地治理修復的常用理論方法與技術(shù)裝備都帶來較大挑戰(zhàn)。基于此，本文提出了大型復雜污染場地的基本概念，總結(jié)分析了這類場地的分布特征，闡述了管控修復中的關(guān)鍵科技問題，初步提出了對策與建議，以期為我國大型復雜污染場地管控與修復的學科發(fā)展及政府決策提供借鑒。

大型復雜污染場地的基本概念

大型復雜污染場地的歷史沿革

國際上對大型復雜污染場地的關(guān)注最早可追溯到19世紀末，由于工業(yè)迅速發(fā)展及對環(huán)境保護的忽視，造成許多環(huán)境污染事件發(fā)生，并遺留了大量工業(yè)污染場地，如德國魯爾區(qū)、荷蘭鹿特丹港、美國多諾拉鎮(zhèn)等。20世紀70年代，美國拉夫運河毒地事件的爆發(fā)，促使美國于1980年通過了《環(huán)境應(yīng)對、賠償和責任綜合法》，該法案因其中的環(huán)保超級基金（Super Found）而聞名，通常又被稱為《超級基金法》。該法案為美國政府提供了針對環(huán)境污染事故的緊急應(yīng)對和修復的專項資金，成為國際上首個針對污染場地治理的立法。進入21世紀后，國際上對大型復雜污染場地的認識不斷提高，各國政府和國際組織逐漸重視大型復雜污染場地的治理修復工作。目前，關(guān)于大型復雜污染場地的界定，部分國家和地區(qū)發(fā)布了相關(guān)文件，但至今仍無統(tǒng)一定義。美國環(huán)境保護署在21世紀初開始制定關(guān)于大型復雜污染場地的政策，并將其定義為“任何危險廢物場所，其調(diào)查和清理的總成本（不包括長期護理）等于或超過 5 000萬美元”。歐洲污染場地網(wǎng)絡(luò)（NICOLE）于2003年提出了“大型污染場地”的概念，但未提出明確定義。2004年，歐盟針對大型復雜污染場地提出了WELCOME（water, environment and landscape management at contaminated mega-sites）綜合管理策略，以預防和降低大型復雜污染場地的風險。我國生態(tài)環(huán)境部在發(fā)布的標準《污染場地術(shù)語》（HJ 682—2014）定義了污染場地的概念，但對于大型復雜污染場地未進一步明確定義。

大型復雜污染場地的定義和特征

基于對國內(nèi)外相關(guān)文獻資料總結(jié)和科學調(diào)研，本文提出了大型復雜污染場地的定義：具有較大占地面積（50萬平方米以上）、多個污染源、多種污染物的工業(yè)污染場地。這些場地污染是由工業(yè)活動、事故或廢棄物處理等引起的，包括大型工廠、工業(yè)聚集區(qū)、軍事場地、港口等類型。

大型復雜污染場地的主要特征如下：① 場地規(guī)模大。占地面積50萬平方米以上，且與周圍環(huán)境有明確分界。由于國內(nèi)外對大型復雜污染場地的占地面積暫無明確定義，本研究綜合考慮污染規(guī)模、環(huán)境風險、處理應(yīng)對的復雜程度、修復成本等多方面因素，將占地面積50萬平方米以上歸為大型復雜污染場地。② 具有獨立污染源。場地內(nèi)部有獨立、多個污染源，且污染物類型多樣、分布狀況復雜、空間變異性強。③ 環(huán)境風險大。大型復雜污染場地是區(qū)域地下水、地表水和沉積物的長期潛在來源，對周邊地區(qū)造成較大的生態(tài)和人體健康風險，但巨大的地塊能轉(zhuǎn)化為多種土地利用類型，具有較大轉(zhuǎn)化和潛在利用價值。④治理難度大。修復治理投資巨大、周期長，需考慮多種介質(zhì)、更大范圍及更多利益相關(guān)方。

我國大型復雜污染場地的分異特征

我國大型復雜污染場地分布范圍廣，在京津冀、長江經(jīng)濟帶、珠江三角洲等經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)呈集群式分布（圖1a）。總體呈現(xiàn)東部多于西部的趨勢，南方與北方的數(shù)量大致相等。我國典型地理區(qū)域的大型復雜污染場地數(shù)量占比為：華東地區(qū)（28.15%）、華北地區(qū)（12.13%）、華中地區(qū)（11.66%）、西南地區(qū)（10.42%）、西北地區(qū)（7.15%）、東北地區(qū)（6.38%）和華南地區(qū)（5.44%）（圖1b）。山東省的大型復雜污染場地數(shù)量最多（95個），其次為河北省（45個）和廣東省（42個）。海南省和青海省內(nèi)大型復雜污染場地數(shù)量很少，西藏自治區(qū)無大型復雜污染場地。

大型復雜污染場地以制造業(yè)為主。主要行業(yè)類型為：化學原料和化學制品制造業(yè)（23.14%）、石油、煤炭及其他燃料加工業(yè)（14.34%）、黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)（10.33%）、汽車制造業(yè)（4.21%）（圖1c），其主要分布在華東、華北和華中地區(qū)（圖1b）。化工、石油、鋼鐵等重工業(yè)具有資源消耗高、污染排放量大的特點，復雜的工藝流程要求布設(shè)多個大型生產(chǎn)設(shè)施，導致大規(guī)模占地面積和更嚴重的污染狀況。

經(jīng)濟發(fā)展和自然資源是大型復雜污染場地空間分異的主要驅(qū)動力。經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)通常具備大型工廠布局和建設(shè)的基礎(chǔ)，即完善的產(chǎn)業(yè)布局、較大的人口密度和發(fā)達的工藝技術(shù)。同時，自然資源是化工、礦產(chǎn)、冶煉等資源型企業(yè)選址的重要因素。例如，石油和煤炭加工業(yè)主要分布在山東、河北、內(nèi)蒙古、陜西等石油和煤炭資源豐富的地區(qū)。

我國大型復雜污染場地管控修復面臨的關(guān)鍵科技問題

大型復雜污染場地中污染源的精準識別

大型復雜污染場地作為一個復雜地理系統(tǒng)，包含土壤、地下水、工業(yè)活動等多種要素，具有綜合性、復雜性、耦合性、非線性、非平穩(wěn)性等特點。污染物在各環(huán)境要素之間的行為相互聯(lián)系、密不可分，這為污染源的精準識別和精細刻畫帶來挑戰(zhàn)。國內(nèi)外學者在場地復合污染來源解析及刻畫的研究中，多以受體模型、擴散模型、同位素示蹤等作為主要研究手段。然而，這種由點及面的污染源識別結(jié)果不確定性較大，已經(jīng)不能滿足日益增長的精細化環(huán)境管理需求，與未來場地環(huán)境管理的精準化、實時化、智能化需求仍存在較大差距。

大型復雜污染場地具有“多污染來源、多介質(zhì)共存、多時空演化”特點，對場地復合污染精準源解析技術(shù)提出了極高的要求。現(xiàn)有研究還應(yīng)重點關(guān)注3個科學問題。①如何建立污染源與土壤污染物之間的“源-匯”定量關(guān)系，解耦多污染來源疊加，實現(xiàn)復合污染的精準溯源。②如何厘清場地多要素與污染分布的關(guān)聯(lián)關(guān)系，解析多要素的交互耦合影響，揭示大型復雜污染場地中污染分布的形成機制。③如何針對現(xiàn)有場地污染溯源技術(shù)不足，速度和精度無法滿足移動監(jiān)管需求的現(xiàn)狀，耦合多種溯源技術(shù)，構(gòu)建高精度復合污染溯源體系，提高溯源精度和智能診斷水平。

大型復雜污染場地中污染物的時空分異規(guī)律

相比于小型污染場地，大型復雜污染場地的污染空間異質(zhì)性強，對污染物運移擴散精準防控難度更高。污染格局分析的準確性將影響后續(xù)的風險診斷、修復決策和工程實施。因此，有必要顧及土壤污染物空間分布的“強異質(zhì)性”“非平穩(wěn)性”特征，在“稀疏偏性”土壤鉆井樣點條件下，提高污染刻畫精度，科學認知污染的時空分異及演變規(guī)律。

由于大型復雜污染場地中的土壤污染分布具有強異質(zhì)性和非平穩(wěn)性等特征，基于離散鉆井樣點和統(tǒng)計推斷模型的污染空間刻畫具有較大的不確定性。具體來說，仍需關(guān)注4個科技問題。①如何克服土壤鉆孔數(shù)據(jù)的“稀疏偏性”，權(quán)衡昂貴的土壤鉆孔調(diào)查成本與刻畫準確度，科學布設(shè)采樣點，實現(xiàn)成本效益最大化。②如何基于有限鉆孔數(shù)據(jù)，克服傳統(tǒng)地統(tǒng)計學方法的平穩(wěn)假設(shè)局限和過渡平滑的局限，精準刻畫出場地中土壤-地下水多介質(zhì)污染物空間分布。③如何結(jié)合大型復雜污染場地生產(chǎn)功能特點和水文地質(zhì)特征，科學認知大型復雜污染場地中復合污染的空間分異格局。④如何利用遷移數(shù)值模型、空間統(tǒng)計模型、人工智能模型等，模擬污染物的時空演變規(guī)律，實現(xiàn)污染空間變化的預測預警。

大型復雜污染場地的區(qū)域生態(tài)環(huán)境風險診斷

場地污染風險評估的準確性決定了修復范圍、治理成本和潛在風險。在污染場地開展修復治理前，需要進行人體健康風險評估，以量化場地污染風險，確定修復目標值及修復范圍。與普通規(guī)模的污染場地相比，大型復雜污染場地風險評估的重要性更為突出。首先，大型復雜污染場地通常涉及更廣泛的區(qū)域和更多的受影響方；其次，大型復雜污染場地可能存在更多種類、更高濃度和更長時間的污染物暴露。因此，需全面準確的評估生態(tài)環(huán)境風險，以采取相應(yīng)的風險管控措施。

20世紀80年代以來，歐美發(fā)達國家先后建立了適用于本國的場地環(huán)境風險評估方法和體系，并將風險管理理念應(yīng)用于場地的修復治理。我國發(fā)布的《建設(shè)用地土壤污染風險評估技術(shù)導則》（HJ 25.3-2019）及相關(guān)研究大多借鑒了國外較為成熟的方法模型。近年來，部分研究意識到直接套用已有模型和參數(shù)對風險評估結(jié)果可信度的影響，在概念模型分析、評估模型對比、評估參數(shù)修正等方面進行了探索和研究。

大型復雜污染場地內(nèi)可能涉及多種生產(chǎn)功能類型和規(guī)劃用地類型，因此，其風險評估還應(yīng)考慮以下3個科學問題。①如何評估大型復雜污染場地及其周邊區(qū)域不同功能區(qū)、不同深度之間的污染累積風險，構(gòu)建科學的評估模型和方法。②如何考慮大型復雜污染場地風險評估參數(shù)的時空變異性和非平穩(wěn)性，獲取精細化的風險評估參數(shù)。③如何考慮污染物在不同介質(zhì)中的遷移轉(zhuǎn)換規(guī)律、暴露途徑和影響因素，準確評估環(huán)境風險的影響程度和范圍，實現(xiàn)對環(huán)境風險的科學認知。

大型復雜污染場地環(huán)境管控與修復治理的決策優(yōu)化

大型復雜污染場地的治理修復是一項復雜、耗資、耗時的艱巨工程，科學制定風險管控和治理修復策略，能夠最大限度地節(jié)約資源成本。場地修復決策經(jīng)歷了早期重視成本、重視可行性、重視風險3個階段后，逐漸關(guān)注更多的因素，如技術(shù)性能、環(huán)境影響、土地規(guī)劃、經(jīng)濟效益等，這使決策過程存在較大的不確定性。因此，有必要在場地修復過程中引入決策支持工具，幫助決策者明確目標和權(quán)衡利益，提高處理問題的能力和范圍，優(yōu)化資源配置和管理策略。

1971年，國外學者首次提出“決策支持系統(tǒng)”的概念。目前國際上應(yīng)用廣泛的修復決策系統(tǒng)包括美國的SMARTe、歐盟的REC和WELCOME、意大利的DESYRE等。修復決策系統(tǒng)根據(jù)框架構(gòu)建方式可分為3類：①按照場地調(diào)查評估和管理的步驟構(gòu)建；②按照數(shù)學建模的思想和方法構(gòu)建；③針對某特定場地問題構(gòu)建。

與普通規(guī)模的場地相比，大型復雜污染場地的修復決策優(yōu)化研究還需考慮大數(shù)據(jù)處理、多決策目標、不確定性管理、長期維持性、規(guī)模效應(yīng)等問題。具體包括4個科學問題。①如何挖掘大型復雜污染場地中的多源大數(shù)據(jù)，并以可視化和交互的方式呈現(xiàn)，以支撐場地修復決策。②如何解決大型復雜污染場地中的多決策目標、多利益相關(guān)者的權(quán)衡和優(yōu)化問題，尋求最佳決策方案。③如何滿足大型復雜污染場地內(nèi)部不同分區(qū)的修復需求和限制，制定適應(yīng)性策略。④如何顧及大型復雜污染場地管理修復過程中的規(guī)模效應(yīng)，實現(xiàn)資源的優(yōu)化調(diào)配。

我國大型復雜污染場地治理修復的思路與對策

在全球范圍內(nèi)，大型復雜污染場地的修復治理一直是一項極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。歐美發(fā)達國家在長期的實踐中積累了豐富的經(jīng)驗和先進的技術(shù)，為我國大型復雜污染場地的治理修復提供了寶貴啟示。通過借鑒歐美發(fā)達國家的實踐經(jīng)驗，結(jié)合我國國情提出以下針對性的對策與建議。

大型復雜污染場地修復治理的關(guān)鍵“三步曲”

大型復雜污染場地應(yīng)重點關(guān)注污染精細刻畫與邊界劃定、基于風險的綜合管理策略、修復工程實施與后期監(jiān)管等方面。本研究提出適用于我國的大型復雜污染場地修復治理的關(guān)鍵“三步曲”（TSRTCM）。第一步，以大數(shù)據(jù)、多要素、多模型為原則開展調(diào)查評估與科學認知。綜合運用場地多源大數(shù)據(jù)、場地多要素信息和多種方法模型，深入挖掘大型復雜污染場地數(shù)據(jù)信息，科學認知污染來源、遷移途徑、分異特征、環(huán)境風險和擴散趨勢，以支撐后續(xù)的修復策略及工程實施。第二步，以分區(qū)域、分時段、分類型為原則開展方案決策與技術(shù)篩選。基于對大型復雜污染場地的科學認知，耦合空間、時間、污染類型3個維度，實施分區(qū)、分時、分類治理，利用人工智能、大數(shù)據(jù)分析和模擬預測等技術(shù)手段，構(gòu)建智能化決策支持系統(tǒng)，制定定性、定時、定位、定量的多維度綜合修復治理策略。第三步，以全方位、全過程、全周期為原則開展工程實施與監(jiān)測評價。通過建立土壤、地下水、大氣等多介質(zhì)的全方位立體化的監(jiān)測手段，對修復工程實施的全過程進行動態(tài)監(jiān)測和跟蹤評估，保障全周期的修復效果和綠色可持續(xù)性。

調(diào)查評估與科學認知——大數(shù)據(jù)、多要素、多模型

以大數(shù)據(jù)、多要素、多模型為原則開展大型復雜污染場地中污染特征和風險的調(diào)查評估與科學認知。①針對大型復雜污染場地中要素眾多、數(shù)據(jù)量大的特點，圍繞場地多源大數(shù)據(jù)，綜合遙感技術(shù)、采樣調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測、歷史記錄等多種數(shù)據(jù)源，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理與可視化平臺，推動數(shù)據(jù)整合和標準化，實現(xiàn)對大型復雜污染場地數(shù)據(jù)的綜合管理和便捷查詢。②基于生產(chǎn)活動、水文地質(zhì)、污染濃度、敏感受體等場地內(nèi)外部多要素信息，發(fā)掘大型復雜污染場地污染分布模式、擴散趨勢、關(guān)聯(lián)關(guān)系，科學認知污染來源、遷移途徑、分異特征和風險預警。③綜合運用人工智能方法、空間統(tǒng)計模型、污染物遷移數(shù)值模型、多元統(tǒng)計模型等多種模型方法，定量評估污染物的擴散、遷移路徑和分布特征，預測潛在的環(huán)境影響，為后續(xù)管控和修復決策提供科學依據(jù)。

方案決策與技術(shù)篩選——分區(qū)域、分時段、分類型

以分區(qū)域、分時段、分類型為原則開展大型復雜污染場地的修復方案決策與技術(shù)篩選。①針對大型復雜污染場地中污染分布空間異質(zhì)性強的特點，在空間上采用“分區(qū)治理”的修復策略，制定差異化修復方案，盡快釋放無污染區(qū)和低風險區(qū)投入重新開發(fā)利用，將更多的修復資金投入到高風險區(qū)，促進修復資源的優(yōu)化合理分配。②大型復雜污染場地修復治理具有長期性的特點，在時間上采用“分時治理”的策略，在制定修復方案時綜合考慮污染物在介質(zhì)中的遷移擴散和自然衰減等機制機理，防止劃定修復范圍與實際污染狀況之間的偏差，在污染風險可控的前提下合理利用自然衰減等低成本措施，促進環(huán)境和經(jīng)濟效益最大化。③大型復雜污染場地中污染物類型多樣，應(yīng)根據(jù)污染物的理化特征與污染程度，結(jié)合物理、生物、化學多修復技術(shù)手段，合理制定修復技術(shù)組合，實現(xiàn)修復效果最大化和綠色低碳化。④耦合空間、時間、污染類型3個維度，利用人工智能、大數(shù)據(jù)分析、模擬預測等技術(shù)手段，構(gòu)建智能化決策支持系統(tǒng)，制定定性、定時、定位、定量的多維度綜合修復治理策略。

工程實施與監(jiān)測評價——全方位、全過程、全周期

以全方位、全過程、全周期為原則開展大型復雜污染場地的修復工程實施與監(jiān)測評價。①針對大型復雜污染場地占地面積大、污染土體深的特點，建立全方位立體化的監(jiān)測體系。針對場地中土壤、地下水、地表水、大氣等多環(huán)境介質(zhì)，依托在線監(jiān)測、定點取樣分析和現(xiàn)場監(jiān)測等多手段，加強施工過程規(guī)范化和精細化管理，確保修復工程實施過程的可控性和效果評估的可靠性。②對修復治理工程進行全過程監(jiān)測，跟蹤修復效果的持續(xù)性和環(huán)境風險的變化，及時發(fā)現(xiàn)問題和風險，基于現(xiàn)場工程實施進展，采取“動態(tài)修復”的方式對修復方案進行調(diào)整和改進。③追蹤開展修復后土地的可持續(xù)管理，建立長期監(jiān)測方案和回顧機制，防范二次污染和污染反彈等問題，恢復修復后土壤的生產(chǎn)和生態(tài)功能，實現(xiàn)土地永續(xù)利用。④保障修復過程全生命周期的綠色低碳和可持續(xù)性，優(yōu)先應(yīng)用高能效裝備產(chǎn)品和低碳修復材料，重視工程實施中的土壤保護、綠色回收處理、可重新利用性、施工安全性，減少對土壤環(huán)境的二次破壞，降低環(huán)境負荷，提高資源循環(huán)利用。

結(jié)語

大型復雜污染場地的管控與修復工作是我國經(jīng)濟社會發(fā)展過程中面臨的重大環(huán)境挑戰(zhàn)之一，關(guān)系著經(jīng)濟建設(shè)、城市發(fā)展、環(huán)境安全。當前，我國高度重視土壤污染防治、生態(tài)文明建設(shè)、美麗中國建設(shè)等重要領(lǐng)域，這是我國自身發(fā)展的需要，也是對全球發(fā)展倡議的積極響應(yīng)，大型復雜污染場地的管控與修復在這些領(lǐng)域中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。我國應(yīng)建立針對大型復雜污染場地的修復治理模式，以調(diào)查評估與科學認知、方案決策與技術(shù)篩選、工程實施與監(jiān)測評價為著力點，推動大型復雜污染場地治理修復精準化、信息化、智能化，為解決土壤和地下水污染的重大資源環(huán)境問題、全面建設(shè)美麗中國奠定良好的科學支撐和實踐基礎(chǔ)，助力我國經(jīng)濟社會綠色發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)。

（作者：廖曉勇、侯藝璇、李尤、王天翼，中國科學院地理科學與資源研究所  中國科學院陸地表層格局與模擬重點實驗室；編審：劉一霖；《中國科學院院刊》供稿）