摘 要 近年来，工矿企业遗留场地土壤和地下水污染问题突出，城市建设再开发利用环境安全隐患凸显。本文分析了城市再开发场地污染风险管控面临的主要难题 ：场地环境条件复杂，场地污染精准识别难度大 ;技术方法不健全，场地污染风险评估存在较大不确定性 ;治理修复难度高，污染场地安全利用技术支撑不足 ;风险管理基础薄弱，场地环境监控预警体系建设滞后。分析了场地环境精准调查、污染风险本土化评估、治理修复策略综合决策、场地污染风险控制、安全高效修复以及棕地风险分级管控等城市再开发场地污染风险管控的重点环节及具体做法，并介绍了上海桃浦工业区转型再开发过程中的场地污染风险管控与治理修复的实例，以期为城市再开发场地污染风险管控提供思路与技术路径。

关键词 城市再开发 ;土壤和地下水污染 ;场地调查 ;风险评估 ;风险管控 ;治理修复 ;棕地

文 / 黄沈发 杨洁 吴健 喻恺

随着城市化进程的快速推进，城市建设用地需求也大幅度增加，对工矿企业用地进行再开发利用是城市可持续发展的重要途径。近年来，我国在推进产业结构调整以实现城市发展转型升级过程中，工矿企业关闭搬迁后遗留场地的土壤和地下水污染问题凸显，环境安全隐患突出。随着国家和地方相继出台“土壤污染防治行动计，如何科学诊断和有效管控城市再开发场地污染风险，已成为土壤污染防治工作的关键。

城市再开发场地污染风险管控面临的难题

国际上对于历史遗留的工矿企业或市政设施场地通常称之为“棕地”，此类土地因为存在潜在的或明确的环境污染问题而变得复杂，在再开发利用过程中需要考虑其风险因素，所以此类土地常常被闲置或不再被利用。据报道，美国统计在册的棕地已达50万块。欧美发达国家较早关注了城市棕地再开发利用，实施污染场地风险管控与治理修复已成为城市建设的重要内容。2014年我国发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，全国土壤环境状况总体不容乐观，工矿业废弃地土壤环境问题突出，长江三角洲、珠江三角洲、东北老工业基地等部分区域土壤污染问题较为突出，调查的重污染企业用地及周边的超标点位占36.3%，工业废弃地的超标点位占34.9%。我国城镇化率从现在的57%到将来超过70%，工矿企业关停搬迁后遗留场地的城市建设再开发利用将是必然趋势，长期累积的、复杂多样的土壤和地下水污染问题将会呈现集中爆发态势，再开发场地污染风险防控面临严峻挑战。

场地环境条件复杂，场地污染精准识别难度大

工矿企业用地的土层结构人为干扰强烈，硬化地面下均有一定厚度的杂填土层，且有地下管线及构筑物，场地水文地质条件复杂;因产业结构调整而关闭的工矿企业自身生产历史往往较长，遗留场地污染物长期累积，且多因子复合叠加;土壤地下水污染隐蔽性强，污染物空间异质性高，传统布点采样随机性大、实验室分析周期长、调查监测费用高，因此在场地污染精准度识别上存在一定难度。

技术方法不健全，场地污染风险评估存在较大不确定性

基于发达国家先进经验，我国土壤污染防治领域引入了“风险管理”模式，目前已经进入二审阶段的《土壤污染防治法(草案)》也提出了风险管控”的原则。但对于污染物在土壤、地下水和包气带多介质中迁移降解过程、人体健康风险暴露途径判断、评估模型关键参数取值、地质环境差异性等方面尚缺乏科学系统的技术标准规范，导致风险评估结论存在一定的不确定性。

治理修复难度高，污染场地安全利用技术支撑不足

我国在土壤及地下水污染防治的基础理论、核心技术、材料和装备等研发方面还处于初级阶段。近年来，在各地开展的污染场地风险防控与治理修复实践中，国外先进技术引进及应用成本较高，常出现“水土不服”现象，另外因城市建设再开发土地流转周期紧，对污染场地普遍采取“大开挖”的治理修复模式，二次污染风险大。

风险管理基础薄弱，场地环境监控预警体系建设滞后

长期以来，我国土壤污染防治基础薄弱，污染状况家底不清，尤其是对工况企业用地历史变迁及生产运行状况等基础信息掌握不全，对企业用地土壤环境的监控预警体系缺失，城市用地规划与用地土壤环境质量脱节，潜在污染场地风险管控难度大。另外，一些早期已开发的原重污染行业遗留场地，将可能成为今后城市环境安全监管的盲点。

城市再开发场地污染风险管控的重点环节

融合环境与岩土专业技术的场地环境精准调查场地调查是土壤污染防治的一项基础性工作，调查目的是发现场地环境是否存在污染，识别污染物种类和污染程度，确定污染源位置及其空间分布，并查明场地地质条件。因再开发场地复杂，传统环境调查监测手段将难以实现城市开发建设的“全覆盖、精细化、高效率”调查要求。

基于工矿企业行业特点及其生产运行状况，建立的场地可识别环境状况(RECs)判断方法，为排查场地内可能存在的污染源提供了有效手段。环境化学现场快速检测技术的应用，如X射线荧光光谱分析仪(XRF)、光离子化检测仪(PID)、膜界面探测系统(MIP)等，可以快速甄别场地污染物属性、污染程度，准确定位污染点位，实现精准采样分析。环境调查技术与地球物理探测技术的跨学科融合应用，如电磁法(EM)和感应电磁法(FDEM)、电阻率法(DC)和高密度电阻率法(ERT)、多功能静力触探(RCPT)等，通过建立土层物性参数变化与污染物之间的对应关系，扫描诊断场地污染状况，初步排查判断污染源位置及污染羽空间分布态势，有效提升了复杂场地调查的效率与精准度。

基于本土化参数的污染场地健康风险评估

风险评估是风险管理的基础和依据，污染场地健康风险评估方法主要是通过场地土壤和地下水污染物对人体产生不良影响的概率的估算，评估暴露于该有毒有害因子的个体健康受到影响的风险水平。在暴露评估模块中，暴露参数对场地健康风险定量计算结果的准确性至关重要。分析美国、英国、加拿大、澳大利亚等国家的风险评估技术导则中涉及到的计算参数，可以发现其中有部分参数及污染物迁移模型并不适用于我国国情，如果照搬国外参数容易导致模拟和评估结果失准。例如，目前对于场地挥发性有机物(VOCs)污染的迁移模拟和健康风险主要基于Johnson& Ettinger数值模型，但该模型未考虑VOCs的多向迁移以及在迁移过程的源强衰减、生物降解等作用，导致模拟和评估结果过于保守，从而造成VOCs污染场地的过度修复。

我国地域辽阔，各地自然地理环境差异显著，因而建立本土化风险评估技术方法是提升土壤环境风险管理水平的关键。以上海为例，通过近十年的探索与案例实践，初步建立了包括自然地理、气象气候、土壤理化、岩土参数、受体暴露、建筑物特征等参数的风险评估本土参数取值数据库;在评估模型本土化方面，通过土壤气体采样监测，重点开展了VOCs污染场地的污染物迁移和降解模拟研究，并综合运用MODFLOW、MODPATH、MT3DMS、FEMWATER等数值模型，揭示VOCs在包气带、饱和带及毛细带中的迁移扩散过程及其在土、水、孔多种介质中的分配情况;对污染物物化反应和生物作用的溶质迁移降解模拟，运用RT3D、SEAM3D等数值模型刻画污染物在场地多介质中的降解特征，建立动态模拟体系。

基于多目标综合决策的污染场地治理修复策略

基于风险的污染场地治理修复，强调的不仅是场地自身的污染风险，还需考虑治理修复过程所造成的跨地域、跨时间的影响，及对社会和经济的影响。因此，制定城市再开发场地污染治理修复策略应是一个多目标的综合决策过程，需综合考虑环境效应、社会效应、经济成本和风险监管等，对于避免过度治理或治理不当有重要意义。

在多目标综合决策过程中需要重点考虑的内容应包括：(1)场地污染风险，经风险评估确认场地关注污染物的毒性、活性、挥发性和迁移性及其污染影响范围等要素，是确定治理修复的前提;(2)周边环境条件，评估治理修复活动对周边环境产生的影响是制定治理修复策略的一项重要内容，周边环境条件的敏感性决定治理模式与修复技术的选择以及工程施工组织等;(3)场地开发利用方式，如规划用地的敏感性、主体功能与配套设施的具体布局以及开发建设构筑物的建筑形态(地面/地下)、结构类型与建筑材料等，这是选择治理修复模式的关键要素;(4)治理修复模式，首先应当基于“源—途径—受体”的风险暴露情景，论证分析污染源治理、暴露途径阻断或是用地功能调整的治理途径选择，在此基础上进一步开展原位、异位或组合的治理方式及相应修复技术的比选;(5)工程施工组织，包括治理修复工程与再开发建设工程施工组织关系、场地作业条件、工程能源供应、废弃物处置、二次污染防治等内容直接关系到了治理修复工程的成败;(6)修复后土壤的资源化安全再利用，这也是制订污染场地治理修复策略的一个重点任务，尤其是区域性大型污染场地治理修复，结合开发建设的清洁土使用、回填土利用、路基材料或建筑材料再生利用等途径，实现“区域平衡、就地消纳”的资源化再利用目标;(7)风险跟踪管理，对实施风险管控与修复的城市再开发场地开展跟踪评估与长期监控，是实现场地环境安全可持续管理的重要保障。

结合城市景观园林建设的场地污染风险控制

欧美发达国家经验表明，基于污染物被永久去除的环境质量目标实施城市再开发污染场地治理修复不但可达性难度大，且耗资大。采取基于风险管控的修复目标已成为一种科学合理的实践模式，根据当前及今后土地利用情况进行风险评估，使场地经治理修复后适合某一特定用途，可确保降低并妥善管控场地污染风险，并显著降低修复费用，这在国际上得到了普遍认可和应用。

结合城市景观园林建设，从安全利用角度出发实施污染场地风险控制措施显得更为可行，通过固化稳定化、阻隔、覆盖、长期监控等工程措施，控制污染物迁移或阻断污染物暴露途径。如，采取覆土掩埋与植被修复相结合的加拿大多伦多约克维尔公园(Village of Yorkville Park)，采取固化稳定化与覆土隔离相结合的美国普罗维登斯钢铁工厂院落(The Steel Yard, Providence)，采取覆土隔离与植被修复相结合的英国曼彻斯特科技园(Manchester Science Park)，采取景观地形改造覆土阻隔与植被修复的美国西雅图煤气厂公园(Gas Work Park)，以及借鉴国际经验采取立体阻隔与覆土景观改造的上海桃浦智创城中央绿地公园。此类城市再开发场地污染风险控制的技术思路重点包括：(1)通过工程措施，建设垂直阻隔屏障系统，控制污染物向场外迁移、阻断污染物暴露途径;(2)结合景观地形改造和覆土阻隔，建立水平覆盖层以控制风险;(3)通过科学精细的场地建模和风险评估，模拟率定需要采取风险控制措施的技术参量，如覆盖阻隔层厚度、阻隔材料渗透性和稳定性等;(4)筛选适生植物，构建园林景观生态修复系统;(5)根据场地污染特征，设置相应的气体、降水收集导排及处理系统;(6)设置监测系统，对场地及周边环境实施长期跟踪监控。

污染场地安全高效修复技术与材料装备研发应用

欧美日等发达国家的土壤污染防治研究始于20世纪70年代，在污染场地治理修复研发与实践中形成了完备的监管政策、技术集成和材料装备产业化体系。随着我国土壤污染防治政策频繁出台，国内场地修复相关领域的研究成为热点。通过检索美国ISI数据库，国内场地修复相关研究文献统计结果显示，我国相关研究始于“十一五”期间，在最近5年内得到了高速发展，但与发达国家相比，我国在场地污染治理修复的基础理论、核心技术、材料装备等方面的研究仍处于滞后状态，科技支撑薄弱、自主研发不足、成果应用性不强。城市建设用地环境敏感，快速城市化发展过程中场地开发建设周期短，而且我国区域发展不均衡、场地条件差异大，因此对于城市再开发场地污染治理修复，亟待研发形成适合国情的技术集成体系，即修复技术的安全高效、修复材料的环境友好以及专业装备的模块化、智能化。

近十余年，上海先后开展了世博会、迪士尼乐园、南大和桃浦等区域性整体转型开发场地以及大量重化工业企业关闭搬迁场地的污染治理修复实践，安全高效的修复技术与材料装备得到持续的研发应用，这为上海城市转型发展提供了环境安全保障。修复材料方面，基于天然矿物的系列绿色高效修复材料得以推广应用，如通过天然矿物结构改性的重金属稳定化材料，能将土壤重金属迁移性和生物有效性降低95%以上;天然矿物内嵌超细零价铁的高效还原修复材料，粒径达到亚纳米级，反应活性比普通零价铁材料提高10倍;利用活性炭表面功能基团，催化活化过硫酸盐的高级氧化材料，氧化效率比常规亚铁离子活化提高5～7倍。修复技术方面，原位高效抽提技术突破了上海高粘性、高含水率、低渗透性软土地质条件下“抽不出”的难题，如通过添加绿色调质材料和改进抽提工艺的热强化气相抽提技术，作用范围比传统方式提升3倍;通过创新抽提井结构、成井方式和抽提工艺的双泵式原位多相抽提系统，实现了土壤和地下水氯代烃污染场地的有效抽出处理;充填生物炭、微生物与零价铁耦合颗粒材料的原位反应柱、反应墙技术，对目标污染物去除率达到90%以上，有效提升了污染场地原位修复效率。修复装备方面，自主研制的相关专业装备打破了国外产品垄断的局面，如车载式模块化自动控制集成的大型处理装备，重金属污染土日处理能力达2000米3;污染土处置多功能机械斗，集筛分、破碎、药剂投加、蒸汽注入、搅拌混合等功能于一体。

实现全生命周期管理的城市棕地风险分级管控系统

发达国家的经验证明，建立国家和地区污染场地信息档案是进行风险管理的一种有效手段。根据潜在环境风险将场地进行分类，建立场地干预的优先排序制度体系，有利于集中人力、物力和财力对高风险污染场地实施优先监管。

自2014年以来，上海在全国范围内率先开展了潜在污染场地排查工作。排查对象涵盖了全市在产运行和历史遗留的各类工业企业、产业结构调整企业以及危化仓储、污水处理、生活垃圾与固废处置、加油站等市政设施用地;通过现场勘界和运用信息化手段，开展各类场地的空间落地工作;结合行业污染特征解析、场地周边环境状况和典型场地监测验证，对场地潜在污染风险进行评估分级，初步掌握了全市潜在污染场地的基础信息、风险水平和空间分布;应用WebGIS与Oracle技术设计开发数据库及管理信息系统，可实现潜在污染场地移动终端采集、数据信息交互管理、潜在风险程度及其空间化、可视化操作与全过程管理功能，为潜在污染场地信息动态更新和风险分级管控提供了技术支撑。对全市经营性用地和工业用地探索实施全生命周期管理，在土地储备、出让、收回与续期等“动态”环节，提出场地调查评估与治理修复的要求，建立相应的技术标准规范，明确实现“净土流转”的各利益相关方的责任和义务。在工业用地的在产运行“静态”阶段，建立工业用地利用绩效评估制度，提出企业要加强日常环境监管、及时排查土壤污染隐患的要求，对不同“潜在风险等级”的工业企业提出了定期调查和落实风险管控措施的要求，在企业的改扩建环节，结合环境影响评价明确了场地调查评估与风险管控要求。

案例：上海桃浦工业区转型再开发场地污染风险管控与治理修复

桃浦工业区地处于上海中心城区的西北侧，始建于中华人民共和国成立初期，从20世纪50年代开始聚集了大量的工业生产企业，涉及化工、医药、印染、电镀、农药、危化仓储等重化污染行业。工业建设成就了其经济发展，但也不可避免付出了环境代价，桃浦工业区成为20世纪80年代上海的重污染地区。2013年起，桃浦地区被列入了上海市重点区域整体转型发展地区，规划建设“桃浦科技智慧城”以实现脱胎换骨的转型升级，规划面积约为7.92平方公里，通过精准识别和科学评估场地污染风，实施“风险管控，分类施策”的治理修复策略，创新及应用安全高效修复技术等方式，上海桃浦工业区在转型再开发场地污染风险管控与治理修复方面取得丰富经验，为上海，甚至全国提供了一个可复制、可推广的污染地块治理“样本”。

精准识别和科学评估场地污染风险

具有30多年工业发展历史的老工业基地，企业用地错综复杂，重污染行业众多，区域性整体转型再开发，且地处高度城市化地区，其污染调查评估与治理修复难度极大。调查评估阶段历经了“区域排查—企业筛查—初步调查—详细调查—风险评估—地块补充调查与评估”过程，通过多学科融合创新技术调查和多阶段建模评估结果显示，桃浦地区土壤和地下水污染范围广，污染物水土耦合，部分地块严重超标，局部污染物已达潜水含水层底部，污染物种类有重金属、石油烃、多环芳烃、苯系物和氯代烃等且大多以复合污染的形式出现。

风险管控与分类施策的治理修复策略

综合考虑土壤和地下水污染风险、规划用地功能、区域环境条件及地块开发进程等因素，论证确定了“风险管控，分类施策”治理修复策略。首先，按照经调查评估确定的区域污染底图，对“桃浦科技智慧城”规划用地功能及其控制性详规方案进行规划调整，将部分高风险场地调整为城市景观类、市政配套设施类和商业服务类等非敏感性建设用地;其次，针对不同用途功能设定场地土壤和地下水修复目标，如对规划的停车场等用地设定风险控制的修复标准，而规划的学校、居住区等敏感性用地则按照清洁土要求进行污染物去除修复;最后，对于异位处置的污染土采用“区域土方平衡、就地消纳利用”方案，分类设定再利用方式的风险控制标准，经治理达标后实现资源化安全再利用。

安全高效修复技术创新与集成应用

对于核心区受污染的22幅地块按照“风险可控、技术可达、经济可行”的原则，比选治理修复模式及相应的修复技术。借鉴国际先进技术，通过实验室试验和工程规模试验确定本土化技术应用的工艺参数，治理修复技术应用到了固化稳定化、冒封阻隔、氧化还原、生物与微生物、气相及多相抽提等多种处理工艺和原位异位组合技术，以实现污染场地安全高效修复。

结语与展望

我国在城市再开发场地土壤及地下水污染风险管控方面取得了一定进步，但复杂场地环境精准调查与污染甄别、污染场地环境安全与健康风险评估、复合污染场地安全高效修复等方面尚处于起步阶段，相关技术研究与应用存在较大的发展空间：首先，随着检测技术与设备的不断发展，对于隐蔽性极强的复杂污染场地环境状况高精度、全覆盖的快速诊断能力将会不断提高。其次，污染物风险暴露与场地建筑物结构特征直接相关，更加精准的挥发性有机污染场地健康风险评估需要进一步结合复杂建筑物的设计参数。再次，本土化参数数据库未来可以与卫生、住建、环保、气象等相关部门的数据库进行对接，实现自动更新。此外，现阶段我国处于城市化快速发展时期，对转型再开发场地的污染治理修复周期短，普遍采取快速的异位修复模式，污染土壤开挖过程中存在二次污染风险，采用更加安全的低影响、低扰动且经济高效的污染场地原位修复技术，并结合工程性风险控制措施，将是未来城市再开发场地污染管控技术发展的方向。

主 要 参 考 文 献

[1]宋昕, 林娜, 殷鹏华. 中国污染场地修复现状及产业前景分析[J]. 土壤, 2015, 47(1): 1-7.

[2]谢健, 李发生. 中国污染场地修复与再开发[J]. 环境保护, 2012(Z1): 15-24.

[3]钟茂生, 姜林, 姚珏君, 等. 基于特定场地污染概念模型的健康风险评估案例研究[J]. 环境科学, 2013, 34(2): 647-652.

[4]杨洁, 黄沈发. 污染场地环境监管的上海路径[J]. 环境经济, 2016(185-186): 28-31.

[5]姜林, 彭超, 钟茂生, 等. 基于污染场地土壤中重金属人体可给性的健康风险评价[J]. 环境科学研究, 2014, 27(4): 406-414.

(黄沈发系上海市环境科学研究院副院长，国家环境保护城市土壤污染控制与修复工程技术中心主任，教授级高级工程师;杨洁系上海市环境科学研究院固体废物与土壤环境研究所所长，国家环境保护城市土壤污染控制与修复工程技术中心副主任，高级工程师;吴健系上海市环境科学研究院应用生态所高级工程师;喻恺系上海市环境科学研究院固体废物与土壤环境研究所高级工程师)