我国土壤及地下水环境保护现状及未来

王世杰，张 弛

（上海格林曼环境技术有限公司，上海，200001）

自20世纪70年代拉夫运河废物污染事件以来，土壤与地下水污染场地修复治理逐渐引起人们的广泛关注。我国在土壤与地下水修复领域起步较慢，并伴随有风险驱动及法律驱动等特点。2004年北京丰台区宋家庄原红狮农药厂地块地铁站中毒事件，2006年武汉硚口区原武汉农药厂赫山地块开发过程中工人中毒倒地昏迷，2013年广东镉大米事件再到2015年常州市外国语学校事件，都揭露出我国土壤与地下水日益严峻的污染问题。从2014颁布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，我国土壤环境总体情况不容乐观。按照土壤环境类型分类，以耕地以及工矿废弃地环境状况最为严重。造成这种背景的主要原因归咎于工矿生产与农业活动过程中产生的污染物[1]。

耕地是土地资源不可缺少的组成部分，对粮食产量乃至人口增长都起到至关重要的作用。近年来，我国耕地总量呈逐年减少的态势（图1），通过土地整治、农业结构调整等增加的耕地面积不足以弥补因非农建设占用、自然灾害毁坏、生态退耕等因素造成的耕地流失[2]。因此，对现有的耕地环境质量保护显得尤其重要。

图1 2012～2019年末全国农用地和建设用地增减变化情况图

根据公报的数据显示，耕地的主要污染物为以镉、镍、砷等为代表的无机污染物与六六六、滴滴涕、多环芳烃等为代表的有机污染物[1]。排除不同地区土壤间背景值的差异，重金属以及有机污染物的主要污染途径包括大气沉降、农业灌溉用水污染以及农业生产中所使用的农药、杀虫剂、化肥和粪肥残留等。例如，耕地周围如果存在化工、炼金、电镀等行业，土壤中重金属污染物较其他地区相比显著提高。类似地块在进行地块土壤污染状况调查时，关注污染物取决于生产工艺与生产经营活动产生的三废及处置方式。同时，杀虫剂中含有六六六，化学性质稳定，不易分解，过分使用会残留并富集于作物、土壤和地表水中。另外，汽车尾气、有色金属冶炼以及垃圾焚烧等企业附近的耕土容易被通过大气沉降的二噁英污染。

土壤污染与地下水污染，互为内外，交相加剧。土壤污染物能够经过渗透作用进入浅层地下水构成地下水污染。研究表明，当耕地中含有过量的氮磷，雨水的淋溶作用会让氮磷更容易向下迁移，地表径流中的氮磷含量不仅会使地表水中氮磷含量增高，引起水体的富营养化，还与地下水中的氮磷含量呈现很强的正相关性[3]。

目前，主要的耕地环境质量保护措施包括物理、化学、生物以及多项联合的修复技术。其中，物理修复手段以换土和热处理为主。换土法即替换受到污染的耕地土壤，根据转换方式的不同又可细分为清除污染土壤，新增未污染土壤的换土；
将污染表层土壤与未污染深层土壤混合，以达到修复目的的客土与深耕翻土。热处理技术是利用沸点差异，将低沸点的挥发性、半挥发性有机物和具有挥发性的重金属从耕地土壤中分离或固定。化学修复技术即通过添加化学药剂，以淋洗或氧化还原的方式，提炼和降解污染物。生物方法可通过引入动物、植物、微生物、可降解污染物的细菌来修复被污染的耕地。三种修复方式之间，各有优劣。通过换土很难达到根本的治理目的，而热处理方式经济性较差，但是物理手段往往能快速达到治理目标。化学氧化还原与淋洗修复周期较短，但是必须综合考虑当地土层结构和地下水分布状况。生物修复技术也是常用的耕地治理方式，但是有前期培养成本较高与周期较长的不足。

耕地污染防治已成为各地政府关注的焦点，如何因地制宜制定符合本地特色的防治细则迫在眉睫。传统耕地经营者往往通过流转的手段获得土地，缺少“种地养地”的意识，只追求经济利益而忽视或放纵污染问题。为追求态健康、综合处理耕地污染问题，加强监管力度并列入政绩考核的方式值得借鉴和推广。

林地是我国最主要的用地类型，约占国土面积的3成，总量较前年相比总体呈平稳增长之势（图1）。我国并未针对林地土壤及地下水保护出台过相关法律法规，针对林地保护仅停留于禁止乱砍乱伐与保护物种多样性的层面上。调查发现，我国林地主要污染物是以锌、铅、铜等重金属，主要污染途径以林业和矿业活动、大气污染物沉降以及观光旅游为主。且不同地域林地土壤中重金属含量不尽相同，同一地区，不同重金属之间浓度也参差不齐。与耕地相比，降雨所形成的地表径流，其淋溶作用对林地地下水水质无明显影响。一方面是因为在相同降雨量下，耕地与林地地表径流流量存在差异，林地具有较强的抗冲击和扰动能力；
另一方面，林地中茂密的植物根系与丰富的物种对固土护坡有着积极的影响[3]。所以，林地生态系统在地下水防护中扮演着污染接受方的角色，对减少地表径流带来的土壤与养分流失，以及缓解地下水污染都具有重要意义。为改善林地土壤及地下水现状，国家应尽快出台统一且普遍使用保护标准。相关单位及部门也应制定对策有效控制辖区内人工及原始森林周边矿业开采等活动，逐步实现退耕还林，矿山复绿等目标。

草地，特指可利用牧草地，是我国第二大用地类型，主要散布在西北方，新疆、内蒙古、西藏等9个省份达到全国草地的94%。其中，人工牧草地与其他草地仅占草地总量的19%[2]。随着退牧还草、围封转移等战略的实施，我国草地荒漠化、灾害频发的问题得到明显遏制。在取得初步成果的同时，草地土壤重金属污染的问题也不容易忽视。大气和土壤中的汞含量与草地的退化有关，自然存在以及工业化活动产生的汞，通过干湿沉降在草地土壤中富集，加剧草地退化风险[4]。高浓度的镉和铅也对草苗的生长有抑制作用。

建设用地按照功能划分包括工业用地、居住用地、商业用地、市政、交通、公用设施用地、绿地以及其他特殊用地。随着城市化与工业化的逐步推进，建设用地尤其是工业用地的土壤与地下水污染问题日益突出。为缓解城市生活所带来的环境问题，国家制定并实施了一系列建设用地土壤污染治理的技术导则。为建设用地土壤污染状况调查，风险评估，修复技术，效果评估以及地下水修复和管控提供了法律支持和技术指导。但是因为土壤与地下水污染隐蔽、滞后、难以或不可逆转等特点，达到理想的修复目标需要付出高昂的时间和金钱成本。例如，在《建设用地土壤污染状况调查技术导则》（HJ25.1-2019）中规定，“对于需要划定污染边界范围的区域，采样单元面积不大于 1 600 m2（40 m×40 m网格）”。但是在某些特殊情形下，调查布点并不能完全覆盖潜在的污染物分布（图2），调查样品的代表性存在质疑。在很多重金属的污染场地，污染物不仅仅存在土壤表层，还会随着地下水迁移至地下10 m之上[5]。在上海地区，污染物在粉质黏土类含水层中每年的迁移距离一般约是3～5 m，实际上可能是这个数字的两到三倍。如何准确建立场地污染模型，值得行业内专家及政策决策者深究。

图2 场地调查过程中一种污染物与布点分布的特殊情形

被污染的工业用地在搬迁、收储、开发等过程中，可能对周边造成不利影响。在“土十条”等专项法规制定以前，污染土壤随意堆放，污水随意排放，废物废料随意处置的现象不在少数。土地开发过程中工人昏迷，附近学生或居民中毒的事件也时有发生。《污染地块土壤环境管理办法》制定后，对疑似污染地块进行了定义。各个城市也根据本地特色制定实施细则，比如上海市疑似污染地块相关行业类型为“12+3”。伴随政府与国家对环境问题的关注提升，工业用地土壤与地下水保护与治理的法律体系框架也逐步构建起来。根据污染物类型的不同，可划分为重金属污染、有机污染物污染和复合污染场地。根据未来规划与治理手段方式的不同，可采取的治理措施包括物理、化学、生物等场地修复治理或固化、稳定化的风险管控。目前，国内比较常见的修复技术有土壤淋洗、水泥窑协同处置、原位（异位）热脱附技术等。土壤淋洗是通过向污染土层注入淋洗液并促进污染物迁徙和溶解，将固态土壤中的污染物转移至液态淋洗液中。此方法因受土壤渗透性系数的影响具有地域的局限性，如上海地区土壤以黏性土为主，利用淋洗技术修复土壤效果往往不尽人意。水泥窑协同处置技术比较成熟，具有能够治理大体量污染土壤，达到废弃资源再利用化目标等优势，但是在实际应用过程中应注意防控二次污染，规避污染物扩散的风险[6]。热脱附技术是通过热交换，将土壤中低沸点的有机物挥发和分离出来，再通过气体处理和收集装置以达到修复目的。主要应用于有机及复合污染场地，因避免了直接燃烧，降低了二噁英等二次污染物的产生。主流的风险管控技术，即固化、稳定化技术，是通过往污染土层区域注入固化剂或稳定剂的方式，来抑制或阻止有害物质迁移。上述技术所需设备较修复简单，处理周期短，经济性较好，但是在施工过程中容易造成污染物挥发进入大气，且无法根除污染物。

土壤是人类赖以生存的载体，保护土壤与地下水与人类生活息息相关。2014年《全国土壤污染状况调查公报》颁布以后，我国土壤环境问题已引起社会各界的广泛关注。但是在实际执行和决策过程中仍暴露出不少的问题。

首先，从决策者的角度出发，只考虑哪些地块需要修复，不考虑受体，为修复而修复的“一刀切”模式是不值得提倡的。传统的调查方式是规划为调查服务，先确定规划用地类型再决定需不需要做调查。这种方式可能造成的问题是，地块内土壤条件不满足规划中第一类或第二类用地的要求，从而增加后续土壤修复的成本。一种比较理想的决策方法是调查为规划服务，根据地块内背景值规划未来用地类型。例如，符合《GB 36600-2018》中第一类用地筛选值的地块可以作居民区，轻度污染但符合第二类用地筛选值的地块可以作商业用地，污染较严重的地块可以经修复过后做生态绿地。实际上，已经有些省份在尝试并探索这种模式，即将在2022月9月1日实施的《江苏省土壤污染防治条例》中，第十二条和第十七条规定在编制国土空间规划时，应当根据土壤污染风来确定土地用途，同时重点关注项目所在地以及周边土壤、地下水对项目的环境影响[6]。

其次，土壤及地下水修复管控除了着重关注对人体健康的影响，也不应该忽视对生态环境的保护。目前，土壤及地下水修复工程周期普遍较短，个别企业还存在“偷工减料”的现象，地块修复后的监管也存在缺漏。如何构建经济性、绿色环保可持续的治理理念，修复与管控相结合，实现以自然条件为基础的解决方案。

最后，土壤与地下水修复治理不应该被割裂开来，统筹规划、综合考虑才能达到理想的修复目标。污染物在土壤和地下水之间的迁移，仅完成某一方面的治理并不能保证后续污染不再发生，将地块的污染源、土壤、地下水、地表水、地表绿化等要素统筹考虑，作为一个整体目标进行修复，实现自然资源的统一管理才是根本之策。

我国在土壤与地下水环境保护领域已初见成效，但需要认识到仅靠现有政策，无法全面涵盖我国多元化地形与越发复杂的污染形势。决策者需要考虑如何对现有污染进行治理与如何规避潜在的污染；
行业内人员需要根据现有修复工程案例与实际地块特点，研发实施切实有效的修复技术；
群众也应树立环境保护意识，积极配合。