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  中国环境管理  2023, Vol. 15 Issue (2): 130-139  
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引用本文 

肖萌, 董璟琦, 张红振, 李香兰. 气候变化视角下的污染场地绿色可持续修复新方向[J]. 中国环境管理, 2023, 15(2): 130-139.
XIAO Meng, DONG Jingqi, ZHANG Hongzhen, LI Xianglan. A New Direction of Green and Sustainable Remediation of Contaminated Sites from the Perspective of Climate Change[J]. Chinese Journal of Environmental Management, 2023, 15(2): 130-139.

基金项目

国家重点研发计划(2020YFC1807504);国家重点研发计划(2018YFC1801300)

作者简介

肖萌(1999—),女,硕士,研究方向为气候变化与污染场地绿色可持续发展,E-mail:202121490024@mail.bnu.edu.cn.

责任作者

李香兰(1980-), 女, 副教授, 博士生导师, 研究方向为污染场地低碳核算与绿色可持续发展、海岸带"蓝碳"监测与碳中和等, E-mail: xlli@bnu.edu.cn.
气候变化视角下的污染场地绿色可持续修复新方向
肖萌 1, 董璟琦 2, 张红振 2, 李香兰 1     
1. 北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院, 北京 100875;
2. 生态环境部环境规划院, 北京 100012
摘要: 全球气候变化背景下,绿色可持续修复已成为修复领域的必然趋势。极端天气频发和水文条件改变等气候变化会影响污染场地修复工程实施和修复技术适用性等,绿色可持续修复亟待进一步发展和完善。弹性修复是在绿色可持续修复的基础上,进一步应对和适应气候变化的新兴修复方向。英美等发达国家已经初步发展了弹性修复的理论和实践,本文通过探究污染场地修复与气候变化的交互作用,借鉴发达国家的相关经验和实践案例,为我国污染场地绿色可持续修复适应气候变化提出发展建议。
关键词: 弹性修复    气候变化    绿色可持续修复    土壤和地下水污染    
A New Direction of Green and Sustainable Remediation of Contaminated Sites from the Perspective of Climate Change
XIAO Meng1 , DONG Jingqi2 , ZHANG Hongzhen2 , LI Xianglan1     
1. College of Global Change and Earth System Science, Beijing Normal University, Beijing 100875, China;
2. Chinese Academy of Environmental Planning, Beijing 10012, China
Abstract: Under the background of global climate change, green and sustainable remediation (GSR) has become an inevitable trend. The climate changes such as frequent occurrence of extreme weather and hydrological conditions will impact the implementation of contaminated site remediation projects and the applicability of remediation technologies. Green and sustainable remediation urgently needs further development and improvement. Resilient remediation is an emerging direction that further responds to and adapts to climate change. Developed countries such as the United Kingdom and the United States have initially developed the theory and practice of resilient remediation. By exploring the interaction between remediation of the contaminated sites and climate change, we learn the experience and practical cases of developed countries with the aims to promote the development of GSR of contaminated sites to adapt climate change in China.
Keywords: resilient remediation    climate change    green and sustainable remediation    soil and groundwater contamination    
引言

近年,绿色可持续修复成为污染场地修复发展的必然趋势[1]。绿色可持续修复强调综合考虑全生命周期的环境、社会和经济的净影响,着力于减少修复过程中的二次环境污染以及能源、材料的消耗,实现环境足迹最小化,是应对气候变化的重要策略之一。在全球环境变化、场地情况复杂多变的背景下,弹性修复成为绿色可持续修复发展的重要方向之一,其旨在解决污染场地修复如何适应日益加剧的气候变化带来的冲击力,使修复系统充满弹性,能够积极应对气候变化并及时恢复稳态。将弹性修复纳入绿色可持续修复框架是适应气候变化的重要一步,是绿色可持续修复极具实践意义的新发展方向。其重要性体现在两个方面:一是应对修复场地条件的复杂多变性;二是适应全球气候变化。在我国,污染场地主要分布在沿海经济发达地区和中部污染严重地区[2],污染场地情况复杂多样、易于变化,弹性修复将成为保证修复过程顺利进行的重要策略。另外,全球气候变化会对污染场地修复产生严重的影响,特别是位于沿海地区的场地,在面对极端天气和气候变化时面临着巨大风险[3],对于场地修复效果的有效性以及场地修复技术的可行性也会产生多方面的影响,一定程度上彰显了实施绿色可持续修复的必要性和重要性。尽管绿色可持续修复对减少温室气体排放、减缓气候变化有重要作用,不可忽视的是,努力适应已产生的气候变化影响也同样重要。近年来,修复行业中发生多起气候对污染场地的影响和破坏事件,导致了诸多不良后果,也体现出在修复设计中采用基于弹性的方法来应对不断变化的气候条件的迫切性。

本文总结场地修复和气候变化交互作用的国际进展,并结合我国污染场地具体状况和特点,阐明实施绿色可持续修复、弹性修复的重要性和发展方向。通过梳理弹性修复的国内外研究进展,为我国借鉴发达国家相关经验、应对气候变化、推进和发展污染场地绿色可持续修复工作提供参考。

注:①绿色可持续修复英文为Green and Sustainable Remediation,简写为GSR。

1 气候变化影响污染场地修复 1.1 气候变化下的污染场地修复

气候变化给场地修复带来的各类影响(表 1表 2)是显性可预期的,对气候变化给场地修复带来的风险和影响进行系统分析十分必要。在全球气候变化、极端天气频发的背景下,国内外都发生了由于气候变化、极端天气影响污染场地以及修复工程的相关案例,引发国内外学者关注并探究气候变化对场地修复的各种影响。2017年飓风“哈维”登陆美国德克萨斯州沿岸,休斯顿的13个超级基金站点被洪水淹没。美国环境保护局(EPA)在其中一个站点测得的二噁英类污染物含量是需要采取修复行动的污染物水平的2300多倍。同年,受飓风“玛丽亚”袭击影响的一个多月时间里,波多黎各人陷入严重的食物和水短缺困境中,水中硝酸盐含量骤增,严重危害人体健康和生态系统安全[4]。受台风、暴雨等极端天气影响,2015年浙江省某农药厂修复项目的原位热脱附施工区被雨水浸泡,施工设备设施受到不同程度的损坏,从而对修复工程实施产生严重影响。2015年,O’Connell等[5]对气候变化对场地修复带来的潜在风险进行了总结。2018年,Maco等[4]将气候变化对场地修复的影响,主要分为对场地修复效果的影响和对修复技术适用性的影响,其进一步详细总结了气候变化对土壤污染修复效果的不同影响,并对气候变化对部分修复技术的适用性影响进行了总结。Maco等认为在污染场地,气候变化和极端天气事件会破坏原始场地修复设计的有效性,还会影响污染物毒性、暴露程度、生物敏感性、归宿和运输,以及修复场地的长期运营、管理和维护[4]。董璟琦等[6]对实际案例进行分析总结,提出极端天气事件会导致土壤污染范围的扩散,引起区域地下水位的抬升或持续干旱等水文条件变化,给修复管控工程的顺利实施带来安全风险,威胁土壤和地下水污染长期风险管控和动态监控等人工措施的有效性。EPA要求在对污染土壤进行修复技术筛选评估时,考虑应对气候变化所带来的长期影响,包括对修复全过程及修复后的土地再利用的长期影响。

表 1 气候变化及其对修复效果的负面影响[4, 5]
表 2 气候变化及其对修复技术适用性的负面影响[4]

气候变化在对修复带来风险和挑战的同时,也会带来一定的机遇。Folke等[7]认为,在一个有弹性的社会生态系统中,干扰有可能为新事物的发展创造机会。O’Connell等也在研究中总结了一些气候变化所带来的可能气候结果和对修复方法的潜在积极影响(表 3)。在气候变化背景下,场地修复风险与机遇并存,通过对气候变化影响场地修复的研究和梳理,有利于增强场地修复应对气候变化的弹性,提高气候变化适应能力。

表 3 气候变化及其对修复的潜在积极影响[5]
1.2 气候变化背景下我国污染场地修复现状

气候变化和极端事件可以发生在污染场地修复全生命周期阶段。根据相关研究以及国内外相关经验,结合我国具体情况,对我国发生频率较高、影响较大的极端天气事件、水文条件变化两个典型情况进行具体阐述,进一步分析其给我国污染场地修复带来的影响和严重后果。

1.2.1 极端天气事件对我国污染场地修复的影响

极端天气事件对修复工程和设备设施以及最终的修复效果会产生较大的破坏作用。根据国家气候中心的研究,过去十年间,我国每年夏季都有台风、强对流天气和暴雨(及引发的泥石流灾害)等极端天气发生,且通常集中发生于每年5月至10月间。受台风、暴雨影响最大的区域是广东、福建、湖南、湖北、江西等省份,其中广东是工业大省,湖南、江西是有色金属的采选冶工业大省。华东的江浙和西南川渝地区也明显受到极端暴雨天气影响。这些省份是过去十年中污染场地修复工作强度较高的区域,极端天气给环境修复工作的开展带来了困难。频繁的暴雨及次生地质灾害对修复工程和设备设施造成不同程度的影响,在修复施工过程中会延缓施工进度,增大修复成本。对于采取稳定化修复或长期监测的场地而言,极端天气可能会将阻隔工程淹没、破坏监测设备、加大污染物浸出和迁移风险等,从而给修复效果的长期稳定性带来不利影响。

1.2.2 水文条件变化对我国污染场地修复的影响

水文条件变化直接影响着土壤中污染物的分布及迁移特性。污染土壤主要位于受大气环境影响显著的浅表层土壤圈,土壤的含水率、渗透性、吸附性、pH值、有机质含量、氧化还原条件等理化性质与气象因素和地下水位息息相关,同时,这些理化性质又是影响土壤和地下水中重金属、有机物等典型污染物分布特征和迁移规律的重要因素。Jarsjö等[8]研究表明,气候变化引起的局部地区降雨量增加,可能会导致该区域/流域地下水位的抬升,从而造成包气带土壤中含水率和氧化还原电位的变化,原本吸附于土壤颗粒的重金属污染物[特别是砷(Ⅲ)和铬(Ⅵ)等易于迁移的重金属]从土壤中浸出通量增加,加大了区域及下游重金属污染暴露风险。短期强降雨事件将导致剧烈的地表冲刷,从而将土壤和底泥中的污染物一次性大量输送至下游区域。我国湖南省湘江上游陶家河流域有近400年的有色金属采选历史,流域内上游数十千米河道内堆积了约3000万m3含重金属尾砂,致使流域内多个中小型电站几乎丧失调蓄功能。气候变化造成洪水频次的增加,将显著增加土壤污染扩散迁移的风险,对在洪水泛滥区内污染场地的修复效果形成新的挑战。

1.2.3 气候变化与场地修复的交互影响

从空间尺度来看,气候变化对于污染场地修复所带来的影响具有明显区域特性。例如,海水倒灌和海平面上升将使沿海地区的众多污染场地面临被淹没的风险;地下水位抬升会造成土壤及地下水中pH和盐度发生变化;沿海地区还面临着飓风等自然灾害增加的风险。因此,阻隔填埋、稳定化和原位修复技术应当进一步考虑其长期有效性,以应对这种气候变化所带来的长期风险。南方及热带地区则面临降雨量增加、暴雨及洪水等极端天气形成的突发性环境风险,对于阻隔、防渗墙等原位修复技术的抗洪强度提出了更高的要求,对于我国采选矿区集中的西南、华南等地区,更加大了山洪导致上游矿区含重金属尾砂、土壤和底泥向下游输移的风险。北方地区通常面临冰冻期减少、积雪融化提前的暖冬,使得该区域土壤中污染物增加迁移扩散的风险,但同时,土壤气温的升高,也在一定程度上有利于修复药剂及微生物菌剂发挥作用。相关研究表明,我国西北东部、华北、东北及西南东部地区近50年来都处于干旱化过程当中,由于气温升高造成地表土壤干旱,含水率降低,地下水位下降,表层受污染土壤更易于受到侵蚀和冲刷从而增大污染扩散的风险。另外,持续干旱将使得地表温度升高,挥发性有机物进入环境空气中的概率增大,同时也增加了火灾等自然灾害风险,对于修复工程的风险防控和应急管理提出了更高的要求。

综上,气候变化通过不同的作用途径,一方面可能对修复工程造成破坏,另一方面则会对土壤和地下水中污染物的迁移转化和暴露风险产生影响,进而影响修复效果和可持续发展。因此,我国污染场地修复不仅需要满足当前管理规范,以人体健康和生态风险削减、二次污染防控为目标,还应当充分考虑气候变化可能带来的突发情景及长期修复效果影响,加快将弹性修复纳入可持续修复框架,从而进一步加强修复技术的长期可靠性。

2 污染场地绿色可持续修复发展与弹性修复增强机制 2.1 绿色可持续修复发展及存在的问题

绿色可持续修复发展经历了三个阶段:萌芽阶段(1997—2002年)、发展阶段(2006—2013年)和完善阶段(2016—2020年),未来将逐步过渡到成熟阶段。最初,绿色可持续修复在欧洲初具雏形,2002年,欧洲的污染场地再生环境技术联盟(CLARINET)提出“可持续污染场地管理”(Sustainable Land Management)概念,是绿色可持续修复的前身[9]。在发展阶段,逐渐形成了可持续修复论坛(SuRF)、EPA、美国州际技术与管理委员会(ITRC)三大机构所分别构建的绿色可持续修复框架,对绿色可持续修复理念进行了广泛实践。在完善阶段,绿色可持续修复标准化进程不断推进:2016年,美国材料与试验协会(ASTM)发布《绿色修复标准导则》;2017年,ISO国际标准化组织可持续修复标准发布;2020年,中国发布《污染地块可持续修复通则》。

近20年,欧美国家污染场地绿色可持续修复发展迅速,日趋完善。我国的绿色可持续修复发展起步较晚,还未形成成熟的框架和统一的标准,但吸收了发达国家的经验,发展迅速,前景广阔,2014年原环境保护部牵头实施“绿色可持续修复评估技术与方法”重点专项(2018—2022),推进我国绿色可持续修复发展进程;2019年我国《绿色可持续修复通则》通过专家审议,并于2020年正式发布。

绿色可持续修复在不断发展的过程中,也逐渐显现出诸多挑战。当前可持续性修复概念具有多形态性和偏原则性,可以灵活地适应各种需求,但难以转化为切实的行动[10]。在实施过程中,绿色可持续性修复缺乏系统的监管和统一的标准[11]。除此之外,在国内还存在环境修复从业人员对绿色可持续修复理解不足、政府财政激励措施不够、涉及利益相关者众多协调困难等问题[12, 13]。新背景下,我国绿色可持续修复需要不断纳入新内容,完善体系结构与评估决策框架,切实推动场地修复绿色、低碳发展。

2.2 弹性与弹性修复的发展

弹性的概念是一个多方面的主题,在不同的背景(如物理、环境、经济、社会)下具有不同的含义。Kumar等[3]指出,弹性修复是应对和适应全生命周期修复过程中可能发生的不确定性和极端天气事件的能力。修复领域中的弹性也不仅是指系统能够承受气候变化的影响或从气候变化的影响中反弹并恢复到原来的稳态,而是适应变化并演变为有一个新的稳态以响应不断变化的条件。一个良好的弹性系统是一个能够容易恢复或容易修复的系统,结合或独立于承受冲击的能力[14]。与弹性相对应的是脆弱性(vulnerability),本质上是在修复系统中缺乏对潜在危险的暴露和敏感性的适应能力。修复措施的适应能力越高,场地对气候变化影响的脆弱性就越小[3]。EPA下属办公室美国固体废物和应急响应办公室(OSWER)所制定的气候变化适应管理(CCAM)框架就在其中强调了评估修复系统脆弱性的重要性,脆弱性评估可用于确定适应气候变化的可行初始步骤(图 1)。

图 1 气候变化适应管理框架(CCAM)

随着相关研究的推进,气候变化为修复行业带来的影响逐渐清晰,EPA、OSWER以及华盛顿州生态部等机构都曾就气候变化背景下的污染场地修复提出相关方案或导则。2014年,EPA在《气候变化适应计划》中提出,为更好地应对气候变化,场地修复方案应当在原有的基础上结合相关资料,充分考虑项目所在区域当前和未来的气候条件变化情况,根据气候变化可能引起的各种后果与当前场地条件,确定场地特定的风险因素。同年,CCAM提出该框架意义重大,一方面为其他各州提供了在场地修复过程中减少气候变化带来的影响,提升污染场地修复应对气候变化弹性的标准模板;另一方面为之后其他弹性修复框架的建立奠定了基础和方向。基于气候变化适应性管理框架,OSWER又发布了《气候变化适应性实施计划》。该计划共计提出了27项脆弱性指标,共包含土地保护、场地修复、应急响应和其他四个方面的内容,每一项脆弱性指标对应一套评价标准,用于指导后续措施的开展。此外,2017年,华盛顿州生态部编制了《弹性场地修复的适应战略》。该战略初步提出了如何通过场地特定脆弱性评估来评价场地修复与气候变化相关的风险;如何在不同阶段识别提高应对气候变化弹性的适应措施,包括场地调查、修复技术选择、设计和实施,以及项目运营和维护阶段。工作程序主要分为以下三个步骤:①识别气候变化影响;②利用地理信息系统(GIS)开展特定场地脆弱性评估;③根据脆弱性评估结果制定适应战略。

相关政策的出台使得弹性修复的实践应用受到更多关注和应用,相关国际组织和研究学者致力于开发、改进切实可行的可持续和有弹性的修复框架。为更好地适应气候变化、降低风险,在修复设计和长期规划中,应将气候变化所带来的如气温变化、水文条件变化、极端天气等纳入考虑。也即是说,要适应环境变化,就要将气候弹性纳入可持续修复设计,即设计修复解决方案、考虑气候变化的预期影响并有能力适应不断变化的条件[5]。2014年提出的CCAM的具体步骤为:①评估系统对气候变化影响的脆弱性;②在需要时实施适应措施,以确保修复措施继续防止人类或环境暴露于相关污染物中;③进行定期监测,并定期重新评估系统的脆弱性,将观察到的或预期的气候变化和极端事件的影响纳入任何需要的变化(如场地特征、处理设计)。该框架是一个综合指南,通过评估场地对潜在气候变化影响和极端事件的脆弱性,并定期监测实施,根据监测结果改变适应策略,从而尽可能降低气候变化对污染场地修复的影响和预期的气候影响对未来修复计划的影响。2015年,在CCAM框架的基础上,O’Connell等针对气候变化为修复行业所带来的诸多问题提出了一个简单的气候适应性和弹性评估框架:①确定利益相关者和评估边界;②确定潜在风险并确定其优先级;③确定潜在机会并确定其优先级;④制定适应战略;⑤定期更新适应计划[5]图 2)。同时强调修复行业需要扩大对弹性的对话,并应当因地制宜针对不同区域量身定制弹性措施。2020年,Kumar等在简要讨论了前人在修复策略中进行弹性设计的框架基础上,提出了一个新的整体框架,该框架可以对修复设计的弹性和可持续性进行半定量评估(图 3)。具体内容为:①使用传统的风险评估过程来执行特定场地的人体健康和生态风险评估,以确定场地的基于风险的修复目标;②根据风险评估过程中确定的修复目标和其他重要的场地特定标准,确定合适的修复策略;③根据来自气候变化模型和其他资源的与场地相关的信息/ 数据确定场地特定的脆弱性,并使用决策工具[如证据支持逻辑(ESL)方法]寻找适当的适应措施;④一旦确保修复替代方案对预期影响的弹性,应进行潜在修复替代方案的初步设计,以获得相关数据,以对潜在修复替代方案进行定量可持续性评估;⑤在半定量可持续性评估之后,必须对可持续性结果进行基于场地特定要求的评估,以确定最透明和整体有益的场地修复方案;⑥最终商定的修复方案实施并定期监测其绩效[3]。综合来看,CCAM作为一个定性框架,为之后其他框架的产生和发展奠定了坚实的基础;同时随着相关研究的推进,更量化的方法如ESL方法在面对气候变化预期影响的不确定性时能够发挥更大的作用。

图 2 O’Connell等提出的气候适应性和弹性评估框架
图 3 Kumar等设计的可以对修复设计的弹性和可持续性进行半定量评估的框架
2.3 国际上弹性增强场地修复典型案例

随着弹性修复理论和实践的逐渐发展,国际上的修复实践开始逐步将弹性的理念贯彻于整个修复过程,确定气候风险、在评估修复替代方案时考虑气候风险和脆弱性成为修复前期的必要步骤之一。例如,在美国佛蒙特州巴雷市布朗菲尔德重建计划中,首先充分考虑了当前和未来的气候威胁:通过美国国家气候评估报告了解美国东北部的气候并确定预期的区域气候趋势和情景,确定该地点的主要气候脆弱性。如更频繁和更强烈的风暴可能导致洪水、更极端的温度,也可能加剧土壤气体的交换风险。其次,将已经确定的预期气候风险作为评估修复替代方案的参考之一,从若干修复方案中筛除不利于应对气候变化风险的方案,如对受污染土壤进行封顶虽然减少了当前的暴露,但未来气候变化可能带来的降水量增加将会对其产生一定影响,因此没有选择该方案。在进行修复方案设计和选择时就对气候变化的影响进行考虑,将更有效地提高污染场地修复系统的弹性,降低气候变化对修复系统带来严重冲击的风险。

结合多个实践案例(表 4),各国修复场地应对气候变化具有特点如下:①应对风暴、洪水、海平面上升等带来的对污染场地修复的影响,常采用提高防洪标准这一措施,增强场地修复应对气候变化带来影响的弹性。除此之外,还结合场地特征因地制宜采取设置生物湿地、种植地表植物、建造嵌入式海堤等适应性措施。②应对干旱带来的影响,采取或更新气相抽提技术是常用的措施。③应对二氧化碳排放量上升的情况,形成碳汇和使用清洁能源为两条主要减缓路径。④各实践案例皆符合OSWER提出的CCAM框架,即在修复基本完成时,根据场地的地理条件、周边环境以及气象资料等内容评估气候变化影响,并采取相应的适应措施以尽可能提高修复系统应对气候变化的弹性,确保修复措施继续发挥作用。

表 4 国际上污染场地修复应对气候变化案例
3 可持续性修复与弹性修复协同发展

可持续修复与弹性修复之间具有紧密的联系。根据复杂性理论,人类—自然耦合系统的可持续性需要变化和持久性[14]。一方面,绿色可持续修复强调减缓气候变化,却缺乏对气候变化适应的关注,弹性修复将弥补绿色可持续修复在弹性应对风险上的缺失。另一方面,弹性修复可以看作在气候变化背景下未来视角的可持续性修复,可持续性重视未来的发展,对未来变化的抵御能力是一个重要的考虑因素。在修复领域,应对变化需要修复方案的适应性:修复从业者对新概念的接受和修复系统的灵活性;持久性则需要修复方案的长期有效性:对清理目标的承诺和修复系统的有效性[10]。可持续修复论坛(SuRF)认为,在污染土地修复中提高气候变化适应能力十分重要,弹性修复应当建立在完善的气候变化适应原则的基础上,并积极与可持续修复原则和实践相结合。

由于可持续修复与弹性修复之间的紧密关联,学者们开始致力于探究能够同时实现可持续性和弹性的修复方案与案例。例如,Mecca等[15]以某旧油漆厂地块为实例,从成本效益方面对该污染地块弹性修复方案的净效益和可持续性进行评估,从而可以将弹性修复带来的废弃物减少、绿色能源生产等效益进行量化。在该研究中,将受污染的厂区进行棕地再开发为一个太阳能发电厂,并分析了建设、运营、维护等成本和发电量产生的净效益,结果表明预计25年后该场地可以产生一定的净效益,并通过太阳能发电,25年间大约减少了2833 t二氧化碳排放。除此之外,还有一些学者对棕地再开发进行了相关研究。Rizzo等[16]比较了“可持续棕地再生”和“可持续修复”的概念,认为两者在概念、政策背景、风险、时间空间尺度、利益相关方等方面有很大程度的重合。棕地再开发可以在一定程度上提供环境、经济和社会效益,其不仅符合绿色可持续思维还能够减缓气候变化,具有可持续性且弹性强。Hendrickson等[17]比较了棕地和绿地开发的生命周期成本和温室气体排放,最终发现与绿地开发相比,棕地再开发会降低成本和温室气体排放量。Hou等[18]则提出了一种量化棕地再开发在应对全球气候变化方面的全市效益的方法,并以旧金山为例来证明该方法。研究结果表明,棕地再开发提供了巨大的气候变化减缓潜力。棕地再开发在70年间致使温室气体净减少51.9 t二氧化碳当量(即每年0.74 t二氧化碳当量),相当于旧金山2010年温室气体排放量的14%。

绿色可持续修复战略和思维不断发展,加之全球环境变化的影响,另一新兴趋势是采用基于自然的修复策略(NBS)。NBS的概念在2000年末由世界自然保护联盟(IUCN)引入,以强调生物多样性保护对减缓和适应气候变化的重要性。与传统方法相比,NBS一方面可以实现资源和能源的高效利用,另一方面能够增强对全球环境变化的适应能力,具有明显的环境、经济和社会优势,与可持续修复和弹性修复的根本理念一致:最大限度地减少环境足迹、实现可持续发展并具有一定的弹性。O’Connor等[19]对采取植物修复的污染场地进行实例分析,评估该修复的环境、社会和经济可持续性,并模拟了在海平面上升的情景下植物修复系统的弹性。该研究表明植物修复作为基于自然的解决方案可以有效地用于棕地再开发,具有广泛的环境、社会和经济效益,并且其对于温和的气候变化和海平面上升具有一定弹性。Cundy等[20]则评估了在美国内布拉斯加州默多克受四氯化碳污染的场地通过大规模(约59 000 m2)综合植物管理系统减轻的场地风险和实现的社会环境效益。研究发现,该修复系统中植物管理部分每年能够去除300 ~ 600 g的四氯化碳,且随着时间的推移发挥的作用越来越大(从2008年总去除量的55% 增加到2014年的69%)。除此之外,每年每公顷土地减少了约77 t二氧化碳排放并产生了一定的教育和娱乐效益,体现了基于自然的修复策略在当前背景下的巨大价值和意义。

4 结论与建议 4.1 污染场地弹性修复发展和实践的国外经验

在政策法规方面,我国需要加快建立完备的场地修复应对气候变化工作机制。美国EPA、OSWER以及华盛顿州生态部等机构提出针对气候变化问题下的污染地块修复相关方案或导则,从而有效指导气候变化背景下的场地修复,充分结合多方资料预测气候变化风险,考虑场地自身特点采取适应性措施。

在技术规范方面,发布全过程评估体系和应对技术指南能够切实推进弹性修复纳入绿色可持续修复框架的实践。我国可以借鉴OSWER发布的《气候变化适应性实施计划》中的脆弱性指标,并对每一项指标的评价标准进行符合我国国情的调整和修改,从而形成建立指标体系—指标评价—采取针对性优先行动的完整评估体系,统一标准,科学提高修复系统弹性。同时,对修复技术进行筛选时可以参考华盛顿州生态部所形成的评估步骤,对具有气候变化风险的场地从方案的最终保护性(降低风险)、方案的永久性(受气候变化影响的脆弱性)等方面进行详细评估,筛选最为适宜的修复技术和方案。

在实践过程中,根据发达国家的案例和经验,实现弹性修复纳入绿色可持续修复框架需要注意以下几点:①修复方案的弹性设计极具针对性和区域性[3],特定地点的风险分析是实现可持续性修复中弹性设计的合理性和可实施性的关键步骤。②最终选择的修复方案实施后,需要长期对污染场地进行监测,定期检查适应措施状况,为突发极端天气等风险做好应对准备。③需要对修复项目中各方利益相关者阐明和强调纳入弹性修复的重要性,在不同利益相关者的持续一致的努力下,能够推动将可持续性和弹性纳入修复方案的核心,从而减轻和适应气候变化。

建立具有我国污染场地特色的弹性修复框架体系则需要强调以下几个方面:在技术储备方面,完善修复与气候变化的交互机制和弹性修复策略,开展气候变化对于土壤修复工程和技术的潜在影响及危害分析,强化弹性修复技术储备和工程实施经验。在评估体系方面,重点开展长期风险管控工程、飓风影响区域土壤修复工程基础设施建设、沿海受到海平面上升影响地下水水位波动等类型的污染修复工程应对气候变化评估技术方法与工具。在修复技术筛选和方案编制方面,重点加强对极端天气影响修复效果的防范措施,细化修复装备技术在不同气候条件下适用性预测分析和修复工程全生命周期的碳排放减量。

4.2 我国污染场地弹性修复发展和实践建议

气候变化对污染场地修复具有多方面的影响,为更好地应对和适应这些具有突发性的影响,将弹性修复纳入可持续性修复框架,不断提高修复系统的弹性以应对冲击是十分必要的。为更好地推进我国场地修复适应气候变化,结合国际国内的相关实践经验和相关研究,本文提出以下建议:

在科学研究方面,开展专题研究,建立评估程序方法。当前,我国尚未系统开展场地修复与气候变化的关系研究。建议在技术储备方面,研究场地修复与气候变化的交互机制与弹性修复策略。开展气候变化对于场地修复工程和技术的潜在影响和危害分析,从修复技术储备和工程实施角度建立综合评估基础能力,提出应对气候变化影响的场地修复工程和管理对策,研究提高修复弹性的场地修复策略和工程技术建议。在评估体系方面,建议重点开展长期风险管控工程、飓风影响区域场地修复工程基础设施、沿海受到海平面上升影响地下水水位波动等类型的场地污染修复工程应对气候变化评估技术方法与工具。在修复技术筛选和方案编制方面,建议重点加强对极端天气影响修复效果的防范措施,细化修复装备技术在不同气候条件下适用性预测分析和修复工程全生命周期的碳排放减量等。

在政策制定与管理方面,提出应对方案,纳入“十四五”工作;制定技术导则,纳入评估监管体系。气候变化给土壤修复效果带来的潜在风险和影响是未来显性可预期的,从概率和长期看,气候变化影响对土壤修复技术筛选和技术适用性评估是土壤修复策略是否可行的重要考量内容。在国家层面,应积极推动气候变化的土壤修复相关技术和政策机制创新研究。在地方层面,应评估辖区内土壤修复和风险管控可能遭受气候变化带来的影响和风险分析,并制定系统的应对策略方案。重点省(区、市)编制土壤修复应对气候变化专项应急预案,系统评估重点区域土壤修复施工可能遭受的气候变化影响。建议将推动建立土壤污染防治应对气候变化工作机制纳入“十四五”生态环境保护专项规划工作任务中。在政策体系层面,建议制定场地修复和风险管控应对气候变化在单个地块和区域尺度的评估技术指南及应对技术导则。在一些遭受气候变化影响严重或频发的区域,制定防止气候变化导致的土壤污染加剧或突发事件导致的土壤污染扩散专项任务清单,将土壤修复和风险管控应对气候变化的相关措施和保障纳入日常生态环境监管内容。从经济政策、行政管理、工程技术等多角度综合施策,减少气候变化对场地修复效果的负面影响,提高修复行业应对气候变化的弹性,降低气候变化可能给场地修复事业带来的损失。

在工程实施方面,推广典型案例,增强场地修复弹性。建议进一步梳理近年来遭受极端天气或水文变化等气候变化影响的场地修复工程案例,评估现有修复技术和施工方案在应对气候变化方面的不足和重点关注要素。在沿海地区、东南地区和华南地区等容易遭受飓风和暴雨等影响区域开展场地修复工程应对极端天气风险的典型应对试点案例。在西南地区开展山洪等强径流可能导致历史遗留尾砂、酸性矿井水、河道底泥等,对下游农田和村庄的污染事件防控风险分析试点案例。在西北地区和华北地区开展由于异常干旱等气候影响可能对场地修复工程,尤其是植物修复和长期风险管控工程的影响评估与应对试点案例。分区域、分类型开展应对气候变化技术储备、评估体系和工程示范案例,系统构建国家提高场地修复弹性的案例和技术储备。

结合以上内容,总结弹性修复拟解决的关键科学与技术问题清单如下:①研究土壤修复和风险管控应对气候变化的相关政策措施,制定在地块和区域尺度的相关评估技术指南及应对技术要求。②开展应对气候变化技术储备、评估体系和工程示范案例,系统构建国家提高土壤弹性修复案例和技术储备。③将土壤修复和风险管控工程应对气候变化的相关措施及保障纳入生态环境监管内容。④从经济政策、行政管理、工程技术等多角度综合施策,提高土壤修复行业应对气候变化的弹性,减少气候变化对土壤修复效果的负面影响。

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