JDB电子试玩平台JDB(中国)电子-官方网站ღ★★!JDB(中国电子)官方网站ღ★★,大气污染治理jdbღ★★。jdb电子官方入口ღ★★。新能源产业ღ★★,噪声处理ღ★★,中国网/中国发展门户网讯 随着全球工业的快速发展及产业格局的演变ღ★★,世界各地产生了大量的工业污染场地ღ★★。据统计ღ★★,全球有超过500万个污染场地ღ★★。这些污染场地不仅威胁着区域生态安全及人体健康ღ★★,还需要消耗大量的人力ღ★★、物力和财力对其进行污染管控和治理修复ღ★★。
与普通规模的污染场地相比ღ★★,大型复杂污染场地的环境影响范围更广ღ★★、社会关注度更高ღ★★、环境可持续风险更大ღ★★,已逐渐成为我国重大问题的新焦点ღ★★。党的十八大以来ღ★★,党和政府高度重视工业污染场地的管控与修复ღ★★。2018年5月ღ★★,习近平总书记在全国生态环境保护大会上强调ღ★★:“要全面落实土壤污染防治行动计划ღ★★,推动制定和实施土壤污染防治法ღ★★。突出重点区域ღ★★、行业和污染物ღ★★,强化土壤污染管控和修复ღ★★,有效防范风险ღ★★,让老百姓吃得放心ღ★★、住得安心”ღ★★。2021年ღ★★,我国环境污染治理投资总额达9 491.8亿元ღ★★,占国内生产总值(GDP)的0.8%ღ★★,占全社会固定资产投资总额的1.7%ღ★★。
大型复杂污染场地具有占地面积大ღ★★、污染状况复杂ღ★★、治理难度大等特征ღ★★,这对场地治理修复的常用理论方法与技术装备都带来较大挑战ღ★★。基于此ღ★★,本文提出了大型复杂污染场地的基本概念ღ★★,总结分析了这类场地的分布特征ღ★★,阐述了管控修复中的关键科技问题ღ★★,初步提出了对策与建议ღ★★,以期为我国大型复杂污染场地管控与修复的学科发展及政府决策提供借鉴ღ★★。
国际上对大型复杂污染场地的关注最早可追溯到19世纪末ღ★★,由于工业迅速发展及对环境保护的忽视ღ★★,造成许多环境污染事件发生ღ★★,并遗留了大量工业污染场地ღ★★,如德国鲁尔区ღ★★、荷兰鹿特丹港ღ★★、美国多诺拉镇等ღ★★。20世纪70年代ღ★★,美国拉夫运河毒地事件的爆发ღ★★,促使美国于1980年通过了《环境应对ღ★★、赔偿和责任综合法》ღ★★,该法案因其中的环保超级基金(Super Found)而闻名ღ★★,通常又被称为《超级基金法》ღ★★。该法案为美国政府提供了针对环境污染事故的紧急应对和修复的专项资金ღ★★,成为国际上首个针对污染场地治理的立法ღ★★。进入21世纪后ღ★★,国际上对大型复杂污染场地的认识不断提高ღ★★,各国政府和国际组织逐渐重视大型复杂污染场地的治理修复工作ღ★★。目前ღ★★,关于大型复杂污染场地的界定ღ★★,部分国家和地区发布了相关文件ღ★★,但至今仍无统一定义ღ★★。美国环境保护署在21世纪初开始制定关于大型复杂污染场地的政策ღ★★,并将其定义为“任何危险废物场所ღ★★,其调查和清理的总成本(不包括长期护理)等于或超过5 000万美元”ღ★★。欧洲污染场地网络(NICOLE)于2003年提出了“大型污染场地”的概念ღ★★,但未提出明确定义ღ★★。2004年ღ★★,欧盟针对大型复杂污染场地提出了WELCOME(water, environment and landscape management at contaminated mega-sites)综合管理策略ღ★★,以预防和降低大型复杂污染场地的风险ღ★★。我国生态环境部在发布的标准《污染场地术语》(HJ 682—2014)定义了污染场地的概念ღ★★,但对于大型复杂污染场地未进一步明确定义ღ★★。
基于对国内外相关文献资料总结和科学调研ღ★★,本文提出了大型复杂污染场地的定义ღ★★:具有较大占地面积(50万平方米以上)ღ★★、多个污染源ღ★★、多种污染物的工业污染场地ღ★★。这些场地污染是由工业活动美国CERANETWORK超清ღ★★、事故或废弃物处理等引起的ღ★★,包括大型工厂ღ★★、工业聚集区ღ★★、军事场地ღ★★、港口等类型ღ★★。
大型复杂污染场地的主要特征如下ღ★★:① 场地规模大ღ★★。占地面积50万平方米以上ღ★★,且与周围环境有明确分界ღ★★。由于国内外对大型复杂污染场地的占地面积暂无明确定义美国CERANETWORK超清ღ★★,本研究综合考虑污染规模ღ★★、环境风险ღ★★、处理应对的复杂程度ღ★★、修复成本等多方面因素ღ★★,将占地面积50万平方米以上归为大型复杂污染场地ღ★★。② 具有独立污染源ღ★★。场地内部有独立ღ★★、多个污染源ღ★★,且污染物类型多样ღ★★、分布状况复杂ღ★★、空间变异性强ღ★★。③ 环境风险大ღ★★。大型复杂污染场地是区域地下水ღ★★、地表水和沉积物的长期潜在来源ღ★★,对周边地区造成较大的生态和人体健康风险ღ★★,但巨大的地块能转化为多种土地利用类型ღ★★,具有较大转化和潜在利用价值ღ★★。④治理难度大ღ★★。修复治理投资巨大ღ★★、周期长ღ★★,需考虑多种介质ღ★★、更大范围及更多利益相关方ღ★★。
我国大型复杂污染场地分布范围广ღ★★,在京津冀ღ★★、长江经济带ღ★★、珠江三角洲等经济发达地区呈集群式分布(图1a)ღ★★。总体呈现东部多于西部的趋势ღ★★,南方与北方的数量大致相等ღ★★。我国典型地理区域的大型复杂污染场地数量占比为ღ★★:华东地区(28.15%)jdb官网ღ★★、华北地区(12.13%)ღ★★、华中地区(11.66%)ღ★★、西南地区(10.42%)ღ★★、西北地区(7.15%)ღ★★、东北地区(6.38%)和华南地区(5.44%)(图1b)ღ★★。山东省的大型复杂污染场地数量最多(95个)ღ★★,其次为河北省(45个)和广东省(42个)ღ★★。海南省和青海省内大型复杂污染场地数量很少ღ★★,西藏自治区无大型复杂污染场地ღ★★。
大型复杂污染场地以制造业为主ღ★★。主要行业类型为ღ★★:化学原料和化学制品制造业(23.14%)ღ★★、石油ღ★★、煤炭及其他燃料加工业(14.34%)ღ★★、黑色金属冶炼和压延加工业(10.33%)ღ★★、汽车制造业(4.21%)(图1c)ღ★★,其主要分布在华东ღ★★、华北和华中地区(图1b)ღ★★。化工ღ★★、石油ღ★★、钢铁等重工业具有资源消耗高ღ★★、污染排放量大的特点ღ★★,复杂的工艺流程要求布设多个大型生产设施ღ★★,导致大规模占地面积和更严重的污染状况ღ★★。
经济发展和自然资源是大型复杂污染场地空间分异的主要驱动力ღ★★。经济发达地区通常具备大型工厂布局和建设的基础ღ★★,即完善的产业布局ღ★★、较大的人口密度和发达的工艺技术ღ★★。同时ღ★★,自然资源是化工ღ★★、矿产ღ★★、冶炼等资源型企业选址的重要因素ღ★★。例如ღ★★,石油和煤炭加工业主要分布在山东ღ★★、河北ღ★★、内蒙古美国CERANETWORK超清ღ★★、陕西等石油和煤炭资源丰富的地区ღ★★。
大型复杂污染场地作为一个复杂地理系统ღ★★,包含土壤ღ★★、地下水ღ★★、工业活动等多种要素ღ★★,具有综合性ღ★★、复杂性ღ★★、耦合性ღ★★、非线性ღ★★、非平稳性等特点ღ★★。污染物在各环境要素之间的行为相互联系ღ★★、密不可分ღ★★,这为污染源的精准识别和精细刻画带来挑战ღ★★。国内外学者在场地复合污染来源解析及刻画的研究中ღ★★,多以受体模型ღ★★、扩散模型ღ★★、同位素示踪等作为主要研究手段ღ★★。然而ღ★★,这种由点及面的污染源识别结果不确定性较大ღ★★,已经不能满足日益增长的精细化环境管理需求ღ★★,与未来场地环境管理的精准化ღ★★、实时化ღ★★、智能化需求仍存在较大差距ღ★★。
大型复杂污染场地具有“多污染来源ღ★★、多介质共存ღ★★、多时空演化”特点ღ★★,对场地复合污染精准源解析技术提出了极高的要求ღ★★。现有研究还应重点关注3个科学问题ღ★★。①如何建立污染源与土壤污染物之间的“源-汇”定量关系ღ★★,解耦多污染来源叠加ღ★★,实现复合污染的精准溯源美国CERANETWORK超清ღ★★。②如何厘清场地多要素与污染分布的关联关系ღ★★,解析多要素的交互耦合影响jdb官网ღ★★,揭示大型复杂污染场地中污染分布的形成机制ღ★★。③如何针对现有场地污染溯源技术不足ღ★★,速度和精度无法满足移动监管需求的现状ღ★★,耦合多种溯源技术ღ★★,构建高精度复合污染溯源体系ღ★★,提高溯源精度和智能诊断水平ღ★★。
相比于小型污染场地ღ★★,大型复杂污染场地的污染空间异质性强ღ★★,对污染物运移扩散精准防控难度更高ღ★★。污染格局分析的准确性将影响后续的风险诊断ღ★★、修复决策和工程实施ღ★★。因此ღ★★,有必要顾及土壤污染物空间分布的“强异质性”“非平稳性”特征ღ★★,在“稀疏偏性”土壤钻井样点条件下ღ★★,提高污染刻画精度ღ★★,科学认知污染的时空分异及演变规律ღ★★。
由于大型复杂污染场地中的土壤污染分布具有强异质性和非平稳性等特征ღ★★,基于离散钻井样点和统计推断模型的污染空间刻画具有较大的不确定性ღ★★。具体来说ღ★★,仍需关注4个科技问题ღ★★。①如何克服土壤钻孔数据的“稀疏偏性”ღ★★,权衡昂贵的土壤钻孔调查成本与刻画准确度ღ★★,科学布设采样点ღ★★,实现成本效益最大化ღ★★。②如何基于有限钻孔数据ღ★★,克服传统地统计学方法的平稳假设局限和过渡平滑的局限ღ★★,精准刻画出场地中土壤-地下水多介质污染物空间分布ღ★★。③如何结合大型复杂污染场地生产功能特点和水文地质特征ღ★★,科学认知大型复杂污染场地中复合污染的空间分异格局ღ★★。④如何利用迁移数值模型ღ★★、空间统计模型ღ★★、人工智能模型等ღ★★,模拟污染物的时空演变规律ღ★★,实现污染空间变化的预测预警ღ★★。
场地污染风险评估的准确性决定了修复范围ღ★★、治理成本和潜在风险ღ★★。在污染场地开展修复治理前ღ★★,需要进行人体健康风险评估ღ★★,以量化场地污染风险ღ★★,确定修复目标值及修复范围ღ★★。与普通规模的污染场地相比ღ★★,大型复杂污染场地风险评估的重要性更为突出ღ★★。首先ღ★★,大型复杂污染场地通常涉及更广泛的区域和更多的受影响方ღ★★;其次ღ★★,大型复杂污染场地可能存在更多种类ღ★★、更高浓度和更长时间的污染物暴露ღ★★。因此ღ★★,需全面准确的评估生态环境风险ღ★★,以采取相应的风险管控措施ღ★★。
20世纪80年代以来ღ★★,欧美发达国家先后建立了适用于本国的场地环境风险评估方法和体系ღ★★,并将风险管理理念应用于场地的修复治理ღ★★。我国发布的《建设用地土壤污染风险评估技术导则》(HJ 25.3-2019)及相关研究大多借鉴了国外较为成熟的方法模型ღ★★。近年来ღ★★,部分研究意识到直接套用已有模型和参数对风险评估结果可信度的影响ღ★★,在概念模型分析ღ★★、评估模型对比ღ★★、评估参数修正等方面进行了探索和研究ღ★★。
大型复杂污染场地内可能涉及多种生产功能类型和规划用地类型ღ★★,因此ღ★★,其风险评估还应考虑以下3个科学问题ღ★★。①如何评估大型复杂污染场地及其周边区域不同功能区ღ★★、不同深度之间的污染累积风险ღ★★,构建科学的评估模型和方法ღ★★。②如何考虑大型复杂污染场地风险评估参数的时空变异性和非平稳性ღ★★,获取精细化的风险评估参数ღ★★。③如何考虑污染物在不同介质中的迁移转换规律ღ★★、暴露途径和影响因素ღ★★,准确评估环境风险的影响程度和范围ღ★★,实现对环境风险的科学认知ღ★★。
大型复杂污染场地的治理修复是一项复杂ღ★★、耗资ღ★★、耗时的艰巨工程ღ★★,科学制定风险管控和治理修复策略ღ★★,能够最大限度地节约资源成本ღ★★。场地修复决策经历了早期重视成本ღ★★、重视可行性ღ★★、重视风险3个阶段后ღ★★,逐渐关注更多的因素ღ★★,如技术性能ღ★★、环境影响ღ★★、土地规划ღ★★、经济效益等ღ★★,这使决策过程存在较大的不确定性ღ★★。因此ღ★★,有必要在场地修复过程中引入决策支持工具ღ★★,帮助决策者明确目标和权衡利益ღ★★,提高处理问题的能力和范围ღ★★,优化资源配置和管理策略ღ★★。
1971年ღ★★,国外学者首次提出“决策支持系统”的概念ღ★★。目前国际上应用广泛的修复决策系统包括美国的SMARTeღ★★、欧盟的REC和WELCOMEღ★★、意大利的DESYRE等ღ★★。修复决策系统根据框架构建方式可分为3类ღ★★:①按照场地调查评估和管理的步骤构建ღ★★;②按照数学建模的思想和方法构建ღ★★;③针对某特定场地问题构建美国CERANETWORK超清ღ★★。
与普通规模的场地相比ღ★★,大型复杂污染场地的修复决策优化研究还需考虑大数据处理ღ★★、多决策目标ღ★★、不确定性管理ღ★★、长期维持性ღ★★、规模效应等问题美国CERANETWORK超清ღ★★。具体包括4个科学问题ღ★★。①如何挖掘大型复杂污染场地中的多源大数据ღ★★,并以可视化和交互的方式呈现ღ★★,以支撑场地修复决策ღ★★。②如何解决大型复杂污染场地中的多决策目标ღ★★、多利益相关者的权衡和优化问题ღ★★,寻求最佳决策方案ღ★★。③如何满足大型复杂污染场地内部不同分区的修复需求和限制ღ★★,制定适应性策略ღ★★。④如何顾及大型复杂污染场地管理修复过程中的规模效应ღ★★,实现资源的优化调配ღ★★。
在全球范围内ღ★★,大型复杂污染场地的修复治理一直是一项极具挑战性的任务ღ★★。欧美发达国家在长期的实践中积累了丰富的经验和先进的技术ღ★★,为我国大型复杂污染场地的治理修复提供了宝贵启示ღ★★。通过借鉴欧美发达国家的实践经验ღ★★,结合我国国情提出以下针对性的对策与建议ღ★★。
大型复杂污染场地应重点关注污染精细刻画与边界划定ღ★★、基于风险的综合管理策略ღ★★、修复工程实施与后期监管等方面ღ★★。本研究提出适用于我国的大型复杂污染场地修复治理的关键“三步曲”(TSRTCM)ღ★★。第一步ღ★★,以大数据ღ★★、多要素ღ★★、多模型为原则开展调查评估与科学认知ღ★★。综合运用场地多源大数据ღ★★、场地多要素信息和多种方法模型ღ★★,深入挖掘大型复杂污染场地数据信息ღ★★,科学认知污染来源ღ★★、迁移途径美国CERANETWORK超清ღ★★、分异特征ღ★★、环境风险和扩散趋势jdb官网ღ★★,以支撑后续的修复策略及工程实施ღ★★。第二步ღ★★,以分区域ღ★★、分时段ღ★★、分类型为原则开展方案决策与技术筛选ღ★★。基于对大型复杂污染场地的科学认知ღ★★,耦合空间ღ★★、时间ღ★★、污染类型3个维度ღ★★,实施分区ღ★★、分时ღ★★、分类治理ღ★★,利用人工智能ღ★★、大数据分析和模拟预测等技术手段ღ★★,构建智能化决策支持系统ღ★★,制定定性ღ★★、定时ღ★★、定位ღ★★、定量的多维度综合修复治理策略ღ★★。第三步jdb官网ღ★★,以全方位ღ★★、全过程ღ★★、全周期为原则开展工程实施与监测评价ღ★★。通过建立土壤ღ★★、地下水ღ★★、大气等多介质的全方位立体化的监测手段ღ★★,对修复工程实施的全过程进行动态监测和跟踪评估ღ★★,保障全周期的修复效果和绿色可持续性ღ★★。
以大数据ღ★★、多要素ღ★★、多模型为原则开展大型复杂污染场地中污染特征和风险的调查评估与科学认知ღ★★。①针对大型复杂污染场地中要素众多ღ★★、数据量大的特点ღ★★,围绕场地多源大数据ღ★★,综合遥感技术ღ★★、采样调查ღ★★、环境监测ღ★★、历史记录等多种数据源ღ★★,建立统一的数据管理与可视化平台ღ★★,推动数据整合和标准化ღ★★,实现对大型复杂污染场地数据的综合管理和便捷查询ღ★★。②基于生产活动jdb官网ღ★★、水文地质ღ★★、污染浓度ღ★★、敏感受体等场地内外部多要素信息ღ★★,发掘大型复杂污染场地污染分布模式ღ★★、扩散趋势ღ★★、关联关系ღ★★,科学认知污染来源ღ★★、迁移途径ღ★★、分异特征和风险预警ღ★★。③综合运用人工智能方法ღ★★、空间统计模型ღ★★、污染物迁移数值模型ღ★★、多元统计模型等多种模型方法ღ★★,定量评估污染物的扩散ღ★★、迁移路径和分布特征ღ★★,预测潜在的环境影响ღ★★,为后续管控和修复决策提供科学依据ღ★★。
以分区域ღ★★、分时段ღ★★、分类型为原则开展大型复杂污染场地的修复方案决策与技术筛选ღ★★。①针对大型复杂污染场地中污染分布空间异质性强的特点ღ★★,在空间上采用“分区治理”的修复策略ღ★★,制定差异化修复方案ღ★★,尽快释放无污染区和低风险区投入重新开发利用ღ★★,将更多的修复资金投入到高风险区ღ★★,促进修复资源的优化合理分配ღ★★。②大型复杂污染场地修复治理具有长期性的特点ღ★★,在时间上采用“分时治理”的策略ღ★★,在制定修复方案时综合考虑污染物在介质中的迁移扩散和自然衰减等机制机理ღ★★,防止划定修复范围与实际污染状况之间的偏差ღ★★,在污染风险可控的前提下合理利用自然衰减等低成本措施ღ★★,促进环境和经济效益最大化ღ★★。③大型复杂污染场地中污染物类型多样ღ★★,应根据污染物的理化特征与污染程度ღ★★,结合物理ღ★★、生物ღ★★、化学多修复技术手段ღ★★,合理制定修复技术组合ღ★★,实现修复效果最大化和绿色低碳化ღ★★。④耦合空间ღ★★、时间ღ★★、污染类型3个维度ღ★★,利用人工智能ღ★★、大数据分析ღ★★、模拟预测等技术手段ღ★★,构建智能化决策支持系统ღ★★,制定定性ღ★★、定时ღ★★、定位ღ★★、定量的多维度综合修复治理策略ღ★★。
以全方位ღ★★、全过程ღ★★、全周期为原则开展大型复杂污染场地的修复工程实施与监测评价ღ★★。①针对大型复杂污染场地占地面积大ღ★★、污染土体深的特点ღ★★,建立全方位立体化的监测体系ღ★★。针对场地中土壤ღ★★、地下水美国CERANETWORK超清ღ★★、地表水ღ★★、大气等多环境介质ღ★★,依托在线监测ღ★★、定点取样分析和现场监测等多手段ღ★★,加强施工过程规范化和精细化管理ღ★★,确保修复工程实施过程的可控性和效果评估的可靠性ღ★★。②对修复治理工程进行全过程监测ღ★★,跟踪修复效果的持续性和环境风险的变化ღ★★,及时发现问题和风险ღ★★,基于现场工程实施进展ღ★★,采取“动态修复”的方式对修复方案进行调整和改进ღ★★。③追踪开展修复后土地的可持续管理jdb官网ღ★★,建立长期监测方案和回顾机制ღ★★,防范二次污染和污染反弹等问题ღ★★,恢复修复后土壤的生产和生态功能ღ★★,实现土地永续利用ღ★★。④保障修复过程全生命周期的绿色低碳和可持续性ღ★★,优先应用高能效装备产品和低碳修复材料ღ★★,重视工程实施中的土壤保护ღ★★、绿色回收处理ღ★★、可重新利用性ღ★★、施工安全性ღ★★,减少对土壤环境的二次破坏ღ★★,降低环境负荷ღ★★,提高资源循环利用ღ★★。
大型复杂污染场地的管控与修复工作是我国经济社会发展过程中面临的重大环境挑战之一ღ★★,关系着经济建设ღ★★、城市发展ღ★★、环境安全ღ★★。当前ღ★★,我国高度重视土壤污染防治ღ★★、生态文明建设ღ★★、美丽中国建设等重要领域ღ★★,这是我国自身发展的需要ღ★★,也是对全球发展倡议的积极响应ღ★★,大型复杂污染场地的管控与修复在这些领域中发挥着关键作用ღ★★。我国应建立针对大型复杂污染场地的修复治理模式ღ★★,以调查评估与科学认知ღ★★、方案决策与技术筛选ღ★★、工程实施与监测评价为着力点ღ★★,推动大型复杂污染场地治理修复精准化ღ★★、信息化ღ★★、智能化ღ★★,为解决土壤和地下水污染的重大资源环境问题ღ★★、全面建设美丽中国奠定良好的科学支撑和实践基础ღ★★,助力我国经济社会绿色发展和生态文明建设ღ★★。
(作者ღ★★:廖晓勇ღ★★、侯艺璇ღ★★、李尤ღ★★、王天翼ღ★★,中国科学院地理科学与资源研究所 中国科学院陆地表层格局与模拟重点实验室ღ★★;《中国科学院院刊》供稿)
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