中國網/中國發展門戶網訊 隨著全球工業的快速發展及產業格局的演變，世界各地產生了大量的工業污染場地。據統計，全球有超過500萬個污染場地。這些污染場地不僅威脅著區域生態安全及人體健康，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。
與普通規模的污染場地相比，大型復雜污染場地的環境影響范圍更廣、社會關注度更高、環境可持續風險更大，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環境保護大會上強調：“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。突出重點區域、行業和污染物，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，我國環境污染治理投資總額達9 491.8億元，占國內生產總值（GDP）的0.8%，占全社會固定資產投資總額的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裝備都帶來較大挑戰。基于此，本文提出了大型復雜污染場地的基本概念，總結分析了這類場地的分布特征，闡述了管控修復中的關鍵科技問題，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注最早可追溯到19世紀末，由于工業迅速發展及對環境保護的忽視，造成許多環境污染事件發生，并遺留了大量工業污染場地，如德國魯爾區、荷蘭鹿特丹港、美國多諾拉鎮等。20世紀70年代，美國拉夫運河毒地事件的爆發，促使美國于1980年通過了《環境應對、賠償和責任綜合法》，該法案因其中的環保超級基金（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境污染事故的緊急應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，關于大型復雜污染場地的界定，部分國家和地區發布了相關文件，但至今仍無統一定義。美國環境保護署在21世紀初開始制定關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”。歐洲污染場地網絡（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。我國生態環境部在發布的標準《污染場地術語》（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
基于對國內外相關文獻資料總結和科學調研，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、多種污染物的工業污染場地。這些場地污染是由工業活動、事故或廢棄物處理等引起的，包括大型工廠、工業聚集區、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 場地規模大。占地面積50萬平方米以上，且與周圍環境有明確分界。由于國內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模、環境風險、處理應對的復雜程度、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 環境風險大。大型復雜污染場地是區域地下水、地表水和沉積物的長期潛在來源，對周邊地區造成較大的生態和人體健康風險，但巨大的地塊能轉化為多種土地利用類型，具有較大轉化和潛在利用價值。④治理難度大。修復治理投資巨大、周期長，需考慮多種介質、更大范圍及更多利益相關方。
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、長江經濟帶、珠江三角洲等小樹屋經濟發達地區呈集群式分布（圖1a）。總體呈現東部多于西部的趨勢，南方與北方的數量大致相等。我國典型地理區域的大型復雜污染場地數量占比為：華東地區（28.15%）、華北地區（12.13%）、華中地區（11.66%）、西南地區（10.42%）、西北地區（7.15%）、東北地區（6.38%）和華南地區（5.44%）（圖1b）。山東省的大型復雜污染場地數量最多（95個），其次為河北省（45個）和廣東省（42個）。海南省和青海省內大型復雜污染場地數量很少，西藏自治區無大型復雜污染場地。
大型復雜污染場地以制造業為主。主要行業類型為：化學原料和化學制品制造業（23.14%）、石油、煤炭及其他燃料加工業（14.34%）、黑色金屬冶煉和壓延加工業（10.33%）、汽車制造業（4.21%）（圖1c），其主要分布在華東、華北和華中地區（圖1b）。化工、石油、鋼鐵等重工業具有資源消耗高、污染排放量大的特點，復雜的工藝流程要求布設多個大型生產設施，導致大規模占地面積和更嚴重的污染狀況。
經濟發展和自然資源是大型復雜污染場地空間分異的主要驅動力。經濟發達地區通常具備大型工廠布局和建設的基礎，即完善的產業布局、較大的人口密度和發達的工藝技術。同時，自然資源是化工、礦產、冶煉等資源型企業選址的重要因素。例如，石油和煤炭加工業主要分布在山東、河北、內蒙古、陜西等石油和煤炭資源豐富的地區。
我國大型復雜污染場地管控修復面臨的關鍵科技問題
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，包含土壤、地下水、工業活動等多種要素，具有綜合性、復雜性、耦合性、非線性、非平穩性等特點。污染物在各環境要素之間的行為相互聯系、密不可分，這為污染源的精準識別和精細刻畫帶來挑戰。國內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果不確定性較大，已經不能滿足日益增長的精細化環境管理需求，與未來場地環境管理的精準化、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、多介質共存、多時空演化”特點，對場地復合污染精準源解析技術提出了極高的要求。現有研究還應重點關注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”定量關系，解耦多污染來源疊加，實現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聯關系，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如何針對現有場地污染溯源技術不足，速度和精度無法滿足移動監管需求的現狀，耦合多種溯源技術，構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“強異質性”“非平穩性”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律。
由于大型復雜污染場地中的土壤污染分布具有強異質性和非平穩性等特征，基于分享離散鉆井樣點和統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，仍需關注4個科技問題。①如何克服土壤鉆孔數據的“稀疏偏性”，權衡昂貴的土壤鉆孔調查成本與刻畫準確度，科學布設采樣點，實現成本效益最大化。②如何基于有限鉆孔數據，克服傳統地統計學方法的平穩假設局限和過渡平滑的局限，精準刻畫出場地中土壤-地下水多介質污染物空間分布。③如何結合大型復雜污染場地生產功能特點和水文地質特征，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如何利用遷移數值模型、空間統計模型、人工智能模型等，模擬污染物的時空演變規律，實現污染空間變化的預測預警。
大型復雜污染場地的區域生態環境風險診斷
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環境風險，以采取相應的風險管控措施。
20世紀80年代以來，歐美發達國家先后建立了適用于本國的場地環境風險評估方法和體系，并將風險管理理念應用于場地的修復治理。我國發布的《建設用地土壤污染風小樹屋險評估技術導則》（HJ 25.3-2019）及相關研究大多借鑒了國外舞蹈教室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對風險評估結果可信度的影響，在概念模型分析、評估模型對比、評估參數修正等方面進行了探索和研究。
大型復雜污染場地內可能涉及多種生產功能類型和規劃用地類型，因此，其風險評估還應考慮以下3個科學問題。①如何評估大型復雜污染場地及其周邊區域不同功能區、不同深度之間的污染累積風險，構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的時空變異性和非平穩性，獲取精細化的風險評估參數。③如何考慮污染物在不同介質中的遷移轉換規律、暴露途徑和影響因素，準確評估環境風險的影響程度和范圍，實現對環境風險的科學認知。
大型復雜污染場地環境管控與修復治理的決策優化
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，能夠最大限度地節約資源成本。場地修復決策經歷了早期重視成本、重視可行性、重視風險3個階段后，逐漸關注更多的因素，如技術性能、環境影響、土地規劃、經濟效益等，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衡利益，提高處理問題的能力和范圍，優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”的概念。目前國際上應用廣泛的修復決策系統包括美國的SMARTe、歐盟的REC和WELCOME、意大利的DESYRE等。修復決策系統根據框架構建方式可分為3類：①按照場地調查評估和管理的步驟構建；②按照數學建模的思想和方法構建；③針對某特定場地問題構建。
與普通規模的場地相比，大型復雜污染場地的修復決策優化研究還需考慮大數據處理、多決策目標、不確定性管理、長期維持性、規模效應等問題。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據，并以可視化和交互的方式呈現，以支撐場地修家教場地復決策。②如何解決大型復雜污染場地中的多決策目標、多利益相關者的權衡和優化問題，尋求最佳決策方案。③如何滿足大型復雜污染場地內部不同分區的修復需求和限制，制定適應性策略。④如何顧及大型復雜污染場地管理修復過程中的規模效應，實現資源的優化調配。
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，大型復雜污染場地的修復治理一直是一項極具挑戰性的任務。歐美發達國家在長期的實踐中積累了豐富的經驗和先進的技術，為我國大型復雜污染場地的治理修復提供了寶貴啟示。通過借鑒歐美發達國家的實踐經驗，結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鍵“三步曲”
大型復雜污染場地應重點關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鍵“三步曲”（TSRTCM）。第一步，以大數據、多要素、多模型為原則開展調查評估與科學認知。綜合運用場地多源大數據、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據信息，科學認知污染來源、遷移途徑、分異特征、環境風險和擴散趨勢，以支撐后續的修復策略及工程實施。第二步，以分區域、分時段、分類型為原則開展方案決策與技術篩選。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、分時、分類治理，利用人工智能、大數據分析和模擬預測等技術手段，構建智能化決策支持系統，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測評價。通過建立土壤、地下水、大氣等多介質的全方位立體化的監測手段，對修復工程實施的全過程進行動態監測和跟蹤評估，保障全周期的修復效果和綠色可持續性。
調查評估與科學認知——大數據、多要素、多模型
以大數據、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、數據量大的特點，圍繞場地多源大數據，綜合遙感技術、采樣調查、環境監測、歷史記錄等多種數據源，建立統一的數據管理與可視化平臺，推動數據整合和標準化，實現對大型復雜污染場地數據的綜合管理和便捷查詢。②基于生產活動、水文地質、污染濃度、敏感受體等場地內外部多要素信息，發掘大型復雜污染場地污染分布模式、擴散趨勢、關聯關系，科學認知污染來源、遷移途徑、分異特征和風險預警。③綜合運用人工智能家教場地方法、空間統計模型、污染小樹屋物遷移數值模型、多元統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，預測潛在的環境影響，為后續管控和修復決策提供科學依據。
方案決策與技術篩選——分區域、分時段、分類型
以分區域、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篩選。①針對大型復雜污染場地中污染分布空間異質性強的特點，在空間上采用“分區治理”的修復策略，制定差異化修復方案，盡快釋放無污染區和低風險區投入重新開發利用，將更多的修復資金投入到高風險區，促進修復資源的優化合理分配。②大型復雜小樹屋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，促進環境和經濟效益最大化。③大型復雜污染場地中污染物類型多樣，應根據污染物的理化特征與污染程度，結合物理、生物、化學多修復技術手段，合理制定修復技術組合，實現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、大數據分析、模擬預測等技術手段，構建智能化決策支持系統，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測體系。針對場地中土壤、地下水、地表水、大氣等多環境介質，依托在線監測、定點取樣分析和現場監測等多手段，加強施工過程規范化和精細化管理，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測，跟蹤修復效果的持續性和環境風險的變化，及時發現問題和風險，基于現場工程實施進展，采取“動態修復”的方式對修復方案進行調整和改進。③追蹤開展修復后土地的可持續管理，建立長期監測方案和回顧機制，防范二次污染和污染反彈等問題，恢復修復后土壤的生產和生態功能，實現土地永續利用。④保障修復過程全生命周期的綠色低碳和可持續性，優先應用高能效裝備產品和低碳修復材料，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，減少對土壤環境的二次破壞，降低環境負荷，提高資源循環利用。
結語
大型復雜污染場地的管控與修復工作是我國經濟社會發展過程中面臨的重大環境挑戰之一，關系著經濟建設、城市發展、環境安全。當前，我國高度重視土壤污染防治、生態文明建設、美麗中國建設等重要領域，這是我國自身發展的需要，也是對全球發展倡議的積極響應，大型復雜污染場地的管控與修復在這些領域中發揮著關鍵作用。我國應建立針對大型復雜污染場地的修復治理模式，以調查評估與科學認知、方案決策與技術篩選、工程實施與監測評價為著力點，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境問題、全面建設美麗中國奠定良好的科學支撐和實踐基礎，助力我國經濟社會綠色發展和生態文明建設。
（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）
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