溫源遠(yuǎn)　李宏濤　杜　譞

(環(huán)境保護(hù)部環(huán)境保護(hù)對(duì)外合作中心，北京　100035)

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德國(guó)氯堿生產(chǎn)污染場(chǎng)地修復(fù)經(jīng)驗(yàn)及啟示

溫源遠(yuǎn)李宏濤杜譞

(環(huán)境保護(hù)部環(huán)境保護(hù)對(duì)外合作中心，北京100035)

【摘要】氯堿工業(yè)是最基本的化學(xué)工業(yè)之一，產(chǎn)品包括燒堿、聚氯乙烯(PVC)、氯氣、氫氣等，可用于制造有機(jī)化學(xué)品、造紙、肥皂、玻璃、化纖、塑料等領(lǐng)域。近年來(lái)，我國(guó)氯堿工業(yè)發(fā)展迅速，其對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響值得關(guān)注。發(fā)達(dá)國(guó)家氯堿生產(chǎn)及污染治理經(jīng)驗(yàn)可為我國(guó)提供重要借鑒。本文特選取了德國(guó)萊茵費(fèi)爾登鎮(zhèn)的氯堿污染場(chǎng)地修復(fù)管理案例進(jìn)行信息收集和編譯整理，供研究及決策參考。

【關(guān)鍵詞】氯堿工業(yè)；污染場(chǎng)地修復(fù)；案例研究；德國(guó)

氯堿工業(yè)是最基本的化學(xué)工業(yè)之一，主要產(chǎn)品包括燒堿、聚氯乙烯(PVC)、氯氣、氫氣等，可用于制造有機(jī)化學(xué)品、造紙、肥皂、玻璃、化纖、塑料等領(lǐng)域。近年來(lái)，我國(guó)氯堿工業(yè)發(fā)展迅速，呈現(xiàn)出規(guī)?；呒夹g(shù)化發(fā)展態(tài)勢(shì)，其對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響值得關(guān)注。為此本文整理德國(guó)萊茵費(fèi)爾登鎮(zhèn)的污染場(chǎng)地修復(fù)管理案例，供研究及決策參考。

1德國(guó)萊茵費(fèi)爾登鎮(zhèn)案例簡(jiǎn)介

德國(guó)等國(guó)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)證明，氯堿的生產(chǎn)過(guò)程可以產(chǎn)生大量的多氯代二苯并呋喃(PCDFs)、多氯化萘(PCNs)和其他有機(jī)和無(wú)機(jī)有害污染物。萊茵費(fèi)爾登(Rheinfelden)是德國(guó)南部的一個(gè)小鎮(zhèn)，人口3.2萬(wàn)，自1898年以來(lái)生產(chǎn)氯堿長(zhǎng)達(dá)87年，另外，五氯苯酚和五氯酚鈉的生產(chǎn)設(shè)備也從1970年運(yùn)轉(zhuǎn)到1986年。1989年，該市開(kāi)始了針對(duì)包括市中心區(qū)域在內(nèi)的幾個(gè)污染場(chǎng)地表層和深層土壤中的多氯代二苯并二噁英/呋喃(PCDD/PCDF)污染情況的調(diào)查。接下來(lái)幾年中，在州政府支持下，該市市議會(huì)聯(lián)合生產(chǎn)企業(yè)、兩所大學(xué)、多位有經(jīng)驗(yàn)的工程師和專業(yè)的污染修復(fù)公司的共同研究和努力，令污染場(chǎng)地得到了保護(hù)和修復(fù)。該案例體現(xiàn)了氯堿生產(chǎn)過(guò)程的污染過(guò)程和污染造成的后果以及針對(duì)其污染場(chǎng)地修復(fù)的策略組合。

2歷史回顧和污染情況的發(fā)現(xiàn)

2.1歷史回顧

1985年，伴隨著歐洲第一個(gè)水電站的建設(shè)，萊茵費(fèi)爾登也開(kāi)始了工業(yè)化進(jìn)程和定居點(diǎn)建設(shè)，十年時(shí)間里，這里很多工業(yè)行業(yè)得到了很大發(fā)展。其中，格里斯海姆電子化學(xué)工廠(GriesheimElektron)在1898年就開(kāi)始運(yùn)行了第一套氯堿設(shè)備。雖然在第一年就發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程可能會(huì)危害健康，而且從操作人員患上較嚴(yán)重的氯過(guò)敏癥狀得知可能存在有害殘留物，但接下來(lái)的87年間，氯堿生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的有毒廢棄物和其他工業(yè)廢棄物、建筑垃圾混合在一起被堆積在工廠附近的坑洞里，未做任何安全防護(hù)措施。在這期間，公司的所有權(quán)幾經(jīng)更改，直到今天的德固薩有限公司(DegussaAG)。

2.2發(fā)現(xiàn)PCDD/PCDF污染

1989年，在一次大范圍的由五氯苯酚(PCP)生產(chǎn)造成的大氣沉積PCDD(主要是八氯代二惡英[20～8000ng/kg]；<40ngTEQ/kg。TEQ為國(guó)際毒性當(dāng)量的英文縮寫[ToxicEquivalentQuantity])污染水平普查中，在該生產(chǎn)場(chǎng)地附近發(fā)現(xiàn)了特定的PCDF污染。然而，某些地方PCDF污染水平大大高于大氣中PCDD大氣沉積總量，此時(shí)還不清楚PCDF源自哪個(gè)工業(yè)過(guò)程。在以PCDF為主的樣本量化中，表層土壤和深層入土壤的峰值可達(dá)26000ngTEQ/kg和3800000ngTEQ/kg。在以上地區(qū)出現(xiàn)的巨大的PCDF值表明，一些受PCDD/PCDF嚴(yán)重影響地區(qū)需要被歸類為受污染場(chǎng)地。首先最重要的措施應(yīng)是立即封鎖以上地區(qū)并給周圍人群設(shè)置警示和提供指導(dǎo)。

3污染場(chǎng)地的評(píng)估

根據(jù)德國(guó)法律，人員密集區(qū)域土壤修復(fù)限值為1000ngTEQ/kg，因此，萊茵費(fèi)爾登的污染場(chǎng)地需要采取修復(fù)措施。由于污染程度不同對(duì)挖掘操作工作者的健康、對(duì)該地區(qū)居民和地下水的危害會(huì)有所不同，在修復(fù)前，有必要掌握受污染場(chǎng)地更深土壤層的詳細(xì)情況。為厘清這些問(wèn)題，有必要進(jìn)行以下調(diào)查和評(píng)估：①污染物成分和起源；②對(duì)由此產(chǎn)生的實(shí)際或潛在的健康和污染風(fēng)險(xiǎn)；③關(guān)于修復(fù)的必要性和可能性。

然而在早期階段，無(wú)論是污染源情況，還是是否有其他更大范圍的污染地區(qū)等情況都無(wú)從得知，因此，必須形成一套有效的調(diào)查策略，包括對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的歷史調(diào)查和評(píng)估，以及利用技術(shù)和科學(xué)的調(diào)查手段發(fā)現(xiàn)可能的污染場(chǎng)地。

3.1歷史調(diào)查

從有關(guān)人口概況，歷史地圖及土地登記簿的相關(guān)評(píng)估中的信息匯總中可以看出，在1920年以前，一些生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的殘留物被堆積擱置。這限定了三家公司的污染來(lái)源。以上這些公司被要求出示他們與生產(chǎn)相關(guān)的各種信息文件。這次調(diào)查著重關(guān)注了氯堿電解(氯及其應(yīng)用技術(shù)總稱)工藝的相關(guān)內(nèi)容，包括氯代有機(jī)物生產(chǎn)歷史、生產(chǎn)數(shù)量的文件，以及它們存放地的相關(guān)信息。

3.2技術(shù)和科學(xué)性調(diào)查以及來(lái)源的發(fā)現(xiàn)

在第一階段(前三個(gè)月)針對(duì)局部沉積物的評(píng)估技術(shù)調(diào)查過(guò)程中，先是通過(guò)303個(gè)核心取樣器在100個(gè)采樣位置得到500個(gè)樣本，然后取40個(gè)代表樣本進(jìn)行混合用來(lái)分析土壤中PCDD/PCDF、重金屬、有機(jī)污染物的相關(guān)參數(shù)以及一般污染場(chǎng)地的具體代表性參數(shù)。PCDD/PCDF的相同屬性就像一個(gè)“指紋”，可以作為一個(gè)重要工具，用于識(shí)別工藝過(guò)程和特定產(chǎn)品或產(chǎn)品殘留物中的PCDD/PCDF來(lái)源。萊茵費(fèi)爾登的污染模式與瑞典的氯堿生產(chǎn)企業(yè)的污染情況相類似。因此，重PCDF污染可能歸因于氯堿的生產(chǎn)過(guò)程。

3.3氯堿生產(chǎn)產(chǎn)生PCDD/PCDF及其他污染物的過(guò)程

高水平的PCDF和其他含氯有機(jī)化合物污染物的產(chǎn)生與煤或石墨電極的使用密切相關(guān)(電解槽中的污泥主要來(lái)源于瀝青做粘合劑的石墨陽(yáng)極和氯化物的反應(yīng)產(chǎn)生)。雖然從1980年通過(guò)電解法生產(chǎn)氯堿以來(lái)，這些電極在70年代開(kāi)始得到部分替換，但是仍有一些企業(yè)至今還在使用這類電極。需要強(qiáng)調(diào)的是，這些氯堿工藝產(chǎn)生殘余物中還有其他環(huán)境污染物，包括多環(huán)芳烴(含量高達(dá)4345mg/kg)、重金屬鉛(高達(dá)1425mg/kg)、鋇(高達(dá)60g/kg)和汞(極大值為24.4mg/kgHg)。

3.4繪制整個(gè)城市的污染圖

基于前一階段的調(diào)查，確定了評(píng)估污染物的類型。在接下來(lái)第二個(gè)階段的評(píng)估中，發(fā)現(xiàn)在20世紀(jì)的城市發(fā)展進(jìn)程中，一些含有有害殘留物(源頭是氯堿生產(chǎn)過(guò)程的含高濃度PCDD/PCDF的污泥)的石頭從采石場(chǎng)開(kāi)采出來(lái)后被用作了個(gè)人房產(chǎn)的填充材料。這導(dǎo)致了城市內(nèi)廣泛的區(qū)域都有潛在的PCDD/PCDF、重金屬和其他污染物危害。因此，萊茵費(fèi)爾登的整個(gè)市中心區(qū)域(大約290公頃)都必須進(jìn)行評(píng)估：共有1878塊土地，形成了來(lái)自1615個(gè)地塊的土壤樣本(大約3566個(gè)獨(dú)立取樣)。最后，以重金屬指標(biāo)作為控制參數(shù)并以PCDD/PCDF分析作為確認(rèn)，市議會(huì)與豪恩海姆大學(xué)(UniversityHohenheim)合作繪制完成了整個(gè)城市的土壤狀況圖(詳見(jiàn)下圖)。研究證明，PCDD/PCDF土壤濃度超過(guò)100ngTEQ/kg可以根據(jù)其光學(xué)特性被篩選出來(lái)，土壤的重金屬水平也可以根據(jù)其指標(biāo)值被測(cè)繪出來(lái)。在這次調(diào)查中，有36塊地產(chǎn)的PCDD/PCDF含量超過(guò)了修復(fù)極限值(1000ngTEQ/kg)。

圖1　萊茵費(fèi)爾登土壤狀況圖(巴登-符騰堡州環(huán)境部公布)

4修復(fù)行動(dòng)

因?yàn)樯婕暗阶≌瑓^(qū)域，這給調(diào)查和修復(fù)污染場(chǎng)地帶來(lái)了特殊挑戰(zhàn)。首先，對(duì)諸如種植食物的自家庭院和供孩子們玩樂(lè)的區(qū)域土壤的污染物水平評(píng)價(jià)與決策非常微妙。另外，與私人土地業(yè)主(雖然不是污染的制造者但現(xiàn)在卻是污染物的擁有者)的合作更需要智慧。尤其是根據(jù)法律規(guī)定，對(duì)污染的繼承不夠明晰，特別是因?yàn)楣靖淖兞怂袡?quán)和前公司破產(chǎn)，造成了房地產(chǎn)的實(shí)際擁有者而不是污染者來(lái)負(fù)責(zé)修復(fù)的結(jié)果。為了避免資金糾紛，建立了覆蓋75%修復(fù)成本的公共治理基金，土地所有者承擔(dān)最多25%的治理成本。因?yàn)樽畲蟪杀竟潭ㄇ倚∮谛迯?fù)帶來(lái)的收益，所以所有的土地業(yè)主都同意了場(chǎng)地修復(fù)。此外，場(chǎng)地修復(fù)帶來(lái)的可能的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)由補(bǔ)救基金化解。因此，“自愿補(bǔ)救”的原則可以應(yīng)用與所有私人業(yè)主財(cái)產(chǎn)。私人財(cái)產(chǎn)的所有者的成本最終由合理的成本最小化管理控制到修復(fù)成本全部的10%以下。

4.1依據(jù)污染水平進(jìn)行修復(fù)

受到嚴(yán)重污染的土壤(超過(guò) 1000ngTEQ/kg)均被移除、替換，或去除頂層受污染土壤，墊上織物后，重新用未受污染土壤覆蓋。PCDD/PCDF污染(在1000ngTEQ/kg到10000ngTEQ/kg之間)的所有36個(gè)“熱點(diǎn)區(qū)域”已被修復(fù)。其中，最大比例的污染土壤在諾貝爾火炸藥公司(今天的德固賽公司)的垃圾填埋場(chǎng)A區(qū)域存放，因?yàn)樵搮^(qū)域土壤已被氯堿電解和生產(chǎn)工藝過(guò)程中的有毒殘留物嚴(yán)重污染。而土壤污染水平超過(guò)10000ngTEQ/kg的土壤主要通過(guò)在荷蘭(處理污染水平小于30000ngTEQ/kg的土壤)和德國(guó)(處理污染水平小于100000ngTEQ/kg)的危險(xiǎn)廢物焚化爐處理。而所凈化處理后的土壤都在德國(guó)處置。一些極高污染水平(1000000ngTEQ/kg左右)的沉積物儲(chǔ)存在礦區(qū)。盡管土壤污染水平低于1000ngTEQ/kg的區(qū)域沒(méi)有得到修復(fù)，但PCDD/PCDF污染水平超過(guò)40ngTEQ/kg已禁止用于農(nóng)業(yè)用地。

4.2完全修復(fù)的局限性

由于成本高昂，對(duì)PCDD/PCDF污染物破壞的場(chǎng)地(垃圾填埋場(chǎng)，生產(chǎn)裝置所在區(qū)域和低影響房產(chǎn)區(qū)域)進(jìn)行完全的修復(fù)被認(rèn)為是不可行的，又因?yàn)镻CDD/PCDF對(duì)地下水造成污染的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)被排除掉了，所以完全修復(fù)被認(rèn)為沒(méi)有必要。

為防止氯化烴類污染物污染地下水，還需要源源不斷的從生產(chǎn)區(qū)內(nèi)抽水。針對(duì)垃圾填埋場(chǎng)，必須及時(shí)往外排水以保證安全區(qū)域的水位低于周邊區(qū)域的水位，以保障污染場(chǎng)地的水流梯度，不會(huì)造成地下水污染。廢水必須經(jīng)過(guò)活性炭過(guò)濾清潔。垃圾場(chǎng)水位有對(duì)應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)，周圍水流的水文情況也會(huì)進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)分析。

此外，無(wú)論現(xiàn)在還是將來(lái)，任何建筑行為都會(huì)被進(jìn)行評(píng)估。在這樣一個(gè)整體框架下，包括對(duì)垃圾填埋場(chǎng)、生產(chǎn)裝置區(qū)域?qū)嵤┑南嚓P(guān)政策，對(duì)私人房產(chǎn)區(qū)域進(jìn)行環(huán)境修復(fù)可以將環(huán)境污染降低到最小化，保護(hù)了萊茵費(fèi)爾登地區(qū)的居民權(quán)益。

5經(jīng)驗(yàn)及啟示

萊茵菲爾德有機(jī)氯化合物中氯堿的電解和生產(chǎn)造成污染場(chǎng)地的調(diào)查和修復(fù)是全球范圍內(nèi)的典型案例之一，本案例的一個(gè)重要結(jié)論是：由于被污染的土壤體積巨大且填埋場(chǎng)對(duì)填埋物的限制等，可根據(jù)污染程度進(jìn)行修復(fù)，但完全修復(fù)污染場(chǎng)地仍是很困難且成本高昂的，現(xiàn)實(shí)中并不可行。通過(guò)對(duì)本案例得出以下結(jié)論：

(1) 以往生產(chǎn)過(guò)程中的設(shè)備相關(guān)詳細(xì)信息和生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污染廢渣的數(shù)量、類型和存放位置等信息的透明度是很重要的；垃圾填埋場(chǎng)和污染區(qū)域(基于歷史檔案材料中的詳細(xì)數(shù)據(jù))需要被嚴(yán)格定位。

(2) 對(duì)垃圾填埋場(chǎng)和受污染區(qū)域的評(píng)估是非常有必要的，尤其是以下幾方面：污染程度；場(chǎng)地地質(zhì)條件和地質(zhì)結(jié)構(gòu)；地下水實(shí)際污染程度和可能存在的污染風(fēng)險(xiǎn)；污染物的遷移情況。

(3) 針對(duì)污染場(chǎng)地的調(diào)查方案的設(shè)計(jì)原則是基于此方案可以做出詳細(xì)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和有效跟蹤污染物來(lái)源。

(4) 農(nóng)藥/化工企業(yè)和國(guó)家/當(dāng)?shù)卣拿芮泻献魇潜匦璧?，受影響的公眾群體和NGO之間的公開(kāi)透明的交流很重要。

(5) 針對(duì)污染區(qū)域的場(chǎng)地修復(fù)的過(guò)程中應(yīng)該積極咨詢?cè)陬愃祁I(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)豐富的工程公司，修復(fù)規(guī)劃對(duì)創(chuàng)造力的要求很高，因?yàn)閳?chǎng)地修復(fù)的解決方案通常不是標(biāo)準(zhǔn)化的工程技術(shù)而可能是要求有針對(duì)性、獨(dú)特性。

(6) 所有的區(qū)域是否都可能得到修復(fù)，是否有必要進(jìn)行修復(fù)都是需要進(jìn)行事先評(píng)估。

(7) 及時(shí)的環(huán)境影響評(píng)估、修復(fù)和保護(hù)措施可使傷害和成本降到最低。

(8) 應(yīng)對(duì)怎樣使用“污染者付費(fèi)”原則和到哪種程度進(jìn)行評(píng)估。

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作者簡(jiǎn)介：溫源遠(yuǎn)，高級(jí)工程師，北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院博士生，研究方向?yàn)槿颦h(huán)境政策研究

通訊作者：李宏濤，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)槿颦h(huán)境政策研

中圖分類號(hào)：X21

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-288X(2016)04-0051-03

Experience and Implications of the Chlor-alkali Industry ContaminatedSiteRemediationatRheinfeldenTowninGermany

WEN YuanyuanLI HongtaoDU Xuan

(Foreign Economic Cooperation Office，Ministry of Environmental Protection，Beijing 10035，China)

Abstract：Chlor-alkali industry is one of the most basic chemical industries. The products include caustic soda，polyvinyl chloride (PVC)，chlorine，hydrogen and so on. It can be used for manufacturing organic chemicals，paper，soap，glass，chemical fiber，plastics and other fields. In recent years，chlor-alkali industry is developing rapidly in China，and its impact on the environment is receiving more and more concerns. Experience of developed countries in chlor-alkali production and pollution control can provide important reference for our country. This paper specially selected a case of chlor-alkali contaminated site remediation from Rheinfelden town in Germany，as a reference for the study and decision making.

Keywords：chlor-alkali industry；contaminated site remediation；case study；Germany

引用文獻(xiàn)格式：溫源遠(yuǎn)等.德國(guó)氯堿生產(chǎn)污染場(chǎng)地修復(fù)經(jīng)驗(yàn)及啟示[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2016，41(4)：51-53.