bevictor伟德官网2023年3月29日電 土壤與地下水污染防治是當前生态環境保護面臨的國家重大需求。近日，bevictor伟德官网侯德義教授團隊在多年研究的基礎上，系統總結了工業污染場地（“棕地”）土壤與地下水修複治理與再開發面臨的挑戰，構建了系統分析修複全生命周期環境、經濟、社會複雜影響的評估框架，提出了四種可持續修複技術和兩種修複與再開發耦合策略的優化路徑，為綠色可持續修複研究的未來發展提供了方案。

全球範圍内工業場地造成的土壤與地下水污染問題日益凸顯，嚴重威脅糧食安全、飲水安全和人居安全。該研究基于近40個國家和地區的污染地塊信息，構建了潛在污染地塊與經濟規模、人口密度等的定量關系模型，首次估算了全球“棕地”數量超500萬塊（圖1）。工業場地污染一方面加劇了土壤與地下水等環境污染，另一方面也伴随着地塊閑置或不良使用帶來的犯罪、失業、社區不公平等問題，從而嚴重限制了城市的發展潛力。

圖1 全球“棕地”分布

工業場地修複可以淨化污染土壤和地下水，提升城市生态系統服務價值，促進可持續發展與工業城市複興。但是，傳統的修複模式往往存在成本高昂、能耗和資源消耗強度大、環境與碳足迹高等問題。此外，管理不善的修複工程有可能帶來嚴重的二次污染，給周邊居民和社區帶來負面影響。修複的高成本和可能失敗的不确定性導緻很多“棕地”成為城市發展的“毒瘤”。本研究指出，工業場地修複與再開發需要考慮環境、社會、經濟要素的協同影響。環境影響可分為一次、二次與三次影響，其分别對應場地污染物自身、修複過程、修複後場地再利用造成的環境影響。對修複全生命周期的環境足迹分析，需綜合這些原生與次生的影響。本研究同時構建了融合多指标的“棕地”治理社會與經濟可持續性二維分析框架（圖2）。分析表明，城市“棕地”可造成一系列人體健康與社會影響，對其進行可持續的治理修複與再開發利用，能夠有效化解多重社會經濟壓力，并将其轉化為城市發展的新機遇。

圖2 “棕地”治理經濟與社會可持續性二維分析框架

本研究系統分析了4類可持續的污染土壤地下水修複技術：基于綠色低碳材料的固化/穩定化修複技術、基于植物-微生物作用的原位生物修複技術、基于綠色高效藥劑的原位化學氧化還原技術、基于高選擇性填料的可滲透反應牆風險管控技術。通過采用低碳或負碳功能材料，耦合物理-化學-生物過程實現高效傳質與長效修複，避免采用高擾動的異位修複手段，可持續修複技術可實現50%~80%溫室氣體減排（圖3），同時提升土壤健康，恢複其生态系統功能。

圖3 綠色可持續修複技術與傳統修複技術環境影響定量比較

研究指出，将修複過程與再開發利用有效結合，是在數十年的長時間尺度上實現場地可持續治理的前提。采用基于自然的解決方案（Nature-based Solution），耦合生物質、太陽能、風能等新能源生産與利用，構築高韌性的棕地修複再開發的方式，是提升環境、社會與經濟可持續性的關鍵。在全球變化的背景下，高韌性的工業場地修複既需要足以适應社會發展造成的修複标準嚴格化需求，又需要足以應對全球變化造成的場地污染長期擴散遷移的問題（圖4）。

圖4 社會條件與地球物理條件改變對修複治理模式邊際成本的影響

3月28日，該項研究成果以《可持續的棕地修複與再開發利用》（Sustainable remediation and redevelopment of brownfield sites）為題發表于國際學術期刊《自然綜述：地球與環境》（Nature Reviews Earth & Environment），bevictor伟德官网侯德義教授為論文第一與通訊作者，論文共同作者包括劍橋大學Al-Tabbaa教授、南方科技大學胡清教授、中國科學院城市環境研究所朱永官院士、哈佛大學Kirkwood教授等。該研究得到了國家重點研發計劃“場地土壤污染成因與治理技術”重點專項、國家傑出青年科學基金項目等的支持。

論文鍊接：https://www.nature.com/articles/s43017-023-00404-1