主讲人：侯德义 教授
（2022年1月21日）
（清华大学环境学院长聘副教授，博士生导师，土壤与地下水教研所所长，Soil Use and Management主编）
课程概要：
绿色可持续修复是近年来国际修复界最重要的进展之一，在联合国可持续发展目标以及碳达峰碳中和战略目标的背景下，我国推行绿色可持续修复迎来了新的机遇，同时也面临着巨大挑战。
污染场地绿色可持续修复的核心包括全生命周期的污染场地管理、修复过程的减污降碳协同，提升修复和管控的长效性和韧性等。目前，虽然我国在污染场地绿色可持续修复方面进行了一些探索，但大多数从业者对其了解仍然不足。通过推广绿色可持续修复技术与案例示范等方式，提升从业者对绿色可持续修复的认知，加速探索修复过程的碳减排方法，从而推动我国污染场地绿色可持续修复进一步发展。
课程内容：
当前社会人口和人均消费水平的急剧增加，导致了人类对地球生态系统压力的不断飙升。根据WWF在2013年发布的报告预测，世界人口将从1970年的37亿人增加到2050年的96亿人。在彼时，地球生态系统无法支撑现有生活方式、工业生产方式和人类的生存。因此，推动人类生活方式、工业生产方式的可持续转型，是国际社会共同努力的方向。
从可持续发展的角度来看，2015年联合国可持续发展峰会提出了17个全球可持续发展目标（SDGs），旨在从2015年到2030年间以综合方式彻底解决社会、经济和环境三个维度的发展问题，转向可持续发展道路。其中，17个全球可持续发展目标中至少有8个目标与土壤密切相关，包括SDG1：no poverty (消除贫穷)、SDG2：zero hunger (消除饥饿)、SDG3：good health and well-being (人体健康)、SDG6：clean water and sanitation (干净水源)、SDG15：life on land (其他生命健康)、SDG13：climate action （气候变化行动）、SDG12：responsible consumption and production （负责任的生产消费）、 SDG11：sustainable cities and communities (可持续城市和社群)。绿色可持续修复理念的兴起正是对全球可持续发展目标的响应与实践诠释。
从国际土壤修复行业的发展来看，污染场地修复从1970s开始发展，最开始是几个有名的环境公害事件引发了公众的关注，例如，二十世纪美国拉夫运河污染事件，直接推动了土壤修复行业的发展。在过去的几十年，国际修复界对土壤修复的认识并非一成不变，1970年到1980年，国际上开始对土壤进行全面的修复，即对污染场地进行清挖以保证污染物的完全清理。九十年代以后，基于土壤清挖的全面修复逐渐被基于风险评价的修复所取代。二十一世纪初，可持续修复的概念被提出，并逐渐成为国际修复的主流发展方向。
随着土十条（土壤污染防治行动计划）和土壤污染防治法的颁布与推动，我国土壤修复行业取得了快速的进步。其中，绿色可持续修复是我国在土壤修复行业实现弯道超车的必要手段。土壤修复行业从全面修复到基于风险评价的修复，再到绿色可持续修复是一个螺旋式上升的发展道路。如何科学合理地推行绿色可持续修复，是所有土壤修复行业从业者面临的挑战，需要我们齐心携手共同向前推动。
绿色可持续修复在国际上有两个不同的定义，一个是可持续修复（Sustainable Remediation , SR），一个是绿色修复（Green Remediation , GR），二者均属于绿色可持续修复（Green and Sustainable Remediation, GSR）范畴。不同组织对绿色可持续修复（GSR）的定义有些许差异，其共性在于：绿色可持续修复（GSR）是正面效益最大化、负面效益最小化、资源配置最优化的修复选择。绿色可持续修复有五个基本的原则：1、对所有可行的修复方案进行环境、社会、经济的可持续性评估；2、所实施的修复措施带来的可持续正面效益超过全生命周期的负面影响；3、通过最佳管理措施达到最小化二次污染排放、废物生产、能源和资源消耗以及生态负面影响的目的；4、保障所有利益相关者的参与；5、控制修复工程项目的全生命周期成本，扩大其对区域经济发展的正面效益。
绿色可持续修复的研究已有20多年的历史，2004年以前（萌芽阶段）的研究主要关注全生命周期评价（LCA），包括NICOLE基于风险的污染地块管理，CLARINET可持续地块管理等研究，此阶段的绿色可持续修复仍是基于风险的可持续修复的延续，两者界限不明确。2006年美国可持续修复论坛（SURF）成立，推动了绿色可持续修复的迅速发展。此阶段（快速发展阶段）在全球范围成立了很多可持续修复论坛，各国相继发布了绿色可持续修复指南、框架等。例如，2008年，USEPA 发布绿色修复指南、2009年，SURF发布可持续修复白皮书、2011年，ITRC发布绿色可持续修复手册、2011年，CL:AIRE发布可持续修复框架、2013年ASTM发布绿色修复指南。2017年以后，绿色可持续修复进入完善阶段。2017年，ISO发布《可持续修复标准》，2020年，我国发布《污染地块绿色可持续修复通则》。
USEPA提出，土壤修复全生命周期管理需要考虑三个层次的影响，一是场地层面的环境影响，二是运输带来的环境影响，三是原材料的获取带来的环境影响。侯德义教授在2014年《Journal of Cleaner Production》发表的文章中提出，土壤修复全生命周期管理需要从空间、时间和因子三个维度考虑土壤修复带来的影响，空间上考虑场地-区域-全球三个层面的影响，时间上考虑场地修复前和修复后的对环境-社会-经济的影响、因子上需要考虑环境-经济-社会三个方面的影响。
生命周期评价（LCA）是成熟的环境影响定量分析方法，目前被越来越多地应用到污染场地修复中。国际上LCA有诸多标准，如ISO、SURF、GBT 24040/24044。LCA相关的评估工具包括美国的Sima Pro工具、德国的GaBi工具、欧盟的REC工具等。基于LCA的修复方案一方面能够评估不同的修复技术是否相对更加“绿色”和可持续，另一方面可以衡量土壤治理措施整体的综合环境效益。
碳减排是推动绿色可持续修复的一个最主要的着力点。丁仲礼院士在《中国“碳中和”框架路线图研究》的专题报告中提出，固碳端发力需要通过生态建设、土壤固碳、碳捕集封存等组合工程去除不得不排放的二氧化碳，从而助力双碳目标的实现。其中，土壤固碳负排放技术与绿色可持续修复息息相关。
目前全球碳循环系统中，海洋是最大的碳存储库，存储了约38000 GtC。大气中约有800 GtC，土壤中约有3200-4100 GtC，其中，表层土壤约含有1500-2400 GtC，冻土带中约含有1700 GtC。土壤中的碳储量约是大气中的四五倍，而土壤中碳含量的变化会对大气中的温室气体含量造成很大影响。因此，污染场地修复造成土壤系统碳含量的变化，以及修复管理阶段产生的温室气体排放，将会对大气中二氧化碳含量造成一定影响。侯德义教授在2017年发表的文章中对美国旧金山地区的污染场地修复和棕地再开发项目进行了系统的空间-时间维度碳减排分析，评估了这些项目对减缓当地气候变化的效果。研究通过构建基于全生命周期的碳减排评估方法，对上述项目中产生的一次、二次、三次影响进行了定量的计算。其中一次影响主要是和场地本身的特性相关，二次影响主要和修复活动相关，三次影响和修复之后的使用相关。研究发现，旧金山地区的污染场地修复产生的三次影响远远大于一次、二次影响。污染场地修复后的使用和绿化会对居民能源消费和城市通勤产生很大影响。评估发现，三次影响贡献的碳减排量最多，二次影响一定程度上会产生碳排放，一次影响可以贡献少量碳减排。总的来看，美国旧金山地区若是采用高效可持续的棕地修复策略，旧金山市可在未来70年中每年减少14%的碳排放。减排的主控因素是居民用电、居民采暖、城市基础建设和城市通勤等。
在绿色可持续修复中，修复的弹性是指面对自然和社会环境变化（包括气候变化），修复系统能较好的维持其修复效果。全球气候变暖导致海平面上升，将可能对污染场地残留的污染物迁移造成影响。因此，风险管控是在气候变化大环境下所采取的必然措施。拿前段时间研究的美国加州某化工厂案例而言，这个污染场地靠近水体，距离海岸线大概只有20公里。海平面上升之后，受潮汐的影响，水位波动对该场地采取的植物修复系统的修复效果将产生一定的影响。修复系统的弹性与否将直接影响修复工程的长效性。通过软件建模预测分析未来100年后污染物的浓度变化情况和污染物向周边水体的迁移情况显示，在不同海平面上升的情景下，植物修复系统的弹性是不一样的。在部分海平面上升情景下，植物修复系统能在阻碍污染物向周边水体迁移，体现出了绿色可持续修复所具有的弹性；但是如果出现海平面极度升高的情形，植物修复系统在长时间尺度上将出现失效的状况。
2017年编制《绿色可持续修复导则》时期开展的问卷调研发现，土壤修复行业的从业者，包括咨询方、施工方、研究人员等，对GSR均有一定了解，但GSR在我国发展仍受阻，亟需政策和技术上的支持。从政策的角度，需要中央政府和地方政府出台更多的绿色可持续修复指导意见、相关的技术规范和指南等，以推动绿色可持续修复的应用。从技术的角度，研究人员需要积极为地方施工方开展一些绿色可持续技术方面的指导。
2020年4月，清华大学联合生态环境部土壤中心、环境规划院等5家单位联合编制并发布《污染地块绿色可持续修复通则》。这是通过环保产业协会发布的一个团体标准，主要是通过可持续性评价和最佳管理措施来实现场地修复全过程的评估与管理，借此推动绿色可持续修复在我国的应用。可持续性评价是基于生命周期的层次化评估，用以支撑可持续修复决策；最佳管理措施是分阶段、分技术指导过程的管控方案，最大程度优化修复可持续性。在评估方面，国内已经有一些绿色可持续修复相关的计算软件，例如在线的“绿色可持续修复工业污染场地决策支撑系统”。未来绿色可持续修复的发展可以从以下几个方面积极推动：
（1）教育培训
目前国内土壤和地下水修复还处于起步阶段，需要培养大量土壤和地下水修复领域人才。高校需要在大学生课程教学中体现土壤绿色可持续修复概念。鼓励企业积极参与绿色可持续修复的研究和实践，以更深入了解绿色可持续修复的概念，在土壤修复行业形成竞争优势。
（2）公众和监管者认知
现阶段公众和监管者的认知还停留在全面清除污染的层面。目前最紧迫的需求是强化公众和监管者对绿色可持续修复的认知，改变传统的在环境-社会-经济角度不可持续的修复理念，如水泥窑协同处置等高能耗的修复方式需要斟酌，并避免重金属等不可降解的污染物通过水泥产品扩散到更大范围。
（3）修复技术
技术方面，强化推动原位修复技术的开发和应用，降低施工强度和成本，关注有毒副产物问题；从生命周期角度减少修复技术的单位能耗物耗；研发绿色修复材料，例如，基于生物质和基于工业废弃物的修复材料等；推广污染物的监测自然衰减等。
（4）土壤修复碳减排
从建筑能耗、基础设施和交通运输方面减少工业污染地块再开发与使用的碳排放；通过研发绿色可持续修复材料、低能耗修复技术、基于自然的解决方案减少修复过程中的碳排放；通过土壤有机质、土壤添加剂（生物炭）、植物固碳增加土壤固碳量。这些都是具有前景、行之有效的土壤修复碳减排方式。
（讲座内容整理：黄悦、邓璟菲、雷秋霜）