土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)碳達(dá)峰碳中和路徑研究

環(huán)境修復(fù)網(wǎng)訊:研究背景

碳達(dá)峰(peak carbon dioxide emissions)是指碳排放進(jìn)入平臺(tái)期后，進(jìn)入平穩(wěn)下降階段，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的收支平衡。碳中和(carbon neutrality)，主要是指企業(yè)、團(tuán)體或個(gè)人測(cè)算在一定時(shí)間內(nèi)，直接或間接產(chǎn)生的溫室氣體排放總量，通過(guò)植樹造林、節(jié)能減排等形式，抵消自身產(chǎn)生的二氧化碳排放，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的“零排放”。

我國(guó)長(zhǎng)久以來(lái)堅(jiān)持減少碳排放，支持低碳生活，控制溫室氣體。中國(guó)城市溫室氣體工作組已經(jīng)建立中國(guó)全口徑城市2005,2010,2015,2018年CO2排放清單，包括工業(yè)、交通、間接排放、服務(wù)業(yè)、農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)生活和農(nóng)村生活等部門。20世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)參與的部分改善世界氣候、減排路線的相關(guān)文件見(jiàn)表1。

表1 我國(guó)碳排放重要事件一覽表

根據(jù)BP數(shù)據(jù)，2019年我國(guó)二氧化碳排放量為98.26億噸，占世界的28.8%。從我國(guó)與歐盟、美國(guó)等歷史碳排放量和預(yù)期增長(zhǎng)趨勢(shì)看（圖1），歐盟、美國(guó)、日本在1979年、2007年、2008年已實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。我國(guó)十八大報(bào)告指出，要大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，堅(jiān)持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國(guó)策，堅(jiān)持節(jié)約優(yōu)先、保護(hù)優(yōu)先、自然恢復(fù)為主的方針，著力推進(jìn)綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展，形成節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的空間格局、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式，從源頭上扭轉(zhuǎn)生態(tài)環(huán)境惡化趨勢(shì)，為人民創(chuàng)造良好生產(chǎn)生活環(huán)境，為全球生態(tài)安全作出貢獻(xiàn)。

圖1 世界碳排放量及增長(zhǎng)趨勢(shì)示意圖

生態(tài)文明與碳中和、碳達(dá)峰的意義相同，就是要保護(hù)環(huán)境，恢復(fù)自然生態(tài)。土壤是自然生態(tài)的重要部分，是人類活動(dòng)的主要場(chǎng)所，是連接大氣圈、水圈、生物圈的重要途徑，是地球大氣碳庫(kù)、海洋碳庫(kù)、巖石圈碳庫(kù)、陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫(kù)的主要組成之一。土壤碳庫(kù)和植被碳庫(kù)是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫(kù)的主要組成，土壤碳庫(kù)占90%以上，是大氣碳庫(kù)的2~3倍。這要求我們加大自然生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境保護(hù)力度，具體到土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)中，體現(xiàn)為恢復(fù)土壤碳庫(kù)容量，減少土壤修復(fù)過(guò)程中的能源消耗、碳排放等。可預(yù)見(jiàn)的，土壤修復(fù)可以恢復(fù)破壞土壤原有的容碳能力，植被恢復(fù)后提高土壤碳容量。

2020年9月，習(xí)近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上首次宣布，我國(guó)二氧化碳排放在2030年前力爭(zhēng)達(dá)到峰值，2060年前努力爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)碳中和。土壤碳匯是削減碳排放、緩解全球氣候變化的重要途徑。聚焦土地可持續(xù)利用和管理，對(duì)土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)的碳排放進(jìn)行分析，對(duì)土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)碳達(dá)峰碳中和路徑分析，對(duì)實(shí)現(xiàn)土壤修復(fù)提高土壤容碳能力、降低修復(fù)工程等過(guò)程中的碳排放具有重要意義。

摘 要

土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)，未來(lái)即將突破萬(wàn)億市場(chǎng)，是環(huán)保產(chǎn)業(yè)中最具發(fā)展?jié)摿Φ男袠I(yè)。二氧化碳排放影響世界氣候變化，關(guān)乎人類生存。我國(guó)提出在2030年實(shí)現(xiàn)碳排放達(dá)到峰值，2060年達(dá)到碳中和這一目標(biāo)，旨在優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，維護(hù)全球二氧化碳平衡，保護(hù)地球家園。土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)中碳排放量隨土壤修復(fù)市場(chǎng)發(fā)展逐漸增加，若不采取碳減排措施，勢(shì)必會(huì)增加實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的壓力。土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)碳達(dá)峰碳中和路徑研究對(duì)土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)中“雙碳”時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，分析了土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)中的碳排放量，并提出土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)中實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的路徑。

01

土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)碳排放分析

1.我國(guó)二氧化碳排放

近年來(lái)，國(guó)家戰(zhàn)略層面的生態(tài)文明建設(shè)，城市的發(fā)展擴(kuò)張使土地資源變得尤為緊缺，用地污染問(wèn)題逐漸暴露。為實(shí)現(xiàn)污染地塊的安全利用，土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展。尤其是2016年《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》的發(fā)布，拉開了土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)飛躍式發(fā)展的序幕。2018年《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》與2019年《中華人民共和國(guó)土壤污染防治法》的實(shí)施，標(biāo)志行業(yè)有法可依、有標(biāo)準(zhǔn)限制的階段。通過(guò)這幾年的政策導(dǎo)向，近一年土壤修復(fù)企業(yè)增加了近16%。同時(shí)，碳排放將會(huì)更加嚴(yán)格控制，碳交易也將成為重要的二氧化碳控制手段。由于我國(guó)碳交易市場(chǎng)剛剛建立起來(lái)，土壤修復(fù)企業(yè)的碳排放基本沒(méi)有進(jìn)行過(guò)碳核算、碳排放校核，但從國(guó)外相關(guān)行業(yè)可以由經(jīng)驗(yàn)分析其碳排放量。

何長(zhǎng)全等人在人口、國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值、人均能耗、第二產(chǎn)業(yè)占GDP比重、第三產(chǎn)業(yè)占GDP比重、城鎮(zhèn)居民人均可支配收入、城鎮(zhèn)新建住宅面積、能源強(qiáng)度8個(gè)指標(biāo)與碳排放的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)GDP與碳排放的相關(guān)性指數(shù)在0.815以上。李國(guó)志認(rèn)為碳排放隨經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)呈現(xiàn)出先增加后降低的變化趨勢(shì)，當(dāng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)到達(dá)一定水平后，將有利于實(shí)現(xiàn)碳減排，中國(guó)碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的關(guān)系可以分為2個(gè)明顯階段：1989年以前為U型曲線關(guān)系，而1990年后則表現(xiàn)出典型的倒U型EKC關(guān)系。根據(jù)近年來(lái)我國(guó)GDP的變化，可以粗略算出單位產(chǎn)值所產(chǎn)生的二氧化碳。美國(guó)2019年GDP為21.43萬(wàn)億美元，二氧化碳排放量為4964.69億噸，折合二氧化碳排放系數(shù)為3.5887 kg/萬(wàn)元GDP。預(yù)測(cè)未來(lái)我國(guó)的二氧化碳排放系數(shù)會(huì)下降至3 kg/萬(wàn)元GDP左右，2030年前后保持在9 kg/萬(wàn)元GDP左右，2060年會(huì)下降到0.2 kg/萬(wàn)元GDP左右（圖2）。鑒于目前土壤修復(fù)主要為政府引導(dǎo)的政策導(dǎo)向性產(chǎn)業(yè)，土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)的資金來(lái)源主要為政府撥款，而二氧化碳排放與資金投入有直接關(guān)系，資金投入又與政府的GDP息息相關(guān)，因此土壤修復(fù)行業(yè)的二氧化碳在目前沒(méi)有較好的數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)情況下，我們可以根據(jù)單位GDP產(chǎn)值排放二氧化碳數(shù)預(yù)測(cè)土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)的二氧化碳排放量。

圖2 我國(guó)二氧化碳排放量與二氧化碳排放系數(shù)

2.土壤修復(fù)技術(shù)碳排放分析

土壤修復(fù)包括建設(shè)用地修復(fù)、農(nóng)田修復(fù)以及礦山修復(fù)，其中農(nóng)田修復(fù)與礦山修復(fù)主要恢復(fù)土地植被，對(duì)污染土壤的修復(fù)產(chǎn)生的二氧化碳，在修復(fù)后的植被光合作用下中和，因此土壤修復(fù)中碳排放主要考慮建設(shè)用地的碳排放。

建設(shè)用地土壤污染主體為焦化、石化、醫(yī)藥、金屬冶煉等企業(yè)，污染物主要為多環(huán)芳烴、鹵代烴、石油烴、鎘、砷等重金屬。建設(shè)用地土壤修復(fù)中常用的技術(shù)有熱脫附技術(shù)、氣相抽提技術(shù)、固化/穩(wěn)定化技術(shù)、化學(xué)淋洗技術(shù)、化學(xué)氧化/還原技術(shù)、水泥窯協(xié)同處置技術(shù)等物理化學(xué)方法。通過(guò)對(duì)環(huán)境修復(fù)工程企業(yè)調(diào)研，針對(duì)有機(jī)物污染土壤的修復(fù)常用技術(shù)為熱脫附、化學(xué)氧化/還原、水泥窯協(xié)同處置、化學(xué)淋洗等，對(duì)重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)主要有固化/穩(wěn)定化、植物修復(fù)等。根據(jù)各修復(fù)工程的修復(fù)費(fèi)用或能源消耗，可以計(jì)算出所產(chǎn)生的二氧化碳排放量。

熱脫附技術(shù)通過(guò)直接或間接加熱土壤，使土壤中有機(jī)污染物受熱從土壤介質(zhì)中揮發(fā)或分離后，進(jìn)入氣體處理系統(tǒng)的過(guò)程。熱脫附技術(shù)由于要加熱受污染的土壤，其帶來(lái)的能源消耗必然是巨大的。由國(guó)內(nèi)某焦化廠土壤修復(fù)案例分析，熱脫附每噸土壤消耗天然氣45~48 m3，電34.1~40.8 kW∙h，由此可大致估算每噸土壤修復(fù)排放了124.1~136.8 kg二氧化碳。但熱脫附修復(fù)土壤總工程量還包括土壤挖掘、運(yùn)輸、回填等其他方面的能源消耗，其最終產(chǎn)生的二氧化碳排放可能超過(guò)200 kg/t土。

氣相抽提技術(shù)是利用負(fù)壓風(fēng)機(jī)形成負(fù)壓，在污染土壤區(qū)域的抽氣井將有機(jī)污染物抽提后，經(jīng)過(guò)活性炭或催化氧化后降低土壤中污染物濃度的方法。國(guó)內(nèi)某地塊被苯和C10~C12脂肪烴污染約200 m3，采用氣相抽提技術(shù)實(shí)現(xiàn)了87.4%的修復(fù)率。項(xiàng)目歷時(shí)7個(gè)月，使用了55 kw風(fēng)機(jī)和總功率為72 kw的催化燃燒室，還包括離心式引風(fēng)機(jī)、泵、尾氣處理裝置等。按每天8小時(shí)工作，每月20個(gè)修復(fù)工作日核算，該修復(fù)工程耗電量約為14萬(wàn)kW∙h。按中國(guó)電網(wǎng)電力（各種電力混合后的平均值）1度電的CO2排放是960 g左右，該修復(fù)工程折合碳排放量約136噸，平均修復(fù)每噸污染土壤排放二氧化碳約500 kg。通常氣相抽提會(huì)與熱處理相結(jié)合，產(chǎn)生的碳排放進(jìn)一步增加。

水泥窯協(xié)同處置是進(jìn)行危險(xiǎn)廢物處置的一種方法，可以處置污泥、重污染土壤等，可以完全消除有害氣體，最終轉(zhuǎn)化為水泥熟料，無(wú)廢棄物遺留。根據(jù)某地水泥窯協(xié)同處置建設(shè)項(xiàng)目環(huán)評(píng)報(bào)告，該項(xiàng)目總裝機(jī)容量約1000 kw，計(jì)算負(fù)荷900 kw，處理能力約15~30 t/d。核算后平均處理每噸重污染土壤約耗電240~480 kW∙h，折合排放二氧化碳230~460 kg。此二氧化碳排放不包含加熱過(guò)程中有機(jī)物燃燒后排放的二氧化碳。

化學(xué)淋洗技術(shù)通過(guò)表面活性劑的加入，使銅、鉛、鎘等重金屬或與表面活性劑性質(zhì)相近的有機(jī)污染物遷移到化學(xué)溶劑中，并進(jìn)一步分離、處理的技術(shù)。該過(guò)程的能源消耗遠(yuǎn)低于熱脫附技術(shù)、氣相抽提、水泥窯協(xié)同處置等需要高溫的高能耗技術(shù)?；瘜W(xué)淋洗中主要應(yīng)用設(shè)備淋洗篩分機(jī)、攪拌反應(yīng)泵、清水輸送泵等低能耗設(shè)備。上海市某修復(fù)項(xiàng)目修復(fù)總工程土方量為36768.4 m3，清水輸送泵功率3 kw，淋洗液攪拌機(jī)功率1.5 kw，兩臺(tái)淋洗液輸送泵1 kw，篩分設(shè)備13 kw，總工程設(shè)備計(jì)算負(fù)荷約153.8 kw。最終淋洗修復(fù)108.6 m3重金屬污染土壤，消耗9500 kW∙h，折合修復(fù)每噸土壤排放64.5 kg二氧化碳。

固化/穩(wěn)定化技術(shù)利用添加劑，通過(guò)添加劑與土壤中的有害成分結(jié)合使其轉(zhuǎn)化為其他物理或化學(xué)形式，消除或減小其危險(xiǎn)性質(zhì)。固化/穩(wěn)定化工程中主要用到的設(shè)備包括挖機(jī)、破碎篩分機(jī)、攪拌機(jī)等。國(guó)內(nèi)某化工廠汞污染土壤經(jīng)固化/穩(wěn)定化處理后，土壤中重金屬汞硫酸硝酸浸出濃度未檢出。該工程修復(fù)約4000 kg汞污染土壤，采用了PC 60挖機(jī)、Allu破碎篩分設(shè)備等。PC 60挖機(jī)功率約為40.7 kw，Allu破碎篩分設(shè)備可以連接在挖機(jī)上，沒(méi)有額外能源消耗，攪拌機(jī)功率約5.5 kw。修復(fù)每噸污染土壤耗能約46.8 kW∙h，折合修復(fù)每噸土壤排放44.9 kg二氧化碳。

化學(xué)氧化/還原技術(shù)是指向污染土壤添加氧化劑或還原劑，通過(guò)氧化或還原作用使土壤中的污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)毒或相對(duì)毒性較小物質(zhì)的過(guò)程。根據(jù)處置地點(diǎn)不同，化學(xué)氧化/還原技術(shù)可分為原位和異位兩種工藝。原位化學(xué)氧化/還原系統(tǒng)主要包括注射井、氧化劑/還原劑輸送管道和監(jiān)測(cè)井三部分。化學(xué)氧化/還原中用到的設(shè)備以挖掘機(jī)，攪拌機(jī)為主，其修復(fù)土壤能耗與固化/穩(wěn)定化技術(shù)相似，估算其修復(fù)每噸土壤排放50 kg二氧化碳左右。

生物修復(fù)技術(shù)主要分為：植物修復(fù)技術(shù)、動(dòng)物修復(fù)技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)三大類。但目前實(shí)現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用的有植物修復(fù)和微生物修復(fù)技術(shù)，其中植物修復(fù)技術(shù)通過(guò)特定植物的生物富集作用，將土壤中重金屬元素富集到植株體內(nèi)，再對(duì)收獲植株進(jìn)行處理，降低二次污染。整個(gè)修復(fù)過(guò)程包括植物幼苗的培育、植株移栽養(yǎng)護(hù)、植株回收、植株遺體處置（焚燒）。植物本身可以固炭養(yǎng)地，因此基本可以中和修復(fù)過(guò)程中的二氧化碳排放，估算其修復(fù)每噸土壤排放-10~30 kg二氧化碳左右。

表2土壤修復(fù)部分技術(shù)案例碳排放對(duì)比

3.土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)碳排放

隨著《土壤法》的落地，目前全國(guó)建設(shè)用地土壤修復(fù)市場(chǎng)迎來(lái)爆發(fā)增長(zhǎng)，建設(shè)用地土壤修復(fù)地塊達(dá)到2.5萬(wàn)塊，修復(fù)面積達(dá)到1000萬(wàn)畝，如果采用熱脫附、水泥窯協(xié)同處置、氣相抽提等技術(shù)，勢(shì)必會(huì)對(duì)碳達(dá)峰碳中和的目標(biāo)形成一定壓力。2016年我國(guó)土壤修復(fù)市場(chǎng)規(guī)模為42.09億元，2017年增長(zhǎng)至151.45億元，漲幅高達(dá)259.98%，2018~2020年土壤修復(fù)市場(chǎng)規(guī)?？傆?jì)超千億，同時(shí)2021~2024年我國(guó)土壤修復(fù)市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)超過(guò)2500億元。若不采取任何碳減排措施，土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)中碳排放會(huì)隨土壤修復(fù)市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增加，在2030年達(dá)到113152.2噸，在2060年達(dá)到483856.5噸。在巨大的土壤修復(fù)市場(chǎng)，使用碳排放量高的修復(fù)技術(shù)，大大增加了碳中和壓力。固化/穩(wěn)定化技術(shù)、化學(xué)淋洗技術(shù)、化學(xué)氧化/還原技術(shù)等雖然修復(fù)效率略低，但是其碳排放量少，投入小。選用此類技術(shù)可以有效降低土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)中碳排放量，使得更多的土壤得到修復(fù)，同時(shí)提高了土壤碳庫(kù)容量。采取了必要的碳減排方式后其二氧化碳排放會(huì)在2030年前后達(dá)到頂峰，在2060年之后達(dá)到碳中和。

圖3 國(guó)內(nèi)土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)訂單及二氧化碳排放量測(cè)算

從當(dāng)前主流場(chǎng)地土壤修復(fù)工程對(duì)比，熱脫附技術(shù)、氣相抽提技術(shù)、水泥窯協(xié)同處置技術(shù)等技術(shù)是高能耗、高效率、高投入的修復(fù)技術(shù)，同時(shí)也是高碳排放技術(shù)。國(guó)內(nèi)土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)訂單（圖3），顯示我國(guó)土壤修復(fù)行業(yè)近年來(lái)異軍突起，成交額增長(zhǎng)迅速。如果按現(xiàn)在土壤修復(fù)技術(shù)對(duì)土壤進(jìn)行修復(fù)，其預(yù)估的二氧化碳排放采用土壤修復(fù)產(chǎn)值規(guī)模進(jìn)行估算，到2024年將會(huì)排放近8萬(wàn)噸二氧化碳。這么多的二氧化碳排放勢(shì)必對(duì)我國(guó)2030年碳達(dá)峰，2060年碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)造成一定困難，所以有必要調(diào)整土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)中的主流土壤修復(fù)技術(shù)，對(duì)土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)中碳達(dá)峰碳中和路線進(jìn)行預(yù)測(cè)。

02

土壤修復(fù)未來(lái)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外土壤修復(fù)發(fā)展現(xiàn)狀，土壤修復(fù)在技術(shù)上從單一的物理、化學(xué)、生物修復(fù)方法到兩種修復(fù)技術(shù)的聯(lián)用；從有機(jī)污染物、重金屬單一污染發(fā)展到多種有機(jī)物、多種重金屬甚至有機(jī)物與重金屬?gòu)?fù)合污染物；從異位物理化學(xué)修復(fù)到原位低風(fēng)險(xiǎn)污染修復(fù)發(fā)展。面對(duì)復(fù)雜的土壤污染狀況，修復(fù)技術(shù)也在不斷改進(jìn)。根據(jù)“雙碳”目標(biāo)的要求，土壤修復(fù)技術(shù)的發(fā)展也需要向低碳排放，低能源消耗方向發(fā)展。

1.土壤修復(fù)技術(shù)中的碳匯

土壤修復(fù)可以恢復(fù)污染土壤原本的功能，土壤修復(fù)后其表面生長(zhǎng)的植被，對(duì)于二氧化碳的固定，以及土壤二氧化碳排放都有積極的作用。土壤修復(fù)技術(shù)中物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)難免用到能源與化學(xué)藥劑，能源的消耗，化學(xué)藥劑的使用，都不同程度地增加了二氧化碳的排放。生物修復(fù)，在污染土壤上種植高積累植株，其本身就能不同程度的固定二氧化碳，同時(shí)恢復(fù)了土壤的植被，是一種增加土壤碳匯的修復(fù)技術(shù)。

2.向技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用發(fā)展

對(duì)于污染地塊，不同區(qū)域的土壤污染程度一般是不同的，針對(duì)不同污染程度的土壤，采用不同修復(fù)技術(shù)聯(lián)合使用可以降低二氧化碳的排放。在重污染區(qū)域先采用物理修復(fù)技術(shù)，如熱脫附修復(fù)、氣象抽提修復(fù)等。污染程度降低到一定風(fēng)險(xiǎn)后，物理化學(xué)修復(fù)的二氧化碳排放更多，低濃度污染往往消耗的能源更多，采用生物修復(fù)技術(shù)，種植修復(fù)植物，施用微生物修復(fù)試劑等低二氧化碳排放技術(shù)，使得修復(fù)工程中綜合碳排放達(dá)到最優(yōu)。

3.向綠色可持續(xù)修復(fù)技術(shù)發(fā)展

化學(xué)修復(fù)與物理修復(fù)對(duì)環(huán)境造成二次污染或者改變土壤的原始性質(zhì)，當(dāng)前急需研究新的化學(xué)試劑或是物理方法，使在土壤修復(fù)過(guò)程中盡量減少對(duì)土壤功能的破壞。當(dāng)前有潛力的修復(fù)材料有零價(jià)鐵、生物炭、固化穩(wěn)定材料，這些修復(fù)試劑的研究對(duì)土壤修復(fù)中二氧化碳碳減排具有積極作用。當(dāng)然，利用生物或者植物修復(fù)污染的土壤環(huán)境是一種更為綠色更加環(huán)境友好的方法，這種方法在農(nóng)田土壤污染與礦山修復(fù)中較為常用。在滿足地塊環(huán)境功能、使用功能和風(fēng)險(xiǎn)控制的基礎(chǔ)上，減少修復(fù)本身所帶來(lái)的負(fù)面影響，最大化降低土壤修復(fù)中二氧化碳的排放，全面發(fā)展綠色可持續(xù)修復(fù)技術(shù)，是土壤修復(fù)發(fā)展的唯一方向。

03

土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)碳達(dá)峰碳中和路徑分析

土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)的組成主要包括了環(huán)境咨詢服務(wù)類公司、環(huán)境修復(fù)類公司、修復(fù)設(shè)備類公司、修復(fù)藥劑類公司、環(huán)境監(jiān)測(cè)類公司以及環(huán)境修復(fù)研究院等主要6類企事業(yè)單位。其中環(huán)境修復(fù)企業(yè)在資金、企業(yè)規(guī)模、企業(yè)數(shù)量方面成為土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)者（圖4）。環(huán)境咨詢服務(wù)、環(huán)境修復(fù)藥劑生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)以及環(huán)境修復(fù)技術(shù)研究主要為咨詢服務(wù)類和環(huán)境檢測(cè)類企業(yè)，能源消耗較少，相對(duì)產(chǎn)生的二氧化碳量少。同時(shí)土壤調(diào)查項(xiàng)目、土壤環(huán)境狀況評(píng)估、環(huán)境采樣檢測(cè)項(xiàng)目相比土壤修復(fù)項(xiàng)目數(shù)量大致相同。環(huán)境修復(fù)、環(huán)境修復(fù)設(shè)備制造主要為高能耗、高投入類產(chǎn)業(yè)，能源消耗高、產(chǎn)生的二氧化碳多。其中又以土壤修復(fù)項(xiàng)目遠(yuǎn)多于土壤修復(fù)設(shè)備制造企業(yè)，從而土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)中碳排放以土壤修復(fù)工程為主。目前土壤修復(fù)項(xiàng)目以建設(shè)用地修復(fù)為主，近兩年，無(wú)論是項(xiàng)目金額或項(xiàng)目數(shù)量，建設(shè)用地修復(fù)都遙遙領(lǐng)先。農(nóng)用地修復(fù)項(xiàng)目較少，但其正醞釀等待爆發(fā)。根據(jù)環(huán)境修復(fù)網(wǎng)資料，建設(shè)用地修復(fù)成本為20~50萬(wàn)/畝，其中包含土壤調(diào)查、工程實(shí)施、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等諸多環(huán)節(jié)。這些環(huán)節(jié)產(chǎn)生的二氧化碳數(shù)基本為凈碳排放量，只有少數(shù)土地修復(fù)后被建設(shè)為公園、濕地等綠化用地。

圖4土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)各類公司占比

環(huán)境咨詢類公司可為地方各級(jí)政府、社會(huì)企事業(yè)單位、工業(yè)園區(qū)提供預(yù)評(píng)估、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、環(huán)境監(jiān)理、竣工環(huán)保驗(yàn)收咨詢、清潔生產(chǎn)審核、上市核查、區(qū)域規(guī)劃、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、應(yīng)急方案、污染源調(diào)查與評(píng)估、區(qū)域和企業(yè)環(huán)保綜合整治方案等，也可以結(jié)合環(huán)保實(shí)踐和環(huán)境管理需要，參與研制環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境管理政策等，積極為政府社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和企業(yè)立項(xiàng)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)等提供全過(guò)程的環(huán)境咨詢服務(wù)。其服務(wù)過(guò)程主要會(huì)使用辦公設(shè)備以及現(xiàn)場(chǎng)考察、溝通企業(yè)與政府信息等?？赏ㄟ^(guò)減少與政府、企業(yè)三方奔波頻次，通過(guò)視頻會(huì)議溝通事件進(jìn)展，減少現(xiàn)場(chǎng)考察次數(shù)、通過(guò)無(wú)人機(jī)等實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程5G考察，無(wú)紙化辦公，減少紙質(zhì)材料的使用等方面減少碳排放。

土壤環(huán)境修復(fù)企業(yè)通過(guò)熱脫附技術(shù)、氣相抽提技術(shù)、固化/穩(wěn)定化技術(shù)、化學(xué)淋洗技術(shù)、化學(xué)氧化/還原技術(shù)、水泥窯協(xié)同處置技術(shù)等技術(shù)對(duì)污染地塊進(jìn)行修復(fù)達(dá)到環(huán)境改善、生態(tài)修復(fù)、地塊利用的目的。企業(yè)在技術(shù)選型過(guò)程中應(yīng)盡量避免高能耗、高二氧化碳排放的熱脫附、水泥窯協(xié)同技術(shù)，采用低能耗、低碳排放的植物修復(fù)技術(shù)和微生物修復(fù)技術(shù)等綠色可持續(xù)修復(fù)技術(shù)。針對(duì)污染程度不同區(qū)域，選擇聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，對(duì)重污染區(qū)域可以選擇必要的熱脫附技術(shù)、化學(xué)氧化還原技術(shù)，對(duì)中污染、輕污染區(qū)域選擇生物修復(fù)技術(shù)。同時(shí)土壤環(huán)境修復(fù)工程是土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)中最重要的環(huán)節(jié)，也是碳排放量最多的環(huán)節(jié)，如果不加以政策干擾，其碳排放量會(huì)逐年上升（圖5）。

綠色可持續(xù)修復(fù)是指在滿足地塊環(huán)境功能、使用功能和風(fēng)險(xiǎn)控制的基礎(chǔ)上，為了減少修復(fù)本身所帶來(lái)的負(fù)面影響，綜合考慮修復(fù)全生命周期內(nèi)的環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)因素，采取使修復(fù)凈效益最大化的方案和措施。土壤修復(fù)工程使用技術(shù)類型向低碳排放技術(shù)和綠色可持續(xù)技術(shù)轉(zhuǎn)變，降低異位修復(fù)技術(shù)的使用率，提高原位修復(fù)技術(shù)的使用率，可以最大程度、最有效的降低土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)中碳排放量，對(duì)我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和的“雙碳”目標(biāo)的早日達(dá)成做出貢獻(xiàn)。

圖5 土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)各行業(yè)碳排放預(yù)測(cè)

根據(jù)土壤修復(fù)行業(yè)中各產(chǎn)業(yè)分布情況，對(duì)土壤修復(fù)行業(yè)碳排放預(yù)測(cè)按比例分配，預(yù)測(cè)出土壤修復(fù)行業(yè)中各產(chǎn)業(yè)碳排放量，如圖5。

環(huán)境修復(fù)設(shè)備制造企業(yè)涉及鋼鐵冶煉、車床加工、精密制造、計(jì)算機(jī)輔助、控制系統(tǒng)開發(fā)等方面，其主要企業(yè)為傳統(tǒng)制造業(yè)與部分設(shè)計(jì)公司。其生產(chǎn)設(shè)備過(guò)程的碳排放不容忽視，生產(chǎn)的設(shè)備在使用過(guò)程中也有一定碳排放，通過(guò)技術(shù)升級(jí)或控制系統(tǒng)的改進(jìn)，進(jìn)一步提高其智能化，小型化，低能耗化，降低生產(chǎn)過(guò)程以及使用中的碳排放。

環(huán)境檢測(cè)是指通過(guò)對(duì)人類和環(huán)境有影響的各種物質(zhì)的排放量的檢測(cè)，跟蹤環(huán)境質(zhì)量變化，確定環(huán)境質(zhì)量水平，為環(huán)境污染治理等工作提供基礎(chǔ)和保障。環(huán)境監(jiān)測(cè)工作通常包括背景調(diào)查、確定方案、優(yōu)化布點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)采樣、樣品運(yùn)送、實(shí)驗(yàn)分析、數(shù)據(jù)收集、分析綜合等過(guò)程。環(huán)境監(jiān)測(cè)服務(wù)公司在以上各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的二氧化碳可以通過(guò)調(diào)查方案的整體優(yōu)化，通過(guò)數(shù)據(jù)共享減少現(xiàn)場(chǎng)采樣調(diào)查的頻次，與環(huán)境咨詢類公司的共享合作，有利于整體碳排放的減量，檢測(cè)分析過(guò)程一次性完成，減少大型儀器的頻繁啟動(dòng)，檢測(cè)報(bào)告減少紙質(zhì)版的輸出等降低碳排放。

環(huán)境修復(fù)研究機(jī)構(gòu)圍繞污染監(jiān)測(cè)與評(píng)估、土壤污染治理與修復(fù)等領(lǐng)域開展環(huán)境保護(hù)與污染控制應(yīng)用技術(shù)研究，已在環(huán)境土壤修復(fù)領(lǐng)域形成了系列關(guān)鍵技術(shù)、成套處置裝備、修復(fù)藥劑、修復(fù)檢測(cè)等核心技術(shù)體系。在技術(shù)研究過(guò)程中，試驗(yàn)過(guò)程的碳排放可以有效通過(guò)優(yōu)化試驗(yàn)方案，改進(jìn)修復(fù)技術(shù)，提高修復(fù)過(guò)程中效率，進(jìn)而降低碳排放。

作為土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)鏈中核心環(huán)節(jié)，土壤修復(fù)工程應(yīng)放在土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)碳排放控制的首位，應(yīng)對(duì)修復(fù)工程中修復(fù)技術(shù)擇優(yōu)選擇，選擇低碳排放或負(fù)碳排放修復(fù)技術(shù)。調(diào)整后，土壤修復(fù)工程的碳排放量會(huì)減少90%以上，其變化趨勢(shì)由實(shí)線曲線增加轉(zhuǎn)變?yōu)橄仍黾雍鬁p少至穩(wěn)定趨勢(shì)（圖5，虛線曲線）。其次，對(duì)于土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)鏈中上游環(huán)節(jié)，應(yīng)對(duì)于碳排放量第二的環(huán)境監(jiān)測(cè)類企業(yè)與第三的環(huán)境咨詢類企業(yè)進(jìn)行碳減排控制，應(yīng)用5G新技術(shù)、視頻會(huì)議、數(shù)據(jù)共享等可以降低碳排放。對(duì)于環(huán)境修復(fù)工程、環(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、咨詢服務(wù)項(xiàng)目這三項(xiàng)的碳排放控制，使土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)中“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)可以快速實(shí)現(xiàn)。最后，對(duì)土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)鏈中下游行業(yè)，對(duì)于修復(fù)設(shè)備制造公司、修復(fù)藥劑制備公司以及研究中心等的碳排放進(jìn)行監(jiān)測(cè)，技術(shù)升級(jí)等，減少二氧化碳的釋放。通過(guò)對(duì)土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)鏈的三個(gè)環(huán)節(jié)的綜合控制，針對(duì)環(huán)境修復(fù)類企業(yè)的技術(shù)導(dǎo)向，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)環(huán)境檢測(cè)與咨詢服務(wù)類行業(yè)數(shù)據(jù)共享等使碳排放量可以在2030年前后達(dá)到峰值，2060年前達(dá)到碳中和。

圖6 土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)碳達(dá)峰碳中和路徑選擇

我國(guó)土壤修復(fù)行業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，發(fā)展較晚，修復(fù)技術(shù)本土化差。發(fā)達(dá)國(guó)家碳達(dá)峰是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的自然過(guò)程，進(jìn)入了后工業(yè)化階段或信息化階段，土壤修復(fù)發(fā)展對(duì)碳排放的增長(zhǎng)貢獻(xiàn)穩(wěn)定。我國(guó)目前尚未完成工業(yè)化進(jìn)程，GDP增長(zhǎng)仍依賴能源消費(fèi)的增長(zhǎng)，因此短時(shí)間內(nèi)我國(guó)土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)中碳中和要減少二氧化碳排放，同時(shí)要滿足土壤修復(fù)的社會(huì)需求。我國(guó)“雙碳”目標(biāo)的提出，使得我國(guó)環(huán)境修復(fù)工程需要及時(shí)改進(jìn)與選擇符合低碳發(fā)展的土壤修復(fù)技術(shù)，如生物技術(shù)、化學(xué)氧化技術(shù)、固化穩(wěn)定化等技術(shù)。保留部分熱脫附技術(shù)、氣相抽提技術(shù)等可以保證重污染土壤的修復(fù)。針對(duì)咨詢服務(wù)行業(yè)與環(huán)境檢測(cè)行業(yè)，推進(jìn)數(shù)據(jù)共享、5G技術(shù)、視頻會(huì)議，無(wú)紙化等措施可減少碳排放。針對(duì)我國(guó)土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)碳達(dá)峰碳中和路徑選擇可參考圖6。

04

結(jié)論

碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的提出，勢(shì)必對(duì)我國(guó)土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生不小的影響。從原來(lái)20世紀(jì)初引進(jìn)國(guó)外高效、快速的土壤修復(fù)技術(shù)、設(shè)備等，逐步發(fā)展適用于我國(guó)土壤特征的修復(fù)技術(shù)，采用碳排放少的土壤修復(fù)技術(shù)。2008~2016年，我國(guó)土壤修復(fù)項(xiàng)目以68%占比的污染介質(zhì)治理技術(shù)為主，污染介質(zhì)治理技術(shù)主要包括了熱脫附、氣相抽提、熱解、電滲析等高能耗技術(shù)，增加了“雙碳”目標(biāo)的壓力。為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，我國(guó)土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)將會(huì)從開始的高效率、高能耗修復(fù)技術(shù)轉(zhuǎn)向低碳排放、低能耗、綠色可持續(xù)修復(fù)技術(shù)。同時(shí)，隨著納米技術(shù)、零價(jià)鐵技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)等其他綠色可持續(xù)修復(fù)技術(shù)發(fā)展，土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)通過(guò)結(jié)合大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、5G物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)共享等跨學(xué)科、跨領(lǐng)域技術(shù)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)土壤修復(fù)行業(yè)的高效率，低成本、低碳排放，早日實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。