固體廢棄物再生料用于道路工程的環(huán)境影響評價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)

何昌軒，過震文，徐 斌

（上海市市政規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海市 200031）

0 引言

將固體廢棄物再生材料作為道路建設(shè)材料使用，具有降低成本、改善鋪面或鋪裝性能的優(yōu)勢，但再生材料要確保應(yīng)用過程中不會引發(fā)長期的負(fù)面影響，如污染物、毒性化學(xué)品向土壤和地下水中浸出。

道路工程路表與空氣和雨水相接觸，路基與土壤和地下水相接觸，因此無論是對大氣還是對地表水體和地下水體，抑或土壤本身，都存在污染的可能。不同于其他土木工程的局域性，道路工程是線性延伸的，一條道路就可能接觸極為不同的周邊環(huán)境，可能經(jīng)過環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)一般的工業(yè)園區(qū)，也可能經(jīng)過環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)較高的生態(tài)區(qū)，還可能經(jīng)過環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)極高的飲用水源區(qū)和糧食作物種植區(qū)。不同的區(qū)域有著不同的環(huán)境控制標(biāo)準(zhǔn)，也就有著道路工程中固體廢棄物再生料使用的不同對策。即便在道路工程的縱斷面上，不同結(jié)構(gòu)層也存在著不同的暴露環(huán)境。固體廢棄物再生料用于道路工程可能具有多重污染源的角色，所以需要進(jìn)行全面的環(huán)境評價(jià)。

1 國外再生材料用于道路工程的環(huán)境評價(jià)方法

再生材料環(huán)境影響的研究都是基于對地表和地下水潛在影響的評估。通常是采用毒性浸出試驗(yàn)評估材料可能的環(huán)境影響，尤其是針對潛在的水影響篩選出污染源，所有潛在的短期和長期負(fù)面影響中，基本都與地表水和土壤的污染相關(guān)。在歐洲，Hjelmar、van der Sloot、Dijkstra和 Kosson 等人開展了再生建材環(huán)境影響相關(guān)研究。在美國，交通運(yùn)輸部高速道路管理委員會也建立了以評估傳統(tǒng)、再生或廢棄物再生材料對道路附近地表水和土壤環(huán)境影響的框架，在這個(gè)框架中詳盡考慮了再生材料的工程性能因素和環(huán)境性能因素，但并未提供具體的評估標(biāo)準(zhǔn)。

1.1 歐盟評價(jià)方法

環(huán)境性能評價(jià)應(yīng)基于污染物在使用環(huán)境中浸出與遷移規(guī)律，而不是簡單的自身含量。Hjelmar早在2001年已經(jīng)討論了再生建材使用過程環(huán)境影響評估程序，這一程序遵循了歐洲前標(biāo)準(zhǔn)ENV 12920（ENV 1997），確定了特定條件下廢棄物中污染物浸出環(huán)境影響的評價(jià)程序（見圖1），主要是聚焦于表征廢棄物中污染物浸出和釋放機(jī)制，并模擬其通過環(huán)境介質(zhì)向受體遷移的特性。所提出的程序具有場地特性，需要所使用材料的理化特性數(shù)據(jù)、道路構(gòu)造的形狀和尺寸、建設(shè)地特定地形的巖土工程、水文學(xué)以及氣候數(shù)據(jù)等。該方法同時(shí)要求模擬水在材料中的遷移特征、污染物遷移規(guī)律，以及污染物通過環(huán)境介質(zhì)的衰減規(guī)律等。盡管ENV 12920未給出具體的浸出測試程序，但所用浸出試驗(yàn)應(yīng)能反映現(xiàn)場的滲透和擴(kuò)散控制等浸出機(jī)制。

圖1 ENV 12920中關(guān)于廢棄物中污染物浸出的環(huán)境影響評估程序

1.2 美國交通運(yùn)輸管理研究委員會方法

根據(jù)美國國家合作道路研究計(jì)劃（NCHRP），1996年交通運(yùn)輸管理委員會承擔(dān)了道路建設(shè)與修補(bǔ)材料環(huán)境影響的全面研究。該研究考慮了有機(jī)和無機(jī)污染物的影響，開發(fā)了評價(jià)道路建材的方法。圖2簡要介紹了美國交通運(yùn)輸管理委員會提出的用于道路建設(shè)的再生材料毒性評價(jià)程序。評價(jià)程序中規(guī)定首先通過數(shù)據(jù)庫檢索觀察所使用的再生材料是否已經(jīng)被評定過毒性風(fēng)險(xiǎn)，如果數(shù)據(jù)庫里有足夠可用的數(shù)據(jù)，則無須開展額外的實(shí)驗(yàn)室測試。已經(jīng)用于實(shí)體工程使用的建設(shè)材料，一般都是經(jīng)歷了重要的實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場試驗(yàn)，以確保該再生材料滿足工程性能和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)等要求。個(gè)別情況下如高爐礦渣、再生瀝青鋪裝和粉煤灰則需要依據(jù)專門的試驗(yàn)方法和規(guī)范，確立這些材料在工程上的使用標(biāo)準(zhǔn)。如果數(shù)據(jù)庫里無足夠可用的數(shù)據(jù)，則將嚴(yán)格進(jìn)行浸出、水生態(tài)等試驗(yàn)，以便掌握其全面毒性風(fēng)險(xiǎn)信息。

圖2 NCHRP用于道路建設(shè)的再生材料毒性評價(jià)程序

2 室內(nèi)評價(jià)固體廢棄物產(chǎn)品在道路環(huán)境中污染物浸出的試驗(yàn)方法

室內(nèi)浸出模擬需要考慮現(xiàn)場的水文學(xué)條件，如淹沒或者滲透、緩慢滲透（受溶解度的控制）還是快速滲透（受質(zhì)量傳遞或質(zhì)量擴(kuò)散的控制）；釋放控制參數(shù)的源性質(zhì)，如pH值、電導(dǎo)率EC、氧化還原勢、溶解有機(jī)物等；底層土壤與地下水中釋放組分的行為。

浸出試驗(yàn)可分為兩大類：一類是平衡試驗(yàn)（pH值受控情況下的批量浸出）；另一類是非平衡試驗(yàn)（不同流速下水的柱浸出以及整體材料的表面浸出）。批量浸出試驗(yàn)?zāi)M了平衡條件下的浸出行為（也即在指定的pH值、溫度和液固比下，某一組分將被浸出的濃度），而柱滲透試驗(yàn)提供了表面不斷更新條件下浸出速率（濃度與時(shí)間的關(guān)系）的累積釋放數(shù)據(jù)。柱試驗(yàn)的模擬比批量試驗(yàn)（批量試驗(yàn)主要是浸出“潛力”的一種度量）更接近現(xiàn)場條件，但更難實(shí)施。整體試驗(yàn)（有時(shí)被稱為槽試驗(yàn)或平板試驗(yàn)）確定了在明確的表面積下的浸出速率，此時(shí)跨固/液邊界的質(zhì)量傳遞控制了浸出或通量率。這樣的試驗(yàn)適合于成型材料，如不透水的混凝土板。

3 道路工程固體廢棄物資源化利用環(huán)境影響評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

污染物濃度的響應(yīng)及相關(guān)危險(xiǎn)可以基于暴露其中的人體每日最大許可的攝取量，以及對生態(tài)系統(tǒng)無影響的濃度數(shù)據(jù)分為三個(gè)水平。

（1）水平1：土地用途敏感的地區(qū)。應(yīng)將材料組成與土壤本底質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，如果材料組成超過了土壤本底質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)范圍，則應(yīng)按水平2繼續(xù)評估。

（2）水平2：確定實(shí)際暴露質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并與材料組成進(jìn)行比較。這一水平考慮了目前或?qū)淼木植織l件和土地用途。確定實(shí)際暴露場景時(shí)，用平衡分割方法模擬具體場景下的遷移和暴露狀況，聚焦點(diǎn)是污染物的濃度，而不是總負(fù)荷。超過這些標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，需要相應(yīng)的補(bǔ)救措施，或?qū)嵤└鼮樵敿?xì)的水平3評估。

（3）水平3：對現(xiàn)場實(shí)施監(jiān)測，并展開更深層的研究，以獲取場地實(shí)際的環(huán)境影響。還必須考慮其他因素，如污染物的生物可用度和可降解性。水平2和水平3包括了長期效應(yīng)。

4 道路工程固體廢棄物產(chǎn)品環(huán)境污染的預(yù)防措施

道路工程固體廢棄物產(chǎn)品環(huán)境污染的預(yù)防措施可基于源頭控制和路徑控制?；谠搭^的控制措施包括源頭上或場地上材料的處理。有些材料可塑堆存放一段時(shí)間被稱為老化。鋼渣的老化使得未消化的石灰得以水合，防止使用過程的膨脹，同時(shí)使得pH值從高堿性降低到中性附近，從而改善了浸出特性。但并不是所有材料都適合這一方法，因?yàn)橛行┎牧系牧W(xué)性質(zhì)可在老化過程中衰變。基于源頭的控制措施經(jīng)驗(yàn)有限，因此其環(huán)境效率或經(jīng)濟(jì)效率很難估計(jì)。目前使用的大多數(shù)控制措施都是基于路徑的，基于路徑保護(hù)性措施的目的是降低入滲水的數(shù)量，從而降低污染物進(jìn)一步進(jìn)入環(huán)境中的數(shù)量。

5 結(jié)語

本文介紹了固體廢棄物再生料用于道路工程的環(huán)境影響評價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)，得出如下結(jié)論：

（1）對歐盟評價(jià)方法和美國交通運(yùn)輸管理研究委員會方法進(jìn)行了詳細(xì)的梳理，再生材料環(huán)境影響的研究都是基于對地表和地下水潛在影響的評估，同時(shí)考慮了再生材料的工程性能因素和環(huán)境性能因素。

（2）柱試驗(yàn)的模擬比批量試驗(yàn)更接近現(xiàn)場條件，但更難實(shí)施；整體試驗(yàn)適合于成型材料。

（3）污染物濃度的響應(yīng)及相關(guān)危險(xiǎn)可以基于暴露其中的人體每日最大許可攝取量以及對生態(tài)系統(tǒng)無影響的濃度數(shù)據(jù)分為三個(gè)水平：水平1與土壤本底質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，水平2和水平3包括了長期效應(yīng)。

（4）道路工程固體廢棄物產(chǎn)品環(huán)境污染的預(yù)防措施可基于源頭控制和路徑控制。