固体废弃物再生料用于道路工程的环境影响评价方法和标准

何昌轩，过震文，徐 斌

（上海市市政规划设计研究院有限公司，上海市 200031）

0 引言

将固体废弃物再生材料作为道路建设材料使用，具有降低成本、改善铺面或铺装性能的优势，但再生材料要确保应用过程中不会引发长期的负面影响，如污染物、毒性化学品向土壤和地下水中浸出。

道路工程路表与空气和雨水相接触，路基与土壤和地下水相接触，因此无论是对大气还是对地表水体和地下水体，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，道路工程是线性延伸的，一条道路就可能接触极为不同的周边环境，可能经过环境标准一般的工业园区，也可能经过环境标准较高的生态区，还可能经过环境标准极高的饮用水源区和粮食作物种植区。不同的区域有着不同的环境控制标准，也就有着道路工程中固体废弃物再生料使用的不同对策。即便在道路工程的纵断面上，不同结构层也存在着不同的暴露环境。固体废弃物再生料用于道路工程可能具有多重污染源的角色，所以需要进行全面的环境评价。

1 国外再生材料用于道路工程的环境评价方法

再生材料环境影响的研究都是基于对地表和地下水潜在影响的评估。通常是采用毒性浸出试验评估材料可能的环境影响，尤其是针对潜在的水影响筛选出污染源，所有潜在的短期和长期负面影响中，基本都与地表水和土壤的污染相关。在欧洲，Hjelmar、van der Sloot、Dijkstra和 Kosson 等人开展了再生建材环境影响相关研究。在美国，交通运输部高速道路管理委员会也建立了以评估传统、再生或废弃物再生材料对道路附近地表水和土壤环境影响的框架，在这个框架中详尽考虑了再生材料的工程性能因素和环境性能因素，但并未提供具体的评估标准。

1.1 欧盟评价方法

环境性能评价应基于污染物在使用环境中浸出与迁移规律，而不是简单的自身含量。Hjelmar早在2001年已经讨论了再生建材使用过程环境影响评估程序，这一程序遵循了欧洲前标准ENV 12920（ENV 1997），确定了特定条件下废弃物中污染物浸出环境影响的评价程序（见图1），主要是聚焦于表征废弃物中污染物浸出和释放机制，并模拟其通过环境介质向受体迁移的特性。所提出的程序具有场地特性，需要所使用材料的理化特性数据、道路构造的形状和尺寸、建设地特定地形的岩土工程、水文学以及气候数据等。该方法同时要求模拟水在材料中的迁移特征、污染物迁移规律，以及污染物通过环境介质的衰减规律等。尽管ENV 12920未给出具体的浸出测试程序，但所用浸出试验应能反映现场的渗透和扩散控制等浸出机制。

图1 ENV 12920中关于废弃物中污染物浸出的环境影响评估程序

1.2 美国交通运输管理研究委员会方法

根据美国国家合作道路研究计划（NCHRP），1996年交通运输管理委员会承担了道路建设与修补材料环境影响的全面研究。该研究考虑了有机和无机污染物的影响，开发了评价道路建材的方法。图2简要介绍了美国交通运输管理委员会提出的用于道路建设的再生材料毒性评价程序。评价程序中规定首先通过数据库检索观察所使用的再生材料是否已经被评定过毒性风险，如果数据库里有足够可用的数据，则无须开展额外的实验室测试。已经用于实体工程使用的建设材料，一般都是经历了重要的实验室和现场试验，以确保该再生材料满足工程性能和环境标准等要求。个别情况下如高炉矿渣、再生沥青铺装和粉煤灰则需要依据专门的试验方法和规范，确立这些材料在工程上的使用标准。如果数据库里无足够可用的数据，则将严格进行浸出、水生态等试验，以便掌握其全面毒性风险信息。

图2 NCHRP用于道路建设的再生材料毒性评价程序

2 室内评价固体废弃物产品在道路环境中污染物浸出的试验方法

室内浸出模拟需要考虑现场的水文学条件，如淹没或者渗透、缓慢渗透（受溶解度的控制）还是快速渗透（受质量传递或质量扩散的控制）；释放控制参数的源性质，如pH值、电导率EC、氧化还原势、溶解有机物等；底层土壤与地下水中释放组分的行为。

浸出试验可分为两大类：一类是平衡试验（pH值受控情况下的批量浸出）；另一类是非平衡试验（不同流速下水的柱浸出以及整体材料的表面浸出）。批量浸出试验模拟了平衡条件下的浸出行为（也即在指定的pH值、温度和液固比下，某一组分将被浸出的浓度），而柱渗透试验提供了表面不断更新条件下浸出速率（浓度与时间的关系）的累积释放数据。柱试验的模拟比批量试验（批量试验主要是浸出“潜力”的一种度量）更接近现场条件，但更难实施。整体试验（有时被称为槽试验或平板试验）确定了在明确的表面积下的浸出速率，此时跨固/液边界的质量传递控制了浸出或通量率。这样的试验适合于成型材料，如不透水的混凝土板。

3 道路工程固体废弃物资源化利用环境影响评价标准

污染物浓度的响应及相关危险可以基于暴露其中的人体每日最大许可的摄取量，以及对生态系统无影响的浓度数据分为三个水平。

（1）水平1：土地用途敏感的地区。应将材料组成与土壤本底质量标准进行比较，如果材料组成超过了土壤本底质量标准范围，则应按水平2继续评估。

（2）水平2：确定实际暴露质量标准，并与材料组成进行比较。这一水平考虑了目前或将来的局部条件和土地用途。确定实际暴露场景时，用平衡分割方法模拟具体场景下的迁移和暴露状况，聚焦点是污染物的浓度，而不是总负荷。超过这些标准时，需要相应的补救措施，或实施更为详细的水平3评估。

（3）水平3：对现场实施监测，并展开更深层的研究，以获取场地实际的环境影响。还必须考虑其他因素，如污染物的生物可用度和可降解性。水平2和水平3包括了长期效应。

4 道路工程固体废弃物产品环境污染的预防措施

道路工程固体废弃物产品环境污染的预防措施可基于源头控制和路径控制。基于源头的控制措施包括源头上或场地上材料的处理。有些材料可塑堆存放一段时间被称为老化。钢渣的老化使得未消化的石灰得以水合，防止使用过程的膨胀，同时使得pH值从高碱性降低到中性附近，从而改善了浸出特性。但并不是所有材料都适合这一方法，因为有些材料的力学性质可在老化过程中衰变。基于源头的控制措施经验有限，因此其环境效率或经济效率很难估计。目前使用的大多数控制措施都是基于路径的，基于路径保护性措施的目的是降低入渗水的数量，从而降低污染物进一步进入环境中的数量。

5 结语

本文介绍了固体废弃物再生料用于道路工程的环境影响评价方法和标准，得出如下结论：

（1）对欧盟评价方法和美国交通运输管理研究委员会方法进行了详细的梳理，再生材料环境影响的研究都是基于对地表和地下水潜在影响的评估，同时考虑了再生材料的工程性能因素和环境性能因素。

（2）柱试验的模拟比批量试验更接近现场条件，但更难实施；整体试验适合于成型材料。

（3）污染物浓度的响应及相关危险可以基于暴露其中的人体每日最大许可摄取量以及对生态系统无影响的浓度数据分为三个水平：水平1与土壤本底质量标准进行比较，水平2和水平3包括了长期效应。

（4）道路工程固体废弃物产品环境污染的预防措施可基于源头控制和路径控制。