这个厉害了！军事污染场地治理修复管理与技术

1927—2016，今天是中国人民解放军建军89周年。战争年代，他们舍生忘死对抗侵略者，为我们战死沙场;现在，他们中很多人为我们守卫在艰苦的边疆;洪水、地震……天灾面前，他们总会挡在我们身前!致敬最可爱的中国人民解放军，节日快乐。

在保家卫国的同时，人民解放军历来高度重视包括污染场地治理修复在内的环境保护工作，认真研究借鉴先进国家污染场地，特别是污染物毒性大、污染严重和危害持久的军事污染场地的环境管理和技术经验。

1 美国前军事场地化学武器和爆炸物问题的产生

“前军事场地”是指曾作为战场、军事基地、训练场、军工厂等用途，但目前已关闭、转让或正在转让的场地。除在用的军事靶场和海上靶场外，美国国内有约4000处前军事场地，其中陆地军用靶场约1000万英亩。

1.1 化学武器场地

1.1.1 一战期间的化学武器场地

美国在第一次世界大战期间曾大力研制、生产和储备化学武器。在1917至1918年间，很多大学实验室都进行过化学武器研究，其中美利坚大学是当时美国最大的化学武器研究机构。在早期化学武器研究中，对实验中剧毒物质的处置非常随意，通常倾倒、掩埋、丢弃在实验室周边场地。美利坚大学试验站周边曾挖掘出大量的实验设施和未知毒剂。大规模毒性和布撒实验中，散布进入空气的毒剂最终沉降地面进人土壤。化学部队训练时会消耗大量的化学毒剂。化学炮弹如果未能正常引爆而又没有进行及时清理回收，就会被掩埋地下并逐渐被腐蚀而泄漏。早期的斯托克斯迫击炮流弹率约为50%，李文斯筒的哑弹率则为三分之一——两者都是早期的化学武器投送装置。

美国化学武器生产能力、储备量在一战末期达到顶峰。随着停战协定的突然签订，大量外运计划被取消，化学武器在仓库堆积，还有大量化学武器不断从海外战场运回来。另一方面，战后美国的化学战研究力量和化学部队被迅速裁撤，美利坚大学的化学战研究人员从1917年6月的2000人锐减至1919年7月的36人。化学战拨款和研究人员的锐减，致使化学武器研究停滞，甚至来不及为库存的化学武器制定详细安全的处置计划。大批实验设施，包括实验室内少量毒剂成品，被要求在短期内处置(通常是就地掩埋处置)。由于在战争中的作用下降，一战时存储的大量的芥子气、路易氏剂被直接掩埋或抛弃到海洋里——在彼时还没有安全可靠的焚烧或化学中和销毁途径。即便没有被立即处置，一战时期的炸弹在战后不久即被淘汰了。

1.1.2 二战期间及战后的化学武器场地

美国化学战研究中心在1920年成为陆军的一个永久部门。20世纪20年代到30年代间，埃奇伍德兵工厂曾大规模生产化学武器。美国在巴拿马运河、夏威夷和菲律宾群岛附近建立大量的化学武器仓库以作为防御措施。神经性毒剂在二战期间首次被合成。至1945年8月31日，美军武器库中共有134.37万枚化学炸弹，重量从10磅到2000磅不等，以1000磅级别的为主，还有6389座4.2英寸口径的化学迫击炮、1355万枚化学迫击炮弹和大量的化学发烟罐、发烟器、化学手榴弹和炸弹等。

库存的化学武器在二战后主要通过填埋、倾倒海洋和焚烧方式处置。到1994年，美国32个州的190块场地、哥伦比亚特区以及美属维尔京群岛都被怀疑掩埋有化学毒剂，其中29个属于不再由军队管理的前军事场地。掩埋的化学毒剂则包括芥子气、路易氏剂、神经性毒剂、全身中毒性毒剂以及窒息性毒剂，容器包括重达1吨的圆筒、55加仑的滚筒、航空炸弹、火箭弹等。

1.2 爆炸物场地

爆炸物场地随战争而生。未爆弹头掩埋在土壤中，随时可能爆炸。地雷未被触发或排除，就会形成高危险性的爆炸物场地。集束炸弹体积小、威力大，散布面积大，在靶场也经常可以找到未爆炸的“子弹”。弹药爆炸过程中，炸药组分燃烧不完全也会产生未爆弹药危害。在武器弹药研发、定型试验和军事训练中也会产生爆炸物场地。处理过期或淘汰弹药时会产生大量的未爆弹药。美国国内的前军事场地中大多数存在爆炸物问题。

一战后的20年间，枪械的发展导致许多弹药因过时而被处理。1930年前后导火线的改进和标准化，使更多枪械被淘汰，在此期间大量废弃的弹药被掩埋。罗斯福新政期间成立的美国民间资源保护队，曾被征召参与废旧弹药和化学武器的掩埋。对弹药仓库和弹药补给站来说，爆炸事故或炸弹丢失是难免的，因此弹药仓库周边也会有未爆弹药散布。

1.3 水下未爆弹药

水下未爆弹药既包括各种常规弹药，也包括化学弹药。射击训练或轰炸机投弹时，通常不会对水下未爆弹药进行回收。以10%的不良率估算，密歇根湖湖底有约10万枚未爆高射炮弹。曾作为轰炸机靶场的休伦湖，未爆弹药的总吨数超过了50万吨。水面舰艇、潜艇或军火运输船只发生事故或遭敌攻击而沉没时会形成大量水下未爆弹药。战后，大量的弹药被倾倒入海。1959-1962年期间，美国陆军曾将不少于11万加仑的桶装弹药、导火线、手榴弹和火箭弹头倒在苏必利尔湖。

海洋倾倒仍然是战后化学武器物质最“便捷”的处置方式。二战后，大部分在德国发现的硫芥子气都被倾倒进波罗的海。美英军队将缴获的17万吨德国芥子气和神经性毒剂倾倒在斯卡格拉克海峡，德国U型潜艇装满化学毒剂后被直接凿沉海底。倾倒也发生在美国海岸，至1972年美国国会禁止向海洋倾倒化学武器，已经有6400万磅的神经性毒剂和芥子气被倾倒在美国海域，西海岸和东海岸至少有26个化学武器海洋倾倒场。

2 前军事场地化学武器和爆炸物的危害

2.1 场地化学武器的危害

化学毒剂对人类的危害勿需多言，被废旧化学武器伤害的事件在美国时有发生。除了列入《禁止化学武器公约》清单的化学毒剂及前体，许多剧毒物质都曾作为备选毒剂进行试验或小规模装备，而这些物质名单都佚失了，即便对于经验丰富的分析化学家来说，对这些未知毒物的鉴定和分析都是极为困难的。

相比于未爆炸军火造成的外伤，低剂量的化学毒剂污染危害更深远。化学毒剂可以从土壤中蒸发而进入室内(尤其是在冬天地面冻结的地区)，或者进入饮用水和空气中，从而造成低剂量污染。神经病变、眼部损伤、癌症、提前衰老、性欲衰退、肺病、肝功能减退以及骨髓病变，都可能在长时间的低剂量毒剂暴露后出现。美利坚大学试验站一处化学毒剂掩埋点上修建的房屋，前后两住户都死于癌症，家庭所有的小孩都患有严重的皮肤疾病，当他们离开家庭去上大学后，这些皮肤病又都神奇地痊愈了，监测后发现土壤中砷含量高达1000ppm。

倾倒入海的化学武器，被飓风、海浪冲上海岸，仅在丹麦就至少有150名渔民被偶然打开的芥子气严重灼伤过。增稠芥子气在水下泄漏时，表面形成类似琥珀的壳层，能使内部毒剂保持长久的毒性，常被误认为琥珀而使捡拾者中毒。水底的化学毒剂也会直接灼伤水生生物。

2.2 爆炸物的危害

未爆弹药长期掩埋在土壤里，引信机构镑蚀，而且拆弹专家对于一战甚至更早期的引信并不熟悉，因此处理场地爆炸物危险极大。废旧弹药的危害性还在于其极度不稳定。叠氮化铅是一种常见的引信和导火线成分，当叠氮化铅被包裹在铜容器内(铜帽、雷管或引信)，有水汽时就会反应生成不稳定的叠氮化铜。一些美国内战时期的炮弹受到惯性驱动就可以爆炸。炸药渗漏后再结晶，不稳定性比炸药粉末高得多。

许多炸药和降解产物都是有毒的，如二硝基甲苯。美国有毒物质和疾病管理局曾公布了许多有毒性的炸药。美国国家职业安全和健康研究所发布了400多种化合物的毒性参数及致病类型，许多炸药就位列其中。未完全燃烧的弹药或未爆弹药弹体蚀穿后，弹药进入土壤或水中，毒害动植物或者通过食物链富集，最终危害人类，但许多弹药也可以作为植物的氮源促进植物生长。

2.3 水下未爆弹药的危害

水下未爆弹药经长时间腐蚀后变得非常敏感，在波浪、船舶、渔网、水下动物的扰动下，自爆经常发生。剧烈的水下爆炸会伤害鱼类及其他海洋生物，还会威胁水坝和航运安全。弹体蚀穿后，有毒的弹药以小孔释放，可造成周围水体的持续污染。水下炮弹能吸引水生生物聚集，导致污染物在水生生物体内富集。一些爆炸物和化学毒剂是致癌物，即使发生轻微的泄漏，污染物也能够逐步被放大污染食物链，达到伤害鱼类的剂量，特别是供人类消费的大鱼。水下炸药或化学毒剂还能导致珊瑚大面积的死亡从而破坏珊瑚礁生态系统。

3 美国前军事场地清理的技术路线

3.1 管理体系

军队既是前军事场地的责任主体，也是场地弹药处理的技术主体。美国环保署和陆军工程兵团制定了一系列的管理导则来规范军事场地化学武器和爆炸物的清理。环保署固体废弃物办公室2010年7月10日颁布了《环境保护署军火处置指南》。环保署颁布的《最终军事弹药规则》，以及环保署和国防部联合发布的《在已关闭、转让或转让中的靶场实施响应行动的管理法则》，为未爆弹药管理处置技术体系的建立完善提供了帮助。作为国家环境研究所的政府主导委员会，州际科技监管委员会得到了国防部的支持，还为美国环保协会提供资金。州际科技监管委员会拥有为处理轻武器靶场、未爆炸弹和高氯酸盐问题提供指导的团队，还负责处理一些广受关注的非军事污染物，如甲基叔丁基醚。

3.2 概念性场地模型

美国环保署提出的“三联系统”环境修复途径中，关键的一点是构建“概念性场地模型”。根据“三联系统”，概念性场地模型包含：历史记录、航拍图、毒性和暴露数据、场地污染物资料、地质资料、水文地质资料、居民、其他环境受体、场地发展的基础设施信息、专业推断等。实际应用中，应根据场地的特点对通用模式进行适当修改。以美利坚大学实验站场地为例，它位于饮用水库上游，修复之前已经变成人口稠密的居民区，该区域内存在未爆弹药及军械、爆炸物成分，包括被掩埋的化学毒剂，而作为一个研究和开发机构，在该实验站使用了大量化学物质，许多毒剂也是未知的，这些都是处理特定前军事场地时必须考虑的。

3.3 化学武器和爆炸物清理的技术路线

美国要开展场地弹药清理和化学毒剂销毁工作，费用估计约600-1000亿美元之间。对美利坚大学试验站化学武器和爆炸物的清理实践表明，包括了“档案调查(场地历史研究)/流行病学信息收集—物探调查—采样监测—挖掘清理”的清理路径是前军事场地化学武器和爆炸物评估和清理的合理技术路线。

3.3.1 档案调查与场地历史研究

美国许多军事场地是在一战甚至内战时期产生的，关于场地的范围、场地军事活动的详细资料已经遗失，或者有关资料被当事方——军队秘而不宣。对场地治理的推动很多时候是挤牙膏式的，可用的档案或资料信息，包括一切与场地有关的实验记录、报告、新闻报道、报通讯、预算项目、采购单、库存记录等，还包括与场地有关人员的回忆录、书籍、演讲、电话举报、工作照等，都能够提供场地范围和污染种类的重要信息，并最终迫使责任方不得不采取必要的修复措施。

军事场地的航拍图结合摄影测量学可以确定军事场地建筑物的功能和位置。根据不同年代航拍图中地面扰动的变化，可以找到弹着点、掩埋坑、试验壕等重要信息，从而指导物探调查和采样监测。化学毒剂对植被有抑制作用，而含氮炸药可以促进植被生长，根据航拍图或卫星照片中植被的对比，也可以找到某些化学武器或爆炸物的弹着点或掩埋地。

3.3.2 流行病学信息收集

流行病学调查可以提供污染的线索，也可以增加污染危害的证据权，推动场地的清理活动。流行病学信息既可来源于零星的居民投诉、新闻报道，也可以以大规模流行病学调查的形式展开。住在美利坚大学化学武器试验站场地的居民，有一例睾丸癌病例，还有一名婴儿出生时双脚畸形，据称孩子母亲怀孕时曾住在同一建筑物中。许多儿童都患有皮肤疾病，而在他们到外地上学或工作后这些疾病都奇怪地消失了，后来发现这些疾病可能与地表土壤中高浓度的砷有关——路易氏剂实验导致地表土壤砷高达3500ppm。

3.3.3 物探调查和弹药定位

场地弹药深埋地下，修复治理前首先需要通过物探调查确定场地的范围和弹药分布。铯蒸汽磁力仪、射频探测装备(常见的金属探测器)和脉冲感应装备可用于地下弹药的探测。在进行物探调查时，地理系信息系统、三维数据分析等软件的应用对地下异常物的调查定位能起到事半功倍的作用。对于可能埋有引信、雷管或电雷管的场地，应该慎用射频探测装置以避免引爆地下爆炸物。探测装置的应用会受到地貌、地形的限制。在历史信息、卫片解读的基础上，对可能的未爆弹药区域进行概查，然后对高密度区域进行重点详查。场地详查一般采取从外围到中心的同心圆法进行。水底没有岩石时，可用使用高精度拖曳式声纳和侧扫声纳对水下炮弹进行搜寻，在浅海区域，潜水员也可以借助潜水推进器来寻找水下炮弹。

3.3.4 采样监测

采样监测对污染的范围和污染物种类可以形成有效的补充。采集的样品包括土壤、水样(地表水、地下水)、生物(植物和动物)。检测目标物包括各种爆炸物及其降解产物(包括现有和试验弹药)、化学毒剂及其降解产物(包括列装的化学毒剂以及试验过的各种毒剂)。检测目标物的多样性对熟练的分析化学专家仍然是一种挑战，因为许多目标物并不出现在常规的检测清单上，缺少标准的监测方法和标准物质。

采样点的布设对于污染范围、种类和污染方式的确认具有极端重要的意义。对重点区域的表层土壤采样，一般采取网格法进行。军事场地的表层污染一般是不均匀的，特别是现代武器的密集度很好，弹着点集中，网格过于稀疏则有可能错过污染区域造成误判。

3.3.5 挖掘清理

未爆弹药或化学武器的挖掘清理，必需由具有弹药处理经验的军方专业人员完成。挖掘时一般应避免大型机械的运用，并与弹体保持必要的安全距离，水流冲刷使弹体逐渐暴露是一种可行的挖掘方法。遥控机器人在弹药挖掘清理中具有巨大的潜力。未爆弹药的分类，是化学弹药还是普通弹药，直接关系到弹药的挖掘和处置方式，可以借助脉冲中子鉴定和X射线检查来进行。

对单个老旧弹药一般就地引爆，建筑物或人员密集区的地下弹药，可挖掘后移动至空旷地引爆。地下未爆弹药不宜进行长途运输转移。发生泄漏的化学弹药，需要对化学弹和周围土壤进行整体包裹后在受控的密闭空间进行处理，必要时还需要对外围土壤进行检测分析以确认需要处理的土壤范围。处理化学弹药时，通常采用高速水射流切割弹壳，取出化学毒剂以进行焚烧或中和处理，弹体在消毒后则按照一般弹药进行处理。老旧的化学炮弹可能已经蚀穿，应将其包裹在泡沫或木炭粉中进行移动和处理。

发烟弹和一些燃烧弹、毒气炮弹蚀穿后会与空气发生放热反应并引爆弹药。这些炮弹在被移动前必须包裹在泡沫中，浸入水中或装入容器中。如果爆炸物泄露或化学武器造成了大面积污染而不可能将面源污染完全移除时，还需针对清理后可能的暴露场景进行必要的健康风险评估。

3.3.6 人员防护

在物探调查、土壤采样、挖掘清理的过程中，人员安全始终是第一位的。对含有爆炸性填充物的化学弹体的清理来说，防护装备还很不完善，A级防护服是必需的，受到重量限制不能使用自主呼吸装备时，可以使用B级防护服。使用金属探测器调查靶场时可以不使用A级防护服。使用B级装备时，有机蒸气过滤罐一般比较适合，但一些蓖麻毒素和亚当氏剂可以以粉尘形式存在，因此最好使用高效颗粒空气过滤器。砷化氢、锑化氢和其他金属氢化物则最好使用金属烟尘过滤罐。同时存在化学毒剂弹和破片杀伤炮弹时，可以在凯夫拉防弹服下穿上化学防毒衣。当化学毒剂弹的可能性很小时，可以在凯夫拉防弹服下穿件活性炭衬里衣服。

4 对我国军事场地修复的启示和借鉴

4.1 我国的军事场地修复需求

日本遗弃化学武器污染场地是我国面临的一类特殊污染场地。日军侵华期间曾在我国储备大量的化学和生物武器，并曾大规模对我军民使用。日本投降后，为销毁证据，日军将大量未使用的化学武器就地掩埋或抛弃。迄今为止，陆续在我国19个省(自治区)发现了日本遗弃化武，最保守估计各类化学弹药达几十万枚(件)。这些掩埋近70年的化学弹药大多已经严重镑蚀泄漏，对土壤和地下水造成严重污染，居民被化武伤害的事件也时有发生。

在近代发生的历次战争中，不可避免地在战场遗留下大量的未爆弹药，未爆弹药的发现时有报道。在长期的训练、废旧弹药销毁处置或大量军工产品的生产、储存、使用过程中，也会导致场地受到爆炸物的污染问题，哑弹、未爆弹、地雷未进行及时清理处置而留在土壤中也有可能造成场地污染，都需要进行及时的清理和修复。

4.2 美国经验的启示和借鉴

目前，土壤和场地污染在欧美发达国家普遍受到重视并逐渐得到控制和修复。我国场地调查和修复才刚刚起步，导则与标准体系正在逐步完善，技术体系与欧美存在较大差距，尚处于引进和借鉴阶段。就军事污染场地而言，相比美国的军事场地管理现状，我国在军事场地监管和修复运作机制还存在很大差距。上世纪90年代以来，我国启动了日遗化武的挖掘与清理工作，经过多年的努力已经在化学武器定位挖掘、销毁排放的环境安全标准等方面建立了相对完善的技术体系，但在挖掘后遗留土壤的监测评估、修复技术方面还有待进一步完善和丰富。美国在化学武器和爆炸物的清理方面的最新技术路线和管理经验，值得我们在军事场地和其他化工场地的清理和修复中借鉴。

参考文献

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作者单位：国民核生化灾害防护国家重点实验室;解放军环境科学研究中心

原标题：美国前军事场地化学武器和爆炸物的清理——技术、经验与启示