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地理科学 >

2019 , Vol. 39 >Issue 6: 886 - 897

DOI: https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2019.06.003

地理学视角下的城市棕地研究综述与展望

  • 宋飏 1 ,
  • 张新佳 1 ,
  • 吕扬 1 ,
  • 王士君 1 ,
  • 林慧颖 2
展开
  • 1. 东北师范大学地理科学学院,吉林 长春130024
  • 2. 长春工业大学艺术设计学院,吉林 长春130012

宋飏（1978-）,女,吉林长春人,博士,高级工程师,主要研究方向为城市地理学与城乡区域规划。E-mail:

收稿日期: 2018-07-20

  要求修回日期: 2018-11-15

  网络出版日期: 2019-06-10

基金资助

国家自然科学基金项目(41630749)

国家自然科学基金项目(41301169)

国家自然科学基金项目(51741801)

国家社会科学基金项目(17BJl051)

中央高校基本科研业务费专项资金团队项目资助(1709103)

版权

版权所有，未经授权，不得转载、摘编本刊文章，不得使用本刊的版式设计。
收起

Review and Prospects on Urban Brownfield Research from a Geographical Perspective

  • Song Yang 1 ,
  • Zhang Xinjia 1 ,
  • Lyu Yang 1 ,
  • Wang Shijun 1 ,
  • Lin Huiying 2
Expand
  • 1. School of Geographical Sciences, Northeast Normal University, Changchun 130024, Jilin, China
  • 2. School of Art and Design, Changchun University of Technology, Changchun 130012, Jilin, China

Received date: 2018-07-20

  Request revised date: 2018-11-15

  Online published: 2019-06-10

Supported by

National Natural Science Foundation of China(41630749)

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Fundamental Research Funds for the Central Universites(1709103)

Copyright

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Fold

摘要

快速城市化背景下,城市棕地频现并已成为工业化与城镇化过程中的“毒瘤”。针对城市棕地研究空间视角缺乏和新型城镇化对老工业基地“改造更新与保护修复”的实践需要,在明确城市棕地基本概念和内涵的基础上,基于CiteSpace对2001~2017年Web of Science和CNKI期刊引文数据库中关于棕地研究的461篇英文和244篇中文文献,分析其发文数量、年度前沿热点、关键词、研究学科等知识图谱,梳理城市棕地空间识别方法、GIS空间数据库、评估体系、污染治理技术、景观规划设计、再利用机制及政策等方面的现有研究,提出地理学视角下的棕地再利用研究展望,即构建多学科交融的城市棕地研究框架、重视地理学视角下的棕地研究热点、完善统一的棕地概念体系、挖掘棕地空间识别方法及建立数据库、强化棕地再开发综合评价方法及指标体系构建、深入研究棕地再生模式与规划设计、注重典型城市和典型棕地再开发的实践研究。

关键词： 城市棕地; 综述; 展望; 地理学视角

本文引用格式

宋飏 , 张新佳 , 吕扬 , 王士君 , 林慧颖 . 地理学视角下的城市棕地研究综述与展望[J]. 地理科学, 2019 , 39(6) : 886 -897 . DOI: 10.13249/j.cnki.sgs.2019.06.003

Abstract

The rapid urbanization and de-industrialization process has produced many under-utilized or abandoned industrial and commercial properties, commonly referred to as brownfield. A brownfield is a property, the expansion, redevelopment, or reuse of which may be complicated by the presence or potential presence of a hazardous substance, pollutant, or contaminant. Urban brownfield sites have frequently appeared and become ‘cancers’ in China. Cleaning up and reinvesting in these properties could increase local tax bases, facilitate job growth, utilize existing infrastructure, take development pressures off from undeveloped open land, improve and protect the environment. Despite these advantages, brownfield reclamation faces significant obstacles due to high clean up costs, insufficient investment resources, uncertain timelines and liability associated with contaminated properties. The importance of sustainable brownfield regeneration has recently been heightened by factors. However, this is a complex and multifaceted issue, since many existing brownfield sites not only present environmental challenges, but also raise issues of environmental justice and social equity. Urban brownfield is also a major forefront scientific problem, a weak research field need to be strengthened, and one of the greatest challenges for municipal planners and developers. In view of the lack of the spatial perspective and the practical needs of new-type urbanization to renovate and protect in the old industrial bases of China, this paper defines the basic definition and intension of urban brownfield, draws and analyzes the atlas of research hotpots, keywords, major research subjects on brownfield, taking the 461 related literatures on ‘Web of Science’ and the 244 related literatures on ‘CNKI（China National Knowledge Infrastructure）’ from 2001 to 2017 as subjects by using CiteSpace. It is the hotspots and main contents of heavy metal, sustainability, brownfield redevelopment, management, remediation, urban brownfield, and landscape architecture on the research of brownfiled. We review the present research on the method of identification, GIS database, assessment system, reconstruction technology, landscape planning and design , mechanism and policies, typical cases of brownfield. Also, this paper provides a framework of multidisciplinary integration and prospects on urban brownfield from a geographical perspective. In the future, efforts need to be made to establish a unified conceptual framework, pay attention to the hotspots of brownfield research from a geographical perspective, mining methods of identifying brownfield, build a GIS database, construct a comprehensive assessment mode, further study the model and planning of brownfield reuse, take a case study of particular cities and particular brownfield sites .

Key words： urban brownfield; review; prospects; a geographical perspective

棕地（Brownfield）一词最早出现在1980年12月美国国会通过的《综合环境响应、补偿与责任法案》（CERCLA,Comprehensive Environmental Response, Compensation and Liability Act,也称“超级基金”Superfund Act）中,该法案是美国环保局（EPA,Environment Protetion Agency）在整治腊夫运河（Love Canal）过程中由公众呼吁催生的一项法案,用于资助无法确定责任承担方或责任承担方负担不起清理费用的地块清污和再利用。中国从20世纪80年代开始进入快速城市化阶段,随着产业结构的调整、“退二进三”的实施、采矿枯竭、以及一些重度污染企业为寻求更优区位所进行的搬迁,使得多数城市尤其是矿业城市及东北地区的老工业城市,产生大量的、可资再利用再开发的棕地（如采煤塌陷地、石油采空区、旧厂区、仓库、堆栈等）。棕地是工业化进程的产物,通常位于城市中区位较好、商业价值较高的黄金地段,在许多发达国家与发展中国家都普遍存在[1,2,3,4]。据EPA估算,美国目前有超过45万块棕地[5]。中国更有相当数量的棕地存在,且多数位于城市核心地带,工矿业废弃地土壤环境问题突出[6]。改造棕地具有缓解环境压力、缓和城市用地紧张、控制城市蔓延、刺激经济增长等诸多功效,但棕地再开发过程中由于对污染物没有足够认识而不加清理（clean up）或者对污染物处理不当,会引发如常州外国语学校学生急性中毒[7]等诸多城市健康问题。新型城镇化发展对老工业基地“改造更新与保护修复”的实践,要求不断加强棕地基础研究和更新改造力度。目前中国关于棕地改造还没有形成统一的部门管理体系,棕地改造的法律法规和国家标准还不健全,切实加强棕地基础研究和再生模式的实践探索,不但切中党的十九大报告、健康中国、“土十条”（《土壤污染防治行动计划》）、新型城镇化等多项国家战略需求,更是全面建设小康社会和城市更新改造的迫切需要。
城市棕地是学科前沿的重大科学问题和亟待加强的薄弱研究领域。棕地是当前城市规划、土地经济、公共政策等学科研究的热点问题,是近年来发达国家在经历城市经济转型后再复兴时关注的重要议题,多个国家为此制订了专门的国家层面的行动计划。国外近年来关于棕地的研究大幅度增长,内容主要集中于场地修复[8]、经济措施、政策市场[9,10,11]、污染物处理、规划意义[12]、环境风险评估、赔偿责任[13,14,15]、地块景观规划等,案例选择多为美国密歇根州、加拿大多伦多、德国鲁尔区莱比锡市、英国曼彻斯特等地。国内研究相对处于国外经验介绍和各学科分散的初步研究阶段,如何更加有效地识别棕地、建立区域或城市尺度的棕地数据库,如何更优地评价棕地再利用的综合效益和环境风险[16],如何选择最佳的棕地再生模式,如何筹措资金进行场地整理,如何进行场地规划等诸多学术和实践问题,都足够引起学术界及相关管理部门的高度重视和深入研究。本文在搜集和阅读大量国内外文献的基础上,辨析城市棕地概念,总结城市棕地研究知识图谱,梳理城市棕地主要研究进展,提出城市棕地的多学科研究框架,指出地理学视角下城市棕地的重点研究内容,以期丰富和深化地理学视角下的城市棕地研究,有利于形成符合中国特点的城市棕地研究理论框架,从而为中国棕地再开发、土地整理和社会经济可持续发展提供直接的科学依据。

1 城市棕地概念及辨析

1.1 基本概念

棕地（Brownfield）在1980年美国“超级基金”法案中被定义为“废弃、闲置或未被充分利用的工业或商业用地,由于受到实际或潜在的污染而使其扩建或重建变得复杂”,之后又逐渐修改完善[17],且多国在实际工作中均给出明确定义,如表1。虽然这些国家的定义各有侧重,但均体现了棕地相同的特征,即： ① 存在现实或潜在污染;② 属于已被开发过的用地;③ 属于废弃地块;④ 用地性质涉及工业、商业、仓储、基础设施、交通设施等。在此基础上,适宜开发利用的城市棕地又应同时具备以下特征,即： ① 对其开发可带来一定的经济利益;② 对其开发可有效改善当地生态环境;③ 地块具备可再开发利用条件（污染可被修复、基底条件满足开发需求）。本文认为,城市棕地是指处于废弃、闲置或未被充分利用的、具有实际或潜在污染的城市用地,一般涉及采矿地、工业用地、商业用地、仓储用地、市政设施用地及交通设施用地等。
表1 世界主要国家对棕地概念的定义

Table 1 Definition of brownfield in the world

国家 定义 来源
美国 废弃、闲置或未被充分利用的工业或商业用地,由于受到实际或潜在的污染而使其扩建或重建变得复杂。 美国环保局EPA[18],2002年
加拿大 废弃的、空置的、被遗弃或未充分利用的商业、工业用地或公共财产。虽然地块之前的用途使其对公共健康和安全造成一定现实或潜在的危害,但该地块仍具有一定的再利用潜力。 加拿大城市联盟[19],2009年
英国 先前使用的土地（previously used land）,指正在或曾经被已经开发的住宅及任何相关的地面基础设施永久占据的土地。 英国社区与地方政府[20],2011年
德国 受到场地和周围土地的前用途影响的场地;被遗弃和未充分利用;可能有真实或感知的污染问题;主要在发达的城市地区;并要求进行干预,使其恢复有益使用。 联邦建筑和区域规划办公室（BBR）[21],2005年
日本 由于现实或潜在存在的污染,使得其内在价值未利用或未充分利用的土地。 日本环保部[22],2007年
欧盟 强调棕地主要在发达城市地区,需要干预才能利用,棕地具有5个特点,即被遗弃或未充分利用的;受土地以前的利用方式和周围利用状况的影响;可能存在现实的或潜在的污染问题;主要在发达的城市地区;需要干预才能被重新利用。 棕地和经济再生网络协调行动CABERNET[23],2005年

1.2 概念辨析

城市棕地的概念与城市废弃地、城市闲置地和城市污染土地,既有一定联系又有所不同。① 城市废弃地（Urban waste land）,是指城市内部由于人类活动产生的,目前处于被遗弃、闲置、或未被完全利用状态下的,需经过治理才可恢复使用功能的土地。棕地用地性质主要涉及工业、商业、仓储、市政设施和交通设施等类型,而城市废弃地几乎涵盖了所有城市建设用地性质;棕地内部存在一定程度的现实或潜在的污染,而城市废弃地可能存在一定的污染,也可能并不存在污染。② 城市闲置地（Urban abandoned land）,国土资源部对闲置土地定义为土地使用者在依法取得土地使用权后,超过规定期限未进行开发建设的建设用地。城市闲置地涵盖的范围更为广泛,棕地属于已开发过且具有污染的城市闲置地。③ 城市污染地块/毒地（Urban contaminated land）,城市污染地块指由于对地块的开发建设或使用导致地块内部存在一定程度的污染。城市棕地只是城市污染地块的一部分,有的城市污染地块正在使用尚未闲置。

2 基于CiteSpace的棕地研究图谱

2.1 方法与数据来源

本文应用CiteSpace5.2.R2版本,对Web of Science和CNKI（China National Knowledge Infrastructure）两大数据库进行数据收集,着重对2001~2017年国内外关于城市棕地的研究进展进行分析。截止至2017年12月31日,在Web of Science中检索主题“brownfield”得到461篇英文论文,在CNKI中以“棕地”作为检索词进行检索共得到244篇论文（不包括会议论文）,由于2001~2005年国内外发文数量较少,本文以2006~2017年刊发的文章为原始数据进行棕地研究的图谱分析。

2.2 相关文章发表数量

在Web of Science检索关键词“brownfield”及与之相关的“industrial and mining area”“abandoned land”“waste land”“contaminated soil”等,截至2017年12月31日共搜索到文章34 763篇,其中污染土壤（contaminated soil）的相关文章较多,达25 901篇,文章发表数量整体大体呈现“污染土壤>荒地（waste land）>废弃地（abandoned land）>工矿用地（industrial and mining area）>棕地”的结果;国外以棕地为关键词的文章明显多于国内,2001~2005年平均篇数2/a,自2006年开始大幅度上涨,篇数达到34/a,之后每年略有增减并整体增加,从年均20余篇提升到近5 a的40~60余篇。国内第一篇以棕地为主题的文章是牛慧恩发表于2001年的《美国对“棕地”的更新改造与再开发》[24],之后直至2007年开始呈现逐年增多的趋势,如图1。
图1 国内外棕地研究发文数量（2001~2017年）

Fig.1 Number of published papers on brownfield publications in 2001-2017

2.3 年度前沿热点

通过CiteSpace软件中TimeZone View工具,对Web of Science和CNKI棕地研究文献进行年度前沿热点图谱分析。国外前沿热点从2006年的“brownfield（棕地）”,之后逐年转变为“heavy metal（重金属）”“sustainability（可持续性）”“brownfield redevelopment（棕地再开发）”“management（管理）”“China（中国）”“urban brownfield（城市棕地）”等,能够发现国外研究热点前期主要集中于棕地再开发和管理等政策研究,之后逐渐细化,开始向受污染的土壤、某一专门的治理方法上转移。国内研究前沿热点从2006年的“棕地”“德国”“美利坚”等,依次转变为“风景园林”“棕地再开发”“污染场地”“景观设计”“生态修复”等。可见,早期中国开始认识和关注棕地,向欧美国家学习棕地治理与再开发的经验教训,之后更多关注污染场地,关注应用生态修复手段和景观设计进行棕地改造与再生。

2.4 关键词图谱及研究学科

通过对Web of Science和CNKI进行棕地研究关键词知识图谱分析可知,自2006年以来,国外关于棕地的研究主要围绕“brownfield（棕地）”“heavy metal（重金属）”“redevelopment（再开发）”“remediation（整治）”“sustainability（可持续）”等关键词展开;国内关于棕地的研究主要围绕“棕地”“再利用”“风景园林”“棕地治理”“美国”等关键词展开,如图2。与国外不同的是,国内棕地研究以风景园林学科为主导,以景观设计及艺术手段对城市棕地进行改造,同时涉及再开发与场地治理等方向,这也从侧面反映出国内棕地改造与再开发研究目前更多从微观角度着手、更多借鉴欧美国家经验,存在缺乏公众关注、学科间研究相对分散等问题。对发文学科及机构进行分析,可知国外棕地研究学科主要集中于环境科学,其次分别是生态学、农林科学、地学、生物学等;国内研究学科以风景园林学为主,其次为建筑学、环境工程、管理学、经济学、地学和农学等。
图2 棕地关键词研究图谱

注：图a Web of Science中有节点1 592个,图b CNKI中有节点790个。每个节点代表一个关键词,如果2个关键词在同一篇文献中出现,则这2个节点之间就存在一条边（连线）,据此一组文献中的关键词共现关系就形成了以关键词为节点,以共现关系为边的网络图。节点半径大小代表关键词的词频,节点越大表示该关键词出现频率越高;节点连线边的权重表示两个关键词共现的次数,连线边越粗代表关键词在两个文献中共现的次数越多;节点的颜色随时间推进由紫色（2006年）变为黄色（2017年）,节点整体颜色越偏向暖色代表对应关键词在近年关注越多

Fig.2 Map of the keywords on brownfield

3 城市棕地主要研究内容及进展

在应用CiteSpace对棕地文献进行数据分析的基础上,主要基于以上搜索文献并适当扩充相关文献来源,提取地理学视角的棕地研究内容,在棕地地块识别与空间数据库的建立、棕地再开发评价、棕地改造技术、景观规划设计和再利用政策与机制等方面进行梳理和总结。

3.1 棕地空间识别方法

目前已有的棕地空间识别方法,主要有测度环境污染物、运用已有的官方和非官方统计数据、分析遥感影像、建立综合的环境评估体系等。① 测度环境污染物,以识别棕地“现有或潜在环境污染”属性为目标,侧重于地表浅层土壤、深层埋藏物、地下水等所含污染物的测量。现有研究有利用MIVI传感器对有环境危险、受污染的潜在棕地进行遥感和检测[25];结合GPR数据和EM-61数据来确定棕地浅层地下深埋金属和非金属污染物形状及埋藏深度[26];采用“流引导插值法”收集地下水污染情况识别大型棕地[27];运用定向识别与定量污染测量相结合的方法识别棕地[28]。② 运用已有的官方和非官方数据,多以土地税务、超级基金、工业造册、保险计划数据等为依据,侧重于整合现有统计数据建立棕地识别体系。现有研究有对联邦、州和地方三级数据库信息的收集整合[29];利用一系列的火灾保险计划（FIP）、持续的城市发展名录及GIS技术,分析工业造册将可能有污染的工业用地视为潜在棕地[30];选取《城市总体规划》现状图中棕地对应的五大类用地（工业用地、商业用地、仓储用地、市政设施用地和交通设施用地）作为识别范围,筛选规划图与现状图用地性质发生变化的用地作为潜在棕地,之后进行现场勘查、资料核实[31]。③ 利用遥感影像,基于美国东北林务局官方遥感数据,侧重于识别棕地特有的景观特征,运用对象分类法将研究区域的高分辨率遥感影像中已知的棕地提取出特征,结合GIS技术识别潜在棕地[32]。④ 建立综合的环境评估体系,整合历史影像资料、现有统计记录、土地环境检测数据对棕地进行识别,侧重于构建综合的用地环境评价体系。现有研究有收集历史地图、航拍图、EPA超级基金棕地数据库、税务评估等数据建立棕地权重分析模型识别棕地[33],分辨区域敏感棕地;通过收集土地使用情况记录、污染物对人类健康的影响、地块环境条件的描述并与线性代数方法相结合,建立环境评估体系找出区域内较敏感的棕地[34];选择可疑地块、检查地块环境质量、查实税务缴纳情况以及核实工业造册[35]等识别棕地。总体来看,利用遥感、雷达等技术手段识别棕地相对高效、便捷,运用官方和非官方统计数据构建棕地识别流程简单可行且具有一定的经济性,建立综合的环境评估体系识别棕地则更加精准,然而上述棕地识别方法受制于技术手段的不完善、统计资料的地方性,其方法的广泛性和推广度还存在一定制约。

3.2 棕地GIS空间数据库

建立GIS棕地数据库有利于从整体上掌握城市棕地的具体分布和属性,为后续棕地再开发的空间分析和评估提供前期基础。美国EPA建立的棕地GIS数据库最为完备和典型,EPA网站对外免费公开棕地位置信息、其周边释放有毒物质单位的地址信息、以及针对污染地块已采取的行动信息[36]。GIS数据库将已知棕地的地块属性、环境、社会、经济发展和区域数据编译并入ArcView,通过棕地属性、环境、社会、经济发展、人口密度、财产价值、失业率、可居住性、污染源、暴露途径和受体等[37]具体指标,分析已知的、潜在的棕地位置及其属性,评估地块价值,以确定其开发潜力。随着地理信息系统在区域规划和决策中的广泛应用,SmartPlace决策支持系统也以其系统价格低廉、易于获得、允许非技术用户交互地审查等特点,越来越多地被决策者用于判断土地用途选择的影响、利益及风险,指导各类城市和城市化背景下相关土地的使用问题[38]。目前,多数地理信息系统在棕地研究中的应用还没有超越基本地图制作的范围,已有研究仅局限于棕地个别的场地范围,而没有与更广泛的社区和区域建立起足够的联系[39];虽然有的城市已经建立了棕地GIS数据库,对地块识别、GIS政策决策支持系统进行了有益探索,但仅限于地块的基本属性数据,缺少棕地的区位条件、潜在棕地的位置信息、社区关联、与城市整体联系等空间属性的识别。

3.3 棕地评估方法

棕地评估是对棕地再开发面临的所有风险进行评价,基于评价结果制定出合适的再开发方案,以实现棕地复兴。国外棕地评估研究依托具体实践起步较早,其中以美国为研究代表;国内对于棕地的评估主要围绕土地利用效益评价、环境风险评估、棕地再开发价值评估等展开,更多以总结和借鉴国外已有的研究成果和实践经验为主。整体来看,现有棕地评估体系可以分为风险评估[40]、价值评估[41]、可持续开发评估[42,43]和组合评估等,且风险评估研究占多数,研究方法以多元定量为主,评价指标针对不同的评估目标主要考虑人类健康、自然环境、责任风险、房地产价值、邻里特征、资源分配、社会决策和文化遗产等,多以欧美国家的小型棕地地块为案例,意在帮助政府、开发商、社区居民在棕地开发中实现共赢,如表2。
表2 棕地评估体系方法分类

Table 2 Classification of brownfield assessment system

分类 评估内容 研究方法 指标体系 案例地点 提出者
风险评估 健康评估 定量风险评估（QRA） 土壤污染;周边环境;安全、持久、经济的建筑 英国科尔比及
彼得伯勒		 Tedd P, Charles J A, Driscoll R[44],2001年
环境风险评估;责任风险评估 三元法（FAM）：综合场地表征;结合系统规划,动态或自适应现场决策制定;现场分析方法 地下水;土壤污染 美国新泽西州
的纽瓦克		 Woll B , Mack J , Ellerbusch F et al[45],2003年
人口风险评估 漏洞扫描图法(VSD) 社区人口特征;财产价值;棕地重建相关的物理环境 美国纽约 Pearsall H[46],2009年
价值评估 经济及成本评估 案例分析法 价值;减税;地块大小;私人投资;市场行情;清理花费;投资回报 美国北卡罗来
纳州夏洛特		 Bacot H [47] ,2006年
房地产价值评估 享乐房价模型和最小二乘回
归法		 附近住宅价值;土地利用;邻里特征;其它再发展等 美国密尔沃基
和明尼阿波利斯		 De Sousa C A , Wu C , Westphal L M [48],2009年
可持续发
展评估		 种族区位评估 HGF系统方法 人类健康;基本需求;生计权利;资源分配;贫富差距;可再生资源;避免灾难性风险;人力资本发展;社会决策;保留文化遗产等 德国拉芬斯堡 Bleicher A , Gross M [49],2010年
可持续发展评估 三角形综合评价法 蓄热;灰尘粘结能力;孔隙度;人为改造;地表径流;雨水下沉;渗透性等 德国莱比锡 Rall E L , Haase D [50],2010年
再开发评估 层次分析法 地形改造;土壤条件;气候与水文;社会经济 中国平顶山 何书金,苏光全[51], 2000年
组合评估 综合评估 模糊综合评价;灰色关联评
价法;主成分分析法		 环境;健康;财务;棕地特征;社会稳定;政策;技术;实施效果 中国西安 郭鹏,于明洁,朱煜明[52], 2011年

3.4 棕地改造技术

棕地主要污染物是气态污染物、固态污染物和液态污染物,在对棕地地块进行再开发时首先要进行污染治理,使之达到再开发标准。棕地改造技术主要包括土地整理、环境工程技术和修复技术。① 土地整理,是最简单最直接隔离污染土壤的方法,在棕地再开发时将受污染的土壤隔离起来,杜绝普通大众的接触与使用。具体做法是,首先通过空间隔离使人类活动足迹避免与受污染的土壤接触,之后使用隔绝材料将受污染的土壤覆盖。② 环境工程技术,主要通过工程干预,控制棕地范围内污染物的迁移和暴露,从而降低环境风险。实施棕地工程技术的时间相对较长,其设施主要有地下通风排气系统、止水墙、栅栏等,工程技术主要包括雨洪管理、土壤阻隔技术、气体抽提技术、地下水控制技术、渗滤液收集系统、建筑和拆卸材料再利用等。③ 棕地修复技术,主要有生物修复、物理修复和化学修复技术。生物修复方法目前主要采取植物修复、微生物修复[53]、动物修复等;物理修复方法包括热脱附技术、土壤蒸馏浸提法、微波加热等;化学修复方法包括固化修复技术[54]、电动修复、淋洗技术、顺序提取法、红外光谱法等。生物修复、物理修复和化学修复通过交叉组合,力图实现最佳效果和最低耗费。

3.5 棕地景观规划设计

棕地景观规划与设计,需首先对棕地现存建筑、设施、构筑物等的污染程度、废弃情况、文化内涵进行分析,确定地块改造的用地性质和功能定位,在此基础上进行棕地景观设计。目前形成了以景观再生和历史遗产保护为主的两大改造主题,棕地景观设计涉及景观生态学[55]、景观都市主义、可持续景观、后工业景观、大地艺术、场所精神、解构主义、极简主义、后现代主义等理论,同时设计较多考虑艺术形式及美感、工业景观的保留利用、材料的循环使用、生态与艺术的结合。在意象层面上,对空间进行结构组织、符号化处理,突出场所的历史传统、社会习俗、地方情感;在形式层面上,较多考虑形状、尺度、色彩、肌理等元素,突出场所景观的整体视觉效果。

3.6 棕地再利用机制建设及政策法规

欧美国家已初步形成了一套较为完备的棕地再利用体系,各国棕地主管机构多以环境保护部或地方政府为主,棕地再利用法律法规主要集中在《超级基金法》《环境保护法》《土壤污染法》中,修复资金主要来源于政府资金、税收收入或污染者出资,责权关系多以“谁污染付费”为原则[56,57]。当前中国棕地再利用的管理规章与政策主要分散于《土地管理法》《环境保护法》等相关法律和国家下达的通知文件中,2016年颁布的“土十条”虽已明确提出加强土壤污染防治,逐步改善土壤环境质量,但尚没有形成国家层面棕地再利用的法律法规体系,缺乏明晰的棕地管理部门和统一的棕地评价标准。

3.7 国内外城市棕地研究述评

国外近年来关于棕地的研究取得长足进展,整体呈现出由“简单环境治理的政策引导”到“运用综合科学手段进行全面激活的长远规划”的发展趋势,研究也由“传统的工矿废弃地再生”“土壤污染清理”到更加关注棕地系统、人地系统和社会-经济-生态系统等方向转变。国内对棕地问题的研究刚刚起步,学界普遍停留于文献综述和国外案例研究的借鉴阶段,缺乏国家层面相应的政策法规支持,但整体已呈现蓬勃发展之势头,具体有如下特点：① 城市棕地研究发展迅速且成果丰富。目前棕地正得到越来越多的关注,并从多个角度进行了探索性研究,相关研究数量迅速增加,研究领域不断扩展,研究内容不断深化。② 尚未形成统一的概念体系。虽然中国学者已经对棕地进行了一定探讨和框架性的研究,但尚无公认定义和全国性的污染土壤修复标准。由于学科背景和研究视角的不同,单一视角的定义已无法提供更为普适性的公用概念,“棕地是否必须处于闲置状态”“污染多少算是有污染”“清理多干净算是干净”“如何判定是否有潜在污染”等一系列棕地概念的共性问题还没有权威答案。③ 缺乏多学科交叉的系统性研究。经济学、环境学、地理学、城乡规划、风景园林等多个学科都在棕地研究的相关领域有所涉猎,但尚欠系统。经济学已有棕地研究更多停留于棕地的融资和经济评价等方面;环境学在土壤重金属健康风险评价、环境工程在棕地土地整治方面已取得丰硕成果;地理学对于资源型城市空间有一定理论和实践积累[58,59],对城市群污染空间识别与污染分布进行一定的实践探索[60],但对于城市棕地这一特殊承载缺乏关注和系统研究;相对而言,城市规划、园林景观学较多关注棕地,但主要体现于旧工业区再开发的景观改造方面,对空间识别及体制机制较少涉及。④ 地理学视角下的棕地空间属性研究不足,棕地空间识别方法体系和城市棕地GIS数据库还没有建立,棕地评价明显缺少空间指向性,棕地区位评价还主要以定性描述为主。⑤ 缺乏具有权威的量化综合评价指标体系。已有的相关定量研究多以宏观论述和框架为主,各指标之间也缺乏有机联系,缺少较为综合完整的、具有通用性和权威性的测评指标体系。

4 地理学视角的棕地再利用研究展望

4.1 建立多学科融合的城市棕地研究框架

棕地是新型城镇化、生态系统保护与恢复[61]的共同关注焦点,是可以体现地理学人地关系复杂性与系统性的重要研究对象。城市棕地的形成、演化和更新,是一个动态复杂系统,多学科都在某一细分领域对其开展探索性研究。应综合运用环境学、地理学、社会学、生态学、风景园林学、城乡规划学、经济学、管理学等多个学科的理论和方法,对城市棕地进行相互关联的多角度分析和实证检验,建立多学科融合的城市棕地研究框架已势在必行。各个学科重点在棕地研究的不同领域、在棕地再生的不同阶段发挥主体作用,在独立开展特色研究的同时又在整体上相互协作,进而形成交叉融合的城市棕地系统研究框架,如图3。具体而言,城乡规划学在棕地再生研究中,主要体现于项目决策阶段的改造方向选择及项目设计阶段的用地布局设计等内容;环境工程学,重点在棕地再生的项目准备阶段和项目施工阶段,关注棕地污染测定、土壤修复规划、地块清理与土壤修复、可能污染检测等内容;风景园林学依托现有棕地景观规划设计的研究基础,试图在棕地再生交叉研究领域有所突破;社会学在棕地项目决策阶段,对政府、企业、居民等多方利益的均衡研究具有明显发言权;地理学在棕地改造的项目准备、决策和设计阶段,重点从空间视角切入,关注数据库建设、用地布局规划等内容;经济学、管理学、政治学、法学等学科,贯穿棕地再生研究的全过程,需要在确定棕地融资方式、经济评估、污染主体责任、建立法律法规体系、建设棕地清理标准和评估监测体系、多部门合作机制等方面发挥专长。
图3 多学科融合的城市棕地研究框架

Fig.3 Framework of multidisciplinary integration on brownfield

4.2 重视地理学视角下的棕地研究热点

地理学理应将棕地研究纳入城市地理学及城市空间研究之中,综合运用地理思维、地理范式、地理方法,认知城市棕地的空间属性和地域差异,形成地理学视角下的棕地空间识别、空间对象描述、建立GIS棕地数据库、强化空间属性的棕地综合评价、棕地再生模式选择与规划设计等诸多议题。同时,会同其他各学科,在棕地概念体系建设、典型城市和典型棕地再开发的实践研究等综合领域发挥学科优长。

4.3 完善统一的棕地概念体系

完善的概念体系是棕地研究的基础性问题。亟需在环境学、城乡规划学、地理学、风景园林学等学科的共同参与下,全面考察棕地的基本概念、基本特征、基本类型,重点关注废弃程度、污染情况、用地性质等指标,形成一个概念明晰、内涵丰富、特征鲜明、外延确切、综合完整的棕地概念体系,并建议国家在此基础上出台相应的行业规范和技术标准。

4.4 挖掘棕地空间识别方法及建立数据库

国家层面,中国目前尚无法确定棕地的具体数量和具体位置,棕地识别具有一定方法难度,如何采取科学有效的方法进行城市棕地的空间识别,是未来棕地研究的重点、难点和前提基础。未来研究中,需要深度挖掘棕地空间识别方法,选取土地利用废弃度、闲置率、污染度、污染来源等相关指标集,在城市土地GIS数据库基础上,进行棕地场地辨识;结合棕地地块的详细调研,采集地块面积、位置、形状、所有人等基本信息,建立城市棕地GIS数据库。

4.5 强化棕地再开发综合评价方法和指标体系构建

应明晰城市棕地评价的构成要素和影响因素,基于统一的概念框架及综合性、可操作性等原则,逐步强化棕地再开发的综合评价指标体系,增强空间集聚、空间通达、空间关联等空间属性的分析测度,综合评价各棕地地块的再利用潜力和可利用度,不断强化城市棕地研究的科学性、系统性、实用性和规范性。

4.6 深入研究棕地再生的模式选择和规划设计

科学确定棕地再利用的用途选择,科学进行功能定位和具体景观设计,是棕地再生研究中的重要内容。需总结棕地再生的运作模式和土地利用模式,参考国内外棕地再利用成功案例,寻求综合评价与再利用模式选择的理论依据,构建棕地空间因素与土地功能模式的新的拟合模型。在棕地综合评价与政府、企业、社区调查访谈的基础上,充分权衡各利益主体对棕地再生功能的认识和意愿,提出每个地块最适宜的土地利用模式选择方案。基于风险评估和土地用途制定棕地修复目标和污染清理标准,通过对“棕色土方”[62]进行隔离、修复或运走等手段,将棕地清理“干净”,以“提升,集约,生态,适众”为根本原则进行区域或城市尺度的棕地再开发功能定位和地块尺度的项目景观规划设计。

4.7 注重典型城市和典型棕地再开发的实践研究

国内外学者已经开展了大量城市棕地再生的实证研究,成果丰硕。中国目前正处于快速城市化和新型城市化阶段,城市棕地问题日益凸显,而不同类型城市的自然条件和社会经济背景存在一定区位差异,城市内部不同类型棕地所表现出的地块属性和再生模式也各有不同[63]。重点选择不同层次、不同规模、不同特征的典型城市和典型棕地地块,提炼总结全类别城市类型和棕地类型的地块特征,提出有效且切实可行的再生措施,促进城市可持续发展。

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