超越总石油烃去除：含油污泥资源化利用中优先污染物和新兴污染物的证据分级质量平衡框架及批判性综述

《Waste Management》：Beyond removal of total petroleum hydrocarbons: An evidence-tiered mass-balance framework and critical review of priority and emerging contaminants in oily-sludge valorization

　　

•• 将直接证据、受纳介质证据和相邻证据划分为三个层级。•• 引入说明性证据完整性指数（ECI），用于透明的证据成熟度筛查。•• 将"输入加五个去向"的污染物质量平衡进行操作化。•• 阐明为何仅去除总石油烃（TPH）无法证明环境风险降低。

**引言**

油泥是石油开采、集输、罐体清洗、油水分离、含油废水处理以及钻采作业过程中产生的一类典型半固态危险废物。与普通石油污染土壤不同，油泥是一种油-水-固复合基质，含有残余油、水、矿物细粒、盐分、腐蚀产物和油田化学品。近期综述表明，罐底泥、泄漏或土地耕作处理的油泥、含油废水处理污泥以及钻采相关污泥在油相组成、颗粒结构、含水率和金属含量方面存在显著差异（Chen H.等，2024；Hochberg等，2022）。Niu等（2022）进一步表明，来源、储存时间和预处理历史均会影响污染物的出现形态和处理响应。储存和物理化学风化可改变油-水-固界面结合、水分再分配以及包裹污染物的可及性。Hu等（2013）将油泥处理分为油回收和处置途径，并强调石油烃、水、金属和固体通常共存，因此处理技术不能仅围绕残余油去除来设计。然而，这些以工程为核心的分类仍然缺乏一个能够区分源项证据与释放后暴露数据的系统化基于风险的框架。

这种基质复杂性意味着油泥风险无法仅用TPH或含油量来描述。Chen H.等（2024）报道了典型总体的范围：石油烃15–50%、水30–85%、固体颗粒5–46%，并指出中国年产油泥量可能达到百万吨级。Bao等（2024）进一步表明，油的赋存形态随形成和处理历史而变化，强化了需要表征基质结构而非仅关注总体TPH的必要性。轻质烃和低声环芳烃可在处理过程中挥发或进入冷凝物和aqueous流中，而沥青质、树脂和细矿物-有机团聚体则可在富油或可氧化组分中保留高声环PAHs和有机络合金属（Choi等，2020，Wan等，2022）。热力学和水热学研究也表明，一个相中的污染物去除可能与另一产物相中的富集或赋存形态变化同时发生（Li J.等，2021；Duan等，2022）。因此，长期堆存、反复浸出、机械扰动以及污染物在处理衍生流之间的重新分配，即使在单次浸出结果或固相浓度看似较低的情况下，仍可持续形成源项。

当前工程评估通常采用TPH去除率、脱水效率、残油降低率、油品回收率或增油产量作为性能指标。这些指标对工艺优化有用，但不能回答危险废物管理或土壤-地下水风险评估所需的关键问题。源区油泥需要总污染物清单、可浸出组分、生物有效或可迁移组分、化学赋存形态以及处理前后质量平衡等信息。处理过程必须明确污染物是被降解、矿化、转移、富集还是仅被暂时固定。受纳环境需要了解释放后土壤、地下水、沉积物、作物和空气中的浓度、出现频率和暴露途径。因此，油品回收或TPH降低仅能证明部分工艺性能，不能假定其代表环境风险降低。近期工业生命周期和跨技术比较同样表明，能量回收、烟气处理和最终产品用途可以改变整体环境结论，因此工艺层面的去除指标应在明确的系统边界内进行解读（Ji等，2024，Yu等，2024）。

在污染物范围方面，本综述采用基于工程风险的"优先及新兴污染物关注对象"定义，而非局限于法规名录中正式列出的污染物。Kourtchev等（2025）认为，新兴关注污染物可以跨越空气、水和土壤的环境边界，这表明油泥评估不应局限于单一介质或单一指标。PAHs/PACs、石油极性化合物和萘烯酸组分化合物（PPCs/NAFCs）、油田化学品残留（OCRs）、邻苯二甲酸酯类（PAEs）以及微塑料/纳米塑料（MPs/NPs）代表了在常规基于TPH的框架中可能被遗漏或低估的有机风险组。重金属在严格法规意义上不属于新兴污染物，但Ni、V、Cu、Zn、Pb、Cd、Hg和Cr等元素可在油泥处理和资源利用过程中被富集、发生赋存形态转化或再释放，因此在此作为相关无机风险因素纳入讨论。其他污染物，如PFAS、阻燃剂和农药，仅在有明确的油田消防使用、特定物料输入或外部混合证据时，才作为外围组成部分进行讨论。

现有的油泥综述主要关注样品表征、减量、热解/气化、油品回收、生物修复和资源利用技术。对于污染物特异性证据成熟度、油泥源项数据与受纳介质数据之间的边界、资源化过程中处理产物安全性以及产物流之间的污染物分配，关注较少。来自受体土壤、河流沉积物、地下水、填埋渗滤液、油砂工艺影响水或市政污泥的数据可以解释迁移和暴露，但不能直接替代油泥、处理残渣或油泥渗滤液的源项数据。如果不区分样品类型和数据端点，源项强度、释放后环境浓度和人体暴露剂量就容易混淆。基于此背景，本综述并非简单地罗列污染物类别，而是通过建立一个油泥风险评估和安全资源利用的证据分层框架来弥补这一空白。具体而言，该框架回答三个问题：哪些优先和新兴污染物拥有来自油泥或其处理产物的直接数据支持；哪些污染物目前主要依赖受纳介质、相邻污泥或机理证据，因此在外推前需要明确限定；以及资源化利用如何通过产物流质量平衡、浸出行为、金属赋存形态、废气和废水控制以及长期稳定性来证明真实的风险降低。

在Web of Science核心合集、Scopus、ScienceDirect和Google Scholar中进行了结构化的批判性综述检索，并更新至2026年7月20日。检索字符串结合了基质术语（油泥、石油污泥、罐底泥、含油废水污泥以及钻采污泥）、污染物术语（PAHs/PACs、烷基化PAHs、石油极性化合物、萘烯酸组分化合物、油田化学品、季铵盐类化合物、部分水解聚丙烯酰胺、邻苯二甲酸酯类、重金属和微塑料/纳米塑料）以及归趋或处理术语（浸出、TCLP、SPLP、BCR、分离、洗涤、热解、气化、水热处理、超临界水氧化、生物修复、固化、回注、产物流、质量平衡、暴露和风险）。在更新过程中特别核查了2021–2026年的最新出版物，同时在定义方法或机理时保留了较早的基础分析、暴露和处理研究。操作性检索和证据编码规则，以及本回溯性综述的文献记录限制，汇总于补充表S7中。

当研究报道了原始污染物浓度、赋存形态、浸出性、产物流分布、处理废水数据、废气或冷凝物数据、毒性端点或与油泥相关的机理控制信息时，予以保留。优先采用油泥直接基质和处理衍生产物。当基质身份、湿重或干重基准、分析方法、处理阶段或单位无法确定时，记录不纳入定量源项综合分析，但其在提供明确边界的机理或监测依据时仍可定性使用。为每个证据对象提取的数据包括污泥或相邻基质身份、来源和储存历史（如可获得）、分析基准和单位、处理技术和规模、去向流、端点类型、QA/QC信息以及外推边界。数据库特定的命中数量、精确去重日志和分阶段排除数量未予保留。筛选和证据编码决策由作者团队通过回溯原始记录进行检查，分歧通过共识解决，但未建立前瞻性的重复筛查日志和正式的评价者间一致性统计量。本综述被设计为结构化批判性综述而非荟萃分析，因为进料、反应器、分析端点和单位过于异质，无法得出可辩护的合并效应量。相应地，本文不声称拥有完整的PRISMA流程图或完全可重复的系统综述方案。

每个保留的数据集——而非每篇论文整体——按基质身份、端点类型和产物流闭合程度进行分类。基质身份决定证据是否代表油泥源/处理系统、与源关联的受纳介质或相邻/机理系统。端点类型区分了总浓度、浸出、赋存形态或分子/聚合物谱分析、生物可及性、毒性、暴露和处理产物指标。产物流闭合度评估研究是否跟踪了污染物从原料污泥输入到过程实际产生的去向。当一篇论文报告了多个基质时，每个基质特异性数据集单独编码。这些规则构成了综述中各层级的基础，降低了将相邻浓度呈现为油泥直接源项的风险。

为支持上述目标，本综述并不毫无区别地合并所有石油相关数据集。Tier 1优先级别给予油泥直接测量值、其孔隙水或渗滤液、处理废水、回收油或冷凝物、废气或颗粒物、固体产物以及残余/稳定化残渣。Tier 2限定于与源关联的受纳介质，其中评估释放后暴露，包括石油影响土壤、地下水、地表水、沉积物以及作物或生物体。Tier 3包含来自产出水、油砂工艺影响水、填埋渗滤液、市政或 sewage污泥、实验室反应器、柱试验和综述的相邻或机理证据。尽可能将定量值连同基质、单位、处理阶段和证据层级一并报告，以防止在无背景说明的情况下对干污泥浓度、干土壤浓度、水相浓度和风险值进行直接比较。证据成熟度沿ECI中使用的五个维度进行评估：油泥源项直接证据；浸出或释放证据；赋存形态或分子/聚合物谱分析；处理去向之间的分配；以及毒性或暴露证据。只有Tier 1数据可以定义油泥源浓度或处理产物安全边界。Tier 2数据主要描述释放后迁移、季节性变化和受体特异性暴露。Tier 3数据支持方法选择、机理假说和监测优先级，但不能独立建立油泥场地尺度风险或无限制再利用的结论。

在此基础上，Tier 1指直接测量油泥或由其处理产生的流的原始数据集，因此可支持源项强度、浸出、赋存形态变化和质量平衡的解读。Tier 2指来自石油影响土壤、地下水、地表水、沉积物和作物或生物体的与源关联的受纳介质数据集；这些数据可支持释放后迁移和暴露情景，但不能替代油泥源浓度。Tier 3指相邻基质和机理证据，包括产出水、油砂工艺影响水、填埋渗滤液、市政或污泥、反应器、柱试验和综述。Tier 3证据可产生假说并限定分析或工艺机理，但不能单独建立场地尺度风险结论。当一篇论文报告多个基质时，每个数据集按其自身基质和端点分类。表1汇总了每个层级的最小字段、可支持结论和外推边界。

在解读方面，将污染物组区分为不同的证据状态，而非将其视为同等确定的油泥源组分。当有直接油泥数据、处理产物数据或渗滤液/赋存形态数据时，PAHs/PACs和部分重金属被视为相对确定的源项污染物组。PAEs、OCRs、PPCs/NAFCs和MPs被视为监测优先和假设驱动的风险组：它们具有合理性且与风险管理相关，但其源项重要性必须通过油泥基质测量、渗滤液特征谱和产物流质量平衡加以验证，方可用作定量接受标准（图1）。

证据分层框架旨在支持透明决策，而非纯粹的定性分类。一种处理或资源化途径应首先进行Tier 1信息筛查：原料污泥清单、浸出性或释放性、赋存形态或分子谱分析、分配到实际产生的去向，以及场景特异性稳定性。若Tier 1数据不完整，Tier 2证据可界定受体情景，Tier 3证据可论证针对性测量或解释机理。Tier 2和Tier 3证据均不应单独用于批准无限制再利用、农业应用或地下回注（图2）。

在实践中，一种拟议的再利用途径仅在直接源项数据与预期受体情景一致，且污染物清单在原料污泥输入和所选工艺实际产生的所有去向之间闭合时，才被视为有条件可接受。物理上不存在的去向记录为"不适用"，而非赋予零浓度。当仅有相邻证据时，适当决策是针对性验证，而非接受。基于此框架，以下各节讨论PAHs/PACs、PPCs/NAFCs、OCRs、PAEs、重金属和MPs/NPs的来源、出现、迁移、暴露途径、风险解读和资源利用安全边界。

对于PAHs/PACs和选择性重金属，讨论强调直接的含油污泥和处理过程数据。对于PPCs/NAFCs、OCRs、PAEs和MPs/NPs，重点在于可由物源、受体介质或邻近系统证据支持的假设，以及仍需使用含油污泥源项测量进行验证的结论。

分段摘要

关注污染物在含油污泥中的来源、出现情况和证据边界

含油污泥中的关注污染物并不具有同等水平的证据支持。PAHs/PACs和重金属有相对更多来自含油污泥基质或处理产品的直接数据，因此可以相对高置信度地用于定义源项强度和处理边界。相比之下，PAEs、OCRs、PPCs/NAFCs和MPs仍然主要依靠来自污泥、产出水、石油废水、垃圾填埋场渗滤液等的邻近证据支持。

ECI = 0.30S + 0.20L + 0.15P + 0.20M + 0.15E

其中，S代表直接的含油污泥源项证据，L代表浸出或释放证据，P代表形态或分子/聚合物表征，M代表去向物流质量平衡证据，E代表毒性或暴露证据。每个维度使用补充表S2中的锚点从0到1评分。基线权重由作者共识选定，以强调直接源证据和释放/转运闭合在决策中的相关性；它们不是统计拟合或外部校准的。

暴露途径和风险解读

在上述建立的源项证据层级基础上，本节使用概念性的源-途径-受体结构来识别含油污泥及其处理产品如何到达人类和生态受体。它不进行场地特定的定量健康风险评估，也不推导适用于所有场地的风险值。相反，它确定将源浓度、释放和传输、受体接触和污染物特异性联系起来的所需测量。

处理产品的资源利用和安全性

含油污泥资源利用的需求源于两方面考虑。首先，长期堆放和直接填埋占用土地，并可能通过浸出、挥发和颗粒传输造成二次释放源。其次，含油污泥仍含有可回收的石油、有机碳和固体组分，可用于油藏剖面控制或材料应用。因此，机械或化学分离、常温洗涤、热解/燃烧等技术路径被探讨。

管理建议和研究优先级

前述证据表明，含油污泥管理不能仅依赖单一TPH浓度、残油含量或油气回收效率。必须区分源项强度、释放潜力、暴露浓度和处理产品安全性。源项强度应使用油、水、固组分结合优先污染物组进行表征。释放潜力需要浸出、孔隙水、老化和相关冲洗测试。暴露浓度

研究优先级：从邻近证据的外推直接到含油污泥源项测量

就证据成熟度而言，PAHs/PACs和重金属目前拥有相对丰富的含油污泥直接数据，适合建立可比的定量矩阵。PAEs有明确的物源和来自邻近污泥或渗滤液系统的支持证据，但含油污泥固体、渗滤液和过程废水中的直接表征仍然不足。PPCs/NAFCs、OCRs和MPs应纳入监测方案，但仍缺乏可靠的含油污泥源项数据。

CRediT作者贡献声明

Yu Tao：原创草稿撰写。Qu Kunkun：调查、资源。Hui Kunlong：审阅与编辑、资金获取。Qu Chengtun：资源。

未引用参考文献

Chen et al., 2024a, Chen and Zheng, 2025, Chen et al., 2024b, Gao et al., 2021, Gao et al., 2020, Kang et al., 2024a, Kang et al., 2024b, Li et al., 2021, Li et al., 2026, Li et al., 2023, Li et al., 2024, Liu et al., 2021a, Liu et al., 2021b, Liu et al., 2021c, Sa'adu and Farsang, 2023, Yang et al., 2025, Yang et al., 2014.

利益冲突声明

作者声明，他们没有已知的竞争经济利益或个人关系可能会影响本文所报告的工作。

致谢

本研究得到了中石化"种子计划"研发项目（编号：325084）和国家自然科学基金（编号：22308342）的经费支持。

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