土壤修復(fù)技術(shù)講座

污染土壤修復(fù)技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢李亞清一、土壤修復(fù)技術(shù)研究迫切性二、土壤修復(fù)技術(shù)與研究現(xiàn)狀三、土壤修復(fù)技術(shù)研究發(fā)展趨勢四、我國土壤修復(fù)前景1.土壤修復(fù)的迫切性1.1我國土壤污染狀況全國土壤總的點(diǎn)位超標(biāo)率為16.1%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點(diǎn)位比例分別為11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。耕地、林地、草地土壤點(diǎn)位超標(biāo)率分別為19.4%、10.0%、10.4%。污染類型無機(jī)型為主，有機(jī)型次之，復(fù)合型污染比重較小，無機(jī)污染物超標(biāo)點(diǎn)位數(shù)占全部超標(biāo)點(diǎn)位的82.8%。鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳8種無機(jī)污染物點(diǎn)位超標(biāo)率分別為7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%；六六六、滴滴涕、多環(huán)芳烴3類有機(jī)污染物點(diǎn)位超標(biāo)率分別為0.5%、1.9%、1.4%。

（國家環(huán)境部和國土資源部發(fā)表的環(huán)境公告）1.2我國土壤污染發(fā)展態(tài)勢及危害1.2.1.發(fā)展態(tài)勢在高強(qiáng)度的資源和能源利用與污染物排放過程中,我國土壤污染的范圍在擴(kuò)大,土壤污染物的種類在增多,出現(xiàn)了復(fù)合型、混合型的高風(fēng)險(xiǎn)污染土壤區(qū),呈現(xiàn)出從污灌型向與大氣沉降型并重轉(zhuǎn)變,城郊向農(nóng)村延伸,局部向區(qū)域蔓延的趨勢;從有毒有害污染發(fā)展至有毒有害污染與養(yǎng)分過剩、土壤酸化的交叉,形成點(diǎn)源與面源污染共存、生活污染、種植養(yǎng)殖業(yè)污染和工礦企業(yè)排放疊加、各種新舊污染與次生污染相互復(fù)合/混合的態(tài)勢。1.2.2.危害影響糧食生產(chǎn)和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。影響到人居環(huán)境安全健康。影響生物多樣性和生態(tài)安全。2.土壤修復(fù)技術(shù)2.1.1植物修復(fù)技術(shù)利用植物超積累或積累性功能的植物吸取修復(fù)。利用植物根系控制污染擴(kuò)散和恢復(fù)生態(tài)功能的植物穩(wěn)定修復(fù)。利用植物代謝功能的植物降解修復(fù)。利用植物轉(zhuǎn)化功能的植物揮發(fā)修復(fù)。利用植物根系吸附的植物過濾修復(fù)等技術(shù)。適用范圍可被植物修復(fù)的污染物有重金屬、農(nóng)藥、石油和持久性有機(jī)污染物、炸藥、放射性核素等。華南植物園K112籽粒莧富集鎘蜈蚣草吃掉重金屬砷治理核污染向日葵來幫忙研究現(xiàn)狀在國內(nèi)外都得到了廣泛研究,已經(jīng)應(yīng)用于鎘、銅、鋅、鎳、鉛等重金屬以及與多環(huán)芳烴復(fù)合污染土不同植物套作聯(lián)合修復(fù)修復(fù)后植物處理處置的成套集成技術(shù)。技術(shù)關(guān)鍵篩選具有高產(chǎn)和高去污能力的植物,摸清植物對土壤條件和生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性。植物修復(fù)技術(shù)不僅應(yīng)用于農(nóng)田土壤中污染物的去除,而且同時應(yīng)用于人工濕地建設(shè)、填埋場表層覆蓋與生態(tài)恢復(fù)、生物棲身地重建等。2.1.2微生物修復(fù)技術(shù)微生物能以有機(jī)污染物為唯一碳源和能源或者與其他有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行共代謝而降解有機(jī)污染物。適用范圍農(nóng)藥或石油污染土壤研究現(xiàn)狀已構(gòu)建了農(nóng)藥高效降解菌篩選技術(shù)、微生物修復(fù)劑制備技術(shù)和農(nóng)藥殘留微生物降解田間應(yīng)用技術(shù);也篩選了大量的石油烴降解菌,復(fù)配了多種微生物修復(fù)菌劑,研制了生物修復(fù)預(yù)制床和生物泥漿反應(yīng)器,提出了生物修復(fù)模式。技術(shù)關(guān)鍵篩選和馴化特異性高效降解微生物菌株,提高功能微生物在土壤中的活性、壽命和安全性,修復(fù)過程參數(shù)的優(yōu)化和養(yǎng)分、溫度、濕度等關(guān)鍵因子的調(diào)控等方面。上海浦東使用木霉菌2.2物理修復(fù)技術(shù)物理修復(fù)是指通過各種物理過程將污染物(特別是有機(jī)污染物)從土壤中去除或分離的技術(shù)。2.2.1熱脫附用直接或間接的熱交換,加熱土壤中有機(jī)污染組分到足夠高的溫度,使其蒸發(fā)并與土壤介質(zhì)相分離的過程。適用范圍應(yīng)用于苯系物、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯和二惡英等污染土壤的修復(fù)。技術(shù)關(guān)鍵降低設(shè)備成本，縮短脫附時間。2.2.2蒸氣浸提技術(shù)將新鮮空氣通過注射井注入污染區(qū)域,利用真空泵產(chǎn)生負(fù)壓,空氣流經(jīng)污染區(qū)域時,解吸并夾帶土壤孔隙中的揮發(fā)性有機(jī)污染物經(jīng)由抽取井流回地上;抽取出的氣體在地上經(jīng)過活性炭吸附法以及生物處理法等凈化處理,可排放到大氣或重新注入地下循環(huán)使用。適用范圍苯系物等輕組分石油烴類污染物的去除。2.3污染土壤化學(xué)/物化修復(fù)技術(shù)2.3.1固化-穩(wěn)定化技術(shù)將污染物在污染介質(zhì)中固定,使其處于長期穩(wěn)定狀態(tài),是較普遍應(yīng)用于土壤重金屬污染的快速控制修復(fù)方法。常用的固化穩(wěn)定劑有飛灰、石灰、瀝青和硅酸鹽水泥等,其中水泥應(yīng)用最為廣泛。適用范圍2.3.2土壤淋洗修復(fù)技術(shù)是將水或含有沖洗助劑的水溶液、酸/堿溶液、絡(luò)合劑或表面活性劑等淋洗劑注入到污染土壤或沉積物中,洗脫和清洗土壤中的污染物的過程。淋洗的廢水經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)排放,處理后的土壤可以再安全利用。2.3.4光催化降解技術(shù)土壤光催化降解(光解)技術(shù)是一項(xiàng)新興的深度土壤氧化修復(fù)技術(shù),可應(yīng)用于農(nóng)藥等污染土壤的修復(fù)。2.3.5電動力學(xué)修復(fù)電動力學(xué)修復(fù)(簡稱電動修復(fù))是通過電化學(xué)和電動力學(xué)的復(fù)合作用(電滲、電遷移和電泳等)驅(qū)動污染物富集到電極區(qū),進(jìn)行集中處理或分離的過程。電動修復(fù)技術(shù)已進(jìn)入現(xiàn)場修復(fù)應(yīng)用。2.3.3氧化-還原技術(shù)通過向土壤中投加化學(xué)氧化劑(Fenton試劑、臭氧、過氧化氫、高錳酸鉀等)或還原劑(SO2、Fe0、氣態(tài)H2S等),使其與污染物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)凈化土壤的目的適用范圍土壤和水同時污染的情況。2.4聯(lián)合修復(fù)協(xié)同兩種或以上修復(fù)方法,形成聯(lián)合修復(fù)技術(shù),不僅可以提高單一污染土壤的修復(fù)速率與效率,而且可以克服單項(xiàng)修復(fù)技術(shù)的局限性,實(shí)現(xiàn)對多種污染物的復(fù)合/混合污染土壤的修復(fù)。2.4.1微生物/動物-植物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)例：微生物(細(xì)菌、真菌)-植物、動物(蚯蚓)-植物聯(lián)合修復(fù)。2.4.2化學(xué)/物化-生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)發(fā)揮化學(xué)或物理化學(xué)修復(fù)的快速優(yōu)勢,結(jié)合非破壞性的生物修復(fù)特點(diǎn),發(fā)展基于化學(xué)-生物修復(fù)技術(shù)是最具應(yīng)用潛力的污染土壤修復(fù)方法之一。3.土壤修復(fù)技術(shù)研究發(fā)展趨勢3.1向綠色與環(huán)境友好的土壤生物修復(fù)技術(shù)發(fā)展利用太陽能和自然植物資源的植物修復(fù)、土壤中高效專性微生物資源的微生物修復(fù)、土壤中不同營養(yǎng)層食物網(wǎng)的動物修復(fù)、基于監(jiān)測的綜合土壤生態(tài)功能的自然修復(fù),將是21世紀(jì)土壤環(huán)境修復(fù)科學(xué)技術(shù)研發(fā)的主要方向。農(nóng)田耕地土壤污染的修復(fù)技術(shù)要求能原位地有效消除影響到糧食生產(chǎn)和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的微量有毒有害污染物,同時既不能破壞土壤肥力和生態(tài)環(huán)境功能,又不能導(dǎo)致二次污染的發(fā)生。發(fā)展綠色、安全、環(huán)境友好的土壤生物修復(fù)技術(shù)能滿足這些需求,并能適用于大面積污染農(nóng)地土壤的治理,具有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的雙重優(yōu)勢。3.2從單項(xiàng)向聯(lián)合、雜交的土壤綜合修復(fù)技術(shù)發(fā)展

土壤中污染物種類多,復(fù)合污染普遍,污染組合類型復(fù)雜,污染程度與厚度差異大。地球表層的土壤類型多,其組成、性質(zhì)、條件的空間分異明顯。一些場地不僅污染范圍大、不同性質(zhì)的污染物復(fù)合土壤與地下水同時受污染,而且修復(fù)后土壤再利用方式的空間規(guī)劃要求不同。單項(xiàng)修復(fù)技術(shù)往往很難達(dá)到修復(fù)目標(biāo)。3.3從異位向原位的土壤修復(fù)技術(shù)發(fā)展將污染土壤挖掘、轉(zhuǎn)運(yùn)、堆放、凈化、再利用是一種經(jīng)常采用的離場異位修復(fù)過程。這種異位修復(fù)不僅處理成本高,而且很難治理深層土壤及地下水均受污染的場地,不能修復(fù)建筑物下面的污染土壤或緊靠重要建筑物的污染場地。因而,發(fā)展多種原位修復(fù)技術(shù)以滿足不同污染場地修復(fù)的需求就成為近年來的一種趨勢。3.4基于環(huán)境功能修復(fù)材料的土壤修復(fù)技術(shù)發(fā)展黏土礦物改性技術(shù)、催化劑催化技術(shù)、納米材料與技術(shù)已經(jīng)滲透到土壤環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,并應(yīng)用于污染土壤環(huán)境修復(fù)。3.5基于設(shè)備化的快速場地污染土壤修復(fù)技術(shù)發(fā)展土壤修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上依賴于修復(fù)設(shè)備和監(jiān)測設(shè)備的支撐,設(shè)備化的修復(fù)技術(shù)是土壤修復(fù)走向市場化和產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)。植物修復(fù)后的植物資源化利用、微生物修復(fù)的菌劑制備、有機(jī)污土壤的熱脫附或蒸氣浸提、重金屬污染土壤的淋洗或固化-穩(wěn)定化、修復(fù)過程及修復(fù)后環(huán)境監(jiān)測等等都需要設(shè)備。3.6向土壤修復(fù)決策支持系統(tǒng)及后評估技術(shù)發(fā)展污染土壤修復(fù)決策支持系統(tǒng)是實(shí)施污染場地風(fēng)險(xiǎn)管理和修復(fù)技術(shù)快速篩選的工具。污染土壤修復(fù)技術(shù)篩選是一種多目標(biāo)決策過程,需要綜合考慮風(fēng)險(xiǎn)削減、環(huán)境效益與修復(fù)成本等要素?；陲L(fēng)險(xiǎn)的污染土壤修復(fù)后評估也是污染場地風(fēng)險(xiǎn)管理的重要環(huán)節(jié),包括修復(fù)后污染物風(fēng)險(xiǎn)評估、修復(fù)基準(zhǔn)及土壤環(huán)境質(zhì)量評價等內(nèi)容。4我國土壤修復(fù)前景道路注定是曲折的，前景是光明的。許多國家利用先進(jìn)的技術(shù)與嚴(yán)格的法規(guī)進(jìn)行生態(tài)治理，積累了大量經(jīng)驗(yàn)，值得我們學(xué)習(xí)與借鑒。日本-痛痛病當(dāng)?shù)鼐用?，國?nèi)各領(lǐng)域?qū)＜?、學(xué)者都可申請加入。調(diào)查團(tuán)分為水源調(diào)查組和土壤調(diào)查組，調(diào)查團(tuán)可以檢查工廠的每一道工序，包括排污口和污水凈化設(shè)施。調(diào)查之后，雙方坐在一起對話。由于公眾熱情參與，不間斷地對企業(yè)進(jìn)行監(jiān)督，礦業(yè)公司每年都作公害報(bào)告，主動告知神通川河水的鎘污染程度。經(jīng)過數(shù)十年的監(jiān)督，神通川河水里的鎘含量如今已經(jīng)降低到接近自然水平。德國-先治污后治理德國政府相繼關(guān)閉污染嚴(yán)重的煤炭和化工企業(yè)，并投入巨資對廢棄廠區(qū)進(jìn)行生態(tài)修復(fù);同時，在世界領(lǐng)先的信息技術(shù)、生物技術(shù)和環(huán)保技術(shù)的直接推動下，對生態(tài)環(huán)境的污染進(jìn)行治理。對國民進(jìn)行全民生態(tài)教育。德國的環(huán)境教育分為環(huán)保習(xí)慣養(yǎng)成教育和環(huán)境專業(yè)知識教育兩個部分，家庭垃圾分類等習(xí)慣養(yǎng)成教育從幼兒就開始進(jìn)行，環(huán)境專業(yè)知識教育則