耕地重金屬污染修復(fù)與應(yīng)用

耕地重金屬污染修復(fù)與應(yīng)用第一章耕地重金屬污染及防治策略耕地重金屬污染定義耕地是指種植農(nóng)作物的土地，包括熟地、開(kāi)發(fā)、復(fù)墾、整治地、休閑地（輪作、輪歇），臨時(shí)種植藥材、草皮、花卉、苗木等耕地，以及其他臨時(shí)改變用途的耕地。重金屬是指比重等于大于的金屬，如鐵、錳、鋅等，砷是一種類(lèi)金屬，但由于其化學(xué)性質(zhì)和環(huán)境行為與重金屬多有相似之處，故也包含在重金屬之內(nèi)。耕地重金屬污染是指由于污水灌溉、不合理施用農(nóng)用物資等農(nóng)業(yè)措施導(dǎo)致重金屬在耕地土壤中過(guò)量積累而引起的土壤污染。不同土地利用類(lèi)型土壤的點(diǎn)位污染情況《公報(bào)》

我國(guó)土壤污染嚴(yán)重省份（藍(lán)色部分）1.2重金屬元素來(lái)源及危害：

汞：含汞廢水鎘、鉛：冶煉排放和汽車(chē)廢氣沉降砷：殺蟲(chóng)劑、殺菌劑、除草劑等過(guò)量重金屬引起植物生理功能紊亂、營(yíng)養(yǎng)失調(diào)鎘、汞等在籽粒中富集系數(shù)高，即使超標(biāo)，但不影響植物生長(zhǎng)、發(fā)育和產(chǎn)量減弱和抑制土壤中硝化、氨化細(xì)菌的活動(dòng)在土壤中移動(dòng)性小、不易淋溶、不易降解，易通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，危害極大耕地重金屬污染現(xiàn)狀2005.4-2013.13調(diào)查面積：630萬(wàn)平方千米調(diào)查區(qū)域：覆蓋全部耕地、部分林地、草地、未利用地和建設(shè)用地2014年發(fā)布《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》：耕地總超標(biāo)率：19.4%，其中輕微、輕度、重度和重度污染點(diǎn)位分別是13.7%、2.8%、1.8%和1.1%。主要污染物：鎘、鎳、砷、汞、鉛、DDT、PAHs污染分布：南方大于北方，長(zhǎng)三角、珠三角、東北老工業(yè)基地等污染突出，而這些地區(qū)是我國(guó)主要糧食產(chǎn)區(qū)。耕地重金屬來(lái)源（可用于調(diào)查報(bào)告分析）自然因素：成土母質(zhì)人為因素：1.大氣沉降；2.污水灌溉；3.固體廢棄物污染；4.農(nóng)用物資使用耕地重金屬污染治理難點(diǎn)

污染特性：形成復(fù)雜性、長(zhǎng)期累積性、發(fā)生的隱蔽性、毒性緩效性、診斷的復(fù)雜性、恢復(fù)的長(zhǎng)期性。1.法律法規(guī)缺失，難操作；2.監(jiān)測(cè)水平滯后，調(diào)查精度不高；3.標(biāo)準(zhǔn)體系不健全，缺乏依據(jù)；4.成熟實(shí)用技術(shù)缺乏，工程化、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用難；5.資金投入不足，治理難度大。耕地重金屬防治策略1.加強(qiáng)源頭管控，減少新增污染2.提升耕地質(zhì)量，增加環(huán)境容量3.加快環(huán)境立法，加強(qiáng)重金屬防控4.加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，提供技術(shù)支持5.制定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，完善后評(píng)估環(huán)節(jié)6.建立補(bǔ)償機(jī)制，提升民眾參與度二、耕地重金屬污染修復(fù)政策分析2009年之前，我國(guó)尚無(wú)專(zhuān)門(mén)針對(duì)重金屬污染的政策法規(guī)。2008年以來(lái)一系列重金屬污染事件發(fā)生。2009年，國(guó)家部委《重金屬污染防治綜合實(shí)施方案》2010年，建立重金屬污染防治部際聯(lián)席會(huì)議制度2011年，國(guó)務(wù)院批復(fù)《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》2011年，國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)《湘江流域重金屬污染治理實(shí)施方案》2011年，國(guó)務(wù)院印發(fā)《國(guó)家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃》2014年，農(nóng)業(yè)部、財(cái)政部批復(fù)同意《湖南重金屬污染耕地修復(fù)及農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整試點(diǎn)2014年實(shí)施方案》2015年，國(guó)務(wù)院印發(fā)《關(guān)于推行環(huán)境污染第三方治理的意見(jiàn)》2015年，農(nóng)業(yè)部制定《耕地質(zhì)量保護(hù)與提升行動(dòng)方案》2016年，國(guó)務(wù)院正式發(fā)布《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（“土十條”）2016年，環(huán)保部公布《全國(guó)生態(tài)保護(hù)“十三五”規(guī)劃綱要》政策未來(lái)發(fā)展方向目前我國(guó)關(guān)于土壤重金屬污染防治的立法仍不健全，在很多關(guān)鍵問(wèn)題上還有所缺失，這也是造成土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)一直不溫不火的原因之一。1.完善法規(guī)體系（土壤污染防治法）2.明確責(zé)任主體3.健全管控體系（監(jiān)測(cè)預(yù)防體系、污染舉報(bào)制度、過(guò)程管理和監(jiān)督、源頭控制）三、耕地重金屬污染修復(fù)技術(shù)耕地重金屬修復(fù)技術(shù)方法物理修復(fù)：通過(guò)對(duì)土壤物理性質(zhì)和物理過(guò)程的調(diào)節(jié)和控制，使污染物在土壤中分離，轉(zhuǎn)化為低毒或無(wú)毒物質(zhì)的過(guò)程。耕地土壤物理修復(fù)技術(shù)主要包括客土法、電熱修復(fù)、電動(dòng)修復(fù)。1.客土法2.電動(dòng)修復(fù)：在電場(chǎng)的作用下，土壤中的重金屬離子和無(wú)機(jī)離子以電滲透和電遷移的方式向電極運(yùn)輸，然后集中收集處理（國(guó)內(nèi)停留在小試、中試階段）。適用于低滲透的黏土和淤泥土。3.電熱修復(fù)：利用高頻電壓產(chǎn)生電磁波，產(chǎn)生熱能，對(duì)土壤進(jìn)行加熱?？梢孕迯?fù)被汞和銫等重金屬污染的土壤?；瘜W(xué)修復(fù)：利用化學(xué)試劑降低重金屬遷移性、生物可利用性。1.淋洗-提取法：常用試劑：EDTA、酸、弱酸鹽、水、金屬離子螯合劑。2.化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù)：吸附、沉淀、離子交換、腐殖化、氧化-還原等反應(yīng)，固定有毒重金屬或降低其生物有效性，阻止重金屬向作物地上部遷移積累。常用穩(wěn)定化藥劑：黏土礦物、石灰、鐵錳氧化物、磷肥類(lèi)物質(zhì)、硅素類(lèi)物質(zhì)等（修復(fù)效果的長(zhǎng)期穩(wěn)定性需要進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)控評(píng)估）3.氧化還原：常用還原劑：硫酸亞鐵、硫代硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、二氧化硫等生物修復(fù)1.植物修復(fù)：以植物忍耐和超積累某種或某些化學(xué)元素為理論基礎(chǔ)，利用植物及其共存的微生物體系，清除污染物。我國(guó)發(fā)現(xiàn)的銅積累植物：海州香薷、鴨拓草；砷超積累植物：蜈蚣草、大葉井口邊草；鎘和鋅超積累植物：伴礦景天、東南景天、龍葵2.微生物修復(fù)：土著或添加功能微生物，創(chuàng)造適宜條件，強(qiáng)化微生物代謝。方式：使用土著微生物進(jìn)行自然生物修復(fù)、補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)鹽、電子受體、添加人工培養(yǎng)菌或基因工程菌等。3.動(dòng)物修復(fù)：利用蚯蚓等低等動(dòng)物和其體內(nèi)的微生物，在污染土壤中生長(zhǎng)、繁殖，然后對(duì)污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)移和富集，最后集中處理這些動(dòng)物。農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)農(nóng)藝措施：水分管理（土壤Eh對(duì)變價(jià)重金屬元素的活動(dòng)性有很大的影響，尤其是根際Eh，可以改變重金屬的價(jià)態(tài)和存在形態(tài)，并影響重金屬在土壤中的溶解度及植物根系對(duì)重金屬的吸收）施肥調(diào)控（合理施用化肥、施用生物有機(jī)肥、）低積累品種替換（篩選重金屬低積累作物品種和耐性作物品種）、調(diào)節(jié)土壤pH（加入石灰性物質(zhì)，提高土壤pH，促進(jìn)重金屬生成碳酸鹽、氫氧化物沉淀，降低土壤重金屬的有效性；但是連續(xù)長(zhǎng)期大量施用石灰，可能會(huì)引起土壤有機(jī)質(zhì)分解過(guò)速、腐殖質(zhì)不易積累、土壤結(jié)構(gòu)破壞等）秸稈還田調(diào)整種植結(jié)構(gòu)：如采用輪作休耕培肥地力、深耕措施、采用不進(jìn)入食物鏈的植物進(jìn)行調(diào)整微生物聯(lián)合植物修復(fù)微生物聯(lián)合植物修復(fù)可以分為以下兩類(lèi)，細(xì)菌聯(lián)合植物修復(fù)和菌根真菌聯(lián)合植物修復(fù)。細(xì)菌分泌的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、螯合劑、抗生素等物質(zhì)能夠增強(qiáng)植物的環(huán)境適應(yīng)能力，并且能夠有效緩解土壤中重金屬的毒性和供給植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而提高了植物的修復(fù)效率。耕地重金屬修復(fù)技術(shù)存在的難點(diǎn)1.重金屬污染復(fù)雜，單一技術(shù)修復(fù)難2.技術(shù)直接引用，缺乏風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：國(guó)外技術(shù)引用后缺乏對(duì)土壤土著生物的影響和生物多樣性的威脅、農(nóng)產(chǎn)品安全問(wèn)題等研究3.標(biāo)準(zhǔn)體系缺失，效果評(píng)價(jià)困難4.技術(shù)缺乏系統(tǒng)研究，推廣難與工業(yè)場(chǎng)地重金屬污染相比，耕地重金屬污染面積巨大，但主要以中輕度污染為主，其修復(fù)技術(shù)與方式的選擇需要首先考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式和類(lèi)型，其次兼顧有效性、經(jīng)濟(jì)性和推廣性。修復(fù)技術(shù)的選擇不僅要全面考慮技術(shù)的特點(diǎn)，同時(shí)還應(yīng)考慮污染程度和修復(fù)周期、修復(fù)成本、修復(fù)目標(biāo)、未來(lái)土地利用方式等一系列因素。四、耕地重金屬污染修復(fù)行業(yè)市場(chǎng)分析我國(guó)耕地土壤修復(fù)市場(chǎng)處于起步階段1.場(chǎng)地修復(fù)開(kāi)展多年，耕地修復(fù)涉足較少2.耕地修復(fù)治理周期長(zhǎng)，市場(chǎng)潛在需求大3.技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化，將是核心競(jìng)爭(zhēng)力4.龍頭企業(yè)正在崛起，區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)格局初步形成5.耕地修復(fù)市場(chǎng)前景空間廣闊我國(guó)土壤修復(fù)商業(yè)模式探索1.方案設(shè)計(jì)與工程實(shí)施分離2.EPC設(shè)計(jì)-采購(gòu)-施工-試運(yùn)行-業(yè)主驗(yàn)收5.第三方治理模式：推進(jìn)環(huán)保設(shè)施建設(shè)和運(yùn)營(yíng)專(zhuān)業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化，主要包括企業(yè)購(gòu)買(mǎi)環(huán)境服務(wù)（把排污者的直接責(zé)任轉(zhuǎn)化為間接的經(jīng)濟(jì)責(zé)任）和政府購(gòu)買(mǎi)環(huán)境服務(wù)進(jìn)一步思考（如何讓土地增值？）：“土十條”明確了2020年前完成1000萬(wàn)畝受污染耕地的修復(fù)目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)任重道遠(yuǎn)，耕地修復(fù)商業(yè)模式需盡快得到解決。通過(guò)引入社會(huì)資本進(jìn)行耕地修復(fù)緩解政府財(cái)政壓力當(dāng)為現(xiàn)階段解決耕地修復(fù)問(wèn)題的主要方法。土壤修復(fù)公司可與地方政府合作成立農(nóng)業(yè)合作社或農(nóng)業(yè)公司，合作單位負(fù)責(zé)耕地修復(fù)及后續(xù)農(nóng)作物開(kāi)發(fā)種植工作，在修復(fù)后的耕地上種植經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的農(nóng)作物獲得收益。在耕地修復(fù)過(guò)程中也可根據(jù)實(shí)際情況對(duì)土壤進(jìn)行改造提高農(nóng)作物質(zhì)量。目前，我國(guó)有土壤修復(fù)企業(yè)正在嘗試在修復(fù)土壤中適當(dāng)加入硒元素，生產(chǎn)富硒作物。關(guān)于耕地修復(fù)成本控制可考慮集中修復(fù)。通過(guò)土地流轉(zhuǎn)，受污染耕地集中至具有資金實(shí)力的企業(yè)或個(gè)人，通過(guò)耕地集中修復(fù)降低修復(fù)成本。并且在修復(fù)受污染的耕地過(guò)程中國(guó)家應(yīng)給予相應(yīng)的財(cái)政補(bǔ)貼，從而降低修復(fù)成本，促進(jìn)土壤修復(fù)行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。土壤修復(fù)基金來(lái)源的幾點(diǎn)設(shè)想：1)對(duì)石油行業(yè)、無(wú)機(jī)化學(xué)行業(yè)等容易造成土壤污染的行業(yè)內(nèi)的企業(yè)額外征收土壤污染防治稅；2)對(duì)造成土壤污染的企業(yè)進(jìn)行罰款計(jì)入土壤修復(fù)基金；3)計(jì)提土地出讓金。政府從土地出讓的收益中按照一定比例作為土壤修復(fù)專(zhuān)項(xiàng)費(fèi)用，補(bǔ)充土壤修復(fù)基金；4)接受社會(huì)捐款，對(duì)積極承擔(dān)社會(huì)責(zé)任的企業(yè)予以表彰。五、耕地土壤重金屬污染修復(fù)工程案例1.湖南郴州砷污染修復(fù)項(xiàng)目規(guī)模：4畝污染程度：重度污染修復(fù)時(shí)間：5年承擔(dān)單位：中科院地理所修復(fù)方案：蜈蚣草+田間管理（水肥管理、除草、冬季覆膜）修復(fù)效果：最初超標(biāo)國(guó)標(biāo)2~3倍，種植蜈蚣草一年后土壤砷含量下降10%；三年后下降至30~40%；五年將至安全范圍。2.浙江路橋固廢拆解污染項(xiàng)目規(guī)模：4140m2污染程度：鎘、銅、鉛超標(biāo)，重度污染修復(fù)時(shí)間：3年承擔(dān)單位：浙大環(huán)資院總投資：120萬(wàn)元修復(fù)方案：動(dòng)植物-微生物聯(lián)合修復(fù)動(dòng)物：蚯蚓，每平方米2萬(wàn)條；植物：莧菜修復(fù)效果：達(dá)到農(nóng)用地標(biāo)準(zhǔn)3.甘肅白銀市城郊東大溝流域耕地重金屬污染修復(fù)項(xiàng)目項(xiàng)目規(guī)模：65畝污染程度：鎘、銅、鉛重度污染修復(fù)時(shí)間：1年5個(gè)月承擔(dān)單位：凱天+珠海中科信息技術(shù)開(kāi)發(fā)公司總投資：1100萬(wàn)修復(fù)方案：化學(xué)淋洗-化學(xué)固定-生物質(zhì)改性耦合方法修復(fù)27畝；化學(xué)淋洗-土壤改良方法修復(fù)38畝；同時(shí)切斷污水灌溉來(lái)源修復(fù)效果：第六章耕地重金屬修復(fù)行業(yè)發(fā)展前景1.行業(yè)產(chǎn)業(yè)化影響因素國(guó)內(nèi)目前對(duì)耕地修復(fù)技術(shù)的儲(chǔ)備和應(yīng)用工程案例的積累非常有限，所謂的耕地土壤修復(fù)示范項(xiàng)目普遍存在著過(guò)程不公開(kāi)、技術(shù)部披露、成本不清晰等諸多問(wèn)題，借鑒和推廣的意義不大。

對(duì)于修復(fù)企業(yè)來(lái)說(shuō)缺乏一下三個(gè)方面的導(dǎo)向指標(biāo)：（1）修復(fù)示范案例：中國(guó)耕地重金屬面積大，牽扯大量農(nóng)戶，操作起來(lái)復(fù)雜，沒(méi)有涉及到如果大面積污染的修復(fù)示范案例可供參考。（2）商業(yè)模式2.產(chǎn)業(yè)展望對(duì)于耕地重金屬污染治理，管理部門(mén)應(yīng)該制定一套體系：對(duì)于污染嚴(yán)重的要進(jìn)行種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的污染耕地，要有配套的技術(shù)和市場(chǎng)開(kāi)發(fā)。對(duì)于重度污染耕地，通過(guò)修復(fù)劑或低積累品種等途徑治理和利用，應(yīng)該考慮修復(fù)和治理的技術(shù)安全性，不要只關(guān)注短期效益，忽略潛在風(fēng)險(xiǎn)，更加針對(duì)性治理。對(duì)于輕度污染耕地，關(guān)鍵是周?chē)廴疚锏脑搭^控制，防治污染程度加劇，同時(shí)也要控制農(nóng)業(yè)措施帶入的重金屬，比如一些保護(hù)地、耕地中肥料、農(nóng)藥的大量投入。修復(fù)企業(yè)情況：在工程治理與修復(fù)市場(chǎng)方面，缺少正在有效的技術(shù)儲(chǔ)備及行業(yè)規(guī)范，技術(shù)治理火修復(fù)公司出現(xiàn)不少，但真正有技術(shù)、有責(zé)任、有能力的不多；治理工程項(xiàng)目前期調(diào)研不足，影響項(xiàng)目實(shí)施質(zhì)量；治理目標(biāo)不明確，實(shí)施內(nèi)容與治理目標(biāo)關(guān)聯(lián)性差；項(xiàng)目實(shí)施周期普遍過(guò)短；技術(shù)路線模糊，示范或推廣性、可復(fù)制性差；治理工程的實(shí)效與時(shí)效關(guān)注度不夠，后評(píng)估少。3.未來(lái)工作重點(diǎn)（1）分區(qū)、分類(lèi)（耕地污染類(lèi)型）、分級(jí)（污染程度）制定耕地土壤重金屬污染治理戰(zhàn)略思路、技術(shù)路線，建立土壤污染管理和防治技術(shù)支撐體系，編制修復(fù)技術(shù)指南，制定污染土壤的修復(fù)技術(shù)、治理目標(biāo)，開(kāi)展環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)與治理效益后評(píng)估等。（2）在全國(guó)分區(qū)域分類(lèi)型建立規(guī)?；卫碇亟饘傥廴靖厥痉秴^(qū)。