土壤修復(fù)發(fā)展前景

土壤修復(fù)發(fā)展前景近年來(lái)，“鎘大米”“毒地開(kāi)發(fā)”等公共危害事件頻發(fā)，土壤污染成為全社會(huì)關(guān)注的重大環(huán)境問(wèn)題。環(huán)保部、國(guó)土資源部公布的《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示，全國(guó)土壤總點(diǎn)位超標(biāo)率為16．1％，調(diào)查所涉的重污染公司用地、工業(yè)廢棄地、工業(yè)園區(qū)等土壤超標(biāo)點(diǎn)位率皆為1／3左右。我國(guó)土壤污染程度比較嚴(yán)重，已經(jīng)威脅到農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量、人居環(huán)境和生態(tài)安全。與其它污染相比，土壤污染含有較強(qiáng)的累積性、穩(wěn)定性、不可逆性，這決定了在采用防止性制度控制土壤污染風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，還應(yīng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的土壤污染治理制度體系。土壤污染治理普通涉及三個(gè)層面的方法：(1)針對(duì)土壤污染的初步評(píng)價(jià)、污染場(chǎng)地調(diào)查、污染場(chǎng)地分級(jí)等活動(dòng)。(2)發(fā)現(xiàn)土壤污染后，為避免或控制污染進(jìn)一步擴(kuò)大而采用的應(yīng)急方法。(3)受污染土壤的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定、修復(fù)方案擬定、修復(fù)的開(kāi)展、修復(fù)后的評(píng)定與管理等活動(dòng)。一、國(guó)家法規(guī)政策我國(guó)有關(guān)土壤污染治理的法律規(guī)范散見(jiàn)于不同層級(jí)的國(guó)家立法中。我國(guó)《憲法》第l0條規(guī)定，“一切使用土地的組織和個(gè)人必須合理運(yùn)用土地”，這能夠視為土壤污染治理責(zé)任的憲法根據(jù)。由于造成土壤生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)功效減少甚至喪失的行為，是對(duì)土地的不合理運(yùn)用。我國(guó)《環(huán)保法》第32條規(guī)定，“國(guó)家加強(qiáng)對(duì)大氣、水、土壤等的保護(hù)，建立和完善對(duì)應(yīng)的調(diào)查、監(jiān)測(cè)、評(píng)定和修復(fù)制度”，這是法律層面對(duì)土壤污染治理的總則性規(guī)定。我國(guó)《水污染防治法》第51條規(guī)定，運(yùn)用工業(yè)廢水和都市污水進(jìn)行澆灌，應(yīng)當(dāng)避免污染土壤、地下水和農(nóng)產(chǎn)品；《固體廢物污染環(huán)境防治法》規(guī)定，固體廢物實(shí)施從產(chǎn)生到處置的全過(guò)程控制，嚴(yán)禁向環(huán)境排放固體廢物，盡量減少固體廢物的產(chǎn)生量和危害。另外，某些法律、法規(guī)為土壤污染治理提供了間接根據(jù)。如我國(guó)《土地管理法》《都市房地產(chǎn)管理法》即使不直接涉及土壤污染防治，但其中有關(guān)合理運(yùn)用土地的規(guī)定可準(zhǔn)用于防止和治理土壤污染；國(guó)務(wù)院頒布的《危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理?xiàng)l例》《農(nóng)藥管理?xiàng)l例》從源頭控制的角度規(guī)范了可能造成土壤污染的危險(xiǎn)、有毒物質(zhì)的生產(chǎn)、使用和安全排放問(wèn)題。，環(huán)保部出臺(tái)了有關(guān)場(chǎng)地環(huán)保的一系列原則如《場(chǎng)地環(huán)境調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則》《場(chǎng)地環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》《污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定技術(shù)導(dǎo)則》《污染場(chǎng)地土壤修復(fù)技術(shù)導(dǎo)則》，這些原則為污染場(chǎng)地的調(diào)查、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定、修復(fù)、修復(fù)后的監(jiān)測(cè)等活動(dòng)提供了技術(shù)規(guī)程和辦法指導(dǎo)。由環(huán)保部、國(guó)土資源部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、農(nóng)業(yè)部等多部委共同制訂的“土壤環(huán)保和污染治理行動(dòng)計(jì)劃”（即《土十條》）已在5月實(shí)施，該計(jì)劃將作為土壤污染治理的大綱性文獻(xiàn)，指導(dǎo)實(shí)踐中土壤污染治理工作。二、土壤污染修復(fù)技術(shù)1土壤污染修復(fù)技術(shù)介紹1．1植物修復(fù)植物修復(fù)是指運(yùn)用植物忍耐和超量積累某種或某些化學(xué)元素的特性，或運(yùn)用植物及其根系微生物與環(huán)境之間的互相作用，對(duì)污染物進(jìn)行吸附、吸取、轉(zhuǎn)移、降解、揮發(fā)，將有毒有害的污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)毒無(wú)害物質(zhì)，最后使土壤功效得到恢復(fù)。根據(jù)修復(fù)植物在某首先的修復(fù)功效和特點(diǎn)可發(fā)為下列5種基本類(lèi)型：植物提取修復(fù)運(yùn)用重金屬超積累植物從污染土壤中超量吸取、積累一種或幾個(gè)重金屬元素，之后將植物整體收獲并集中解決。然后再繼續(xù)種植超積累植物以使土壤中重金屬含量減少到可接受的水平。是現(xiàn)在研究最多且最有發(fā)展前途的一種植物修復(fù)技術(shù)。植物揮發(fā)修復(fù)運(yùn)用植物將土壤中的某些揮發(fā)性污染物吸取到植物體內(nèi)，然后將其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)釋放到大氣中，從而對(duì)污染土壤起到治理作用。植物穩(wěn)定修復(fù)通過(guò)耐性植物根系分泌物來(lái)積累和沉淀根際圈污染物質(zhì)，使其失去生物有效性，以減少污染物質(zhì)的毒害作用。但更重要的是運(yùn)用耐性植物在污染土壤上的生長(zhǎng)來(lái)減少污染土壤的風(fēng)蝕和水蝕，避免污染物質(zhì)向下淋移而污染地下水或向四周擴(kuò)散進(jìn)一步污染周邊環(huán)境。植物降解修復(fù)運(yùn)用修復(fù)植物的和降解作用去除土壤中有機(jī)污染物質(zhì)的一種方式。普通對(duì)某些構(gòu)造比較簡(jiǎn)樸的有機(jī)污染物質(zhì)去除效率很高根際圈生物降解修復(fù)運(yùn)用植物根際圈菌根真菌、專(zhuān)性或非專(zhuān)性細(xì)菌等微生物的降解作用來(lái)轉(zhuǎn)化有機(jī)污染物．減少或徹底消除其生物毒性，從而達(dá)成有機(jī)污染土壤修復(fù)的目的。1．2生物修復(fù)對(duì)于微生物修復(fù)技術(shù)而言，往往是運(yùn)用某些微生物的作用進(jìn)行土壤和水體中污染物的清理或是進(jìn)行污染物無(wú)害化解決的過(guò)程。在都市的土壤中，往往微生物的數(shù)量和種類(lèi)都相對(duì)較大，它們?cè)谶M(jìn)行重金屬與有機(jī)物無(wú)害化解決中發(fā)揮的作用是非常不可無(wú)視的。運(yùn)用微生物進(jìn)行土壤中重金屬與有機(jī)物的毒性的減少或者是吸附積累在土壤中的重金屬與有機(jī)物，能夠慢慢變化根際微環(huán)境，這樣就能增加植物對(duì)重金屬與有機(jī)物的吸取，揮發(fā)及固定的效率。1．3物理修復(fù)物理修復(fù)是最先發(fā)展起來(lái)的修復(fù)技術(shù)之一，涉及蒸汽浸提修復(fù)技術(shù)、固化/穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)、熱力學(xué)修復(fù)技術(shù)、熱解吸修復(fù)技術(shù)、電動(dòng)力學(xué)修復(fù)技術(shù)等。其中電動(dòng)力學(xué)修復(fù)技術(shù)能較好地應(yīng)用在土壤中金屬污染的修復(fù)中。熱化法修復(fù)就是直接通過(guò)加熱，或者是水蒸氣進(jìn)行加熱，紅外線進(jìn)行加熱、微波輻射進(jìn)行加熱，將土壤里的物質(zhì)慢慢加熱到一定的溫度，這樣能夠使土壤中的某些可揮發(fā)性的污染物快速氣化，再對(duì)這些可揮發(fā)性污染物進(jìn)行收集工作，就能夠有效地減少土壤中污染物的濃度。這種熱化法對(duì)于能耗的規(guī)定比較高，這樣普通規(guī)定土壤含有一定的滲入性，只是針對(duì)某些可揮發(fā)性好的土壤污染物。1．4化學(xué)修復(fù)污染土壤的化學(xué)修復(fù)是運(yùn)用加入到土壤中的化學(xué)修復(fù)劑(如固化劑、有機(jī)質(zhì)、化學(xué)試劑、天然礦物等，變化土壤的pH值、Eh等與污染物發(fā)生一定的化學(xué)反映，使污染物被降解和毒性被去除或減少的修復(fù)技術(shù)。化學(xué)修復(fù)技術(shù)重要涵蓋下列幾個(gè)方面的技術(shù)類(lèi)型：（1）化學(xué)淋洗技術(shù)是借助能增進(jìn)土壤環(huán)境中污染物溶解或遷移作用的溶劑．通過(guò)水力推動(dòng)清洗液，將其注入到受污染土層中，然后再把含有污染物的液體抽提出來(lái)，進(jìn)行分離或污水解決。清洗劑能夠是水或含有一定助劑的溶液，普通規(guī)定清洗劑能再生并重復(fù)使用；（2）溶劑浸提技術(shù)是運(yùn)用毒性相對(duì)較小的有機(jī)溶劑提取毒性大，其它辦法難以解決的污染物。普通是有機(jī)污染物；（3）化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)重要是通過(guò)氧化，使某些污染物轉(zhuǎn)化成低毒的存在形態(tài)。重要的氧化劑有KMnO4、H202、03等；（4）化學(xué)還原與還原脫氯修復(fù)技術(shù)普通是指運(yùn)用還原劑使污染物還原成難溶態(tài)，使其遷移性和生物可運(yùn)用性減少；（5）土壤性能改良修復(fù)技術(shù)。相比較而言，化學(xué)氧化技術(shù)是一種快捷、主動(dòng)，對(duì)污染物類(lèi)型和濃度不是很敏感的修復(fù)方式；化學(xué)還原和還原脫氯法則作用于分散在地表下較大、較深范疇內(nèi)的氯化物等對(duì)還原反映敏感的化學(xué)物質(zhì)，將其還原、降解；原位化學(xué)淋洗技術(shù)對(duì)去除低溶解度和吸附力較強(qiáng)的污染物更加有效。所謂污染土壤修復(fù)，是指運(yùn)用物理、化學(xué)或生物的辦法，將土壤中的污染物吸取、降解和轉(zhuǎn)化，使其濃度減少到可接受的水平或?qū)⒂卸居泻ξ廴疚飶氐邹D(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)的過(guò)程。當(dāng)代農(nóng)業(yè)土壤條件日益惡化，土壤修復(fù)的背景環(huán)境愈趨復(fù)雜，誕生出冶金及化工等污染場(chǎng)地修復(fù)、農(nóng)田污染土壤修復(fù)、礦區(qū)污染修復(fù)及油田污染修復(fù)等多個(gè)專(zhuān)門(mén)面對(duì)特種行業(yè)的土壤修復(fù)需求。根據(jù)修復(fù)原理的不同，污染土壤修復(fù)可分為下列三種：物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)。但由于上述土壤環(huán)境的多重性，開(kāi)始出現(xiàn)了某些修復(fù)技術(shù)手段的交叉融合使用的聯(lián)合修復(fù)技術(shù)。1物理修復(fù)技術(shù)污染土壤物理修復(fù)技術(shù)物理修復(fù)是指以物理手法將污染源從土壤中祛除或剝離的技術(shù)。其中對(duì)于常見(jiàn)的場(chǎng)地土壤有機(jī)物污染祛除的重要物理修復(fù)手段是熱解決，慣用的涉及超聲/微波加熱技術(shù)、蒸氣浸提技術(shù)、熱脫附技術(shù)等。1.1超聲/微波加熱技術(shù)該技術(shù)是運(yùn)用超聲空化現(xiàn)象所產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)、熱效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)對(duì)污染物進(jìn)行物理解吸、絮凝沉淀和化學(xué)氧化作用的解決，從而將污染物與土壤顆粒進(jìn)行分離，并在液相中把污染物分解成二氧化碳和水或者容易易降解的小分子化合物。有研究證明，超聲波可被應(yīng)用于被石油污染的土壤中，也是一種有效的土壤修復(fù)辦法。1.2熱脫附技術(shù)熱脫附技術(shù)是將土壤中的污染物通過(guò)直接或者間接的方式加熱到足夠高的溫度，使該污染物蒸發(fā)并與土壤分離的過(guò)程。此辦法能夠使污染物在非氧化條件下燃燒，大大減少某些劇毒副產(chǎn)物的生成。該技術(shù)可解決的污染物范疇較廣，所解決的土壤修復(fù)后的土壤能夠重新使用，特別對(duì)含氯有機(jī)物污染的土壤修復(fù)較方便有效。現(xiàn)在，某些國(guó)家采用熱脫附技術(shù)解決有機(jī)物高污染土壤并且已經(jīng)把該技術(shù)工程化。但良好的效果代表著昂貴的成本，有關(guān)設(shè)備以及解決過(guò)程需要消耗大量的人力、物力與時(shí)間，這就大大限制了該技術(shù)在土壤修復(fù)領(lǐng)域的的推廣應(yīng)用。1.3土壤蒸汽浸提技術(shù)該技術(shù)是指把無(wú)污染的空氣輸入污染土壤中，通過(guò)真空泵使土壤產(chǎn)生負(fù)壓，空氣通過(guò)被污染的土壤區(qū)域，最后與土壤中的污染物混合并流出土壤，混合后的氣體通過(guò)活性炭吸附或其它解決辦法除去有機(jī)物，將剩余的氣體送回大氣中或者循環(huán)使用。這種辦法成本較低，操作方便，可解決的污染物范疇較廣。該辦法能夠采用原則化設(shè)備在不破壞土壤的前提下較高效率的除去土壤中含有揮發(fā)性的有機(jī)污染物，特別是石油烴類(lèi)污染物。2化學(xué)修復(fù)技術(shù)在污染土壤解決辦法發(fā)展過(guò)程中，該技術(shù)發(fā)展比較早，重要涉及的辦法涉及穩(wěn)定化技術(shù)、淋洗技術(shù)、氧化—還原技術(shù)、光催化降解技術(shù)和電動(dòng)力學(xué)修復(fù)技術(shù)等。2.1固定/穩(wěn)定化技術(shù)該技術(shù)采用的是把某些特殊添加劑混合在被污染的土壤中，充足運(yùn)用污染物的物理、化學(xué)或其它特性使污染物處在穩(wěn)定狀態(tài)，從而減少其對(duì)環(huán)境的危害的一種辦法。這種技術(shù)能夠?qū)⒔饘購(gòu)U棄物轉(zhuǎn)化成較穩(wěn)定、危害低的固體，解決成本較低，極大地減少了被污染土壤的修復(fù)費(fèi)用，但是修復(fù)后的土壤不可再運(yùn)用，對(duì)設(shè)備需求也較多。2.2淋洗/浸提技術(shù)淋洗/浸提技術(shù)定義為把水或者混著沖洗助劑的水溶液、帶酸性或堿性的溶液、表面活性劑等淋劑液與污染土壤混合，從而達(dá)成洗脫污染物質(zhì)的目的。洗脫后的廢水廢劑需要通過(guò)無(wú)污染解決就能夠排放，重新凈化的土壤能夠再次使用。這種離位修復(fù)技術(shù)被許多國(guó)家應(yīng)用于工業(yè)中的存在重金屬污染或者復(fù)雜污染物的土壤解決。優(yōu)點(diǎn)在于這種辦法能夠凈化解決土壤中的有機(jī)污染物，由于本技術(shù)辦法是水溶液，用水量特別多，因此設(shè)立的修復(fù)場(chǎng)合盡量在水源附近。2.3化學(xué)氧化—還原技術(shù)化學(xué)氧化—還原技術(shù)是指在土壤中添加化學(xué)氧化劑/還原劑，讓土壤中的污染物發(fā)生氧化還原反映從而達(dá)成修復(fù)土壤的目的。氧化反映是氧化劑與土壤或者地下水中的有機(jī)污染物進(jìn)行反映，還原反映是對(duì)其中能進(jìn)行還原反映的物質(zhì)進(jìn)行反映，還原反映辦法是現(xiàn)在研究的創(chuàng)新點(diǎn)。例如，納米級(jí)粉末零價(jià)鐵的強(qiáng)脫氯作用已經(jīng)被市場(chǎng)接受，進(jìn)行土壤與地下水的修復(fù)工作，但是仍存在鐵表面活性的鈍化、被土壤吸附產(chǎn)生聚合失效等問(wèn)題，仍然需要進(jìn)一步的研究。2.4光催化降解技術(shù)土壤光催化降解技術(shù)是一種創(chuàng)新度較高的深度土壤氧化修復(fù)技術(shù)，可解決修復(fù)農(nóng)藥等有機(jī)污染物的土壤。土壤性質(zhì)、土壤pH值和土壤厚度都會(huì)影響光轉(zhuǎn)化有機(jī)污染物，例如對(duì)于含有高孔隙度的土壤，其中的污染物質(zhì)遷移速度很快，并且會(huì)隨著黏度的減少而光解加速，土壤中的氧化鐵含量也是對(duì)有機(jī)物光催化降解的重要因素。3生物修復(fù)技術(shù)污染土壤的生物修復(fù)技術(shù)是說(shuō)將土壤中的污染物通過(guò)土壤中本身存在的包含植物、動(dòng)物和微生物在內(nèi)的許多生物種類(lèi)的吸取、降解或者轉(zhuǎn)化的方式，達(dá)成較小土壤中污染物的比例的目的?，F(xiàn)在社會(huì)上主流的生物修復(fù)技術(shù)涉及植物修復(fù)、動(dòng)物修復(fù)和微生物修復(fù)3類(lèi)，這3類(lèi)中更為社會(huì)所應(yīng)用的是植物修復(fù)和微生物修復(fù)。下面將具體對(duì)比3種生物修復(fù)技術(shù)的定義以及優(yōu)缺點(diǎn)。3.1植物修復(fù)技術(shù)植物本身含有忍耐部分超量的某些化學(xué)元素的特性，同時(shí)植物根系的微生物體系也能降解污染物的特性，因此其在環(huán)境惡劣的狀況下臨時(shí)生存，而植物修復(fù)技術(shù)就是要運(yùn)用植物或者其根系微生物群的的這種特性把土壤中的金屬元素、有機(jī)污染物吸取轉(zhuǎn)化成無(wú)害的物質(zhì)的技術(shù)。運(yùn)用植物修復(fù)技術(shù)能夠吸取轉(zhuǎn)化土壤的污染物包括有害于土壤的重金屬元素、人類(lèi)種植植物時(shí)施加的過(guò)多的農(nóng)藥、降解率低的有機(jī)污染物等。這項(xiàng)技術(shù)的重點(diǎn)在于要選擇能夠環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、繁衍能力強(qiáng)、能夠高效吸取污染物的植物品種，理解植物的生活習(xí)性。跟別的修復(fù)技術(shù)相比，植物修復(fù)技術(shù)含有生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)、對(duì)環(huán)境破壞力小、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、在修復(fù)土壤的同時(shí)還可凈化周邊的空氣、水等優(yōu)點(diǎn)，在不破壞生態(tài)環(huán)境的前提下達(dá)到修復(fù)污染土壤的目的。3.2微生物修復(fù)技術(shù)這里的微生物既涉及天然存在的微生物，還能夠是人工培養(yǎng)的涉及土著微生物、外源微生物和基因工程菌微生物群等，將這些微生物群在人為優(yōu)化的溫度濕度等條件適宜的環(huán)境下進(jìn)行代謝過(guò)程，微生物群將吸取降解土壤中的有毒污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)毒的物質(zhì)，這就是微生物修復(fù)技術(shù)方式[4]。微生物也能夠引發(fā)土壤的理化特性變化，從而使有機(jī)污染物失效或減少效果，例如假單胞桿菌可降解DDT、艾氏劑、毒殺酚和敵敵畏等污染物。目前微生物修復(fù)技術(shù)是土壤修復(fù)技術(shù)中的重要方式?，F(xiàn)在，微生物修復(fù)技術(shù)的重點(diǎn)在于選擇和培養(yǎng)能夠高效吸取轉(zhuǎn)化降解污染物的微生物群，提高微生物群的環(huán)境適應(yīng)能力、高速降解能力以及其安全程度，微生物工作過(guò)程中的數(shù)據(jù)優(yōu)化和溫度、濕度、養(yǎng)分等重點(diǎn)因素的設(shè)計(jì)控制等部分。3.3動(dòng)物修復(fù)技術(shù)現(xiàn)在來(lái)說(shuō)，微生物修復(fù)和植物修復(fù)污染土壤在不管在市面上還是學(xué)術(shù)研究都有了一定的時(shí)間發(fā)展，有關(guān)動(dòng)物修復(fù)技術(shù)的方式還沒(méi)有引發(fā)特別大的注意。動(dòng)物修復(fù)技術(shù)是說(shuō)運(yùn)用動(dòng)物的直接作用或間接作用來(lái)修復(fù)污染土壤的方式，直接作用是指動(dòng)物的吸取、轉(zhuǎn)化和分解，間接作用是指通過(guò)變化土壤的理化特性、提高土壤的肥度或者是加強(qiáng)植物、微生物的繁殖。蚯蚓和部分鼠類(lèi)等某些土壤中的大型的依賴(lài)