土壤修復技術(shù)講座

污染土壤修復技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢李亞清一、土壤修復技術(shù)研究迫切性二、土壤修復技術(shù)與研究現(xiàn)狀三、土壤修復技術(shù)研究發(fā)展趨勢四、我國土壤修復前景1.土壤修復的迫切性1.1我國土壤污染狀況全國土壤總的點位超標率為16.1%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點位比例分別為11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。耕地、林地、草地土壤點位超標率分別為19.4%、10.0%、10.4%。污染類型無機型為主，有機型次之，復合型污染比重較小，無機污染物超標點位數(shù)占全部超標點位的82.8%。鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳8種無機污染物點位超標率分別為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類有機污染物點位超標率分別為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大,土壤污染物的種類在增多,出現(xiàn)了復合型、混合型的高風險污染土壤區(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.土壤修復技術(shù)2.1.1植物修復技術(shù)利用植物超積累或積累性功能的植物吸取修復。利用植物根系控制污染擴散和恢復生態(tài)功能的植物穩(wěn)定修復。利用植物代謝功能的植物降解修復。利用植物轉(zhuǎn)化功能的植物揮發(fā)修復。利用植物根系吸附的植物過濾修復等技術(shù)。適用范圍可被植物修復的污染物有重金屬、農(nóng)藥、石油和持久性有機污染物、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)應用于鎘、銅、鋅、鎳、鉛等重金屬以及與多環(huán)芳烴復合污染土不同植物套作聯(lián)合修復修復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)境的適應性。植物修復技術(shù)不僅應用于農(nóng)田土壤中污染物的去除,而且同時應用于人工濕地建設、填埋場表層覆蓋與生態(tài)恢復、生物棲身地重建等。2.1.2微生物修復技術(shù)微生物能以有機污染物為唯一碳源和能源或者與其他有機物質(zhì)進行共代謝而降解有機污染物。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)、微生物修復劑制備技術(shù)和農(nóng)藥殘留微生物降解田間應用技術(shù);也篩選了大量的石油烴降解菌,復配了多種微生物修復菌劑,研制了生物修復預制床和生物泥漿反應器,提出了生物修復模式。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物理修復技術(shù)物理修復是指通過各種物理過程將污染物(特別是有機污染物)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。技術(shù)關(guān)鍵降低設備成本，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/物化修復技術(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),是較普遍應用于土壤重金屬污染的快速控制修復方法。常用的固化穩(wěn)定劑有飛灰、石灰、瀝青和硅酸鹽水泥等,其中水泥應用最為廣泛。適用范圍2.3.2土壤淋洗修復技術(shù)是將水或含有沖洗助劑的水溶液、酸/堿溶液、絡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)處理后達標排放,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)是一項新興的深度土壤氧化修復技術(shù),可應用于農(nóng)藥等污染土壤的修復。2.3.5電動力學修復電動力學修復(簡稱電動修復)是通過電化學和電動力學的復合作用(電滲、電遷移和電泳等)驅(qū)動污染物富集到電極區(qū),進行集中處理或分離的過程。電動修復技術(shù)已進入現(xiàn)場修復應用。2.3.3氧化-還原技術(shù)通過向土壤中投加化學氧化劑(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)生化學反應來實現(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)合修復協(xié)同兩種或以上修復方法,形成聯(lián)合修復技術(shù),不僅可以提高單一污染土壤的修復速率與效率,而且可以克服單項修復技術(shù)的局限性,實現(xiàn)對多種污染物的復合/混合污染土壤的修復。2.4.1微生物/動物-植物聯(lián)合修復技術(shù)例：微生物(細菌、真菌)-植物、動物(蚯蚓)-植物聯(lián)合修復。2.4.2化學/物化-生物聯(lián)合修復技術(shù)發(fā)揮化學或物理化學修復的快速優(yōu)勢,結(jié)合非破壞性的生物修復特點,發(fā)展基于化學-生物修復技術(shù)是最具應用潛力的污染土壤修復方法之一。3.土壤修復技術(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技術(shù)發(fā)展利用太陽能和自然植物資源的植物修復、土壤中高效專性微生物資源的微生物修復、土壤中不同營養(yǎng)層食物網(wǎng)的動物修復、基于監(jiān)測的綜合土壤生態(tài)功能的自然修復,將是21世紀土壤環(huán)境修復科學技術(shù)研發(fā)的主要方向。農(nóng)田耕地土壤污染的修復技術(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)濟上的雙重優(yōu)勢。3.2從單項向聯(lián)合、雜交的土壤綜合修復技術(shù)發(fā)展

土壤中污染物種類多,復合污染普遍,污染組合類型復雜,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)的污染物復合土壤與地下水同時受污染,而且修復后土壤再利用方式的空間規(guī)劃要求不同。單項修復技術(shù)往往很難達到修復目標。3.3從異位向原位的土壤修復技術(shù)發(fā)展將污染土壤挖掘、轉(zhuǎn)運、堆放、凈化、再利用是一種經(jīng)常采用的離場異位修復過程。這種異位修復不僅處理成本高,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)展多種原位修復技術(shù)以滿足不同污染場地修復的需求就成為近年來的一種趨勢。3.4基于環(huán)境功能修復材料的土壤修復技術(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,并應用于污染土壤環(huán)境修復。3.5基于設備化的快速場地污染土壤修復技術(shù)發(fā)展土壤修復技術(shù)的應用在很大程度上依賴于修復設備和監(jiān)測設備的支撐,設備化的修復技術(shù)是土壤修復走向市場化和產(chǎn)業(yè)化的基礎。植物修復后的植物資源化利用、微生物修復的菌劑制備、有機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、修復過程及修復后環(huán)境監(jiān)測等等都需要設備。3.6向土壤修復決策支持系統(tǒng)及后評估技術(shù)發(fā)展污染土壤修復決策支持系統(tǒng)是實施污染場地風險管理和修復技術(shù)快速篩選的工具。污染土壤修復技術(shù)篩選是一種多目標決策過程,需要綜合考慮風險削減、環(huán)境效益與修復成本等要素。基于風險的污染土壤修復后評估也是污染場地風險管理的重要環(huán)節(jié),包括修復后污染物風險評估、修復基準及土壤環(huán)境質(zhì)量評價等內(nèi)容。4我國土壤修復前景道路注定是曲折的，前景是光明的。許多國家利用先進的技術(shù)與嚴格的法規(guī)進行生態(tài)治理，積累了大量經(jīng)驗，值得我們學習與借鑒。日本-痛痛病當?shù)鼐用?，國?nèi)各領(lǐng)域?qū)＜?、學者都可申請加入。調(diào)查團分為水源調(diào)查組和土壤調(diào)查組，調(diào)查團可以檢查工廠的每一道工序，包括排污口和污水凈化設施。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)進行監(jiān)督，礦業(yè)公司每年都作公害報告，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)閉污染嚴重的煤炭和化工企業(yè)，并投入巨資對廢棄廠區(qū)進行生態(tài)修復;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)境的污染進行治理。對國民進行全民生態(tài)教育。德國的環(huán)境教育分為環(huán)保習慣養(yǎng)成教育和環(huán)境專業(yè)知識教育兩個部分，家庭垃圾分類等習慣養(yǎng)成教育從幼兒就開始進行，環(huán)境專業(yè)知識教育則