污染土壤修復(fù)技術(shù)研究

鄭燕如

（中山市環(huán)境監(jiān)測站，廣東 中山 528400）

1 概述

隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，土壤污染問題日益凸顯，特別是鎘、汞、銅、鉛、鎳等重金屬污染問題較突出，對農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)和人體健康造成嚴(yán)重威脅。土壤污染成因復(fù)雜，主要有：一是化工、五金電鍍、印染等企業(yè)產(chǎn)生的“三廢”未經(jīng)處理后直接排放，導(dǎo)致土壤中重金屬不斷累積；二是長期以來利用率低和畜禽養(yǎng)殖廢棄物無序排放造成部分耕地土壤重金屬和有機(jī)物污染。當(dāng)前隨著國家“退二進(jìn)三”政策的實(shí)施，成批的工業(yè)企業(yè)關(guān)停轉(zhuǎn)遷，遺留了大量污染場地，土地再開發(fā)利用環(huán)境安全隱患突出。因此，對污染場地遺址進(jìn)行技術(shù)修復(fù)是改善土壤環(huán)境質(zhì)量的迫切要求，也是當(dāng)今環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文將著重介紹近年來污染土壤修復(fù)技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，以促進(jìn)土壤修復(fù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

2 污染土壤修復(fù)技術(shù)

2.1 工程修復(fù)技術(shù)

工程修復(fù)技術(shù)主要包括客土、換土和深耕翻土等措施?？屯练ㄊ窍蛭廴就寥兰尤氪罅扛蓛敉寥?，覆蓋在表層或混勻，使污染物濃度降低或減少污染物與植物根系的接觸。換土法就是把污染土壤取走，換入新的干凈土壤。深耕翻土就是深翻土壤，使聚集在土壤表層的污染物分散到土壤深層，達(dá)到稀釋的目的。通過這些方法可以降低土壤中污染物的含量，減少污染物對土壤-植物系統(tǒng)產(chǎn)生毒害，從而使農(nóng)產(chǎn)品達(dá)到食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)的治理效果較為徹底穩(wěn)定，但工程量大、治理費(fèi)用高、會破壞土壤結(jié)構(gòu)，引起土壤肥力下降，并且還要對換出的污土進(jìn)行堆放或處理，容易造成二次污染。

2.2 物理-化學(xué)修復(fù)技術(shù)

物理-化學(xué)修復(fù)是利用污染物或污染介質(zhì)的物理化學(xué)特性，以破壞（如改變化學(xué)性質(zhì)）、分離或固化污染物，具有實(shí)施周期短、可用于處理各種污染等優(yōu)點(diǎn)。主要包括熱處理、玻璃化、電動修復(fù)、固化-穩(wěn)定化、土壤淋洗、土壤性能改良修復(fù)等技術(shù)。

2.2.1 熱處理技術(shù)

熱處理技術(shù)是指利用熱傳導(dǎo)或輻射的方式，將污染介質(zhì)及其所含有機(jī)污染物加熱到足夠溫度，以促進(jìn)半揮發(fā)性有機(jī)物的揮發(fā)。該技術(shù)適用于處理鹵代有機(jī)物、非鹵代的半揮發(fā)性有機(jī)物、多氯聯(lián)苯以及高濃度的疏水性液體等污染物，不適用于處理土壤中的重金屬（Hg和Se除外）、活性氧化劑和還原劑等。但該技術(shù)能耗大，同時高溫會破壞土壤結(jié)構(gòu)，且高水分和黏土含量會增加處理成本，實(shí)施過程中，需嚴(yán)格設(shè)計并操作好加熱和蒸汽收集系統(tǒng)，以防止產(chǎn)生二次污染。

2.2.2 玻璃化技術(shù)

玻璃化是指向污染土壤插入電極，對污染土壤固體組分施加1600℃～2000℃的高溫處理，使有機(jī)污染物和部分無機(jī)污染物如硝酸鹽、硫酸鹽和碳酸鹽等得以揮發(fā)或熱解去除，無機(jī)污染物如重金屬和放射性物質(zhì)等被包覆在冷卻后形成化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、非擴(kuò)散性的堅硬玻璃體中。該技術(shù)適用于修復(fù)含水量較低、污染物埋深不超過6m的土壤，但在實(shí)地應(yīng)用中會出現(xiàn)難以達(dá)到統(tǒng)一熔化以及地下水滲透等問題，且熔化過程能耗大，這使得玻璃化技術(shù)成本較高，限制了它的推廣應(yīng)用。

2.2.3 電動修復(fù)技術(shù)

電動修復(fù)是將電極插入受污染土壤或地下水區(qū)域，通過施加微弱電流形成電場，利用電場產(chǎn)生的電動力學(xué)效應(yīng)驅(qū)動土壤污染物沿電場方向定向遷移，從而將污染物富集至電極區(qū)然后進(jìn)行集中處理或分離。該技術(shù)修復(fù)速度較快、成本較低，特別適用于小范圍的黏質(zhì)的多種重金屬污染土壤和可溶性有機(jī)污染土壤的修復(fù)，但該技術(shù)對電荷缺乏的非極性有機(jī)污染物去除效果不好，對于不溶性有機(jī)污染物，需要化學(xué)增溶，且易產(chǎn)生二次污染。

2.2.4 固化-穩(wěn)定化技術(shù)

固化-穩(wěn)定化是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，對同時處理多種重金屬復(fù)合污染土壤具有明顯的優(yōu)勢，但所需儀器設(shè)備較多，同時污染物埋藏深度、土壤pH和有機(jī)質(zhì)含量等在一定程度上都會影響該技術(shù)的有效應(yīng)用。美國非有機(jī)物污染超級基金項(xiàng)目中大部分采用固化-穩(wěn)定化技術(shù)處理，而我國一些搬遷企業(yè)場地重金屬污染土壤和鉻渣清理后的堆場污染土壤也采用了該修復(fù)技術(shù)，如上海世博會場地、武漢硚口化工企業(yè)搬遷場地以及重慶楊家山污染場地等修復(fù)項(xiàng)目。

2.2.5 土壤淋洗技術(shù)

土壤淋洗是指將水或含有沖洗助劑的水溶液、酸堿液、絡(luò)合劑或表面活性劑等淋洗劑注入到污染土壤中，洗脫和清洗土壤污染物的過程。淋洗法可用于大面積、重度污染土壤的治理，尤其是在輕質(zhì)土和砂質(zhì)土中效果較好，但對滲透系數(shù)較低的土壤效果不好。土壤淋洗的關(guān)鍵是淋洗助劑的選擇，既能提取污染物又不破壞土壤結(jié)構(gòu)，但事實(shí)上很難找到，而且引入的淋洗助劑很可能造成二次污染，因此研發(fā)高效的表面活性劑，提高修復(fù)效率，降低設(shè)備與污水處理費(fèi)用，防止二次污染等依然是該技術(shù)重要的研究課題。

2.2.6 土壤性能改良技術(shù)

該技術(shù)的關(guān)鍵是根據(jù)土壤的物化特性、污染物的類型選擇合適的改良劑。改良劑能有效降低污染物的水溶性、擴(kuò)散性和生物有效性，減輕它們對生態(tài)環(huán)境的危害。應(yīng)用較多的改良劑有：石灰性物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)、離子拮抗劑以及化學(xué)沉淀劑等。石灰能夠提高土壤pH，促使一些重金屬形成氫氧化物沉淀，改良酸性土壤。此外，硫磺及某些還原性有機(jī)化合物可以使重金屬成為硫化物沉淀，磷酸鹽類物質(zhì)與重金屬反應(yīng)形成難溶性磷酸鹽，因此可考慮少量投加沉淀劑如磷酸肥料，減少植物對重金屬的吸收。

2.3 生物修復(fù)法

2.3.1 植物修復(fù)

植物修復(fù)法就是利用植物吸收污染土壤中積累的重金屬，將重金屬從土壤中萃取出來，富集并轉(zhuǎn)移到植物收獲的部位和地上枝條部位，或利用植物根系特有的酶系統(tǒng)和微生物系統(tǒng)來絡(luò)合土壤中重金屬，從而降低重金屬的活性和生物毒性，以減輕重金屬被淋濾進(jìn)入地下水或通過空氣進(jìn)一步擴(kuò)散而污染環(huán)境。該技術(shù)的應(yīng)用關(guān)鍵在于篩選具有高產(chǎn)和高去污能力的植物吧，摸清植物對土壤條件和生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性。近年來，國內(nèi)外先后利用遏藍(lán)菜與蜈蚣草等實(shí)現(xiàn)對含Cd、As污染土壤的修復(fù)。

2.3.2 微生物修復(fù)

微生物修復(fù)是指利用微生物的代謝過程將土壤中的污染物轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水、脂肪酸等無毒物質(zhì)的修復(fù)過程。目前，該研究工作主要體現(xiàn)在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。

2.4 聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

單項(xiàng)修復(fù)技術(shù)都有一定適用范圍的限制，協(xié)同兩種或兩種以上修復(fù)方法，形成聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，不僅可以提高污染土壤的修復(fù)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)對多種污染物復(fù)合/混合污染土壤的修復(fù)。近年來，發(fā)展協(xié)同聯(lián)合的土壤聯(lián)合修復(fù)模式已成為場地和農(nóng)田土壤污染修復(fù)的主要研究方向，例如:土壤動物-植物-微生物組合修復(fù)，化學(xué)氧化-生物降解修復(fù)，電動修復(fù)-生物修復(fù)等。

3 污染土壤修復(fù)技術(shù)的發(fā)展趨勢

從 2000、2004、2008和 2012年 連續(xù)4屆的土壤污染與修復(fù)國際會議主題及交流情況來看，污染土壤修復(fù)技術(shù)未來的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)為：（1）向綠色與環(huán)境友好的土壤生物修復(fù)技術(shù)發(fā)展；（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；（3）從異位向原位的土壤修復(fù)技術(shù)發(fā)展；（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；（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；（6）向土壤修復(fù)決策支持系統(tǒng)及后評估技術(shù)發(fā)展。

結(jié)語

污染土壤修復(fù)是去污染、復(fù)質(zhì)量、再開發(fā)、保安康的民生工程，需要科學(xué)、技術(shù)、工程和管理的支撐。發(fā)展綠色、可持續(xù)的場地修復(fù)產(chǎn)業(yè),是我國土壤與地下水環(huán)境保護(hù)的需要，也是使我國這一新興戰(zhàn)略環(huán)保產(chǎn)業(yè)進(jìn)入國際環(huán)境修復(fù)市場競爭的需要。然而，針對我國污染場地土壤修復(fù)技術(shù)、工程化應(yīng)用和設(shè)備研發(fā)起步較晚，現(xiàn)階段無論是引進(jìn)國際上的先進(jìn)技術(shù)，還是自主研發(fā)都需要理性思考，應(yīng)該在借鑒國外成熟修復(fù)技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，從我國場地污染特征、國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、國家科研水平及現(xiàn)階段技術(shù)儲備等多方面綜合考慮修復(fù)技術(shù)的選擇和發(fā)展方向。

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