關(guān)于重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)的思考

任雪菲

（航天凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，長沙 410100）

引言

從2014年《全國土壤污染調(diào)查公報》的公布到2018年《土壤污染防治法》《農(nóng)用地和建設(shè)用地 土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的相繼出臺，我國土壤防治體系逐步完善?！笆濉逼陂g，土壤修復(fù)市場將逐步打開，涉及礦山修復(fù)、耕地修復(fù)、場地修復(fù)領(lǐng)域。污染場地調(diào)查與評價（采樣、監(jiān)測、評估）、項目設(shè)計與施工、監(jiān)理等全產(chǎn)業(yè)鏈，涉及土壤環(huán)境監(jiān)測、土壤修復(fù)產(chǎn)品及技術(shù)、土壤修復(fù)設(shè)備等方面。未來的土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展將從商業(yè)模式、修復(fù)成本出發(fā)，更加聚焦于實用性修復(fù)產(chǎn)品及技術(shù)的聯(lián)合使用及不斷優(yōu)化，確保土壤修復(fù)效果的長效性，保障安全的人居環(huán)境及食品安全。

1 國內(nèi)土壤污染現(xiàn)狀

土壤污染是指由于人類活動致使污染物進(jìn)入土壤并累積到一定程度，引起土壤環(huán)境質(zhì)量惡化的現(xiàn)象。2014年，原環(huán)境保護(hù)部和原國土資源部聯(lián)合發(fā)布的《全國土壤污染調(diào)查公報》顯示：全國土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，部分地區(qū)土壤污染較重，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂，工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問題突出。全國土壤總的點位超標(biāo)率為16.1%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點位超標(biāo)比例分別為11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。土壤鎘超標(biāo)率為7.0%。耕地點位超標(biāo)率為19.4%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點位比例分別為13.7%、2.8%、1.8%和1.1%[1]。2013年至2018年以來，土壤污染事件頻發(fā)，社會對土壤污染及修復(fù)治理的關(guān)注度不斷增加。

2 土壤環(huán)保政策法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的演變

2013年以來，土壤修復(fù)立法進(jìn)程加快，管理體系逐漸完善。2014年7月1日，原環(huán)境保護(hù)部出臺《場地環(huán)境調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 25.1—2014）、《場地環(huán)境監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 25.2—2014）、《污染場地風(fēng)險評估技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 25.3—2014）、《污染場地土壤修復(fù)技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 25.4—2014）。2016年5月31日，國務(wù)院發(fā)布《土壤污染防治行動計劃》，提出了農(nóng)用地分類管理。隨后全國各地市相繼出臺地方《土壤污染防治工作方案》。2016年7月21日，財政部、原環(huán)境保護(hù)部發(fā)布《土壤污染防治專項資金管理辦法》。2016年12月27日，原環(huán)境保護(hù)部發(fā)布《污染地塊土壤環(huán)境管理辦法（試行）》。2016年12月25日，《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)稅法》通過，自2018年1月1日起施行。2017年11月，原農(nóng)業(yè)部生態(tài)總站就《耕地污染治理驗收技術(shù)規(guī)范（征求意見稿）》征求意見。2018年5月3日，生態(tài)環(huán)境部出臺《工礦用地土壤環(huán)境管理辦法（試行）》。2018年8月31日，十三屆全國人大常委會第五次會議全票通過了《土壤污染防治法》，將于2019年1月1日起施行。

《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618—1995）為土壤環(huán)境建立了三個等級標(biāo)準(zhǔn)，但已不能滿足現(xiàn)今土壤環(huán)境管理的需要，為了更有效地保護(hù)土壤環(huán)境質(zhì)量，管控土壤污染風(fēng)險，生態(tài)環(huán)境部于2018年6月28日印發(fā)了《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（自2018年8月1日起實施），提出了風(fēng)險篩選值和風(fēng)險管制值，科學(xué)指導(dǎo)農(nóng)用地和建設(shè)用地的安全利用。原湖南省環(huán)保廳和省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布地方標(biāo)準(zhǔn)《重金屬污染場地土壤修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)》（DB43/T 1165—2016），自2016年5月29日起實施。原重慶市環(huán)保局出臺《污染場地治理修復(fù)驗收評估技術(shù)導(dǎo)則》（DB50/T 724—2016），自2017年1月1日起實施。

截至目前，我國的土壤污染防治政策法規(guī)體系基本健全。從土壤調(diào)查公報到土壤污染防治法和土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，土壤政策逐步完善，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格，中央財政對土壤修復(fù)的支持力度逐漸加強(qiáng)，土壤修復(fù)行業(yè)將迎來飛躍式發(fā)展。

3 土壤修復(fù)實例

土壤修復(fù)是為改良土壤性質(zhì)、改善土壤環(huán)境而采取的一系列物理、化學(xué)、生物的有效措施，使其恢復(fù)生產(chǎn)能力或其他利用性質(zhì)。以下例舉幾個農(nóng)用地修復(fù)、工業(yè)污染場地修復(fù)的實例。

3.1 農(nóng)用地鎘污染修復(fù)產(chǎn)品研發(fā)試驗

選用湖南某鎘超標(biāo)稻田土壤，土壤類型是紅壤，屬重度污染，主要污染因子是鎘，土壤pH值4.0～5.0。選用堿性材料、黏土礦物、生物質(zhì)炭三種修復(fù)材料進(jìn)行水稻盆栽試驗。試驗發(fā)現(xiàn)，幾種修復(fù)材料均能有效降低稻米的鎘含量，其降低效果的優(yōu)先順序為堿性材料、黏土礦物、生物質(zhì)炭，對稻米產(chǎn)量無明顯影響。此研發(fā)試驗為后續(xù)田間小區(qū)試驗提供了有效支撐。

堿性材料通過提高酸性土壤的pH值，降低土壤中重金屬的活性，從而降低水稻對土壤中重金屬的吸收[2、3]。礦物穩(wěn)定化法是抑制重金屬溶出到傳播介質(zhì)中，從而達(dá)到土壤修復(fù)效果的一種原位修復(fù)技術(shù)。黏土礦物可以改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，吸附重金屬，降低重金屬的遷移性和生物毒性，減少水稻對重金屬的吸收。黏土礦物具有吸附重金屬陽離子的能力，屬于環(huán)境友好型的修復(fù)技術(shù)[4、5]。生物質(zhì)炭由于其比表面積大和離子交換能力強(qiáng)，可吸附固定污染土壤中的金屬。其本身是一種堿性材料，可以提高土壤的pH值，降低土壤中重金屬的遷移性。其中的含氧官能團(tuán)也可與金屬離子結(jié)合，有效固定土壤中的重金屬[6、7]。還可以增加有效態(tài)P、K、Ca的釋放，提高土壤的肥力，促進(jìn)水稻增產(chǎn)。生物質(zhì)炭是一種高效、環(huán)境友好的綠色環(huán)境吸附劑，可以進(jìn)行推廣應(yīng)用。

3.2 某鉻污染場地修復(fù)中試示范

以某鉻污染場地土壤為研究對象，主要污染因子是鉻。選用亞鐵鹽類、硫化物類、礦物類材料進(jìn)行室內(nèi)固化穩(wěn)定化小試研究，亞鐵鹽類投加比例為1%～5%時，總鉻浸出濃度降低40%～60%，六價鉻浸出濃度降幅達(dá)到70%～90%。硫化物類投加比例0.5%～2%時，總鉻浸出濃度降低50%～60%，六價鉻浸出濃度降幅達(dá)到30%～50%。礦物類投加比例為2%～10%時，總鉻浸出濃度降低50%～85%，六價鉻浸出濃度降幅達(dá)到30%～80%。此研究為中試示范修復(fù)劑選用及其用量、環(huán)境影響因素提供基礎(chǔ)支撐。在某鉻污染場地中試中，采用“原位淋洗化學(xué)還原-固化穩(wěn)定化”組合技術(shù)，設(shè)置注入井和抽出井，利用高壓旋噴鉆將修復(fù)藥劑注入，穩(wěn)定一周以后，修復(fù)后土壤六價鉻浸出含量低于修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)，即0.75mg/kg（敏感用地風(fēng)險控制值）。

3.3 某稻田重金屬污染修復(fù)新技術(shù)田間示范

土壤類型為紅壤、呈酸性、pH值4.5～6.0。主要污染因子是鎘，總鎘含量在0.6～1.0mg/kg。采用土壤洗脫+重金屬吸附穩(wěn)定化技術(shù)工藝，輔助正常水分肥料田間管理[8、9]。具體操作是將田間蓄水20～30cm深，添加一種提取劑，水田正常翻耕，保證提取劑與泥水混合充分，靜置12～24h后，添加Fe系粉狀藥劑，正常翻耕，保持田間水深20～30cm，靜置3～5天后進(jìn)行正常插秧耕作，后期正常管理。通過土壤洗脫+重金屬吸附穩(wěn)定化技術(shù)示范，示范區(qū)域稻米鎘降低45%～55%。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，添加Fe系粉狀藥劑后，若添加“排水-灌水”工藝，稻米鎘降低50%～70%，滿足國家《糧食衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。

3.4 某稻田重金屬污染修復(fù)新產(chǎn)品推廣應(yīng)用

土壤類型為紅壤、呈酸性、pH值4.5～6.5。主要污染因子是鎘，總鎘含量約0.70mg/kg。采用一種改性多孔納米材料作為修復(fù)劑，正常翻耕耕作與田間管理，可以有效降低土壤中重金屬的遷移。通過一年兩季的示范檢測，稻米中鎘降低50%～85%，水稻畝產(chǎn)增產(chǎn)4%～8%。由于示范推廣的年限不長，未來還需對其效果的長效性進(jìn)行監(jiān)測，對過程環(huán)境進(jìn)行風(fēng)險評估。納米材料作為一種新型的環(huán)境修復(fù)材料，由于其具有比表面積大和特殊的多孔結(jié)構(gòu)，可吸附土壤中的活性重金屬并形成穩(wěn)定的礦物形態(tài)，減少水稻對土壤中重金屬的吸收。改性的納米材料由于其表面的特征官能團(tuán)，可與土壤中重金屬離子結(jié)合形成穩(wěn)定的共價鍵，降低作物對土壤中重金屬的吸收。

4 土壤原位修復(fù)實用性技術(shù)淺析

由于土壤污染的隱蔽性，土壤環(huán)境的復(fù)雜性，土壤治理難且周期長，有些污染場地的位置特殊，異地轉(zhuǎn)移修復(fù)的環(huán)境風(fēng)險大，尤其對于農(nóng)用地，目前大部分重金屬污染土壤修復(fù)仍是基于原位修復(fù)。而且由于土壤修復(fù)技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用不夠廣，缺乏持久性監(jiān)測研究，加之土壤性質(zhì)的復(fù)雜性和影響因素的多樣性，難以建立普適的土壤修復(fù)技術(shù)。對于具體的污染地塊和污染情況，要因地制宜地選用土壤修復(fù)技術(shù)，甚至是多種修復(fù)技術(shù)的聯(lián)合，確保土壤修復(fù)的效果。

土壤修復(fù)技術(shù)主要分為：物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)、礦物法修復(fù)，對于農(nóng)用地修復(fù)還有農(nóng)業(yè)措施修復(fù)（如耕作制度調(diào)整、水分管理、品種選用、肥力調(diào)控等）。對于重金屬污染場地修復(fù)，目前應(yīng)用較廣泛且成熟的是固化穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)。對于鉻污染場地，可采用原位化學(xué)還原+固化穩(wěn)定化技術(shù)組合工藝。對于不同的污染場地，固化穩(wěn)定化修復(fù)劑的研發(fā)及應(yīng)用影響因子研究還需進(jìn)一步深入。對于農(nóng)用地重金屬污染修復(fù)，根據(jù)其污染程度（輕度、中度、重度）的差異，對于中輕度污染，可采用單一修復(fù)劑或多種修復(fù)劑聯(lián)合的穩(wěn)定化技術(shù)。結(jié)合小試研究、田間示范及規(guī)?；茝V研究，堿性材料、黏土礦物類、生物質(zhì)炭類，還有改性多孔型納米材料均可作為原位穩(wěn)定化重金屬的土壤修復(fù)劑。但對于具體污染地塊的持久性應(yīng)用還需進(jìn)一步跟蹤研究。對于土壤洗脫+重金屬吸附穩(wěn)定化技術(shù)工藝，提取劑和穩(wěn)定化劑的使用方法及劑量在具體的污染田塊中很關(guān)鍵，對于操作步驟需謹(jǐn)慎把握及優(yōu)化。不論針對哪種污染場地和污染物，對于修復(fù)劑和修復(fù)技術(shù)工藝都可以建立成體系，但需因地制宜地制定相應(yīng)詳細(xì)的技術(shù)方案，嚴(yán)格注重過程管控，保證修復(fù)效果的持久性和安全性。

5 結(jié)語

土壤污染防治任重道遠(yuǎn)，隨著法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)、評價體系的逐步完善，未來的土壤修復(fù)會更加規(guī)范，修復(fù)效果檢驗標(biāo)準(zhǔn)會更加嚴(yán)格。為推動土壤修復(fù)行業(yè)發(fā)展，企事業(yè)單位在土壤修復(fù)項目中要開展多樣化土壤修復(fù)商業(yè)模式的探索實踐，以第三方治理和PPP模式為核心，開展墊資修復(fù)模式、修復(fù)+開發(fā)+移交模式、修復(fù)+開發(fā)+擁有模式、受讓+修復(fù)+轉(zhuǎn)讓模式等的實踐。

對于土壤修復(fù)技術(shù)的發(fā)展，建議：1）加強(qiáng)土壤修復(fù)技術(shù)的基礎(chǔ)性研究創(chuàng)新，尤其是加強(qiáng)修復(fù)技術(shù)影響因子的探究，提高修復(fù)效果的效率和保障修復(fù)效果的持久性；2）開展修復(fù)技術(shù)體系的建立，多種修復(fù)技術(shù)合成工藝的研究與應(yīng)用，多種修復(fù)技術(shù)的聯(lián)用或集成將是未來土壤修復(fù)的發(fā)展趨勢；3）建立有效的過程管控環(huán)境風(fēng)險評價和修復(fù)效果的評價體系。更需要專業(yè)人員參與到土壤修復(fù)的踐行中。