土壤污染防治與修復(fù)研究

黎寶仁

（韶關(guān)市環(huán)境污染控制中心 廣東韶關(guān) 512000）

引言

工業(yè)制造在推進(jìn)過(guò)程中，發(fā)展粗放，有些地方污染物排放不受控制，土壤作為各類污染物，特別是重金屬的最終受體，受到了一定的污染，且與大氣污染、水污染相比，土壤污染具有滯后性和隱蔽性的特點(diǎn)，不易被發(fā)現(xiàn)，但一旦出問(wèn)題，將會(huì)造成嚴(yán)重的后果，比如二十世紀(jì)六七十年代在日本富山縣發(fā)生的水俁病事件，因居民長(zhǎng)期通過(guò)口、皮膚和呼吸攝入重金屬，造成重金屬積累，從而發(fā)??；相似時(shí)間在美國(guó)發(fā)生的拉夫運(yùn)河事件，因居民長(zhǎng)期居住在受污染的地塊，長(zhǎng)期經(jīng)口、皮膚和呼吸攝入重金屬，從而造成大量居民發(fā)病，教訓(xùn)不可謂不深刻。相比起發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)土壤污染防治起步較晚，基礎(chǔ)較弱，土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展尚不成熟，尤其需要我們共同努力，發(fā)展土壤污染修復(fù)技術(shù)。

1 我國(guó)土壤污染現(xiàn)狀

土壤與水和空氣一樣，是構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的基本要素，是生命之基和萬(wàn)物之母，是我們賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，保障人居環(huán)境安全的重要部分。但是，我國(guó)土壤污染狀況不容樂觀，甚至有惡化趨勢(shì)。為此，我國(guó)在本世紀(jì)初曾經(jīng)做過(guò)全國(guó)的土壤污染狀況調(diào)查，調(diào)查結(jié)果顯示，土壤點(diǎn)位超標(biāo)的比率是16.1%，若按重度污染、中度、輕度和輕微來(lái)區(qū)分，則重度污染、中度、輕度和輕微污染的比率分別為1.1%、1.5%、2.3%和11.2%，土壤污染防治已似箭在弦上不得不發(fā)。為此，我國(guó)在2016 年制定了《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，在2018 年制定了《中華人民共和國(guó)土壤污染防治法》，以指導(dǎo)我國(guó)的土壤污染防治步入正軌。

2 我國(guó)土壤污染管理思路

2.1 預(yù)防為主和保護(hù)優(yōu)先

預(yù)防就是在事前采取預(yù)測(cè)、防范、分析研究等手段，提前防止土壤污染，或者提前制止污染物侵入土壤的可能。這是根據(jù)土壤污染具有滯后性和隱蔽性，不易被發(fā)現(xiàn)，但一旦出問(wèn)題，將會(huì)造成嚴(yán)重后果的特性決定的。土壤作為各種污染物特別是重金屬的最終受體，具有長(zhǎng)期累積性，土壤的自凈能力又相當(dāng)有限，如不進(jìn)行源頭預(yù)防，將會(huì)造成嚴(yán)重的后果。保護(hù)優(yōu)先指的是在預(yù)防的基礎(chǔ)上，根據(jù)土壤的特性，保護(hù)土壤不受外界的侵害。因?yàn)橥寥牢廴九c水污染、大氣污染不同之處在于土壤污染的治理成本非常高，治理難度相當(dāng)大，治理周期也很長(zhǎng)，與其開展治理了，不如在污染之前保護(hù)好土壤不受污染物侵入。

2.2 分類管理和風(fēng)險(xiǎn)管控

分類管理指的是根據(jù)土壤地塊的用途和特性，分類進(jìn)行調(diào)查、保護(hù)、修復(fù)和使用，因地制宜，不同的地塊采用不同的管理辦法，這是因?yàn)槲覈?guó)實(shí)行土地用途管制制度，國(guó)家通過(guò)編制土地利用總體規(guī)劃規(guī)定土地用途，把土地劃分為未利用地、建設(shè)用地和農(nóng)用地。建設(shè)用地是用來(lái)建造建構(gòu)筑物的土地，農(nóng)用地是生產(chǎn)作物的土地，除此之外則為未利用地，考慮到成本，不可能且沒有必要對(duì)所有的土地都進(jìn)行修復(fù)。對(duì)于未利用地，我們防止其受破壞和污染；對(duì)于建設(shè)用地，我們根據(jù)需要對(duì)其進(jìn)行初步調(diào)查、詳細(xì)調(diào)查、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和修復(fù)；對(duì)于農(nóng)用地，我們嚴(yán)格管控受污染耕地，安全利用輕微污染農(nóng)用地，優(yōu)先保護(hù)未污染耕地。對(duì)于那些已經(jīng)受污染的土壤，如果能保證其安全利用，則我們無(wú)需對(duì)其一律進(jìn)行修復(fù)，只需對(duì)其進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管控，如采用替代種植和農(nóng)藝調(diào)控的措施。

2.3 污染擔(dān)責(zé)和公眾參與

秉持著誰(shuí)污染誰(shuí)治理的原則，造成土壤污染的主體必須承擔(dān)土壤修復(fù)的責(zé)任，土壤污染防治包含一系列的環(huán)節(jié)和工作，包括風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別、場(chǎng)地調(diào)查、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)管控和土壤修復(fù)等，這些過(guò)程都需要人力和資金來(lái)支撐，污染土壤的主體負(fù)有實(shí)施土壤污染防治的責(zé)任，如果責(zé)任主體變更，則由變更后承繼其債務(wù)債權(quán)的個(gè)人或單位履行土壤污染防治責(zé)任，并承擔(dān)相應(yīng)費(fèi)用。土壤污染防治的最終目標(biāo)是改善人居環(huán)境，避免土壤污染物通過(guò)任何途徑進(jìn)入人體，影響人體健康，因此土壤污染防治也需讓公眾充分參與，積極回應(yīng)民眾訴求，通過(guò)征求公眾意見、公開舉報(bào)途徑、公開土壤信息等方式，堅(jiān)持公眾參與，讓法人、公民和其他組織充分享有知情權(quán)和參與權(quán)。

3 土壤修復(fù)技術(shù)

3.1 實(shí)用技術(shù)選取原則

在可操作性上，修復(fù)治理技術(shù)應(yīng)該在目前的政策、政府管理體制、經(jīng)濟(jì)機(jī)制、技術(shù)水平等方面是可以操作運(yùn)行的；在可行性上，修復(fù)治理技術(shù)從我國(guó)目前的現(xiàn)狀水平出發(fā)，充分考慮現(xiàn)有土壤改良技術(shù)、隊(duì)伍、設(shè)備等的能力；在經(jīng)濟(jì)上，修復(fù)治理技術(shù)應(yīng)兼顧考慮目前在費(fèi)用方面的實(shí)際承受能力和今后的經(jīng)濟(jì)發(fā)展前景；在技術(shù)上，治理技術(shù)和修復(fù)技術(shù)選擇可以達(dá)到目標(biāo)的最簡(jiǎn)化的途徑或方法。

土壤修復(fù)治理實(shí)用技術(shù)分為翻土/換土法、改良法、植物修復(fù)、穩(wěn)定法、淋洗法、電修復(fù)法、固化法、動(dòng)物修復(fù)和微生物修復(fù)法等。不同類型修復(fù)方法，各有其優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也有不同適用范圍。如表1 所示比較不同修復(fù)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

表1 不同土壤修復(fù)方法的優(yōu)缺點(diǎn)

3.2 酸性土壤修復(fù)技術(shù)

酸性土壤污染是土壤污染較典型的一個(gè)類型，綜合考慮酸性廢水的綜合處置及重金屬去除方法的適用性，一般在工程應(yīng)用中采用化學(xué)沉淀法、氧化還原法、絮凝沉淀法、物理吸附法、生物化學(xué)法和植物修復(fù)法，每種技術(shù)簡(jiǎn)介及適用性對(duì)比如表2。

表2 酸性重金屬?gòu)U水治理技術(shù)比較

4 土壤修復(fù)案例分析

某礦尾礦庫(kù)采用原位基質(zhì)改良技術(shù)+種植高耐酸型植物技術(shù)，對(duì)尾礦庫(kù)進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，在治理區(qū)內(nèi)建立免維護(hù)、不退化、制備覆蓋率高達(dá)85%以上的生態(tài)系統(tǒng)，土壤中形成植物-微生物群落，實(shí)現(xiàn)生物多樣性，控制尾礦庫(kù)土壤酸化，場(chǎng)地土壤pH 值達(dá)到4-7，具體修復(fù)流程如圖1 所示。

圖1 土壤修復(fù)工藝流程圖

考慮項(xiàng)目實(shí)施地表層板結(jié)嚴(yán)重、極端酸性、貧瘠和重金屬毒性等影響植物生長(zhǎng)的主要限制因素，配置組合型土壤調(diào)理劑。主要從改良尾礦表層板結(jié)結(jié)構(gòu)、提高尾礦養(yǎng)分狀況、降低尾礦重金屬毒性、提高尾礦表層pH，并預(yù)防其酸化幾方面綜合考慮，選擇園林綠化廢棄物、蘑菇渣、塘底泥、粉碎秸稈、堿渣廢棄物、生物炭等原材料按一定的比例組成。利用強(qiáng)堿快速中和已經(jīng)存在的酸性氫離子，同時(shí)利用有機(jī)兩性膠體粒子（有機(jī)肥+生物炭），通過(guò)緩釋的過(guò)程，隔絕氧氣，抑制氧化過(guò)程。在此基礎(chǔ)上，利用磷酸鹽+表面活性劑抑制嗜酸微生物的活性，絡(luò)合三價(jià)鐵離子等多重機(jī)制過(guò)程，抑制尾礦反酸反應(yīng)的發(fā)生，使尾礦土壤本體長(zhǎng)期維持在弱酸環(huán)境條件，有利于植物的成活。結(jié)構(gòu)板結(jié)主要通過(guò)園林綠化廢棄物、秸稈等改善。

4.1 土壤改良要點(diǎn)

采用合理的耕作模式改變土壤電導(dǎo)率、氧化還原電位，抑制土壤產(chǎn)酸與穩(wěn)定重金屬。土地備耕、種植條溝形成后經(jīng)過(guò)雨水或人工灌溉進(jìn)行土壤有毒物質(zhì)沉降與淋溶，稀釋耕作層土壤酸性。對(duì)已完成備耕、淋溶的土壤，采用物理、化學(xué)、生物的方法進(jìn)行一次全面的本底、表層土質(zhì)改良，表層面施中和劑、土壤改良基質(zhì)等土壤改良材料；樹穴、條溝內(nèi)加施石灰、土壤改良物質(zhì)作底層改良基質(zhì)，進(jìn)行深層土壤改良。采用各種土壤改良措施調(diào)整土壤pH 值，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量及消除土壤中的有毒物質(zhì)，改良土壤結(jié)構(gòu)。實(shí)施土壤改良過(guò)程前期酸化預(yù)測(cè)與土壤改良過(guò)程中的全過(guò)程酸化控制，全過(guò)程營(yíng)造有益微生物生長(zhǎng)的適宜環(huán)境，切斷產(chǎn)酸微生物的生長(zhǎng)繁育途徑，引入與培育有益微生物，通過(guò)有益微生物的作用持續(xù)改良土壤。對(duì)土壤改良增肥：采用腐熟土培肥以及有機(jī)肥，采用根際土壤處理調(diào)控技術(shù)與合理耕作相結(jié)合；培育微生物的分解特性，加速土壤熟化以改良土壤，強(qiáng)化自凈作用，加速自然循環(huán)。

4.2 植被修復(fù)要點(diǎn)

依據(jù)地形條件做好植被品種的篩選，主要選擇當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土品種，防止外來(lái)物種入侵。物種選擇的依據(jù)，一是“適地適樹、適地適草”，長(zhǎng)期植物選擇以當(dāng)?shù)貎?yōu)勢(shì)鄉(xiāng)土野生植物，選擇速生、再生能力強(qiáng)、易繁殖、固氮能力強(qiáng)，適合重金屬污染土壤的修復(fù)植物；初始的短期植物引入先鋒植物，快速形成先鋒群落、快速覆蓋地表，滿足生物多樣性和群落穩(wěn)定性的要求，以生長(zhǎng)快、種子產(chǎn)量高的豆科植物迅速穩(wěn)固表層，先形成先鋒群落再逐步實(shí)現(xiàn)植物的自然演替。二是適應(yīng)性，選擇的植物必須耐干旱、貧瘠，耐酸性環(huán)境，管理粗放，以減少后期養(yǎng)護(hù)管理成本，草本植物選擇速生品種，能實(shí)現(xiàn)快速覆蓋，起到控制水土流失的作用。三是生物多樣性，生物多樣性與植被系統(tǒng)的穩(wěn)定性密切正相關(guān)，穩(wěn)定性差容易受到不良環(huán)境的干擾，建立一個(gè)植物、動(dòng)物、微生物共生的群落生態(tài)系統(tǒng)，注重植物之間的生態(tài)位重疊，建立不同物種間的營(yíng)養(yǎng)交換，保持生物多樣性，選擇保持四季更替的植物品種。噴播以草本為主，灌、草有機(jī)結(jié)合，保證植物種類多樣性。四是立體防護(hù)。植物選擇還應(yīng)考慮立體防護(hù)效果，既有灌木，還有草坪和花卉，形成坡面良好覆蓋、高低錯(cuò)落有致，既保證了植物的多樣性，豐富了坡面立體層次，又增添了坡面立體防護(hù)效果。五是經(jīng)濟(jì)合理，充分利用坡面地形，以及有效地劃分和組織坡面的空間上，以最少的投資獲取最好的綠化效果為原則進(jìn)行設(shè)計(jì)；充分利用礦區(qū)現(xiàn)有的資源，實(shí)現(xiàn)廢棄資源的有效利用。六是景觀生態(tài)性和美學(xué)。植物品種選擇既要實(shí)現(xiàn)良好的污染治理效果、水土保持效果和生態(tài)恢復(fù)效果，還應(yīng)兼顧景觀和美學(xué)效果，打造出礦區(qū)靚麗的風(fēng)景線。

結(jié)語(yǔ)

本文詳細(xì)說(shuō)明了我國(guó)土壤污染現(xiàn)狀、調(diào)查結(jié)果和我國(guó)土壤環(huán)境管理的幾大原則，即預(yù)防為主，保護(hù)優(yōu)先，分類利用，風(fēng)險(xiǎn)管控，污染擔(dān)責(zé)，公眾參與，探討了土壤重金屬污染修復(fù)實(shí)際常用的幾類應(yīng)用技術(shù)及其適用條件，詳細(xì)闡述了一種尾礦庫(kù)土壤修復(fù)案例，筆者認(rèn)為應(yīng)深入分析土壤改良修復(fù)機(jī)理，并從節(jié)省成本、協(xié)同處理、分類治理等角度研究土壤修復(fù)技術(shù)。