污染場地土壤修復技術(shù)的應(yīng)用研究及發(fā)展趨勢

張 嶸

（北京國環(huán)清華環(huán)境工程設(shè)計研究院有限公司，北京 100084）

改革開放以來，我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，工業(yè)化、城市化和農(nóng)業(yè)集約化進程加快，其間出現(xiàn)大量環(huán)境問題，尤其是未經(jīng)處理的固體廢物。固體廢物含有多種污染物，若不進行有效的處理，大量污染物在自然因素的作用下將會轉(zhuǎn)移到土壤中，土地資源將會受到嚴重的損害。隨著農(nóng)業(yè)集約化發(fā)展，耕地大量使用化肥、農(nóng)藥和塑料地膜等，大量有害物質(zhì)在土壤中殘留，嚴重破壞耕地的生態(tài)功能，糧食安全也受到威脅。目前，我國受重金屬污染的耕地面積約有2 000 萬hm，占耕地總面積的20%，石油開采、農(nóng)業(yè)發(fā)展、礦產(chǎn)開發(fā)等污染了大量土地。近年來，我國已經(jīng)出臺很多相關(guān)法律和政策，加大力度保護未受污染的土壤。當前，必要對受污染的土壤進行詳細調(diào)查和評估，使受污染的土壤重新獲得生態(tài)環(huán)境功能。

1 污染土壤形成的原因

土地資源是人類生存和社會發(fā)展的重要自然資源。當前，我國環(huán)境污染問題比較嚴重，土壤環(huán)境也不可避免，土壤環(huán)境污染直接威脅自然生態(tài)環(huán)境和人體健康。土壤環(huán)境污染的原因主要有3 個方面。

1.1 土地資源管理不當

工業(yè)和農(nóng)業(yè)是國家發(fā)展的重要支柱，國家經(jīng)濟的增長離不開工業(yè)和農(nóng)業(yè)的發(fā)展。當前，農(nóng)業(yè)的集約化、機械化發(fā)展使得化肥、農(nóng)藥等物質(zhì)大量使用，而能夠被農(nóng)作物直接吸收利用的營養(yǎng)成分是有限的，剩余物質(zhì)將會在土壤中不斷富集，破壞了原有的土壤生態(tài)環(huán)境。工業(yè)生產(chǎn)更是產(chǎn)生了大量污染源，而且污染物種類繁多，部分企業(yè)為了經(jīng)濟利益，忽視土壤環(huán)境監(jiān)測，肆意排放污染物，導致土壤污染。主要原因是土地資源管理不當，管理制度不完善、不嚴格，使得一些污染現(xiàn)象成為常態(tài)。當前，要從國家層面制定完善的管理方案、嚴格的法律法規(guī)，加大監(jiān)督力度，形成良好的管理體系。

1.2 污染場地修復資金匱乏

污染場地修復周期較長，而且需要社會各界給予大量支持，尤其是資金方面。目前，我國土壤修復進展緩慢，主要原因是國家財政撥付的款項較少，地方財政難以給予支持，修復后的場地難以及時再利用，經(jīng)濟效益差。

1.3 其他因素

污染場地涉及的主體較多，而且不同地方的管理部門不同，存在主體交叉、管理交叉的現(xiàn)象，進而導致場地污染責任不明確、管理不清晰。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，土壤污染物種類出現(xiàn)一定變化，污染原因和污染程度也發(fā)生變化，再加上修復技術(shù)相對滯后，使得場地修復工作難以實施。

2 污染土壤修復技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 化學修復技術(shù)

化學修復技術(shù)是根據(jù)土壤中污染物的化學性質(zhì)，采用適宜的化學藥劑與污染物進行反應(yīng)，使其降解或者轉(zhuǎn)化為低污染的物質(zhì)。土壤修復中應(yīng)用的化學技術(shù)較多，目前常見的有氧化還原技術(shù)、化學脫鹵法、淋溶法和改良劑修復技術(shù)等。

土壤污染物以重金屬和有機物為主，因此可以采用氧化還原技術(shù)和化學脫鹵法進行處理。淋溶法是利用化學淋洗液將土壤中的重金屬轉(zhuǎn)化為液相，然后對含有重金屬的廢水進行處理，該方法對重金屬污染物有良好的處理效果。但是，淋溶法在去除重金屬的同時，還會帶走土壤中的其他營養(yǎng)物質(zhì)，存在污染地下水的風險。改良劑修復技術(shù)是在土壤中投加改良劑，使其和污染物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，改變污染物形態(tài)，實現(xiàn)土壤中污染物的降解，恢復土壤生態(tài)功能。該技術(shù)的關(guān)鍵是選擇經(jīng)濟、有效的土壤改良劑，目前應(yīng)用較多的改良劑有石灰、沸石、磷酸鹽和一些有機物。針對不同的污染土壤，可以選擇一種或者多種改良劑進行修復。改良劑修復技術(shù)能夠在較短時間內(nèi)修復重金屬污染土壤，但是并不徹底，需要輔助其他處理技術(shù)。

2.2 物理修復技術(shù)

物理修復技術(shù)是根據(jù)土壤中污染物的物理性質(zhì)，采用適宜的物理方法將污染物分離，實現(xiàn)土壤修復的目的。物理修復技術(shù)操作簡單，處理效果良好，應(yīng)用較多。這一技術(shù)在降低土壤中污染物的同時，可以最大限度地保留土壤原有的營養(yǎng)物質(zhì)。有機物及重金屬是土壤中常見的污染物，其主要的物理修復技術(shù)有熱處理法、蒸汽提取法、固化穩(wěn)定化法和換土法等。修復時需要結(jié)合實際土壤污染情況和修復要求等，選擇適當?shù)奈锢硇迯图夹g(shù)，避免不同技術(shù)的相互阻礙，同時保證土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

換土法是一種傳統(tǒng)的土壤修復方法，不受自然環(huán)境的限制，適宜修復重金屬污染土壤。它是將受污染的表層土壤置換成未污染的土壤，再對受污染土壤進行進一步的處理。例如，我國東北地區(qū)土壤鎘含量可達56.13%，采用換土法對其表層15～30 cm 的土壤進行置換，然后用該土壤種植水稻，水稻鎘含量相比原來降低了50%，說明換土法可以有效降低重金屬污染。和其相似的物理修復技術(shù)有客土法和深耕翻土法。此外，還有一些新型物理修復技術(shù)，例如，電動力修復是一種土壤原位修復技術(shù)，該技術(shù)是在污染土壤中放入電極，然后施加電流，在電場作用下使土壤中的污染物發(fā)生轉(zhuǎn)移，然后對其進行收集再處理。

2.3 生物修復技術(shù)

生物修復技術(shù)是利用微生物或者植物治理土壤中的污染物，該技術(shù)二次污染風險低，適用范圍廣，而且工程操作簡單。微生物可以分解有機物，并將其轉(zhuǎn)化為水、CO、脂肪酸等無害的物質(zhì)；微生物還可以吸收重金屬，之后可收集微生物，再對重金屬進行回收和利用，實現(xiàn)土壤修復。但微生物對生長環(huán)境有一定要求，需要適應(yīng)的土壤環(huán)境才能發(fā)揮凈化能力。因此，同樣的微生物在不同土壤環(huán)境中的修復效果不同，要尋找繁殖能力強、適應(yīng)環(huán)境能力好的微生物，不斷提高土壤修復能力。很多植物有著發(fā)達的根系，在生長過程中能夠降解和吸收有機物、重金屬。研究表明，植物對土壤重金屬有很強的吸附能力，Cu、Cd、Zn、Ni 等都能被吸收，不同的植物對重金屬呈現(xiàn)出不同的吸附能力，例如，蓖麻對土壤中的銅有較強的吸附能力，蕨類植物對砷有較強的吸附能力。目前，可利用的植物有400 多種，可以結(jié)合自然環(huán)境和污染土壤類型進行選擇，保證土壤修復效果。

3 土壤修復技術(shù)的展望

經(jīng)過多年的發(fā)展，污染土壤修復技術(shù)已經(jīng)發(fā)生很大的變化，標準要求更加嚴格。土壤修復技術(shù)需要更加注重綠色環(huán)保，土壤修復的最終目的是恢復土壤的生態(tài)條件，進而保證自然生態(tài)系統(tǒng)的平衡。當前，環(huán)保要求不斷提升，土壤修復技術(shù)不再是單單降解土壤污染物，需要朝更加綠色、環(huán)保、綜合的方向發(fā)展。

3.1 環(huán)境友好型修復技術(shù)

化學修復技術(shù)修復周期較短，而且效果顯著，可以在較短的時間內(nèi)消除或者改變土壤中的污染物，因此應(yīng)用較為廣泛。但是，化學修復過程中，土壤會殘留一些化學藥劑，其污染性較差，但是會改變土壤的酸堿性，影響土地資源的后續(xù)利用。環(huán)境友好型修復技術(shù)可以有效處理土壤中的污染物，同時不會對土壤造成二次污染。就目前的修復技術(shù)而言，植物修復技術(shù)、微生物修復技術(shù)以及納米零價鐵技術(shù)更為接近環(huán)境友好型修復技術(shù)，應(yīng)用前景較好。這三種技術(shù)的特點不同，優(yōu)勢也不同。植物修復技術(shù)可以實現(xiàn)環(huán)境污染治理的同時進行土壤修復，適用于不急于耕種的土地，如商業(yè)用地、工業(yè)用地等；微生物修復技術(shù)的優(yōu)點是環(huán)保性強，而且不影響土地耕種，植物對無機鹽的吸收具有選擇性，而微生物的代謝活動比植物要快，因此，微生物修復技術(shù)適于治理受到污染的農(nóng)田；納米零價鐵技術(shù)能夠去除多種污染物，而且對土壤環(huán)境沒有危害，處理效果顯著，周期快，但其修復成本較高，不適用于大面積的土地修復。

3.2 復合型修復技術(shù)

不同修復技術(shù)具有各自的優(yōu)缺點，而實際土壤修復面臨的情況復雜，污染物種類繁多，而且各自的特性不同，單一修復技術(shù)難以滿足修復目標和實際需要。因此，常常采用多種修復方法聯(lián)合治理，以保證修復效果。目前，常用的土壤修復聯(lián)合技術(shù)有物理化學聯(lián)合修復、植物微生物聯(lián)合修復等。例如，場地修復要求在短時間內(nèi)完成，而且污染面積和深度不大，適宜采用物理化學聯(lián)合修復；若污染場地面積和深度較大，且涉及周邊水系，則適宜采用植物微生物聯(lián)合修復。

3.3 原位土壤修復技術(shù)

目前，物理修復技術(shù)和化學修復技術(shù)種類較多，而且修復效果較好。其主要是結(jié)合異位修復方法來治理土壤中的污染物，土壤修復成本高，而且挖掘、運輸過程中存在污染其他土地的風險。對于面積較大的污染場地，修復費用較高，阻礙了土壤修復。原位土壤修復技術(shù)是指原地對受污染土壤進行修復，這樣節(jié)省了土壤開挖和轉(zhuǎn)移的費用，大大節(jié)省了修復成本。針對污染場地的實際情況，可以進行分區(qū)或者分階段修復。原位修復技術(shù)設(shè)備要求較高，因此，要加大設(shè)備研發(fā)力度，不斷提高修復技術(shù)水平。

4 結(jié)語

當前，我國土壤污染問題比較嚴重，應(yīng)對土壤污染情況進行詳細調(diào)查，并及時采取相應(yīng)的治理措施，防治污染擴大。污染土壤修復的主要目的是去除土壤中的污染物，并恢復其原有的生態(tài)功能。隨著環(huán)保力度的提升和環(huán)保意識的覺醒，我國土壤修復技術(shù)水平不斷提高，但目前還存在很多需要解決的問題，土壤修復技術(shù)還有很大的提升空間，其研發(fā)需要從實際情況出發(fā)，兼顧土壤修復功能和修復成本等。此外，還要從環(huán)保制度、清潔生產(chǎn)方面入手，從源頭減少土壤污染，科學使用土地資源，提升可持續(xù)發(fā)展能力。