土壤污染(ran)防治领域

          土壤汙染(ran)修複技術簡介

          發布日期 : 2018-09-06 瀏覽量 :

          概述

          汙染(ran)土壤修複技術的研究起步(bu)於20 世紀70 年代後期。在過去的30年期間,歐、美、日、澳(ao)等國家紛紛製定了土壤修複計劃,巨額(e)投資研究了土壤修複技術與(yu)設備,積累了豐富的現場(chang)修複技術與(yu)工程應用經(jing)驗,成立(li)了許多土壤修複公司和網絡組織,使土壤修複技術得到了快速的發展。中國的汙染(ran)土壤修複技術研究起步(bu)較晚,在“十五”期間才(cai)得到重視(shi),列入了高技術研究規劃發展計劃,其研發水平和應用經(jing)驗都與(yu)美、英、德、荷等發達國家存(cun)在相當大的差距。近年來,順應土壤環境保(bao)護的現實需求和土壤環境科學技術的發展需求,科學技術部、國家自然科學基金委、中國科學院、環境保(bao)護部等部門有計劃地部署(shu)了一些土壤修複研究項目和專題,有力地促進和帶動了全國範圍的土壤汙染(ran)控製與(yu)修複科學技術的研究與(yu)發展工作。期間,以土壤修複為主(zhu)題的國內一係列學術性活動也為中國汙染(ran)土壤修複技術的研究和發展起到了很好的引(yin)領性和推(tui)動性作用。土壤修複理論與(yu)技術已成為土壤科學、環境科學以及地表過程研究的新內容。土壤修複學已經(jing)成為一門新興(xing)的環境科學分支學科,修複土壤學也將發展成為一門新興(xing)的土壤科學分支學科。

          本文将着(zhou)重介绍(shao)近年来国内外污染(ran)土壤修复技术的研究现状与(yu)发展趋势,并探讨中国土壤修复技术研发的重点(dian),以促进土壤修复科学技术的发展。

          未來的發展方向

          1、发展综合型的土壤修复技术。单一的修复技术已不能满(man)足当前对于土壤污染(ran)治理的需求,今后的研究方向应该是多种技术的有机结(jie)合。例如植物-微生物的联合修复、综合氧化还原法、冲淋法和反应墙技术的新型原位复合修复技术,植物修复与(yu)物理化学修复相结(jie)合等等。

          2、充分考虑生态效益。在考虑经(jing)济效益的同时应当充分考虑生态效益。因此,在今后的修复技术中,生物修复,特别是植物修复技术会成为主(zhu)流。

          3、着(zhou)力于改进现有的较为先进的技术。对于植物修复,可以通过寻找(zhao)、筛选、驯(xun)化更多更好的重金属富集植物。或者利用基因工程技术,将超富集植物的耐性基因移植到生物量大、生长迅速的植物中,使植物修复走向产业化。对于微生物修复,可以通过基因重组,开发出(chu)抗逆性强、分解能力强的基因工程菌。

          4、重视(shi)理论研究。加大对特别是生物修复技术的机理研究,例如深入研究植物-微生物相互作用的机理 或是弄清植物的耐受(shou)性基因和富集重金属的原理。有助于开发新的植物品种,提(ti)高植物修复系统的效率。在引(yin)入超富集植物之前,还要充分论证(zheng)其是否会造成生物入侵等负面影响,不能等到已经(jing)造成严重后果才(cai)发觉。

          5、在实践(jian)中不断尝试。理论的研究终归是要投入实践(jian)。生物修复对于环境的要求,如土壤性质、温度、pH、营养条件等是比较严格的。这些需要我们在实践(jian)过程中不断调整,最终找(zhao)到一个最佳(jia)的条件。对于超富集植物。在适(shi)当的时候采收,并采取合理的处理处置方式(shi)。不仅可以避免二次污染(ran),而且可以提(ti)高经(jing)济效益。因此,正确处置、利用收割后的植物,是植物修复技术产业化的关键,可以作为今后的一个研究方向。

          研究現狀

          经(jing)过近十多年来全球范围的研究与(yu)应用,包括生物修复、物理修复、化学修复及其联合修复技术在内的污染(ran)土壤修复技术体系已经(jing)形成,并积累了不同污染(ran)类型场(chang)地土壤综合工程修复技术应用经(jing)验,出(chu)现了污染(ran)土壤的原位生物修复技术和基于监测(ce)的自然修复技术等研究的新热点(dian)。下面简要介绍(shao)国内外污染(ran)土壤修复技术研究现状。


          汙染(ran)土壤生物修複技術

          土壤生物修複技術,包括植物修複、微生物修複、生物聯合修複等技術,在進入21 世紀後得到了快速發展,成為綠色環境修複技術之一。

          一、植物修複技術

          20 世紀80 年代問(wen)世以來,利用植物資源與(yu)淨化功能的植物修複技術迅速發展。植物修複技術包括利用植物超積累或積累性功能的植物吸取修複、利用植物根係控製汙染(ran)擴散(san)和恢(hui)複生態功能的植物穩定修複、利用植物代謝(xie)功能的植物降解修複[、利用植物轉化功能的植物揮發修複 、利用植物根係吸附的植物過濾(lv)修複 等技術;可被植物修複的汙染(ran)物有重金屬、農藥、石(shi)油和持久性有機汙染(ran)物、炸藥、放射性核素等。其中,重金屬汙染(ran)土壤的植物吸取修複技術在國內外都得到了廣泛研究,已經(jing)應用於砷、鎘、銅、鋅、鎳、鉛等重金屬以及與(yu)多環芳烴複合汙染(ran)土壤的修複,並發展出(chu)包括絡合誘導(dao)強化修複 、不同植物套作聯合修複、修複後植物處理處置的成套集成技術。這種技術的應用關鍵在於篩選具有高產和高去汙能力的

          植物,摸清植物对土壤条件和生态环境的适(shi)应性。近年来,中国在重金属污染(ran)农田土壤的植物吸取修复技术应用方面在一定程度上开始引(yin)领国际前沿研究方向。但是,虽(sui)然开展了利用苜蓿、黑麦草等植物修复多环芳烃、多氯联苯和石(shi)油烃的研究工作,但是有机污染(ran)土壤的植物修复技术的田间研究还很少,对炸药、放射性核素污染(ran)土壤的植物修复研究则更少。

          植物修复技术不仅应用于农田土壤中污染(ran)物的去除(chu),而且同时应用于人工湿地建设、填埋(mai)场(chang)表层覆盖与(yu)生态恢(hui)复、生物栖(qi)身地重建等。近年来,植物稳定修复技术被认为是一种更易接受(shou)、大范围应用、并利于矿区边(bian)际土壤生态恢(hui)复的植物技术,也被视(shi)为一种植物固碳技术和生物质能源生产技术;为寻找(zhao)多污染(ran)物复合或混合污染(ran)土壤的净化方案,分子生物学和基因工程技术应用于发展植物杂交修复技术;利用植物的根圈(quan)阻隔作用和作物低积累作用,发展能降低农田土壤污染(ran)的食物链风险(xian)的植物修复技术正在研究。

          二、微生物修複技術

          微生物能以有機汙染(ran)物為唯(wei)一碳源和能源或者與(yu)其他有機物質進行共代謝(xie)而降解有機汙染(ran)物。利用微生物降解作用發展的微生物修複技術是農田土壤汙染(ran)修複中常見的一種修複技術。這種生物修複技術已在農藥或石(shi)油汙染(ran)土壤中得到應用。在中國,已構(gou)建了農藥高效降解菌篩選技術、微生物修複劑製備技術和農藥殘留微生物降解田間應用技術;也篩選了大量的石(shi)油烴降解菌,複配了多種微生物修複菌劑,研製了生物修複預製床和生物泥(ni)漿(jiang)反應器,提(ti)出(chu)了生物修複模式(shi)。近年來,開展了有機胂和持久性有機汙染(ran)物如多氯聯苯和多環芳烴汙染(ran)土壤的微生物修複技術工作。分離到能將PAHs 作為唯(wei)一碳源的微生物如假(jia)單胞菌屬、黃杆菌屬等,以及可以通過共代謝(xie)方式(shi)對4 環以上PAHs 加以降解的如白腐菌等。建立(li)了菌根真菌強化紫花苜蓿根際修複多環芳烴的技術和汙染(ran)農田土壤的固氮植物2根瘤菌2菌根真菌聯合生物修複技術。總體上,微生物修複研究工作主(zhu)要體現在篩選和馴(xun)化特異(yi)性高效降解微生物菌株(zhu),提(ti)高功能微生物在土壤中的活性、壽命和安全性,修複過程參數的優化和養分、溫度、濕度等關鍵因子的調控等方麵。微生物固定化技術因能保(bao)障(zhang)功能微生物在農田土壤條件下種群與(yu)數量的穩定性和顯著提(ti)高修複效率而受(shou)到青睞。通過添加菌劑和優化作用條件發展起來的場(chang)地汙染(ran)土壤原位、異(yi)位微生物修複技術有:生物堆漚技術、生物預製床技術、生物通風技術和生物耕作技術等。運用連續式(shi)或非連續式(shi)生物反應器、添加生物表麵活性劑和優化環境條件等可提(ti)高微生物修複過程的可控性和高效性。目前,正在發展微生物修複與(yu)其他現場(chang)修複工程的嫁接和移植技術,以及針對性強、高效快捷、成本低廉的微生物修複設備,以實現微生物修複技術的工程化應用。

          汙染(ran)土壤物理修複技術

          物理修複是指(zhi)通過各種物理過程將汙染(ran)物(特別是有機汙染(ran)物) 從土壤中去除(chu)或分離的技術。熱處理技術是應用於工業企業場(chang)地土壤有機汙染(ran)的主(zhu)要物理修複技術,包括熱脫附、微波(bo)加熱和蒸氣浸提(ti)等技術,已經(jing)應用於苯係物、多環芳烴、多氯聯苯和二 英等汙染(ran)土壤的修複。

          一、熱脫附技術

          熱脫附是用直(zhi)接或間接的熱交換,加熱土壤中有機汙染(ran)組分到足夠高的溫度,使其蒸發並與(yu)土壤介質相分離的過程。熱脫附技術具有汙染(ran)物處理範圍寬(kuan)、設備可移動、修複後土壤可再利用等優點(dian),特別對PCBs 這類含氯有機物,非氧化燃(ran)燒的處理方式(shi)可以顯著減少二 英生成[21 ]。目前歐美國家已將土壤熱脫附技術工程化,廣泛應用於高汙染(ran)的場(chang)地有機汙染(ran)土壤的離位或原位修複,但是諸如相關設備價格昂貴、脫附時間過長、處理成本過高等問(wen)題尚未得到很好解決,限製了熱脫附技術在持久性有機汙染(ran)土壤修複中的應用[24 ]。發展不同汙染(ran)類型土壤的前處理和脫附廢氣處理等技術,優化工藝並研發相關的自動化成套設備正是共同努力的方向。

          二、蒸氣浸提(ti)技術

          土壤蒸氣浸提(ti)(簡稱SVE) 技術是去除(chu)土壤中揮發性有機汙染(ran)物(VOCs) 的一種原位修複技術。它將新鮮(xian)空(kong)氣通過注射井注入汙染(ran)區域,利用真空(kong)泵產生負壓,空(kong)氣流經(jing)汙染(ran)區域時,解吸並夾帶土壤孔(kong)隙中的VOCs 經(jing)由抽取井流回地上;抽取出(chu)的氣體在地上經(jing)過活性炭吸附法以及生物處理法等淨化處理,可排放到大氣或重新注入地下循環使用。SVE具有成本低、可操作性強、可采用標準設備、處理有機物的範圍寬(kuan)、不破壞土壤結(jie)構(gou)和不引(yin)起二次汙染(ran)等優點(dian)。苯係物等輕組分石(shi)油烴類汙染(ran)物的去除(chu)率可達90 %。深入研究土壤多組分VOCs 的傳質機理,精(jing)確計算氣體流量和流速,解決氣提(ti)過程中的拖尾效應,降低尾氣淨化成本,提(ti)高汙染(ran)物去除(chu)效率,是優化土壤蒸氣浸提(ti)技術的需要。

          化學/物化修複技術

          相對於物理修複,汙染(ran)土壤的化學修複技術發展較早,主(zhu)要有土壤固化-穩定化技術、淋洗技術、氧化2還原技術、光催化降解技術和電動力學修複等。

          一、固化-穩定化技術

          固化-穩定化技術是將汙染(ran)物在汙染(ran)介質中固定,使其處於長期穩定狀態,是較普遍(bian)應用於土壤重金屬汙染(ran)的快速控製修複方法,對同時處理多種重金屬複合汙染(ran)土壤具有明顯的優勢。美國環保(bao)署(shu)將固化/穩定化技術稱為處理有害(hai)有毒廢物的最佳(jia)技術。中國一些冶煉企業場(chang)地重金屬汙染(ran)土壤和鉻渣(zha)清理後的堆場(chang)汙染(ran)土壤也采用了這種技術。國際上已有利用水泥(ni)固化-穩定化處理有機與(yu)無機汙染(ran)土壤的報(bao)道。

          根據EPA的定義,固化和穩定化具有不同的含義。固定化技術是將汙染(ran)物囊封入惰(duo)性基材中,或在汙染(ran)物外麵加上低滲透性材料,通過減少汙染(ran)物暴露的淋濾(lv)麵積達到限製汙染(ran)物遷(qian)移的目的;穩定化是指(zhi)從汙染(ran)物的有效性出(chu)發,通過形態轉化,將汙染(ran)物轉化為不易溶解、遷(qian)移能力或毒性更小(xiao)的形式(shi)來實現無害(hai)化,以降低其對生態係統的危害(hai)風險(xian)。固化產物可以方便地進行運輸,而無需任何輔助容器;而穩定化不一定改變汙染(ran)土壤的物理性狀。

          固化技术具有工艺操作简单、价格低廉、固化剂易得等优点(dian),但常规固化技术也具有以下缺点(dian),如固化反应后土壤体积都有不同程度的增(zeng)加,固化体的长期稳定性较差等。而稳定化技术则可以克服这一问(wen)题,如近年来发展的化学药剂稳定化技术,可以在实现废物无害(hai)化的同时,达到废物少增(zeng)容或不增(zeng)容,从而提(ti)高危险(xian)废物处理处置系统的总体效率和经(jing)济性;还可以通过改进螯(ao)合剂的结(jie)构(gou)和性能使其与(yu)废物中的重金属等成分之间的化学螯(ao)合作用得到强化,进而提(ti)高稳定化产物的长期稳定性,减少最终处置过程中稳定化产物对环境的影响。由此可见,稳定化技术有望成为土壤重金属污染(ran)修复技术领域的主(zhu)力。

          水泥(ni)和石(shi)灰的水化作用是其凝固和硬化的必(bi)要條件,因此影響水化反應的因素都會影響汙染(ran)土壤固化/穩定化的效果。主(zhu)要分為以下兩個方麵:a)汙染(ran)土壤的理化性質,包括:土壤pH值,土壤物質組成;b)固化/穩定化工藝,包括凝膠材料和添加劑品種與(yu)用量、水分含量、混合均勻(yun)程度、養護條件等。

          例如,CCT重金屬穩定化劑就擁有三個類別的藥劑,針對不同重金屬汙染(ran)土壤選擇性采用不同類別的穩定化修複藥劑。其中,CCT01是一種普適(shi)用於絕(jue)大部分Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Ag、Hg、Mn、Fe 等非變價重金屬汙染(ran)的穩定化劑,CCT02是一種適(shi)合於三價砷等需氧化後處理的重金屬汙染(ran)穩定化劑,而CCT03是一種適(shi)用於六價鉻等需還原後處理的重金屬汙染(ran)穩定化劑。

          判斷一種固化/穩定化方法對汙染(ran)土壤是否有效,主(zhu)要可以從處理後土壤的物理性質和對汙染(ran)物質浸出(chu)的阻力兩個方麵加以評價。

          二、淋洗技術

          土壤淋洗修複技術是將水或含有衝洗助劑的水溶液、酸P堿溶液、絡合劑或表麵活性劑等淋洗劑注入到汙染(ran)土壤或沉積物中,洗脫和清洗土壤中的汙染(ran)物的過程。淋洗的廢水經(jing)處理後達標排放,處理後的土壤可以再安全利用。這種離位修複技術在多個國家已被工程化應用於修複重金屬汙染(ran)或多汙染(ran)物混合汙染(ran)介質。由於該技術需要用水,所以修複場(chang)地要求靠(kao)近水源,同時因需要處理廢水而增(zeng)加成本。研發高效、專性的表麵增(zeng)溶劑,提(ti)高修複效率,降低設備與(yu)汙水處理費用,防止二次汙染(ran)等依然是重要的研究課題。

          三、氧化-還原技術

          土壤化學氧化-還原技術是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H2 S 等),使其與(yu)汙染(ran)物質發生化學反應來實現淨化土壤的目的。通常,化學氧化法適(shi)用於土壤和地下水同時被有機物汙染(ran)的修複。運用化學還原法修複對還原作用敏感的有機汙染(ran)物是當前研究的熱點(dian)。例如,納米(mi)級粉末零價鐵的強脫氯作用已被接受(shou)和運用於土壤與(yu)地下水的修複。但是,目前零價鐵還原脫氯降解含氯有機化合物技術的應用還存(cun)在諸如鐵表麵活性的鈍化、被土壤吸附產生聚(ju)合失(shi)效等問(wen)題,需要開發新的催化劑和表麵激活技術。

          四、光催化降解技術

          土壤光催化降解(光解) 技術是一項新興(xing)的深度土壤氧化修複技術,可應用於農藥等汙染(ran)土壤的修複。土壤質地、粒徑、氧化鐵含量、土壤水分、土壤pH 值和土壤厚(hou)度等對光催化氧化有機汙染(ran)物有明顯的影響:高孔(kong)隙度的土壤中汙染(ran)物遷(qian)移速率快,粘粒含量越(yue)低光解越(yue)快;自然土中氧化鐵對有機物光解起著(zhou)重要調控作用;有機質可以作為一種光穩定劑;土壤水分能調解吸收光帶;土壤厚(hou)度影響濾(lv)光率和入射光率。

          五、電動力學修複

          電動力學修複(簡稱電動修複) 是通過電化學和電動力學的複合作用(電滲、電遷(qian)移和電泳等) 驅動汙染(ran)物富集到電極(ji)區,進行集中處理或分離的過程。電動修複技術已進入現場(chang)修複應用。近年來,中國也先後開展了銅、鉻等重金屬、菲和五氯酚等有機汙染(ran)土壤的電動修複技術研究。電動修複速度較快、成本較低,特別適(shi)用於小(xiao)範圍的粘質的多種重金屬汙染(ran)土壤和可溶性有機物汙染(ran)土壤的修複;對於不溶性有機汙染(ran)物,需要化學增(zeng)溶,易產生二次汙染(ran)。發展電動強化的複合汙染(ran)土壤聯合修複技術將是值得研究的課題。

          汙染(ran)土壤聯合修複技術

          協同兩種或以上修複方法,形成聯合修複技術,不僅可以提(ti)高單一汙染(ran)土壤的修複速率與(yu)效率,而且可以克服單項修複技術的局限性,實現對多種汙染(ran)物的複合P混合汙染(ran)土壤的修複,已成為土壤修複技術中的重要研究內容。

          一、 微生物/動物-植物聯合修複技術

          微生物(細菌、真菌)-植物、動物(蚯蚓)-植物聯合修複是土壤生物修複技術研究的新內容。篩選有較強降解能力的菌根真菌和適(shi)宜(yi)的共生植物是菌根生物修複的關鍵。種植紫花苜蓿可以大幅度降低土壤中多氯聯苯濃度。根瘤菌和菌根真菌雙(shuang)接種能強化紫花苜蓿對多氯聯苯的修複作用。利用能促進植物生長的根際細菌或真菌,發展植物2降解菌群協同修複、動物2微生物協同修複 及其根際強化技術,促進有機汙染(ran)物的吸收、代謝(xie)和降解將是生物修複技術新的研究方向。

          二、化學/物化-生物聯合修複技術

          發揮化學或物理化學修複的快速優勢,結(jie)合非破壞性的生物修複特點(dian),發展基於化學2生物修複技術是最具應用潛力的汙染(ran)土壤修複方法之一。化學淋洗2生物聯合修複是基於化學淋溶劑作用,通過增(zeng)加汙染(ran)物的生物可利用性而提(ti)高生物修複效率。利用有機絡合劑的配位溶出(chu),增(zeng)加土壤溶液中重金屬濃度,提(ti)高植物有效性,從而實現強化誘導(dao)植物吸取修複。化學預氧化2生物降解和臭氧氧化-生物降解等聯合技術已經(jing)應用於汙染(ran)土壤中多環芳烴的修複。電動力學2微生物修複技術可以克服單獨的電動技術或生物修複技術的缺點(dian),在不破壞土壤質量的前提(ti)下,加快土壤修複進程。電動力學2芬(fen)頓聯合技術已用來去除(chu)汙染(ran)黏土礦物中的菲,硫氧化細菌與(yu)電動綜合修複技術用於強化汙染(ran)土壤中銅的去除(chu)[41 ]。應用光降解2生物聯合修複技術可以提(ti)高石(shi)油中PAHs 汙染(ran)物的去除(chu)效率。總體上,這些技術多處於室內研究的階段。

          三、 物理-化學聯合修複技術

          土壤物理-化學聯合修複技術是適(shi)用於汙染(ran)土壤離位處理的修複技術。溶劑萃取-光降解聯合修複技術是利用有機溶劑或表麵活性劑提(ti)取有機汙染(ran)物後進行光解的一項新的物理-化學聯合修複技術。例如,可以利用環己烷和乙醇將汙染(ran)土壤中的多環芳烴提(ti)取出(chu)來後進行光催化降解。此外,可以利用PdPRh 支持的催化2熱脫附聯合技術或微波(bo)熱解-活性炭吸附技術修複多氯聯苯汙染(ran)土壤;也可以利用光調節的TiO2 催化修複農藥汙染(ran)土壤。

          發展趨勢

          2000、2004 和2008 年連續3 屆的土壤汙染(ran)與(yu)修複國際會議主(zhu)題與(yu)交流情況來看,在汙染(ran)土壤修複決策上,它已從基於汙染(ran)物總量控製的修複目標發展到基於汙染(ran)風險(xian)評估的修複導(dao)向;在技術上,已從物理修複、化學修複和物理化學修複發展到生物修複、植物修複和基於監測(ce)的自然修複,從單一的修複技術發展到多技術聯合的修複技術、綜合集成的工程修複技術;在設備上,從基於固定式(shi)設備的離場(chang)修複發展到移動式(shi)設備的現場(chang)修複;在應用上,已從服務於重金屬汙染(ran)土壤、農藥或石(shi)油汙染(ran)土壤、持久性有機化合物汙染(ran)土壤的修複技術發展到多種汙染(ran)物複合或混合汙染(ran)土壤的組合式(shi)修複技術;已從單一廠址場(chang)地走向特大城市複合場(chang)地(mega2citysite),從單項修複技術發展到融大氣、水體監測(ce)的多技術多設備協同的場(chang)地土壤2地下水綜合集成修複;已從工業場(chang)地走向農田耕地,從適(shi)用於工業企業場(chang)地汙染(ran)土壤的離位肥力破壞性物化修複技術發展到適(shi)用於農田耕地汙染(ran)土壤的原位肥力維持性綠色修複技術。

          向綠色的土壤生物修複技術發展

          利用太陽(yang)能和自然植物資源的植物修複、土壤中高效專性微生物資源的微生物修複、土壤中不同營養層食物網的動物修複、基於監測(ce)的綜合土壤生態功能的自然修複,將是21 世紀土壤環境修複科學技術研發的主(zhu)要方向。農田耕地土壤汙染(ran)的修複技術要求能原位地有效消除(chu)影響到糧食生產和農產品質量的微量有毒有害(hai)汙染(ran)物,同時既不能破壞土壤肥力和生態環境功能,又不能導(dao)致二次汙染(ran)的發生。發展綠色、安全、環境友好的土壤生物修複技術能滿(man)足這些需求,並能適(shi)用於大麵積汙染(ran)農地土壤的治理,具有技術和經(jing)濟上的雙(shuang)重優勢[7 ]。從常規作物中篩選合適(shi)的修複品種,發展適(shi)用於不同土壤類型和條件的根際生態修複技術已成為一種趨勢。應用生物工程技術如基因工程、酶工程、細胞工程等發展土壤生物修複技術,有利於提(ti)高治理速率與(yu)效率,具有應用前景。

          從單項向聯合、雜交的土壤綜合修複技術發展

          土壤中汙染(ran)物種類多,複合汙染(ran)普遍(bian),汙染(ran)組合類型複雜,汙染(ran)程度與(yu)厚(hou)度差異(yi)大。地球表層的土壤類型多,其組成、性質、條件的空(kong)間分異(yi)明顯。一些場(chang)地不僅汙染(ran)範圍大、不同性質的汙染(ran)物複合、土壤與(yu)地下水同時受(shou)汙染(ran),而且修複後土壤再利用方式(shi)的空(kong)間規劃要求不同。這樣,單項修複技術往(wang)往(wang)很難達到修複目標,而發展協同聯合的土壤綜合修複模式(shi)就成為場(chang)地和農田土壤汙染(ran)修複的研究方向,例如:不同修複植物的組合修複,降解菌2超積累植物的組合修複,真菌2修複植物組合修複,土壤動物-植物-微生物組合修複,絡合增(zeng)溶強化植物修複,化學氧化2生物降解修複,電動修複2生物修複,生物強化蒸氣浸提(ti)修複,光催化納米(mi)材料修複等。

          從異(yi)位向原位的土壤修複技術發展

          將汙染(ran)土壤挖(wa)掘(jue)、轉運、堆放、淨化、再利用是一種經(jing)常采用的離場(chang)異(yi)位修複過程。這種異(yi)位修複不僅處理成本高,而且很難治理深層土壤及地下水均受(shou)汙染(ran)的場(chang)地,不能修複建築物下麵的汙染(ran)土壤或緊靠(kao)重要建築物的汙染(ran)場(chang)地。因而,發展多種原位修複技術以滿(man)足不同汙染(ran)場(chang)地修複的需求就成為近年來的一種趨勢。例如,原位蒸氣浸提(ti)技術、原位固定-穩定化技術、原位生物修複技術、原位納米(mi)零價鐵還原技術等。另一趨勢是發展基於監測(ce)的發揮土壤綜合生態功能的原位自然修複。

          基於環境功能修複材料的土壤修複技術發展

          黏土矿物改性技术、催化剂催化技术、纳米(mi)材料与(yu)技术已经(jing)渗透到土壤环境和农业生产领域,并应用于污染(ran)土壤环境修复,例如利用纳米(mi)铁粉、氧化钛等去除(chu)污染(ran)土壤和地下水中的有机氯污染(ran)物。但是,目标土壤修复的环境功能材料的研制及其应用技术还刚刚起步(bu),具有发展前景。但是,对这些物质在土壤中的分配、反应、行为、归趋及生态毒理等尚缺乏了解,对其环境安全性和生态健康(kang)风险(xian)还难以进行科学评估。基于环境功能修复材料的土壤修复技术的应用条件、长期效果、生态影响和环境风险(xian)有待回答。

          基於設備化的快速場(chang)地汙染(ran)土壤修複技術發展

          土壤修複技術的應用在很大程度上依賴於修複設備和監測(ce)設備的支撐,設備化的修複技術是土壤修複走向市場(chang)化和產業化的基礎(chu)。植物修複後的植物資源化利用、微生物修複的菌劑製備、有機汙染(ran)土壤的熱脫附或蒸氣浸提(ti)、重金屬汙染(ran)土壤的淋洗或固化2穩定化、修複過程及修複後環境監測(ce)等等都需要設備。尤(you)其是對城市工業遺(yi)留的汙染(ran)場(chang)地,因其特殊位置和土地再開發利用的要求,需要快速、高效的物化修複技術與(yu)設備。開發與(yu)應用基於設備化的場(chang)地汙染(ran)土壤的快速修複技術是一種發展趨勢。一些新的物理和化學方法與(yu)技術在土壤環境修複領域的滲透與(yu)應用將會加快修複設備化的發展,例如,冷等離子體氧化技術可能是一種有前景的有機汙染(ran)土壤修複技術(未發表資料),將帶動新的修複設備研製。

          向土壤修複決策支持係統及後評估技術發展

          汙染(ran)土壤修複決策支持係統是實施汙染(ran)場(chang)地風險(xian)管理和修複技術快速篩選的工具。汙染(ran)土壤修複技術篩選是一種多目標決策過程,需要綜合考慮風險(xian)削減、環境效益與(yu)修複成本等要素。歐美許多土壤修複研究組織如CLARINET、EUGRIS、NATOPCCMS等針對汙染(ran)場(chang)地管理和決策支持進行了係統研究和總結(jie)。一些輔助決策工具如文件導(dao)則、決策流程圖、智能化軟件係統等已陸續出(chu)台和開發,並在具體的場(chang)地修複過程中被采納[49 ]。基於風險(xian)的汙染(ran)土壤修複後評估也是汙染(ran)場(chang)地風險(xian)管理的重要環節,包括修複後汙染(ran)物風險(xian)評估、修複基準及土壤環境質量評價等內容。土壤汙染(ran)類型多種多樣,汙染(ran)場(chang)地錯綜複雜,需要發展場(chang)地針對性的汙染(ran)土壤修複決策支持係統及後評估方法與(yu)技術。

          汙染(ran)土壤的修複是以去汙染(ran)、複質量、再利用、保(bao)安康(kang)為目的的。土壤修複往(wang)往(wang)是控汙、減汙、降毒、化險(xian)的綜合淨化過程,可使土壤恢(hui)複生產力、場(chang)地安全健康(kang)、礦區及濕地生態安全和景觀美化。但是,土壤修複也是耗人力、物力和財力的過程。隻(zhi)有做好土壤汙染(ran)防控管理工作,才(cai)能避免或減少這樣的消耗。“万物土中生”,土壤质量决定万物的质量。为保(bao)障(zhang)人类的食物安全和身体健康(kang),需要实施“净土”战略,制定土壤污染(ran)的“防控修复”行动计划。这对中国这样的拥有13 亿人口的农业大国尤(you)为重要。这也就需要政府和社会大力支持土壤污染(ran)防控修复技术的研究,需要建立(li)土壤修复技术应用的规范、融资机制和立(li)法管理政策。污染(ran)土壤的修复不同于污染(ran)水体的修复,土壤中的污染(ran)物难移动、难稀释,加上土壤类型、土地利用方式(shi)和污染(ran)场(chang)地的空(kong)间分异(yi),更需要发展场(chang)地针对性和专门化的修复技术与(yu)设备。国际上,污染(ran)土壤修复技术体系基本形成,虽(sui)然中国可以通过引(yin)进2吸收2消化2再创新来发展土壤修复技术,但是国内的土壤类型、条件和场(chang)地污染(ran)的特殊性决定了需要发展更多的具有自主(zhu)知识产权并适(shi)合国情的实用性修复技术与(yu)设备,以推(tui)动土壤环境修复技术的市场(chang)化和产业化发展。全球土壤修复产业市场(chang)容量约(yue)达万亿美元,发展中国土壤修复技术与(yu)设备,不仅是土壤环境保(bao)护与(yu)技术产业化的需要,而且是使中国这一新兴(xing)产业进入国际环境修复市场(chang)竞(jing)争的需要。


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