污染土壤修復技術研究

鄭燕如

（中山市環境監測站，廣東 中山 528400）

1 概述

隨著工農業生產的快速發展，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，對農產品安全生產和人體健康造成嚴重威脅。土壤污染成因復雜，主要有：一是化工、五金電鍍、印染等企業產生的“三廢”未經處理后直接排放，導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殖廢棄物無序排放造成部分耕地土壤重金屬和有機物污染。當前隨著國家“退二進三”政策的實施，成批的工業企業關停轉遷，遺留了大量污染場地，土地再開發利用環境安全隱患突出。因此，對污染場地遺址進行技術修復是改善土壤環境質量的迫切要求，也是當今環境保護領域的研究熱點。本文將著重介紹近年來污染土壤修復技術的研究現狀與發展趨勢，以促進土壤修復科學技術的發展。

2 污染土壤修復技術

2.1 工程修復技術

工程修復技術主要包括客土、換土和深耕翻土等措施。客土法是向污染土壤加入大量干凈土壤，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-植物系統產生毒害，從而使農產品達到食品衛生標準。該技術的治理效果較為徹底穩定，但工程量大、治理費用高、會破壞土壤結構，引起土壤肥力下降，并且還要對換出的污土進行堆放或處理，容易造成二次污染。

2.2 物理-化學修復技術

物理-化學修復是利用污染物或污染介質的物理化學特性，以破壞（如改變化學性質）、分離或固化污染物，具有實施周期短、可用于處理各種污染等優點。主要包括熱處理、玻璃化、電動修復、固化-穩定化、土壤淋洗、土壤性能改良修復等技術。

2.2.1 熱處理技術

熱處理技術是指利用熱傳導或輻射的方式，將污染介質及其所含有機污染物加熱到足夠溫度，以促進半揮發性有機物的揮發。該技術適用于處理鹵代有機物、非鹵代的半揮發性有機物、多氯聯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。但該技術能耗大，同時高溫會破壞土壤結構，且高水分和黏土含量會增加處理成本，實施過程中，需嚴格設計并操作好加熱和蒸汽收集系統，以防止產生二次污染。

2.2.2 玻璃化技術

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，使有機污染物和部分無機污染物如硝酸鹽、硫酸鹽和碳酸鹽等得以揮發或熱解去除，無機污染物如重金屬和放射性物質等被包覆在冷卻后形成化學性質穩定、非擴散性的堅硬玻璃體中。該技術適用于修復含水量較低、污染物埋深不超過6m的土壤，但在實地應用中會出現難以達到統一熔化以及地下水滲透等問題，且熔化過程能耗大，這使得玻璃化技術成本較高，限制了它的推廣應用。

2.2.3 電動修復技術

電動修復是將電極插入受污染土壤或地下水區域，通過施加微弱電流形成電場，利用電場產生的電動力學效應驅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然后進行集中處理或分離。該技術修復速度較快、成本較低，特別適用于小范圍的黏質的多種重金屬污染土壤和可溶性有機污染土壤的修復，但該技術對電荷缺乏的非極性有機污染物去除效果不好，對于不溶性有機污染物，需要化學增溶，且易產生二次污染。

2.2.4 固化-穩定化技術

固化-穩定化是將污染物在污染介質中固定，使其處于長期穩定狀態，是較普遍應用于土壤重金屬污染的快速控制修復方法，對同時處理多種重金屬復合污染土壤具有明顯的優勢，但所需儀器設備較多，同時污染物埋藏深度、土壤pH和有機質含量等在一定程度上都會影響該技術的有效應用。美國非有機物污染超級基金項目中大部分采用固化-穩定化技術處理，而我國一些搬遷企業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技術，如上海世博會場地、武漢硚口化工企業搬遷場地以及重慶楊家山污染場地等修復項目。

2.2.5 土壤淋洗技術

土壤淋洗是指將水或含有沖洗助劑的水溶液、酸堿液、絡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，尤其是在輕質土和砂質土中效果較好，但對滲透系數較低的土壤效果不好。土壤淋洗的關鍵是淋洗助劑的選擇，既能提取污染物又不破壞土壤結構，但事實上很難找到，而且引入的淋洗助劑很可能造成二次污染，因此研發高效的表面活性劑，提高修復效率，降低設備與污水處理費用，防止二次污染等依然是該技術重要的研究課題。

2.2.6 土壤性能改良技術

該技術的關鍵是根據土壤的物化特性、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、擴散性和生物有效性，減輕它們對生態環境的危害。應用較多的改良劑有：石灰性物質、有機物質、離子拮抗劑以及化學沉淀劑等。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化合物可以使重金屬成為硫化物沉淀，磷酸鹽類物質與重金屬反應形成難溶性磷酸鹽，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 生物修復法

2.3.1 植物修復

植物修復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和微生物系統來絡合土壤中重金屬，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入地下水或通過空氣進一步擴散而污染環境。該技術的應用關鍵在于篩選具有高產和高去污能力的植物吧，摸清植物對土壤條件和生態環境的適應性。近年來，國內外先后利用遏藍菜與蜈蚣草等實現對含Cd、As污染土壤的修復。

2.3.2 微生物修復

微生物修復是指利用微生物的代謝過程將土壤中的污染物轉化為二氧化碳、水、脂肪酸等無毒物質的修復過程。目前，該研究工作主要體現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，修復過程參數的優化和養分、溫度、濕度等關鍵因子的調控等方面。

2.4 聯合修復技術

單項修復技術都有一定適用范圍的限制，協同兩種或兩種以上修復方法，形成聯合修復技術，不僅可以提高污染土壤的修復效率，而且可以克服單項修復技術的局限性，實現對多種污染物復合/混合污染土壤的修復。近年來，發展協同聯合的土壤聯合修復模式已成為場地和農田土壤污染修復的主要研究方向，例如:土壤動物-植物-微生物組合修復，化學氧化-生物降解修復，電動修復-生物修復等。

3 污染土壤修復技術的發展趨勢

從 2000、2004、2008和 2012年 連續4屆的土壤污染與修復國際會議主題及交流情況來看，污染土壤修復技術未來的發展趨勢主要表現為：（1）向綠色與環境友好的土壤生物修復技術發展；（2）從單項向聯合、雜交的土壤綜合修復技術發展；（3）從異位向原位的土壤修復技術發展；（4）基于環境功能修復材料的土壤修復技術發展；（5）基于設備化的快速場地污染土壤修復技術發展；（6）向土壤修復決策支持系統及后評估技術發展。

結語

污染土壤修復是去污染、復質量、再開發、保安康的民生工程，需要科學、技術、工程和管理的支撐。發展綠色、可持續的場地修復產業,是我國土壤與地下水環境保護的需要，也是使我國這一新興戰略環保產業進入國際環境修復市場競爭的需要。然而，針對我國污染場地土壤修復技術、工程化應用和設備研發起步較晚，現階段無論是引進國際上的先進技術，還是自主研發都需要理性思考，應該在借鑒國外成熟修復技術和先進設備的基礎上，從我國場地污染特征、國家經濟社會發展、國家科研水平及現階段技術儲備等多方面綜合考慮修復技術的選擇和發展方向。

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