污染土壤修复技术研究

郑燕如

（中山市环境监测站，广东 中山 528400）

1 概述

随着工农业生产的快速发展，土壤污染问题日益凸显，特别是镉、汞、铜、铅、镍等重金属污染问题较突出，对农产品安全生产和人体健康造成严重威胁。土壤污染成因复杂，主要有：一是化工、五金电镀、印染等企业产生的“三废”未经处理后直接排放，导致土壤中重金属不断累积；二是长期以来利用率低和畜禽养殖废弃物无序排放造成部分耕地土壤重金属和有机物污染。当前随着国家“退二进三”政策的实施，成批的工业企业关停转迁，遗留了大量污染场地，土地再开发利用环境安全隐患突出。因此，对污染场地遗址进行技术修复是改善土壤环境质量的迫切要求，也是当今环境保护领域的研究热点。本文将着重介绍近年来污染土壤修复技术的研究现状与发展趋势，以促进土壤修复科学技术的发展。

2 污染土壤修复技术

2.1 工程修复技术

工程修复技术主要包括客土、换土和深耕翻土等措施。客土法是向污染土壤加入大量干净土壤，覆盖在表层或混匀，使污染物浓度降低或减少污染物与植物根系的接触。换土法就是把污染土壤取走，换入新的干净土壤。深耕翻土就是深翻土壤，使聚集在土壤表层的污染物分散到土壤深层，达到稀释的目的。通过这些方法可以降低土壤中污染物的含量，减少污染物对土壤-植物系统产生毒害，从而使农产品达到食品卫生标准。该技术的治理效果较为彻底稳定，但工程量大、治理费用高、会破坏土壤结构，引起土壤肥力下降，并且还要对换出的污土进行堆放或处理，容易造成二次污染。

2.2 物理-化学修复技术

物理-化学修复是利用污染物或污染介质的物理化学特性，以破坏（如改变化学性质）、分离或固化污染物，具有实施周期短、可用于处理各种污染等优点。主要包括热处理、玻璃化、电动修复、固化-稳定化、土壤淋洗、土壤性能改良修复等技术。

2.2.1 热处理技术

热处理技术是指利用热传导或辐射的方式，将污染介质及其所含有机污染物加热到足够温度，以促进半挥发性有机物的挥发。该技术适用于处理卤代有机物、非卤代的半挥发性有机物、多氯联苯以及高浓度的疏水性液体等污染物，不适用于处理土壤中的重金属（Hg和Se除外）、活性氧化剂和还原剂等。但该技术能耗大，同时高温会破坏土壤结构，且高水分和黏土含量会增加处理成本，实施过程中，需严格设计并操作好加热和蒸汽收集系统，以防止产生二次污染。

2.2.2 玻璃化技术

玻璃化是指向污染土壤插入电极，对污染土壤固体组分施加1600℃～2000℃的高温处理，使有机污染物和部分无机污染物如硝酸盐、硫酸盐和碳酸盐等得以挥发或热解去除，无机污染物如重金属和放射性物质等被包覆在冷却后形成化学性质稳定、非扩散性的坚硬玻璃体中。该技术适用于修复含水量较低、污染物埋深不超过6m的土壤，但在实地应用中会出现难以达到统一熔化以及地下水渗透等问题，且熔化过程能耗大，这使得玻璃化技术成本较高，限制了它的推广应用。

2.2.3 电动修复技术

电动修复是将电极插入受污染土壤或地下水区域，通过施加微弱电流形成电场，利用电场产生的电动力学效应驱动土壤污染物沿电场方向定向迁移，从而将污染物富集至电极区然后进行集中处理或分离。该技术修复速度较快、成本较低，特别适用于小范围的黏质的多种重金属污染土壤和可溶性有机污染土壤的修复，但该技术对电荷缺乏的非极性有机污染物去除效果不好，对于不溶性有机污染物，需要化学增溶，且易产生二次污染。

2.2.4 固化-稳定化技术

固化-稳定化是将污染物在污染介质中固定，使其处于长期稳定状态，是较普遍应用于土壤重金属污染的快速控制修复方法，对同时处理多种重金属复合污染土壤具有明显的优势，但所需仪器设备较多，同时污染物埋藏深度、土壤pH和有机质含量等在一定程度上都会影响该技术的有效应用。美国非有机物污染超级基金项目中大部分采用固化-稳定化技术处理，而我国一些搬迁企业场地重金属污染土壤和铬渣清理后的堆场污染土壤也采用了该修复技术，如上海世博会场地、武汉硚口化工企业搬迁场地以及重庆杨家山污染场地等修复项目。

2.2.5 土壤淋洗技术

土壤淋洗是指将水或含有冲洗助剂的水溶液、酸碱液、络合剂或表面活性剂等淋洗剂注入到污染土壤中，洗脱和清洗土壤污染物的过程。淋洗法可用于大面积、重度污染土壤的治理，尤其是在轻质土和砂质土中效果较好，但对渗透系数较低的土壤效果不好。土壤淋洗的关键是淋洗助剂的选择，既能提取污染物又不破坏土壤结构，但事实上很难找到，而且引入的淋洗助剂很可能造成二次污染，因此研发高效的表面活性剂，提高修复效率，降低设备与污水处理费用，防止二次污染等依然是该技术重要的研究课题。

2.2.6 土壤性能改良技术

该技术的关键是根据土壤的物化特性、污染物的类型选择合适的改良剂。改良剂能有效降低污染物的水溶性、扩散性和生物有效性，减轻它们对生态环境的危害。应用较多的改良剂有：石灰性物质、有机物质、离子拮抗剂以及化学沉淀剂等。石灰能够提高土壤pH，促使一些重金属形成氢氧化物沉淀，改良酸性土壤。此外，硫磺及某些还原性有机化合物可以使重金属成为硫化物沉淀，磷酸盐类物质与重金属反应形成难溶性磷酸盐，因此可考虑少量投加沉淀剂如磷酸肥料，减少植物对重金属的吸收。

2.3 生物修复法

2.3.1 植物修复

植物修复法就是利用植物吸收污染土壤中积累的重金属，将重金属从土壤中萃取出来，富集并转移到植物收获的部位和地上枝条部位，或利用植物根系特有的酶系统和微生物系统来络合土壤中重金属，从而降低重金属的活性和生物毒性，以减轻重金属被淋滤进入地下水或通过空气进一步扩散而污染环境。该技术的应用关键在于筛选具有高产和高去污能力的植物吧，摸清植物对土壤条件和生态环境的适应性。近年来，国内外先后利用遏蓝菜与蜈蚣草等实现对含Cd、As污染土壤的修复。

2.3.2 微生物修复

微生物修复是指利用微生物的代谢过程将土壤中的污染物转化为二氧化碳、水、脂肪酸等无毒物质的修复过程。目前，该研究工作主要体现在筛选和驯化特异性高效降解微生物菌株，提高功能微生物在土壤中的活性、寿命和安全性，修复过程参数的优化和养分、温度、湿度等关键因子的调控等方面。

2.4 联合修复技术

单项修复技术都有一定适用范围的限制，协同两种或两种以上修复方法，形成联合修复技术，不仅可以提高污染土壤的修复效率，而且可以克服单项修复技术的局限性，实现对多种污染物复合/混合污染土壤的修复。近年来，发展协同联合的土壤联合修复模式已成为场地和农田土壤污染修复的主要研究方向，例如:土壤动物-植物-微生物组合修复，化学氧化-生物降解修复，电动修复-生物修复等。

3 污染土壤修复技术的发展趋势

从 2000、2004、2008和 2012年 连续4届的土壤污染与修复国际会议主题及交流情况来看，污染土壤修复技术未来的发展趋势主要表现为：（1）向绿色与环境友好的土壤生物修复技术发展；（2）从单项向联合、杂交的土壤综合修复技术发展；（3）从异位向原位的土壤修复技术发展；（4）基于环境功能修复材料的土壤修复技术发展；（5）基于设备化的快速场地污染土壤修复技术发展；（6）向土壤修复决策支持系统及后评估技术发展。

结语

污染土壤修复是去污染、复质量、再开发、保安康的民生工程，需要科学、技术、工程和管理的支撑。发展绿色、可持续的场地修复产业,是我国土壤与地下水环境保护的需要，也是使我国这一新兴战略环保产业进入国际环境修复市场竞争的需要。然而，针对我国污染场地土壤修复技术、工程化应用和设备研发起步较晚，现阶段无论是引进国际上的先进技术，还是自主研发都需要理性思考，应该在借鉴国外成熟修复技术和先进设备的基础上，从我国场地污染特征、国家经济社会发展、国家科研水平及现阶段技术储备等多方面综合考虑修复技术的选择和发展方向。

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