土壤污染现状及修复技术之浅谈

引言

“万物土中生”，土壤质量决定万物的质量。为保障人类的食物安全和身体健康，需要实施“净土”战略，制定土壤污染的“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为重要。这也就需要政府和社会大力支持土壤污染防控修复技术的研究，需要建立土壤修复技术应用的规范、融资机制和立法管理政策。污染土壤的修复不同于污染水体的修复，土壤中的污染物难移动、难稀释，加上土壤类型、土地利用方式和污染场地的空间分异，更需要发展场地针对性和专门化的修复技术与设备。

一、污染现状

全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。工矿业、农业等人为活动以及土壤环境背景值高是造成土壤污染或超标的主要原因。

全国土壤总的超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。污染类型以无机型为主，有机型次之，复合型污染比重较小，无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8%。从污染分布情况看，南方土壤污染重于北方；长江三角洲、珠江三角洲、东北老工业基地等部分区域土壤污染问题较为突出，西南、中南地区土壤重金属超标范围较大；镉、汞、砷、铅4种无机污染物含量分布呈现从西北到东南、从东北到西南方向逐渐升高的态势。

1.污染物超标情况

（1）无机污染物

镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物点位超标率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%。

表1无机污染物超标情况

（2）有机污染物

六六六、滴滴涕、多环芳烃3类有机污染物点位超标率分别为0.5%、1.9%、1.4%。

表2有机污染物超标情况

2、不同土地利用类型土壤的环境质量状况

(1)耕地：土壤点位超标率为19.4%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为13.7%、2.8%、1.8%和1.1%，主要污染物为镉、镍、铜、砷、汞、铅、滴滴涕和多环芳烃。

(2)林地：土壤点位超标率为10.0%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为5.9%、1.6%、1.2%和1.3%，主要污染物为砷、镉、六六六和滴滴涕。

(3)草地：土壤点位超标率为10.4%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为7.6%、1.2%、0.9%和0.7%，主要污染物为镍、镉和砷。

(4)未利用地：土壤点位超标率为11.4%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为8.4%、1.1%、0.9%和1.0%，主要污染物为镍和镉。

二、污染土壤修复技术

经过近十多年来全球范围的研究与应用，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土壤修复技术体系已经形成，并积累了不同污染类型场地土壤综合工程修复技术应用经验，出现了污染土壤的原位生物修复技术和基于监测的自然修复技术等研究的新热点。下面简要介绍国内外污染土壤修复技术研究现状。

1.物理修复技术

物理修复是指通过各种物理过程将污染物（特别是有机污染物）从土壤中去除或分离的技术，主要有热脱附、气相抽提和微波加热等技术，已经广泛应用于苯系物、多环芳烃、多氯联苯和二噁英等有机污染土壤的修复。

1.1、热脱附技术

热脱附是用直接或间接的热交换，加热土壤中有机污染组分到足够高的温度，使其蒸发并与土壤介质相分离的过程。热脱附技术具有污染物处理范围宽、设备可移动、修复后土壤可再利用等优点，特别对PCBs这类含氯有机物，非氧化燃烧的处理方式可以显著减少二噁英生成。目前欧美国家已将土壤热脱附技术工程化，广泛应用于高污染的场地有机污染土壤的离位或原位修复，但是诸如相关设备价格昂贵、脱附时间过长、处理成本过高等问题尚未得到很好解决，限制了热脱附技术在持久性有机污染土壤修复中的应用。

图1.热脱附技术运用现场

1.2、气相抽提技术

土壤气相抽提（简称SVE)技术是去除土壤中挥发性有机污染物（VOCs)的一种原位修复技术。它将新鲜空气通过注射井注入污染区域，利用真空泵产生负压，空气流经污染区域时，解吸并夹带土壤孔隙中的VOCs经由抽取井流回地上；抽取出的气体在地上经过活性炭吸附法以及生物处理法等净化处理，可排放到大气或重新注入地下循环使用。SVE具有成本低、可操作性强、可采用标准设备、处理有机物的范围宽、不破坏土壤结构和不引起二次污染等优点。

图2.气相抽提技术原理图

2.化学/物化修复技术

相对于物理修复，污染土壤的化学修复技术发展较早，主要有土壤固化-稳定化技术、淋洗技术、氧化/还原技术、光催化降解技术和电动力学修复等。

2.1、固化-稳定化技术

固化-稳定化技术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。美国环保署将固化/稳定化技术称为处理有害有毒废物的最佳技术。一些冶炼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这种技术。

2.2、淋洗技术

土壤淋洗修复技术是将水或含有冲洗助剂的水溶液、酸/碱溶液、络合剂或表面活性剂等淋洗剂注入到污染土壤或沉积物中，洗脱和清洗土壤中的污染物的过程。淋洗的废水经处理后达标排放，处理后的土壤可以再安全利用。这种离位修复技术在多个国家已被工程化应用于修复重金属污染或多污染物混合污染介质。

2.3、氧化/还原技术

土壤化学氧化/还原技术是通过向土壤中投加化学氧化剂（Fenton试剂、臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等）或还原剂（SO2、Fe0、气态H2S等），使其与污染物质发生化学反应来实现净化土壤的目的。通常，化学氧化法适用于土壤和地下水同时被有机物污染的修复。运用化学还原法修复对还原作用敏感的有机污染物是当前研究的热点。例如，纳米级粉末零价铁的强脱氯作用已被接受和运用于土壤与地下水的修复。

2.4、电动力学修复

电动力学修复（简称电动修复）是通过电化学和电动力学的复合作用（电渗、电迁移和电泳等）驱动污染物富集到电极区，进行集中处理或分离的过程。电动修复技术已进入现场修复应用。近年来，中国也先后开展了铜、铬等重金属、菲和五氯酚等有机污染土壤的电动修复技术研究。电动修复速度较快、成本较低，特别适用于小范围的粘质的多种重金属污染土壤和可溶性有机物污染土壤的修复；对于不溶性有机污染物，需要化学增溶，易产生二次污染。

图2.电动修复原理图

3.生物修复技术

土壤生物修复技术，包括植物修复、动物修复、微生物修复、生物联合修复等技术，在进入21世纪后得到了快速发展，成为绿色环境修复技术之一。

3.1植物修复技术

从20世纪80年代问世以来，利用植物资源与净化功能的植物修复技术迅速发展。可被植物修复的污染物有重金属、农药、石油和持久性有机污染物、炸药、放射性核素等。其中，重金属污染土壤的植物吸取修复技术在国内外都得到了广泛研究，已经应用于砷、镉、铜、锌、镍、铅等重金属以及与多环芳烃复合污染土壤的修复，并发展出包括络合诱导强化修复、不同植物套作联合修复、修复后植物处理处置的成套集成技术。

3.2微生物修复技术

微生物能以有机污染物为唯一碳源和能源或者与其他有机物质进行共代谢而降解有机污染物。利用微生物降解作用发展的微生物修复技术是农田土壤污染修复中常见的一种修复技术。这种生物修复技术已在农药或石油污染土壤中得到应用。近年来，开展了有机胂和持久性有机污染物如多氯联苯和多环芳烃污染土壤的微生物修复技术工作。

4.联合修复技术

协同两种或以上修复方法，形成联合修复技术，不仅可以提高单一污染土壤的修复速率与效率，而且可以克服单项修复技术的局限性，实现对多种污染物的复合/混合污染土壤的修复，已成为土壤修复技术中的重要研究内容。

4.1物理-化学联合修复技术

土壤物理-化学联合修复技术是适用于污染土壤离位处理的修复技术。溶剂萃取-光降解联合修复技术是利用有机溶剂或表面活性剂提取有机污染物后进行光解的一项新的物理-化学联合修复技术。例如，可以利用环己烷和乙醇将污染土壤中的多环芳烃提取出来后进行光催化降解。

4.2化学/物化-生物联合修复技术

发挥化学或物理化学修复的快速优势，结合非破坏性的生物修复特点，发展基于化学-生物修复技术是最具应用潜力的污染土壤修复方法之一。化学淋洗-生物联合修复是基于化学淋溶剂作用，通过增加污染物的生物可利用性而提高生物修复效率。应用光降解-生物联合修复技术可以提高石油中PAHs污染物的去除效率。总体上，这些技术多处于室内研究的阶段。

4.3微生物/动物-植物联合修复技术

微生物（细菌、真菌）-植物、动物（蚯蚓）-植物联合修复是土壤生物修复技术研究的新内容。利用能促进植物生长的根际细菌或真菌，发展植物-降解菌群协同修复、动物-微生物协同修复及其根际强化技术，促进有机污染物的吸收、代谢和降解将是生物修复技术新的研究方向。

三、结论及展望

长期以来,人类对资源的不合理开发,造成比较严重的土壤污染,直接或间接地危及人类健康。因此,探索一条经济有效的污染防治途径势在必行。开展可能造成土壤污染的有害物质的调查,加强土壤中有害物质的危害程度和分布规律的研究,在此基础上,分析造成土壤污染的诸多因素,研究其活化条件和诱发因素。全球土壤修复产业市场容量约达万亿美元，发展中国土壤修复技术与设备，不仅是土壤环境保护与技术产业化的需要,而且是使中国这一新兴产业进入国际环境修复市场竞争的需要。

编辑：李晨