土壤污染修復技術

土壤污染修復技術則是指採用化學、物理學和生物學的技術與方法以降低土壤中污染物的濃度、固定土壤污染物、將土壤污染物轉化成為低毒或無毒物質、阻斷土壤污染物在生態系統中的轉移途徑的技術總稱。

目前，理論上可行的修復技術有植物修復技術、微生物修復技術、化學修復技術、物理修復技術和綜合修復技術等幾大類。部分修復技術，如可降解有機污染物和重金屬污染土壤的修復等方面已進入現場套用階段，並取得了較好的效果。對污染土壤實施修復阻斷污染物進入食物鏈，防止對人體健康造成危害，促進土地資源保護和可持續發展具有重要意義

基本介紹

• 中文名：土壤污染修復技術
• 外文名：Soil pollution remediation technology
• 分類依據：修復位置、操作原理
• 原則：因地制宜、保護耕地、可行性
• 技術：化學、物理學和生物學等
• 目的：對污染土壤實施修復

一、技術分類

從不同角度，可以對土壤污染修復技術進行不同分類。

(一) 按修復土壤的位置分

土壤污染修復技術可分為原位修復技術(insitu technologies)和異位修復技術(ex-situ technologies)。

原位修復技術指對未挖掘的土壤進行治理的過程，對土壤沒有太大擾動。其優點是比較經濟有效，就地對污染物進行降解和減毒。無需建設昂貴的地面環境工程基礎設施和遠程運輸，操作維護較簡單。此外，原位修復技術可以對深層次土壤污染進行修復。缺點是控制處理過程中產生的“三廢”比較困難。

異位修復技術指對挖掘後的土壤進行修復的過程。異位修復分為原地(on site)處理和異地(off site)處理兩種，原地處理指發生在原地的對挖掘出的土壤進行處理的過程，異地處理指將挖掘出的土壤運至另一地點進行處理的過程。其優點是對處理過程的條件控制較好、與污染物接觸較好。容易控制處理過程中產生的“三廢”的排放；缺點是在處理之前需要挖土和運輸，會影響處理過的土壤的再使用且費用通常較高。

(二) 根據操作原理分類

Adriano(1997)則將修復技術分為物理修復技術、化學修復技術和生物修復技術。

物理修復技術和化學修復技術是利用污染物或污染介質的物理或化學特性，以破壞(如改變化學性質)、分離或同化污染物具有實施周期短、可用於處理各種污染物等優點。但均存在處理成本高，處理工程偏大的缺點。

微生物修復技術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、脂肪酸和生物體等無毒物質的修復過程。植物修復技術是利用植物自身對污染物的吸收、固定、轉化和積累功能，以及通過為根際微生物提供有利於修復進行的環境條件而促進污染物的微生物降解和無害化過程，從而實現對污染土壤的修復。微生物修復和植物修復均具有處理費用較低、可達到較高的清潔水平等優點，但均存在所需修復時間較長、受污染物類型限制等不足。

二、選擇原則

根據土壤污染類型在選擇土壤污染修復技術時必須考慮修復的目的、社會經濟狀況、修復技術的可行性等方面。就修復的目的而言，有的是為了使污染土壤能夠在安全地被農業利用，而有的則是限制土壤污染物對其他環境組分(如水體和大氣等)的污染，而不考慮修復後能否被農業利用。不同修複目的可選擇的修復技術不同，就社會經濟狀況而言，有的修復工作可以在充足的經費支撐下進行，此時可供選擇的修復技術比較多；有的修復工作只能在有限的經費支撐下進行。此時可供選擇的修復技術就有限。土壤是一個高度複雜的體系，任何修複方案都必須根據當地的實際情況而制定，不可完全照搬其他國家、地區和其他土壤的修複方案。因此，在選擇修復技術和制定修複方案時應該考慮如下原則：

(一) 因地制宜原則

土壤污染修復技術的選擇受到很多因素影響：環境條件、污染物來源和毒性、污染物目前和潛在的危害、土壤的物理化學性質、土地使用性質、修復的有效期、公眾接受程度以及成本效益等。所以，在實際套用時要根據實際情況選擇適合的技術方法。

(二) 可行性原則

針對不同類型的污染土壤在選擇修複方法時應考慮兩方面可行性：經濟可行性，應考慮污染地的實際情況和經濟承擔能力，花費不宜太高；技術可行性，所採用的技術必須可靠、可行，能達到預期的修複目的。

(三) 保護耕地原則

我國地少人多。耕地資源緊缺，選擇修復技術時，應充分考慮土壤的二次污染和持續利用問題，避免處理后土壤完全喪失生產能力，如玻璃化技術、熱處理技術和固化技術等。

三、技術策略

針對受重金屬、農藥、石油、POPs等中輕度污染的農業土壤，應選擇能大面積套用的、廉價的、環境友好的生物修復技術和物化穩定技術，實現邊修復邊生產，以保障農村生態環境、農業生產環境和農民居住環境安全；針對工業企業搬遷的化工、冶煉等各類重污染場地土壤，應選擇原位或異位的物理、化學及其聯合修復工程技術，選擇土壤-地下水一體化修復技術與設備，形成系統的場地土壤修復標準和技術規範，以保障人居環境安全和人群健康；針對各類礦區及尾礦污染土壤，應著力選擇能控制生態退化與污染物擴散的生物穩定化與生態修復技術。將礦區邊際土壤開發利用為植物固碳和生物質能源生產的基地，以保障礦區及周邊生態環境安全和飲用水源。

四、發展趨勢

(一) 向綠色的土壤生物修復技術發展

利用太陽能和自然植物資源的植物修復、土壤中高效專性微生物資源的微生物修復、土壤中不同營養層食物網的動物修復、基於監測的綜合土壤生態功能的自然修復，將是21 世紀土壤環境修復科學技術研發的主要方向。農田耕地土壤污染的修復技術要求能原位地有效消除影響到糧食生產和農產品質量的微量有毒有害污染物，同時既不能破壞土壤肥力和生態環境功能，又不能導致二次污染的發生。發展綠色、安全、環境友好的土壤生物修復技術能滿足這些需求，並能適用於大面積污染農地土壤的治理，具有技術和經濟上的雙重優勢。從常規作物中篩選合適的修復品種，發展適用於不同土壤類型和條件的根際生態修復技術已成為一種趨勢。套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復技術，有利於提高治理速率與效率，具有套用前景。

(二) 從單項向聯合、雜交的土壤綜合修復技術發展

土壤中污染物種類多，複合污染普遍，污染組合類型複雜，污染程度與厚度差異大。地球表層的土壤類型多，其組成、性質、條件的空間分異明顯。一些場地不僅污染範圍大、不同性質的污染物複合、土壤與地下水同時受污染，而且修復后土壤再利用方式的空間規劃要求不同。這樣，單項修復技術往往很難達到修複目標，而發展協同聯合的土壤綜合修復模式就成為場地和農田土壤污染修復的研究方向。

(三) 從異位向原位的土壤修復技術發展

將污染土壤挖掘、轉運、堆放、淨化、再利用是一種經常採用的離場異位修復過程。這種異位修復不僅處理成本高，而且很難治理深層土壤及地下水均受污染的場地，不能修復建築物下面的污染土壤或緊靠重要建築物的污染場地。因而，發展多種原位修復技術以滿足不同污染場地修復的需求就成為近年來的一種趨勢。例如，原位蒸氣浸提技術、原位固定-穩定化技術、原位生物修復技術、原位納米零價鐵還原技術等。另一趨勢是發展基於監測的發揮土壤綜合生態功能的原位自然修復。

(四) 基於環境功能修復材料的土壤修復技術發展

黏土礦物改性技術、催化劑催化技術、納米材料與技術已經滲透到土壤環境和農業生產領域，並套用於污染土壤環境修復，例如利用納米鐵粉、氧化鈦等去除污染土壤和地下水中的有機氯污染物。但是，目標土壤修復的環境功能材料的研製及其套用技術還剛剛起步，具有發展前景。但是，對這些物質在土壤中的分配、反應、行為、歸趨及生態毒理等尚缺乏了解，對其環境安全性和生態健康風險還難以進行科學評估。基於環境功能修復材料的土壤修復技術的套用條件、長期效果、生態影響和環境風險有待回答。

(五) 基於設備化的快速場地污染土壤修復技術發展

土壤修復技術的套用在很大程度上依賴於修復設備和監測設備的支撐，設備化的修復技術是土壤修復走向市場化和產業化的基礎。植物修復後的植物資源化利用、微生物修復的菌劑製備、有機污染土壤的熱脫附或蒸氣浸提、重金屬污染土壤的淋洗或固化、穩定化、修復過程及修復後環境監測等等都需要設備。尤其是對城市工業遺留的污染場地，因其特殊位置和土地再開發利用的要求，需要快速、高效的物化修復技術與設備。開發與套用基於設備化的場地污染土壤的快速修復技術是一種發展趨勢。一些新的物理和化學方法與技術在土壤環境修復領域的滲透與套用將會加快修復設備化的發展，例如，冷電漿氧化技術可能是一種有前景的有機污染土壤修復技術（未發表資料），將帶動新的修復設備研製。

(六) 向土壤修複決策支持系統發展

污染土壤修複決策支持系統是實施污染場地風險管理和修復技術快速篩選的工具。污染土壤修復技術篩選是一種多目標決策過程，需要綜合考慮風險削減、環境效益與修復成本等要素。歐美許多土壤修復研究組織如CLARINET、EUGRIS、NATOPCCMS等針對污染場地管理和決策支持進行了系統研究和總結。一些輔助決策工具如檔案導則、決策流程圖、智慧型化軟體系統等已陸續出台和開發，並在具體的場地修復過程中被採納。基於風險的污染土壤修復後評估也是污染場地風險管理的重要環節，包括修復後污染物風險評估、修復基準及土壤環境質量評價等內容。土壤污染類型多種多樣，污染場地錯綜複雜，需要發展場地針對性的污染土壤修複決策支持系統及後評估方法與技術。

五、土壤污染修復技術展望

隨著危害生態安全和人體健康的土壤污染問題日漸凸現，重金屬、農藥、持久性有機污染物和有機金屬化合物等持久性有毒物質污染土壤的修復已成為土壤學界和環境學界的研究熱點。發展適合的土壤污染與修復的風險評估理論與方法，以及發展能適合大規模套用的低成本污染土壤修復技術是當今國際性土壤修復研究和發展的趨勢。

未來土壤污染修復的方向性研究主要可能同繞以下幾方面開展：

(一) 場地土壤污染診斷、痕量毒害污染物鑑別及源解析，包括：土壤環境複合/混合污染的化學、生物學及生態毒理學診斷，土壤環境質量指標，新型痕量毒害污染物的監測和鑑別，污染源識別與解析途徑和方法等。

(二) 污染場地、土壤污染風險表征和修複決策支持系統，包括：土壤污染物的形態和生物有效性，土壤污染的空間分布特徵，不同土地利用方式下污染土壤的生態風險和健康風險評估，優先修復點位的確定方法，修複決策支持系統，“風險降低環境效益-成本”三位一體的評估模型等。

(三) 土壤污染修復的過程、機理及其管理，包括：土壤污染的生物修復、物理修復、化學修復及其聯合修復等過程和機理，自然緩解修復過程和機理，修復過程的條件化、效應指示和評價標準，土壤修復原理與規範，土壤修復政策、法律和法規等。

(四) 土壤修復材料、關鍵技術和設備的開發、集成、示範和管理，包括：環境友好型土壤修復材料和製劑的研究方法、篩選、結構表征和功能指示，修復效果、穩定性及風險評估，修復后土壤資源綜合管理，修復材料與生物修復資源的綜合利用和安全處理，成套關鍵技術集成、示範和推廣套用等。

(五) 研發綠色與環境友好的生物修復、聯合修復、原位修復、基於環境功能修復材料的修復、基於設備化的快速場地修復、土壤修複決策支持系統及修復後評估等技術。在土壤污染機制研究和實際修復案例集成分析的基礎上，逐步形成重金屬、農藥、POPs、放射性核素、生物性污染物、新興污染物及其複合污染土壤的修復技術體系，建立土壤修復技術規範、評價標準和管理政策，以推動土壤環境修復技術的市場化和產業化發展，提升我國這一新興產業在國際環境修復市場中的競爭力。