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污染土壤修复技术现状和趋势
花绘宇
中检集团理化检测有限公司 上海市 闸北区 200436
【摘 要】：我国工业的迅猛发展虽然给我国经济的发展注入了强大的生机和活力,然而也给我们的环境带来了巨大的灾难.工业废水、废渣的随意排放,企业长期生产和运输等过程中不可避免的会发生跑、冒、滴漏等现象,给我们的土壤带来了巨大的污染；农业活动中化肥和农药的过量或不合理施用、污水灌溉等过程,都可能给场地带来严重的污染.因此,采取科学有效的方法修复污染土壤已迫在眉睫.本文将针对污染土壤的修复问题,系统的阐明国内污染土壤修复技术的现状和未来的发展趋势.
【关键字】：污染土壤；修复技术；研究现状；发展趋势
土壤污染指由于人类活动产生的有害、有毒物质进入土壤,积累到一定程度,超过土壤本身的自净能力,导致土壤形状和质量变化,构成对农作物和人体的影响和危害的现象.
近年来,随着我国经济的迅猛发展,国民生活水平得到普遍提高,但同时也给环境带来了巨大的灾难.工业废水、废渣的随意排放,企业长期生产和运输等过程中不可避免的会发生跑、冒、滴、漏等现象以及农业活动中化肥和农药的过量或不合理施用、污水灌溉等过程,都可能给场地带来严重的污染.
随着城市化进程的加速,许多原来位于城区的污染企业从城市中心迁出,许多原本属于农用地的土地需要再开发利用,大量的污染场地需要进行修复.这就要求我们要积极寻找切实、有效的土壤污染修复方法,提高土壤污染修复技术水平.2016年5月国务院出台的《土壤污染防治行动计划》也将土壤修复作为一项大事件,保护好土壤环境,加强污染防治,推动生态文明建设,这对于人类的健康和社会的可持续发展具有重要意义.
1.土壤中的主要污染物
1.1重金属
有些工业企业随意的排放未经处理的废水、废渣,使其中含有的不易在土壤中降解的重金属如铅、汞、镉、锡等在土壤中沉降、扩散,严重破坏了土壤的环境.再加上农民对农作物喷洒的超浓度的农药和使用的化肥,使我国土壤遭受了严重的迫害.
1.2有机化合物
在农作物的种植过程中,农民经常喷洒农药来杀死啃食农作物的害虫,但是超浓度的农药含有对土壤危害的有机化合物,造成土壤有机化合物污染,我国在早期曾广泛使用过的滴滴涕、六氯苯、氯丹等,这些农药均含有高残留的不易降解的有机化合物.除此之外,一些工厂如化工厂、涂料厂等的日常运行产生的废水废渣中由于含有很多有害的有机污染物无法自动降解也会污染土地,破坏土层结构.
有机化合物具有难溶解、毒性大的特点,它一旦进入土壤之后,就逐渐在土壤中积累、沉降下来,长期污染土壤和地下水,对农作物及人体造成严重危害.
2.污染土壤修复技术研究现状分析
环境保护部和国土资源部联合发布《全国土壤污染状况调查公报》,调查结果显示,全国土壤总的点位超标率为16.1%,土壤环境状况总体不容乐观,部分地区土壤污染较重.南方土壤污染重于北方,长三角、珠三角、东北老工业基地等部分区域土壤污染问题较为突出.
由于受地形及产业分布的影响,我国各地土壤污染的程度、污染源也不完全相同.有些工业集聚区,土壤污染较为严重,且污染地块密集,多为重金属污染或者有机物污染,也有些无机有机复合污染；有些农用地受污染情况较轻,但污染地块面积较大,多为重金属、有机氯农药、有机磷农药污染,也有重金属和有机物的复合污染.因此,这就要求我们要对具体地区的土壤污染现状进行具体分析,选择较为合适的修复方法以便更好地改善土壤质量.
在现阶段,常用的污染土壤修复技术如下：
2.1物理-化学修复技术.
这种修复技术包括热处理技术、土壤淋洗技术、土壤氧化-还原技术、电动力学法技术等.
2.1.1热处理技术.
这种技术操作比较简单,主要是通过热交换,对污染物质和介质一同加热,根据混合组分的熔点不同,通过挥发作用达到分离有机污染物的目的.这种技术包括两种,一种是低温操作,一种是高温操作.这种技术是一种简单的修复技术,目前,在工厂附近的土壤污染修复中被广泛使用.这种热处理技术对于土壤中那些易挥发组分和残留的农业以及半挥发的污染成分效果较好,但是对于土壤中一些重金属的污染则不适用.
2.1.2土壤淋洗技术.
土壤淋洗技术能够有效地促进土壤中污染物的溶解,它的原理是利用水压将清洗液有效地注入到被污染的土壤中,并根据自身特性,提取土壤中含有的污染液体,对其进行分离处理,从而达到修复的目的.这种技术主要采用一些化学剂如络合剂、氧化剂等为淋洗剂,由于不同淋洗剂的性质不同,对土壤中污染成分的作用也不同,因此,选择合适的淋洗剂对土壤的修复至关重要.在进行淋洗剂的选择时,不仅要考虑淋洗剂和污染物的作用,还要充分考虑到淋洗剂对土壤结构的作用,避免对土壤结构造成破坏,以免引起二次污染.
2.1.3土壤氧化-还原技术.
顾名思义,这种技术需要氧化剂或者还原剂,并将其投入到所要修复的土壤中,将其与土壤中的污染成分发生氧化还原作用,从而分解其中的污染物,达到净化的目的,这种方法还有稳定和改良土壤的作用.常见的氧化剂包括高锰酸盐、过氧化氢、芬顿试剂、过硫酸盐和臭氧.常见的还原剂包括硫化氢、连二亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、多硫化钙、二价铁、零价铁等.现阶段,对于这种氧化还原修复主要是针对对氧化或者还原比较敏感的污染物.
2.1.4电动力学法技术.
这种技术主要利用的是电化学原理,在待修复的土壤中插入电极,通过电极导入低强度的直流电,从而将土壤中的污染物清除.在通电后,处在阳极附近的酸物质会在毛细孔里移动,将土壤中的污染物释放在毛细孔中的液体里,毛细孔中的水会通过电渗透的方式移动到土壤表层进而被吸收,从而被消除.这种方法能够打破土壤中金属和土壤之间的化学键,通电时间越长,去除效果越好.但是对于导电性不好的土壤不宜采用此法进行土壤修复.
2.2生物修复技术.
生物修复技术是一种新兴技术,主要是采用现代的先进生物技术将土壤中的污染物进行去除分解,从而净化土壤的技术.这种技术根据主体的不同,主要包括三方面：微生物修复技术、植物修复技术和动物修复技术.其中动物修复技术在国外已经研究多年,国内研究还处于起步阶段.生物修复技术具有高效、快速、费用低的特点,但是由于生物技术的研究还处于起步阶段,目前主要用于衍生物及烃类的有机分解和去除.
2.2.1微生物修复技术.
微生物修复技术是采用微生物为主体,利用微生物的代谢活动将其中的污染物分解为水、二氧化碳以及其他无害的小分子物质.目前,这种修复技术主要用于石油泄漏以及其他有机污染物的污染处理中.但是由于微生物代谢活动有限,并不能很好地将所有污染物都分解掉,因而还需要进一步的研究完善.
2.2.2植物修复技术.
植物修复技术主要是利用植物的吸收和转化功能,在污染土地上繁殖非食用的种子、种植经济作物,实现对残留农药或者重金属等的吸收处理,从而净化土壤.土壤植物修复技术成本低,在修复污染土壤的同时还能净化周围空气,但是土壤植物修复过程相比其他方法过程缓慢、周期长,土壤植物修复技术对土壤肥力、气候、水分、盐度等自然条件有一定的要求.该技术理论体系、修复机理和修复工艺还需要在不断的实践中完善、优化.
3.污染土壤修复技术未来发展趋势
由于土壤污染问题日益得到重视,对土壤修复技术的需求也越来越大,目前我国土壤污染修复技术正在多元化稳步发展并取得多项研究成果.然而有的方法虽然在土壤污染修复方面大有成效,却不宜大范围推广实施.比如物理化学修复技术,它的推广实施不仅会消耗巨大的资金,还可能会导致土壤结构破坏、土壤肥力流失甚至产生土壤二次污染.相较于物理化学修复技术,微生物修复技术和植物修复技术更符合经济效益,且适合大范围污染地块使用.微生物几乎可以降解所有的有机物,且对土壤无害,是一项具有前景发展的土壤污染修复技术.植物修复技术不仅绿色廉价,且新型高效.该技术的推广,在修复有机物污染方面将发挥重要作用,《土壤污染防治行动计划》中也对农田修复,提出“对于轻度及中度污染耕地,采用农艺调控、替代种植等措施,降低农产品超标风险；对于重度污染耕地,采用退耕还林还草或种植结构调整”.未来,在污染土壤修复技术方面的发展趋势如下：
3.1发展综合型的土壤修复技术.在上文中,我们提及到很多土壤修复技术,但是每种技术都是双面性,有其自身的局限性,在推广的过程中受到限制.在修复技术研究过程中,我们可以将单一的修复方法综合使用,采取每一方法的可用之处,相互之间取长补短,将会收到不一样的效果.
3.2充分考虑经济效益与生态效益.现在我们提倡经济又好又快发展,走科学发展之路.但是,在大力发展经济的同时,我们还要兼顾生态环境的发展,经济的发展不应以牺牲生态文明为代价.因此,在研究土壤修复技术过程中,我们要多考虑危害较小的微生物修复技术和植物修复技术,加快生物修复技术的研究与实践,现实经济效益与生态效益双赢.
3.3借鉴、改进其他行业先进技术.目前水、大气治理技术日趋成熟,土壤修复技术可以借鉴其他行业的修复技术,在此基础上,实现自我创新.现在基因工程发展趋于优势,我们可以有效地利用基因重组技术寻找、驯化更多的抗逆性强、降解能力强的重金属富集植物,来修复土壤中的重金属的污染.
3.4异位修复向原位修复转型.异位修复分为异位原地与异位异地修复,无论哪种方式均可能在挖掘、转运、堆放、净化过程中带来二次污染.异位修复不仅处理成本高,而且许多无法开挖的地块很难推广异位修复方法.因而,发展多种原位修复技术以满足不同污染场地修复的需求是未来场地修复的发展方向.
“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”,实践是检验真理的途径.土壤污染修复技术的方法多样,具体哪一样适合推广,哪一样符合实际,需要我们深入实践中去检验.只有采用绿色的、科学的、有效的修复技术,才能提高经济效益,促进生态环境的健康发展.
【参考文献】：
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[3]刘志培．我国污染土壤生物修复技术的发展及现状[J]．生物工程学报,2015,31(6)：901-916．
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