周煒強(qiáng)

（廣東新創(chuàng)華科環(huán)保股份有限公司，廣東 東莞 523000）

土壤是地球生態(tài)環(huán)境最主要的組成部分之一，更是人們在自然環(huán)境中賴以生存的重要基礎(chǔ)。近年來，我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的蓬勃發(fā)展及城市化進(jìn)程的日益推進(jìn)，導(dǎo)致土壤中的有害物質(zhì)不斷累積，干擾了植被的正常發(fā)育，并通過食物鏈被人體消化吸收，影響大眾的身體健康。因此，土壤污染治理已經(jīng)成為環(huán)境工程領(lǐng)域的重點問題之一。本文將對幾種常見的環(huán)境污染土壤修復(fù)問題進(jìn)行總結(jié)與思考，并對各種修復(fù)方法的未來演變進(jìn)行預(yù)測。

1 國內(nèi)外土壤污染防治發(fā)展形勢

在美國等歐美發(fā)達(dá)國家，環(huán)境產(chǎn)業(yè)的開發(fā)已經(jīng)比較完善，在制定標(biāo)準(zhǔn)方面，美國聯(lián)邦環(huán)境保護(hù)局2021年修訂頒布了區(qū)域環(huán)境篩選準(zhǔn)則，規(guī)定了對700余種廢物的排放標(biāo)準(zhǔn)限值；英國采用了污染者付費機(jī)制，倫敦環(huán)境署在2019年修訂頒布了保障人類身體健康及環(huán)境的土地質(zhì)量指導(dǎo)值；加拿大、荷蘭等國都出臺了保障人類身體健康和自然環(huán)境的土地質(zhì)量指導(dǎo)值制定辦法；日本也在制訂土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的過程中，規(guī)定了鎘、銻、銅、鐵等元素的標(biāo)準(zhǔn)值，尤其是針對農(nóng)作物生長的土地（水稻田)[1]；韓國在2020年修訂了生態(tài)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了21個主要污染物目標(biāo)的土壤污染預(yù)防指標(biāo)值和土壤污染對策指標(biāo)值。

在中國的土壤污染防治中，最關(guān)鍵的土地恢復(fù)服務(wù)領(lǐng)域具備過萬億的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，僅土地恢復(fù)服務(wù)規(guī)模產(chǎn)值，估計就已超過5 000億元。中國的土地整理計劃，每年建設(shè)項目大約有幾十個，每年投資額在20～30億元左右，且多以中小型建設(shè)項目居多（2 000萬元以下)。

2 全國土壤污染狀況及市場需求

在全國范圍開展的土壤污染狀況調(diào)查結(jié)果表明，我國土地生態(tài)環(huán)境情況總體不容樂觀，部分地區(qū)土壤污染問題嚴(yán)重，農(nóng)田生態(tài)環(huán)境質(zhì)量堪憂，工礦業(yè)及廢棄地等生態(tài)環(huán)境問題凸顯。工礦業(yè)、農(nóng)村生活等人為活動造成的土壤環(huán)境背景值高，是土地污染以及土壤污染嚴(yán)重超標(biāo)的主要因素。目前我國土地總的污染嚴(yán)重超標(biāo)率為36%，其中輕微、輕度、中等和重度的污染點位比率分別為13%、11%、5%和7%。污染物種類以無機(jī)物居多，有機(jī)物次之，復(fù)合型污染物比例較小。從土壤污染分布現(xiàn)狀來看，中國南部土壤污染狀況較北部嚴(yán)重;長江三角洲、珠江三角洲、以及東北地區(qū)等老工業(yè)基地的局部地區(qū)土壤污染情況相對明顯；西南、中南部一帶土地，有色重金屬的超標(biāo)程度比較嚴(yán)重；鎘、鉛等四類無機(jī)污染物的比例，呈現(xiàn)出從西北向東南、從東北到西南逐步增加的趨勢。

在環(huán)境工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，土壤修復(fù)行業(yè)所占環(huán)境工業(yè)的市場份額達(dá)到30%～50%，而中國土壤修復(fù)行業(yè)才剛剛起步，具備資格的處理公司基本為零，行業(yè)規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法適應(yīng)社會需求。一方面是環(huán)境保護(hù)、食品安全和新農(nóng)村可持續(xù)發(fā)展的需要，另一方面是農(nóng)村城鎮(zhèn)化的深入，孕育了土壤恢復(fù)的龐大市場。雖然我國的行業(yè)立法規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建立在總體上尚處于初級階段，但是隨著立法效率的明顯提高，我國從宏觀經(jīng)濟(jì)政策層面上支持鄉(xiāng)村土壤污染修復(fù)產(chǎn)業(yè)長期發(fā)展的大背景和大環(huán)境基礎(chǔ)是基本確定的[2]。

3 污染土壤治理與修復(fù)技術(shù)

污染土地治理是指對被破壞的土地實施修復(fù)、整治的行為。土壤修復(fù)技術(shù)是指利用物理、化學(xué)和生物技術(shù)轉(zhuǎn)移、吸收、溶解土壤中的有害物質(zhì)，將其含量減少至環(huán)境可接受程度，并使有毒有害的物質(zhì)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害物質(zhì)。污染土壤修復(fù)技術(shù)主要分為兩類，一類是通過減少有害物質(zhì)在土地上的存在以及將其同環(huán)境結(jié)合的形式，減少其在環(huán)境上的生化可遷移性和生物可利用度；另一類則是降低土壤中有害物質(zhì)的含量。具體的治理技術(shù)包括物理、化學(xué)、植物、微生物等修復(fù)技術(shù)。物理修復(fù)技術(shù)有熱脫附、蒸汽浸提技術(shù)，以及泥土異地回填等；化學(xué)及植物修復(fù)技術(shù)有植被固定-穩(wěn)定性科技、氧化修復(fù)、化學(xué)物質(zhì)改良、植被表面活性劑清洗和土壤有機(jī)質(zhì)修復(fù)技術(shù)；植物修復(fù)技術(shù)一般可以分為植被富集、固化和降解技術(shù)；針對植被不同的修復(fù)部位，可分為原位修復(fù)和異位修復(fù)技術(shù)。

3.1 物理修復(fù)技術(shù)

物理修復(fù)技術(shù)是指利用某種物理過程，使物質(zhì)（尤其是有機(jī)合成物質(zhì))在環(huán)境中消除或分解的工藝技術(shù)。熱加工方法是廣泛應(yīng)用于工業(yè)場所環(huán)境中有機(jī)污染物的重要自然物理修復(fù)技術(shù)，包含熱脫附法、微波技術(shù)加熱法和蒸汽浸提法等工藝技術(shù)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于苯系物、多環(huán)芳烴、多溴聯(lián)苯和二惡英等污染土壤的修復(fù)。

3.1.1 換土法

換土法是指通過把污染的土壤全部或局部替換成新的不受任何污染影響的土壤，從而修復(fù)土壤污染，并提高原土地的環(huán)境容量。換土法可進(jìn)一步分成四種形式：換土地、去地表土、寵土和翻土。（1）換土地是指直接去除原環(huán)境污染的土壤，再換上潔凈土壤，此法更適合于小范圍的土壤污染，特別是存在可擴(kuò)散或難分解的高輻射性環(huán)境污染的土地。而在修復(fù)過程中，相關(guān)人員必須考慮并妥善解決置換出的污染土壤，以免產(chǎn)生二次污染。（2）去地表土指 直接在原位移除被環(huán)境污染的地表土壤。（3）寵土則是指直接將潔凈的新土壤覆在被環(huán)境污染的舊土壤上面，從而減少了土壤污染物直接觸及植物根部的面積，減少污染物的含量，進(jìn)而減少污染。（4）翻土是指將被環(huán)境污染的表土翻至深層，使積聚在表層中的污染物質(zhì)得以擴(kuò)散至較深的土壤中，以此稀釋污染物，該法適用于較深地層的土壤[3]。對于置換出的土壤，主要采用以下方式進(jìn)行處理。

（1)燃燒：即利用有氧燃燒氧化或消除有機(jī)廢物。優(yōu)勢：污染物去除干凈，能處理環(huán)境污染程度高的泥土，占用面積較小。劣勢：由于土壤的比熱值很低，且一般都無法維持自發(fā)燃燒，所以必須增加能源（煤粉等)，因此生產(chǎn)成本較高；對重金屬物質(zhì)等無機(jī)污染物處理不利。該方法在國外比較普遍，尤其是日本、瑞士這些國土資源緊張但相對富裕的發(fā)達(dá)國家。此外在許多發(fā)達(dá)國家，污染土壤不能進(jìn)入廢物填埋場，所以焚燒法也有一定的使用率，但是在國內(nèi)，由于價格較高，所以在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)區(qū)域使用非常少。

（2)填埋：進(jìn)入垃圾填埋場進(jìn)行填埋。優(yōu)勢：成本低廉。劣勢：污染地下水、損壞垃圾填埋場堆體的微生物條件、降低處置效能、占用建筑面積太大等。

（3)土壤固化/穩(wěn)定性處理：指使用特定方式將污染土壤凝固/穩(wěn)定，而不對周圍環(huán)境產(chǎn)生危險的處理過程。優(yōu)勢：環(huán)境影響小，占地面積小。劣勢：價格高昂。該處理方案是所有土壤修復(fù)方案中費用最高的一種，處理一噸土往往需要上千美元。但是該法可以很好地降低重金屬和放射性污染土地的環(huán)境危害，被認(rèn)為是處理污染濃度很高、污染非常嚴(yán)重的土地的終極處理方式。

（4)生物化處理：對污染土壤進(jìn)行處理之后再進(jìn)行生物化處理，如利用植物的基質(zhì)進(jìn)行處理等。優(yōu)勢：環(huán)境影響小，價格低廉。劣勢：該法可用于污染程度相對較輕的土壤，但需要與其他的處理方式相配合。

3.1.2 熱修復(fù)法

熱修復(fù)法屬于物理修復(fù)法，技術(shù)成熟、工藝簡便。由于該方法消耗時間較長，導(dǎo)致實際運行費用較高，所以使用范圍比較窄。

3.1.3 玻璃化技術(shù)

玻璃化（Vitrification)工藝，是指將被重金屬污染的土壤放在高溫和高壓的自然環(huán)境中，使其成為玻璃態(tài)材料，使其重金屬污染保持在其中，從而減少土地中重金屬污染的危害。該法工作量很大且費用偏高，但能夠從根源上緩解重金屬的危害。該法最大的優(yōu)點是見效較快，所以可應(yīng)用于受重金屬危害較嚴(yán)重的土地?fù)尵刃灾卫眄椖俊?/p>

3.1.4 電修復(fù)法

電還原法是指將低壓直流電場通入被環(huán)境污染的土地兩端，通過溶質(zhì)電泳和介質(zhì)電滲，將有機(jī)物質(zhì)或重金屬定向轉(zhuǎn)移至電極附近富集或者被收集回收，以此恢復(fù)環(huán)境。電修復(fù)技術(shù)一般應(yīng)用于遭受重金屬破壞后的環(huán)境恢復(fù)中。錢署強(qiáng)等人[4]進(jìn)行的田間以及試驗室調(diào)查證明了該法不但適用于修補(bǔ)受無機(jī)污染物污染嚴(yán)重的土壤作業(yè)中，而且還適用于修補(bǔ)遭受較低濃度的有機(jī)物、如苯、乙酸、苯酚、二甲苯等污染嚴(yán)重的土壤作業(yè)中。

3.2 化學(xué)修復(fù)技術(shù)

相比于物理修復(fù)，污染土壤的化學(xué)修復(fù)技術(shù)發(fā)展較早，目前主流技術(shù)有土地凝固-穩(wěn)定化工藝技術(shù)、淋洗技術(shù)、化學(xué)氧化還原技術(shù)、光催化作用的分解技術(shù)等。

3.2.1 淋洗法

淋洗法是指利用注水方式清洗殘存于土壤孔隙介質(zhì)中的有害物質(zhì)，并把滲入地底的土壤沖洗液進(jìn)行處置后，恢復(fù)土地功能的方式。需要修復(fù)的污染土壤會依性質(zhì)的不同而在采用淋洗方法時有所不同，比如砂土，因其黏性差、無法有效吸收污染，所以通常都只須對其采用初始淋洗；而粘性較好的粘土，因其對污染有很好的吸收能力，就需要對其進(jìn)行更進(jìn)一步的恢復(fù)處理。工作人員通常會在對污染土壤采用初始淋洗處置時，選擇使用清水、無機(jī)或有機(jī)溶液為初始淋洗液，而考慮到在土壤修復(fù)程序中，可能會由于初始淋洗液而產(chǎn)生二次污染，所以通常都會優(yōu)先選用清水來當(dāng)作初始淋洗液。一般而言，初始淋洗法的水量消耗較小，在操作時也不會直接與污染物質(zhì)發(fā)生接觸，所以工作人員在處理土壤污染時要根據(jù)實際情況謹(jǐn)慎選用淋洗液。

3.2.2 提取法

提取法是指利用生化藥物與土壤中所含的物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，以產(chǎn)生新型的水溶性液晶聚合物，然后利用物理或生化手段將其從混和提取液中分離出來的方法。該法已被廣泛用于修復(fù)被重金屬破壞的土壤環(huán)境工程中，而國內(nèi)目前對相關(guān)領(lǐng)域的研究尚處于試驗階段。

3.2.3 重金屬穩(wěn)定固化技術(shù)

（1）將土壤中被重金屬污染的土樣利用破碎機(jī)加以破碎，使之得以充分發(fā)生反應(yīng)；通過土木篩后，再投入攪拌器進(jìn)行均勻混合；最后通過專業(yè)重金屬測量儀分析污染土樣，算出總投入量，并在混合過程中添加相應(yīng)比例水分。

（2）根據(jù)第一步分析的土壤污染性質(zhì)，制定土壤重金屬穩(wěn)化學(xué)生產(chǎn)配方，在進(jìn)行土壤重金屬穩(wěn)化學(xué)生產(chǎn)反應(yīng)時，平衡土壤中的有機(jī)重金屬危害產(chǎn)物，將其固化穩(wěn)定后排除。

（3）再次評估處理后的土地：達(dá)標(biāo)時可對土地加以回填或重新使用；如果不合格，可以再利用土壤重金屬儀器，根據(jù)保留物質(zhì)開展進(jìn)一步研究，或者重新配置土壤重金屬穩(wěn)化學(xué)制備設(shè)備，使之最終達(dá)標(biāo)。

3.3 微生物及植物修復(fù)技術(shù)

微生物修復(fù)技術(shù)是指利用微生物的功能去除土地或水域中的污染，或者將污染無害化的技術(shù)過程。它包括修復(fù)天然及人為造成的污染，將污染降級或進(jìn)行無害化的再處理過程。這種生態(tài)修復(fù)技術(shù)已在被農(nóng)藥或石油等污染的土壤修復(fù)中獲得應(yīng)用。

3.3.1 生物通氣法

生物通氣法是把壓縮的空氣強(qiáng)行通進(jìn)污染土壤中，并將水中的可揮發(fā)性有機(jī)質(zhì)一并抽出，直接進(jìn)入大氣層，然后再通過排入廢氣的設(shè)施對其進(jìn)行后續(xù)處置，這也是一個利用強(qiáng)迫氧化分解的方式進(jìn)行土壤降解的方法。這種技術(shù)通常應(yīng)用在地下水層上部透氣性很好和被易于揮發(fā)的有機(jī)質(zhì)破壞的土壤治理項目中，也可用于修復(fù)疏松多孔的土壤，這類土壤有利于細(xì)菌的增殖發(fā)育。一般在采用通氣方法進(jìn)行土壤處理時，工作人員需要先在污染土地上打至少兩口水井，在注入氣體前先通入高壓，作為細(xì)菌發(fā)生快速分解的氮源，以加強(qiáng)修復(fù)作用。

3.3.2 植物修復(fù)法

植物修復(fù)法是使用水生植物來吸附破壞土壤環(huán)境的有害物質(zhì)的方法。該法使有害物質(zhì)富集轉(zhuǎn)移到植株上的枝條和果實部分，或使用植株根部特定的細(xì)菌系和酶系統(tǒng)絡(luò)合污染土壤中的有機(jī)重金屬，以減少植株生物毒性和泥土中有機(jī)重金屬的活力，也減少了土壤中的有機(jī)重金屬直接擴(kuò)散或被淋濾時再次污染土壤的可能性。該法重點應(yīng)用于修復(fù)重金屬污染土壤或有機(jī)物污染土壤。目前，國內(nèi)外在這方面的應(yīng)用比較緩慢，主要還是利用植株根部的細(xì)菌群體降解土壤有機(jī)質(zhì)的方法進(jìn)行修復(fù)。

4 污染土壤修復(fù)技術(shù)展望

總體而言，因為監(jiān)管不足以及政策法規(guī)不健全，目前國內(nèi)修復(fù)污染土壤仍然是以回填法為主，未來技術(shù)相對完善的焚燒法也將慢慢成為主流；生物化處理雖然也面臨一定困難，但一直都是很關(guān)鍵的技術(shù)，生物穩(wěn)定法嚴(yán)格來說效果無法持久且成本較高，所以市場也相對小眾；一般重金屬污染過的土壤都是在挖走后進(jìn)行修復(fù)處理，治理后的土壤在達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后再進(jìn)行填埋處理，而針對不同土壤的重金屬污染通常是通過重金屬穩(wěn)定固化技術(shù)進(jìn)行修復(fù)。

5 結(jié)語

近十余年來，通過在世界范圍內(nèi)進(jìn)行科學(xué)研究與應(yīng)用，研究人員已基本建立了包括土地物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生態(tài)修復(fù)等技術(shù)的污染土壤修復(fù)工程技術(shù)體系，并積累了在各種污染土壤修復(fù)中的綜合應(yīng)用工程技術(shù)經(jīng)驗。在土壤污染種類呈現(xiàn)多樣性、污染場地的綜合環(huán)境影響更加復(fù)雜的背景下，相關(guān)人員未來還應(yīng)發(fā)展建設(shè)針對環(huán)境污染土壤進(jìn)行修復(fù)利用的決策支持系統(tǒng)和事后評價體系，并盡早形成合理的、對大多數(shù)污染土壤環(huán)境和種類都有效的一般性評估指標(biāo)。研究人員未來的一個重點任務(wù)是加大對治理基準(zhǔn)的研發(fā)，以保障對污染環(huán)境治理結(jié)果評估的科學(xué)化。