土壤修復(fù)

　　“高污染超標(biāo)率”“萬億級規(guī)模市場”“復(fù)雜的系統(tǒng)工程”“發(fā)展初期的新興行業(yè)”，中國土壤污染防治正貼著這些標(biāo)簽步入聯(lián)合國首個“國際土壤年”。

　　根據(jù)2014年發(fā)布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》，中國土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，全國土壤污染超標(biāo)率達16.1%，在工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問題突出的同時，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量更加堪憂。面對土壤污染的嚴(yán)峻局面，國家立法速度明顯加快。環(huán)保部除了在新《環(huán)境保護法》中增加了土壤修復(fù)的內(nèi)容外，日前又公布了新的《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）》，《土壤污染防治行動計劃》（簡稱“土十條”）的制定實施也被提上日程。土壤大范圍污染超標(biāo)加上國家立法的推動，業(yè)內(nèi)預(yù)計將催生萬億級土壤修復(fù)市場。然而多位專家卻表示，蛋糕雖大但不能盲目樂觀，受制于技術(shù)、資金、商業(yè)模式等多重壁壘，土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)想在短時間內(nèi)做大并不現(xiàn)實。

　　概述

　　土壤修復(fù)是指利用物理、化學(xué)和生物的方法轉(zhuǎn)移、吸收、降解和轉(zhuǎn)化土壤中的污染物，使其濃度降低到可接受水平，或?qū)⒂卸居泻Φ奈廴疚镛D(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)。從根本上說，污染土壤修復(fù)的技術(shù)原理可包括為：（1）改變污染物在土壤中的存在形態(tài)或同土壤的結(jié)合方式，降低其在環(huán)境中的可遷移性與生物可利用性；（2）降低土壤中有害物質(zhì)的濃度。

　　美國在20世紀(jì)90年代用于污染土壤修復(fù)方面的投資有近1000億美元。污染土壤修復(fù)的理論與技術(shù)已成為整個環(huán)境科學(xué)與技術(shù)研究的前沿。土壤的修復(fù)的過程相當(dāng)漫長，當(dāng)前解決土壤污染問題，需要有不同學(xué)科的科學(xué)家如土壤學(xué)、農(nóng)學(xué)、生態(tài)學(xué)、生物地球化學(xué)、海洋科學(xué)以及涉及農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)等有關(guān)的生產(chǎn)單位和政府決策者的共同努力。

　　中國土壤污染已對土地資源可持續(xù)利用與農(nóng)產(chǎn)品生態(tài)安全構(gòu)成威脅。全國受有機污染物污染的農(nóng)田已達3600萬公頃，污染物類型包括石油類、多環(huán)芳烴、農(nóng)藥、有機氯等；因油田開采造成的嚴(yán)重石油污染土地面積達1萬公頃，石油煉化業(yè)也使大面積土地受到污染；在沈撫石油污水灌區(qū)，表層和底層土壤多環(huán)芳烴含量均超過600mg/kg，造成農(nóng)作物和地下水的嚴(yán)重污染。全國受重金屬污染土地達2000萬公頃，其中嚴(yán)重污染土地超過70萬公頃，其中13萬公頃土地因鎘含量超標(biāo)而被迫棄耕。正因為如此，中國的污染土壤修復(fù)研究，正經(jīng)歷著由實驗室研究向?qū)嵱秒A段的過渡，即將進入一個快速、全面的治理時期。

　　背景

　　土壤本來是各類廢棄物的天然收容所和凈化處理場所，土壤接納污染物，并不表示土壤即受到污染，只有當(dāng)土壤中收容的各類污染物過多，影響和超過了土壤的自凈能力，從而在衛(wèi)生學(xué)上和流行病學(xué)上產(chǎn)生了有害的影響，才表明土壤受到了污染。造成土壤污染的原因很多，如工業(yè)污泥、垃圾農(nóng)用、污水灌溉、大氣中污染物沉降，大量使用含重金屬的礦質(zhì)化肥和農(nóng)藥等等。

　　中國現(xiàn)有耕地有近1/5受到不同程度的污染，污染土壤將導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)，甚至有可能引起農(nóng)產(chǎn)品中污染物超標(biāo)，進而危害人體健康。另外，隨著經(jīng)濟發(fā)展與城市化的加速，工礦企業(yè)導(dǎo)致的場地污染也十分嚴(yán)重。由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與城市布局的變化與調(diào)整，有些化工、冶金等污染企業(yè)紛紛搬遷，加上一些企業(yè)的倒閉，污染場地不斷產(chǎn)生。土壤是人類社會生產(chǎn)活動的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是不可缺少、難以再生的自然資源。沒有處理的污染場地將是化學(xué)定時炸彈，一旦大面積爆發(fā)將會對國家可持續(xù)發(fā)展造成難以估量的影響，因此必須對土壤污染的預(yù)防和污染土壤修復(fù)予以高度重視。因此有必要妥善管理并加以修復(fù)，使其得到合理利用。

　　現(xiàn)狀

　　破壞

　　隨著工業(yè)化進程的不斷加快，礦產(chǎn)資源的不合理開采及其冶煉排放、長期對土壤進行污水灌溉和污泥施用、人為活動引起的大氣沉降、化肥和農(nóng)藥的施用等原因，造成了土壤污染嚴(yán)重。2006年7月，國家環(huán)保總局局長周生賢在全國土壤污染狀況調(diào)查及污染防治專項工作視頻會議中表示，全國土壤污染的總體形勢相當(dāng)嚴(yán)峻。據(jù)不完全調(diào)查，全國受污染的耕地約有1.5億畝，污水灌溉污染耕地3250萬畝，固體廢棄物堆存占地和毀田200萬畝，合計約占耕地總面積的1/10以上，其中多數(shù)集中在經(jīng)濟較發(fā)達的地區(qū)。嚴(yán)重的土壤污染造成巨大危害。據(jù)估算，全國每年因重金屬污染的糧食達1200萬噸，造成的直接經(jīng)濟損失超過200億元。

　　對于目前國內(nèi)土壤污染的具體情況，并沒有明確的官方數(shù)據(jù)。分析認(rèn)為，目前我國的土壤污染尤其是土壤重金屬污染有進一步加重的趨勢，不管是從污染程度還是從污染范圍來看均是如此。據(jù)此估計，目前我國已有六分之一的農(nóng)地受到重金屬污染，而我國作為人口密度非常高的國家，土壤中的污染對人的健康影響非常大，土壤污染問題也已逐步受到重視。

　　期待

　　隨著科學(xué)發(fā)展觀的深入貫徹落實，國家對環(huán)境保護工作越來越重視，對水、大氣、土地的污染等監(jiān)控力度日益加大.“十二五”規(guī)劃中，節(jié)能環(huán)保已被列為七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之首，其中土壤修復(fù)被納入環(huán)保產(chǎn)業(yè)的重點發(fā)展之列，國家將財政、稅收、金融等方面提供政策支持，同時地方政府土壤污染防治意識增強，根據(jù)環(huán)境管理和土壤污染防治的需要，分別制定了相關(guān)配套措施。目前我國土壤修復(fù)技術(shù)長期停留在實驗室水平，較缺乏經(jīng)濟有效的土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)化成熟經(jīng)驗。因此加快實驗室技術(shù)走向工程現(xiàn)場時改善我國土壤環(huán)境的迫切要求。國內(nèi)主要缺乏技術(shù)工程化的承載者－具有技術(shù)特色的實力型修復(fù)企業(yè)；其次缺乏修復(fù)領(lǐng)域的高層次工程技術(shù)人才；第數(shù)據(jù)公開性差導(dǎo)致污染場地的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不健全；缺乏實用技術(shù)的成套設(shè)備裝置。因此，與國外擁有成熟土壤修復(fù)技術(shù)公司共同合作，開放適合本土化技術(shù)越來越迫切。

　　政策

　　2012年3月份出臺的《“十二五”規(guī)劃綱要》將節(jié)能環(huán)保列為七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之首。其中，土壤修復(fù)是在環(huán)保產(chǎn)業(yè)的重點發(fā)展之列并明確提出要強化土壤污染防治監(jiān)督管理。

　　在環(huán)境產(chǎn)業(yè)發(fā)達的國家，土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)占整個環(huán)保產(chǎn)業(yè)的市場份額高達30%至50%。國內(nèi)的一些科研機構(gòu)包括清華大學(xué)以及中科院等紛紛開始研究土壤修復(fù)項目。事實上，國內(nèi)土壤修復(fù)市場正被國內(nèi)外看好。國外的一些土壤修復(fù)咨詢機構(gòu)，如荷蘭DHV集團等也紛紛進入國內(nèi)，帶動了國內(nèi)修復(fù)產(chǎn)業(yè)的意識、技術(shù)和市場的發(fā)展。在北京、上海、南京等經(jīng)濟相對發(fā)達且污染場地較多的區(qū)域，也迅速涌現(xiàn)了一批土壤修復(fù)工程類企業(yè)。

　　盡管2011年我國貨幣信貸政策持續(xù)趨緊，但銀行等金融機構(gòu)對環(huán)保產(chǎn)業(yè)的信貸力度明顯增大，2010-2011年以農(nóng)銀租賃、國泰租賃為代表的融資租賃公司競相拓展節(jié)能環(huán)保市場；私募基金投資者也已經(jīng)將視野移向以土壤修復(fù)為代表的環(huán)保領(lǐng)域。應(yīng)該說環(huán)保產(chǎn)業(yè)的融資環(huán)境良好。

　　從行業(yè)發(fā)展來看，自2009年以來，環(huán)保產(chǎn)業(yè)成長速度明顯加快。受此影響，國內(nèi)土壤修復(fù)的產(chǎn)業(yè)鏈也逐步進入有序化和細(xì)分化階段，形成從土壤污染項目的檢測到風(fēng)險評估、再到修復(fù)工程的實施、進而還有相應(yīng)修復(fù)設(shè)備商的上中下游產(chǎn)業(yè)價值鏈。

　　競爭

　　中國土壤修復(fù)行業(yè)的市場格局也初步形成：以北京建工修復(fù)為代表的國有企業(yè)拿下了北京地區(qū)的主要大型項目；以杭州大地環(huán)保、北京高能時代為主的民營修復(fù)企業(yè)則分食長三角等地的中小型項目；

　　2011年3月，國務(wù)院專門批準(zhǔn)《湘江流域重金屬污染治理實施方案》，這是迄今為止全國第一個也是唯一獲國務(wù)院正式批準(zhǔn)的重金屬污染治理試點方案，總投資達595億元。截至2012年9月，永清環(huán)保已修復(fù)污染土壤超過9.2萬方，成為湘江重金屬污染治理的“主力軍”。

　　修復(fù)現(xiàn)狀

　　美國

　　美國約存在294 000 個污染場地，其中，1982-2005 年間，共有1 536 個場地列入NPL。僅2007 年，美國超級基金項目耗費3.8 億美元用于土壤修復(fù)項目[8]。據(jù)估計，美國完成所有污染土壤的修復(fù)將需要投資2 089 億，且大部分修復(fù)需要經(jīng)過30~35 a[7]。美國于20 世紀(jì)80 年代之后進行了大量土壤修復(fù)工程[6]。美國超級基金計劃所實施的土壤修復(fù)技術(shù)已成為世界各國了解最新土壤修復(fù)技術(shù)變化的重要窗口。2002-2005 年財政年度中[6]，60%的污染源處理工程項目采用的是原位修復(fù)技術(shù)，比1982-2005 年財政年度高了13個百分點。這主要是因為原位修復(fù)技術(shù)具有無需挖運土壤、修復(fù)成本低、適宜對深層污染介質(zhì)修復(fù)、對施工人員健康影響小等特點。對美國1982-2005 年間，977 項土壤修復(fù)項目進行統(tǒng)計，如圖1 所示[4， 6]，圖1 中淺色部分表示原位修復(fù)技術(shù)，深色部分表示異位修復(fù)技術(shù)。原位修復(fù)技術(shù)462 項，占項目總數(shù)的48%，異位修復(fù)技術(shù)515 項，占總數(shù)的52%。在所有污染修復(fù)項目中，26%采用原位蒸發(fā)提取，18%采用異位固化/穩(wěn)定化，11%采用異位離場焚燒。近幾年多項萃取和化學(xué)處理技術(shù)受到更多關(guān)注，而焚燒技術(shù)因可能產(chǎn)生二次污染越來越少被采用。如凡科林為代表的生物修復(fù)以水基、可生物降解的、混合型表面活性劑為主，用于清理、處理油污染類、鹽污染類、石蠟污染類等土壤污染治理的表面活性劑，以及其它脫脂類清洗產(chǎn)品等。該公司的產(chǎn)品專業(yè)對應(yīng)性較強，包括含有九種基本土壤微生物的可以高效整治油田、鹽污染土壤的產(chǎn)品，在除油方面其產(chǎn)品也具有其特點，產(chǎn)品含有植物提取的溶劑，這與其它同類產(chǎn)品大多含有合成溶劑是不同的，因為植物提取的溶劑對環(huán)境保護更為有效。其技術(shù)特別是在土地治理方面可選擇產(chǎn)品更廣泛及應(yīng)用手段更為專業(yè)。

　　歐洲

　　據(jù)估計，歐洲每年約有21.1 億歐元用于污染土壤的修復(fù)及管理工作。圖2[9]給出了1978-2007 年間，歐洲部分國家及整個歐洲不同土壤修復(fù)技術(shù)的運用現(xiàn)狀。由圖2 可知，歐洲各國根據(jù)本國國情，所采用的土壤修復(fù)技術(shù)存在明顯的較大差異。歐洲運用原位和異位熱脫附、原位和異位生物處理、原位和異位物化處理技術(shù)修復(fù)污染場地的項目占所有統(tǒng)計項目的69.17%，其中原位熱脫附、原位生物處理和原位物化處理修復(fù)技術(shù)占35%，異位熱脫附、異位生物處理和異位物化處理修復(fù)技術(shù)占34.17%，二者比重相當(dāng)，其他修復(fù)技術(shù)占30.83%。在實際工程中，生物處理技術(shù)運用最多，達到35%，其中原位生物處理占18.33%，異位生物處理占16.67%。另外，將污染土壤作為廢棄物而非可再生資源處理（包括挖掘處置技術(shù)、污染場地管制等）的工程項目在歐洲仍然占有較大比重，達到37%。

　　中國

　　我國土壤修復(fù)技術(shù)研究起步較晚，加之區(qū)域發(fā)展不均衡性，土壤類型多樣性，污染場地特征變異性，污染類型復(fù)雜性，技術(shù)需求多樣性等因素，主要以植物修復(fù)為主，已建立許多示范基地、示范區(qū)和試驗區(qū)，并取得許多植物修復(fù)技術(shù)成果，以及修復(fù)植物資源化利用技術(shù)成果[1]。物理/化學(xué)修復(fù)技術(shù)中研究運用較多的是[1]：（1）固化-穩(wěn)定化；（2）淋洗；（3）化學(xué)氧化-還原；（4）土壤電動力學(xué)修復(fù)。目標(biāo)是污染場地土壤的原位修復(fù)技術(shù)。聯(lián)合修復(fù)技術(shù)中研究運用較多的是[1]：（1）微生物/動物-植物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)；（2）化學(xué)/物化-生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)；（3）物理-化學(xué)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)。目標(biāo)是混合污染場地土壤修復(fù)技術(shù)。

　　發(fā)展趨勢

　　四大發(fā)展方位：（1）在決策導(dǎo)向上，從基于污染物總量控制轉(zhuǎn)變到基于污染風(fēng)險評估；（2）在技術(shù)上，從單一的修復(fù)技術(shù)發(fā)展到多技術(shù)聯(lián)合的原位修復(fù)技術(shù)、綜合集成的工程修復(fù)技術(shù)；（3）在設(shè)備上，從固定式設(shè)備的異位修復(fù)發(fā)展到移動式設(shè)備的原位修復(fù)；（4）在應(yīng)用上，發(fā)展到多種污染物復(fù)合或混合污染土壤的組合式修復(fù)技術(shù)；從單一廠址場地走向特大場地；從單項修復(fù)技術(shù)發(fā)展到大氣、水體同步監(jiān)測的多技術(shù)多設(shè)備協(xié)同的場地土壤-地下水一體化修復(fù)。六大發(fā)展方向[1，4， 6－7]：（1）綠色、環(huán)境友好的生物修復(fù)技術(shù)；（2）從單一的向聯(lián)合/雜交的綜合修復(fù)技術(shù)；（3）從異位向原位修復(fù)技術(shù)；（4）基于環(huán)境功能修復(fù)材料（納米）的修復(fù)技術(shù)；（5）基于設(shè)備化的快速場地修復(fù)技術(shù)；（6）土壤修復(fù)決策支持系統(tǒng)及修復(fù)后評估技術(shù)。

　　修復(fù)技術(shù)

　　在政府財政支持下　我國開展了多個類型場地的修復(fù)技術(shù)設(shè)備研發(fā)。盡管可以羅列的土壤及地下水污染的修復(fù)技術(shù)很多　但實際上　經(jīng)濟實用的修復(fù)技術(shù)很少。 土壤修復(fù)技術(shù)歸納起來　常用的有以下幾種：

　　1、熱力學(xué)修復(fù)技術(shù)，利用熱傳導(dǎo)，熱毯、熱井或熱墻等，或熱輻射，無線電波加熱等實現(xiàn)對污染土壤的修復(fù)。

　　2、熱解吸修復(fù)技術(shù)，以加熱方式將受有機物污染的土壤加熱至有機物沸點以上　使吸附土壤中的有機物揮發(fā)成氣態(tài)后再分離處理。

　　熱解吸附技術(shù)是目前世界上最先進的污染廢棄物處理技術(shù)之一，主要處理對象為農(nóng)藥污染土壤、油田含油廢棄物、罐底油泥等。其作業(yè)原理為利用污染廢棄物中有機物的熱不穩(wěn)定性，通過非焚燒的間接加熱方式實現(xiàn)實現(xiàn)污染物與土壤的分離，并可將廢棄物中的固相、油相、水相、氣相絕大部分回收利用，從根本上實現(xiàn)無害化處理，因此該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于全球的油田廢棄物處理作業(yè)。[2]

　　3、焚燒法，將污染土壤在焚燒爐中焚燒，使高分子量的有害物質(zhì)？揮發(fā)性和半揮發(fā)性，分解成低分子的煙氣　經(jīng)過除塵、冷卻和凈化處理　使煙氣達到排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　4、土地填埋法，將廢物作為一種泥漿　將污泥施入土壤　通過施肥、灌溉、添加石灰等方式調(diào)節(jié)土壤的營養(yǎng)、濕度和pH值　保持污染物在土壤上層的好氧降解。對于可以用土壤酸度計檢測土壤ph值與濕度，用土壤EC計檢測土壤EC值，查看土壤改良效果。

　　5、化學(xué)淋洗，借助能促進土壤環(huán)境中污染物溶解或遷移的化學(xué)/生物化學(xué)溶劑　在重力作用下或通過水頭壓力推動淋洗液注入到被污染的土層中，然后再把含有污染物的溶液從土壤中抽提出來，進行分離和污水處理的技術(shù)。

　　6、堆肥法，利用傳統(tǒng)的堆肥方法，堆積污染土壤，將污染物與有機物，稻草、麥秸、碎木片和樹皮等、糞便等混合起來，依靠堆肥過程中的微生物作用來降解土壤中難降解的有機污染物。

　　7、植物修復(fù)，運用農(nóng)業(yè)技術(shù)改善土壤對植物生長不利的化學(xué)和物理方面的限制條件，使之適于種植，并通過種植優(yōu)選的植物及其根際微生物直接或間接吸收、揮發(fā)、分離、降解污染物，恢復(fù)重建自然生態(tài)環(huán)境和植被景觀。

　　8、滲透反應(yīng)墻，是一種原位處理技術(shù)，在淺層土壤與地下水，構(gòu)筑一個具有滲透性、含有反應(yīng)材料的墻體，污染水體經(jīng)過墻體時其中的污染物與墻內(nèi)反應(yīng)材料發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)而被凈化除去。

　　9、生物修復(fù)，利用生物，特別是微生物催化降解有機污染物，從而修復(fù)被污染環(huán)境或消除環(huán)境中污染物的一個受控或自發(fā)進行的過程。 其中微生物修復(fù)技術(shù)是利用微生物，土著菌、外來菌、基因工程菌，對污染物的代謝作用而轉(zhuǎn)化、降解污染物，主要用于土壤中有機污染物的降解。通過改變各種環(huán)境條件如，營養(yǎng)、氧化還原電位、共代謝基質(zhì)，強化微生物降解作用以達到治理目的。

　　各種修復(fù)技術(shù)的特點及適用的污染類型：

　　雖然土壤的修復(fù)技術(shù)很多，但沒有一種修復(fù)技術(shù)可以針對所有污染土壤。相似的污染狀況不同的土壤性質(zhì)、不同的修復(fù)需求，也會限制一些修復(fù)技術(shù)的使用。另外，大多數(shù)修復(fù)技術(shù)對土壤或多或少帶來一些副作用。

　　展望

　　由于土壤污染的嚴(yán)重性及其修復(fù)難度，以及對污染土壤的修復(fù)技術(shù)的迫切性和需要，污染土壤修復(fù)已成為當(dāng)今環(huán)境科學(xué)研究的熱點與極具挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域。近二十多年來，美國、德國、荷蘭等國家先后投入大量人力、財力，深入開展了土壤污染研究。與國外相比，我國對土壤污染的修復(fù)研究起步較晚。