土壤修復

　　“高污染超標率”“萬億級規(guī)模市場”“復雜的系統(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)境質量更加堪憂。面對土壤污染的嚴峻局面，國家立法速度明顯加快。環(huán)保部除了在新《環(huán)境保護法》中增加了土壤修復的內容外，日前又公布了新的《土壤環(huán)境質量標準（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加上國家立法的推動，業(yè)內預計將催生萬億級土壤修復市場。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、資金、商業(yè)模式等多重壁壘，土壤修復產(chǎn)業(yè)想在短時間內做大并不現(xiàn)實。

　　概述

　　土壤修復是指利用物理、化學和生物的方法轉移、吸收、降解和轉化土壤中的污染物，使其濃度降低到可接受水平，或將有毒有害的污染物轉化為無害的物質。從根本上說，污染土壤修復的技術原理可包括為：（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的濃度。

　　美國在20世紀90年代用于污染土壤修復方面的投資有近1000億美元。污染土壤修復的理論與技術已成為整個環(huán)境科學與技術研究的前沿。土壤的修復的過程相當漫長，當前解決土壤污染問題，需要有不同學科的科學家如土壤學、農(nóng)學、生態(tài)學、生物地球化學、海洋科學以及涉及農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)等有關的生產(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)作物和地下水的嚴重污染。全國受重金屬污染土地達2000萬公頃，其中嚴重污染土地超過70萬公頃，其中13萬公頃土地因鎘含量超標而被迫棄耕。正因為如此，中國的污染土壤修復研究，正經(jīng)歷著由實驗室研究向實用階段的過渡，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)生學上和流行病學上產(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，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)導致的場地污染也十分嚴重。由于產(chǎn)業(yè)結構與城市布局的變化與調整，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)活動的重要物質基礎，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防和污染土壤修復予以高度重視。因此有必要妥善管理并加以修復，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，造成了土壤污染嚴重。2006年7月，國家環(huán)?？偩志珠L周生賢在全國土壤污染狀況調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嚴峻。據(jù)不完全調查，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。

　　對于目前國內土壤污染的具體情況，并沒有明確的官方數(shù)據(jù)。分析認為，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，分別制定了相關配套措施。目前我國土壤修復技術長期停留在實驗室水平，較缺乏經(jīng)濟有效的土壤修復產(chǎn)業(yè)化成熟經(jīng)驗。因此加快實驗室技術走向工程現(xiàn)場時改善我國土壤環(huán)境的迫切要求。國內主要缺乏技術工程化的承載者－具有技術特色的實力型修復企業(yè)；其次缺乏修復領域的高層次工程技術人才；第數(shù)據(jù)公開性差導致污染場地的基礎數(shù)據(jù)不健全；缺乏實用技術的成套設備裝置。因此，與國外擁有成熟土壤修復技術公司共同合作，開放適合本土化技術越來越迫切。

　　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%。國內的一些科研機構包括清華大學以及中科院等紛紛開始研究土壤修復項目。事實上，國內土壤修復市場正被國內外看好。國外的一些土壤修復咨詢機構，如荷蘭DHV集團等也紛紛進入國內，帶動了國內修復產(chǎn)業(yè)的意識、技術和市場的發(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為代表的環(huán)保領域。應該說環(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，國內土壤修復的產(chǎn)業(yè)鏈也逐步進入有序化和細分化階段，形成從土壤污染項目的檢測到風險評估、再到修復工程的實施、進而還有相應修復設備商的上中下游產(chǎn)業(yè)價值鏈。

　　競爭

　　中國土壤修復行業(yè)的市場格局也初步形成：以北京建工修復為代表的國有企業(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企業(yè)則分食長三角等地的中小型項目；

　　2011年3月，國務院專門批準《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院正式批準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項目[8]。據(jù)估計，美國完成所有污染土壤的修復將需要投資2 089 億，且大部分修復需要經(jīng)過30~35 a[7]。美國于20 世紀80 年代之后進行了大量土壤修復工程[6]。美國超級基金計劃所實施的土壤修復技術已成為世界各國了解最新土壤修復技術變化的重要窗口。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技術，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技術具有無需挖運土壤、修復成本低、適宜對深層污染介質修復、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技術，深色部分表示異位修復技術。原位修復技術462 項，占項目總數(shù)的48%，異位修復技術515 項，占總數(shù)的52%。在所有污染修復項目中，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處理技術受到更多關注，而焚燒技術因可能產(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。其技術特別是在土地治理方面可選擇產(chǎn)品更廣泛及應用手段更為專業(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技術的運用現(xiàn)狀。由圖2 可知，歐洲各國根據(jù)本國國情，所采用的土壤修復技術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修復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技術占35%，異位熱脫附、異位生物處理和異位物化處理修復技術占34.17%，二者比重相當，其他修復技術占30.83%。在實際工程中，生物處理技術運用最多，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、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

　　我國土壤修復技術研究起步較晚，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，污染類型復雜性，技術需求多樣性等因素，主要以植物修復為主，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技術成果，以及修復植物資源化利用技術成果[1]。物理/化學修復技術中研究運用較多的是[1]：（1）固化-穩(wěn)定化；（2）淋洗；（3）化學氧化-還原；（4）土壤電動力學修復。目標是污染場地土壤的原位修復技術。聯(lián)合修復技術中研究運用較多的是[1]：（1）微生物/動物-植物聯(lián)合修復技術；（2）化學/物化-生物聯(lián)合修復技術；（3）物理-化學聯(lián)合修復技術。目標是混合污染場地土壤修復技術。

　　發(fā)展趨勢

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

　　修復技術

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

　　1、熱力學修復技術，利用熱傳導，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。

　　2、熱解吸修復技術，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。

　　熱解吸附技術是目前世界上最先進的污染廢棄物處理技術之一，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，因此該技術被廣泛應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？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　使煙氣達到排放標準。

　　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、化學淋洗，借助能促進土壤環(huán)境中污染物溶解或遷移的化學/生物化學溶劑　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。

　　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，運用農(nóng)業(yè)技術改善土壤對植物生長不利的化學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，恢復重建自然生態(tài)環(huán)境和植被景觀。

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

　　9、生物修復，利用生物，特別是微生物催化降解有機污染物，從而修復被污染環(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。 其中微生物修復技術是利用微生物，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，強化微生物降解作用以達到治理目的。

　　各種修復技術的特點及適用的污染類型：

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

　　展望

　　由于土壤污染的嚴重性及其修復難度，以及對污染土壤的修復技術的迫切性和需要，污染土壤修復已成為當今環(huán)境科學研究的熱點與極具挑戰(zhàn)性的領域。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研究起步較晚。