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土壤修复现状及方法


发布时间:2017-04-10




土壤修复是使遭受污染的土壤恢复正常功能的技术措施。在土壤修复行业,已有的土壤修复技术达到一百多种,常用技术也有十多种,大致可分为物理、化学和生物三种方法。20世纪80年代以来,世界上许多国家特别是发达国家均制定并开展了污染土壤治理与修复计划,因此也形成了一个新兴的土壤修复行业。

"高污染超标率""万亿级规模市场""复杂的系统工程""发展初期的新兴行业",中国土壤污染防治正贴着这些标签步入联合国首个"国际土壤年"

根据2014年发布的《全国土壤污染状况调查公报》,中国土壤环境状况总体不容乐观,全国土壤污染超标率达16.1%,在工矿业废弃地土壤环境问题突出的同时,耕地土壤环境质量更加堪忧。面对土壤污染的严峻局面,国家立法速度明显加快。环保部除了在新《环境保护法》中增加了土壤修复的内容外,日前又公布了新的《土壤环境质量标准(征求意见稿)》,《土壤污染防治行动计划》(简称"土十条")的制定实施也被提上日程。土壤大范围污染超标加上国家立法的推动,业内预计将催生万亿级土壤修复市场。然而多位专家却表示,蛋糕虽大但不能盲目乐观,受制于技术、资金、商业模式等多重壁垒,土壤修复产业想在短时间内做大并不现实。

土壤修复是指利用物理、化学和生物的方法转移、吸收、降解和转化土壤中的污染物,使其浓度降低到可接受水平,或将有毒有害的污染物转化为无害的物质。从根本上说,污染土壤修复的技术原理可包括为:(1)改变污染物在土壤中的存在形态或同土壤的结合方式,降低其在环境中的可迁移性与生物可利用性;(2)降低土壤中有害物质的浓度。

美国在20世纪90年代用于污染土壤修复方面的投资有近1000亿美元。污染土壤修复的理论与技术已成为整个环境科学与技术研究的前沿。土壤的修复的过程相当漫长,当前解决土壤污染问题,需要有不同学科的科学家如土壤学、农学、生态学、生物地球化学、海洋科学以及涉及农业、林业、渔业等有关的生产单位和政府决策者的共同努力。

美国

美国约存在294 000 个污染场地,其中,1982-2005 年间,共有1 536 个场地列入NPL。仅2007 年,美国超级基金项目耗费3.8 亿美元用于土壤修复项目。据估计,美国完成所有污染土壤的修复将需要投资2 089 亿,且大部分修复需要经过30~35 a。美国于20 世纪80 年代之后进行了大量土壤修复工程。美国超级基金计划所实施的土壤修复技术已成为世界各国了解最新土壤修复技术变化的重要窗口。2002-2005 年财政年度中,60%的污染源处理工程项目采用的是原位修复技术,比1982-2005 年财政年度高了13个百分点。这主要是因为原位修复技术具有无需挖运土壤、修复成本低、适宜对深层污染介质修复、对施工人员健康影响小等特点。对美国1982-2005 年间,977 项土壤修复项目进行统计,原位修复技术462 项,占项目总数的48%,异位修复技术515 项,占总数的52%。在所有污染修复项目中,26%采用原位蒸发提取,18%采用异位固化/稳定化,11%采用异位离场焚烧。近几年多项萃取和化学处理技术受到更多关注,而焚烧技术因可能产生二次污染越来越少被采用。如凡科林为代表的生物修复以水基、可生物降解的、混合型表面活性剂为主,用于清理、处理油污染类、盐污染类、石蜡污染类等土壤污染治理的表面活性剂,以及其它脱脂类清洗产品等。该公司的产品专业对应性较强,包括含有九种基本土壤微生物的可以高效整治油田、盐污染土壤的产品,在除油方面其产品也具有其特点,产品含有植物提取的溶剂,这与其它同类产品大多含有合成溶剂是不同的,因为植物提取的溶剂对环境保护更为有效。其技术特别是在土地治理方面可选择产品更广泛及应用手段更为专业。

欧洲

据估计,欧洲每年约有21.1 亿欧元用于污染土壤的修复及管理工作。欧洲各国根据本国国情,所采用的土壤修复技术存在明显的较大差异。欧洲运用原位和异位热脱附、原位和异位生物处理、原位和异位物化处理技术修复污染场地的项目占所有统计项目的69.17%,其中原位热脱附、原位生物处理和原位物化处理修复技术占35%,异位热脱附、异位生物处理和异位物化处理修复技术占34.17%,二者比重相当,其他修复技术占30.83%。在实际工程中,生物处理技术运用最多,达到35%,其中原位生物处理占18.33%,异位生物处理占16.67%。另外,将污染土壤作为废弃物而非可再生资源处理(包括挖掘处置技术、污染场地管制等)的工程项目在欧洲仍然占有较大比重,达到37%

中国

我国土壤修复技术研究起步较晚,加之区域发展不均衡性,土壤类型多样性,污染场地特征变异性,污染类型复杂性,技术需求多样性等因素,主要以植物修复为主,已建立许多示范基地、示范区和试验区,并取得许多植物修复技术成果,以及修复植物资源化利用技术成果。物理/化学修复技术中研究运用较多的是:(1)固化-稳定化;(2)淋洗;(3)化学氧化-还原;(4)土壤电动力学修复。目标是污染场地土壤的原位修复技术。联合修复技术中研究运用较多的是:(1)微生物/动物-植物联合修复技术;(2)化学/物化-生物联合修复技术;(3)物理-化学联合修复技术。目标是混合污染场地土壤修复技术。

修复技术

在政府财政支持下 我国开展了多个类型场地的修复技术设备研发。尽管可以罗列的土壤及地下水污染的修复技术很多 但实际上 经济实用的修复技术很少。 土壤修复技术归纳起来 常用的有以下几种:

1、热力学修复技术,利用热传导,热毯、热井或热墙等,或热辐射,无线电波加热等实现对污染土壤的修复。

2、热解吸修复技术,以加热方式将受有机物污染的土壤加热至有机物沸点以上 使吸附土壤中的有机物挥发成气态后再分离处理。

3、焚烧法,将污染土壤在焚烧炉中焚烧,使高分子量的有害物质?挥发性和半挥发性,分解成低分子的烟气 经过除尘、冷却和净化处理 使烟气达到排放标准。

4、土地填埋法,将废物作为一种泥浆 将污泥施入土壤 通过施肥、灌溉、添加石灰等方式调节土壤的营养、湿度和pH 保持污染物在土壤上层的好氧降解。对于可以用土壤酸度计检测土壤ph值与湿度,用土壤EC计检测土壤EC值,查看土壤改良效果。

5、化学淋洗,借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移的化学/生物化学溶剂 在重力作用下或通过水头压力推动淋洗液注入到被污染的土层中,然后再把含有污染物的溶液从土壤中抽提出来,进行分离和污水处理的技术。

6、堆肥法,利用传统的堆肥方法,堆积污染土壤,将污染物与有机物,稻草、麦秸、碎木片和树皮等、粪便等混合起来,依靠堆肥过程中的微生物作用来降解土壤中难降解的有机污染物。

7、植物修复,运用农业技术改善土壤对植物生长不利的化学和物理方面的限制条件,使之适于种植,并通过种植优选的植物及其根际微生物直接或间接吸收、挥发、分离、降解污染物,恢复重建自然生态环境和植被景观。

8、渗透反应墙,是一种原位处理技术,在浅层土壤与地下水,构筑一个具有渗透性、含有反应材料的墙体,污染水体经过墙体时其中的污染物与墙内反应材料发生物理、化学反应而被净化除去。

9、生物修复,利用生物,特别是微生物催化降解有机污染物,从而修复被污染环境或消除环境中污染物的一个受控或自发进行的过程。 其中微生物修复技术是利用微生物,土著菌、外来菌、基因工程菌,对污染物的代谢作用而转化、降解污染物,主要用于土壤中有机污染物的降解。通过改变各种环境条件如,营养、氧化还原电位、共代谢基质,强化微生物降解作用以达到治理目的。

虽然土壤的修复技术很多,但没有一种修复技术可以针对所有污染土壤。相似的污染状况不同的土壤性质、不同的修复需求,也会限制一些修复技术的使用。另外,大多数修复技术对土壤或多或少带来一些副作用。

    由于土壤污染的严重性及其修复难度,以及对污染土壤的修复技术的迫切性和需要,污染土壤修复已成为当今环境科学研究的热点与极具挑战性的领域。近二十多年来,美国、德国、荷兰等国家先后投入大量人力、财力,深入开展了土壤污染研究。与国外相比,我国对土壤污染的修复研究起步较晚。

    文章来源:上海市人类居住科学研究会会讯

 

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