土壤污染修复技术初探

王昆

(眉山市地质环境监测站，眉山 620020)

1 引言

近年来，因土壤污染引发的“中毒晚稻”、“毒蔬菜”、砷中毒、氟中毒、“毒地”住宅小区等环境事件屡见报端，以往这些“看不见的污染”，如今带给全社会越来越多的“看得见的影响”。环境保护部和国土资源部2014年4月17日向媒体发布了全国土壤污染状况调查公报。调查结果显示，全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。伴随着工业化、城镇化和农业现代化的快速发展，我国土壤污染日趋严重。根据我国土壤状况调查结果表明，我国仅受中重度污染的耕地就有333.33×104hm2左右而不宜耕种；土壤污染的类型在不断增加，耕地、城市和工矿区土壤均受到不同程度的污染，出现了土壤重污染区和高风险区，且土壤的污染源显现多样化，新老污染物夹杂、无机有机复合污染并存。从污染分布情况看，南方土壤污染重于北方；长江三角洲、珠江三角洲、东北老工业基地等部分区域土壤污染问题较为突出，而这些地区正是我国主要的粮食产区。西南、中南地区土壤重金属超标范围较大；镉、汞、砷、铅4种无机污染物含量分布呈现从西北到东南、从东北到西南方向逐渐升高的态势，总体来看，南方土壤污染重于北方。四川省“金土地工程”部分土地整理区在2010～2011年就进行了农业地质调查，成果显示有的区域土壤环境质量为三级，大部分受到镉污染。这除自然地质背景较高的原因外，人为叠加因素也不能忽视。土壤镉污染已通过土壤-植物生态系统对大宗农作物水稻等食品安全产生影响。四川省曾专门研究部署防治稻米镉污染工作，强调四川省国土资源厅要结合“金土地工程”的土地整理，开展重金属污染土地的修复试验工作。

2 我国主要土壤污染物及造成土壤污染的主要原因

2.1 我国主要土壤污染物

我国土壤污染物现状一般可分为无机污染物和有机污染物。无机污染物以重金属为主，如镉、汞、砷、铅、铬、铜、锌、镍，局部地区还有锰、钴、硒、钒、锑、铊、钼等。有机污染物种类繁多，包括苯、甲苯、二甲苯、乙苯、三氯乙烯等挥发性有机污染物，以及多环芳烃、多氯联苯、有机农药类等半挥发性有机污染物。

2.2 造成土壤污染的主要原因

工矿企业生产经营活动中排放的废气、废水、废渣是造成其周边土壤污染的主要原因。尾矿渣、危险废物等各类固体废物堆放等，导致周边土壤污染。大量汽车尾气排放导致交通干线两侧土壤铅、锌等重金属和多环芳烃污染。农业生产活动是造成耕地土壤污染的重要原因。污水灌溉，化肥、农药、农膜等农业投入品的不合理使用和畜禽养殖等，导致耕地土壤污染。

3 土壤污染的特点及危害

3.1 土壤污染的特点

(1) 土壤污染具有隐蔽性和和滞后性。大气污染和水污染一般都比较直观，通过感观就能察觉。而土壤污染往往要通过土壤样品分析、农作物检测，甚至人畜健康的影响研究才能确定。土壤污染从产生到发现危害通常时间较长。

(2) 土壤污染具有长期累积性。与大气和水体相比，污染物更难在土壤中迁移、扩散和稀释。因此，污染物容易在土壤中不断长期累积。

(3) 土壤污染具有不均匀性。由于土壤性质差异较大，而且污染物在土壤中迁移较慢，导致土壤中污染物分布不均匀，空间变异性较大。

(4) 土壤污染具有难可逆性。由于重金属难以降解，导致重金属对土壤的污染基本上是一个不可完全逆转的过程。另外，土壤中的许多有机污染物也需要较长的时间才能降解。

(5) 土壤污染治理具有艰巨性。土壤污染一旦发生，仅仅依靠切断污染源的方法则很难恢复。总体来说，治理土壤污染的成本高、周期长、难度也较大。

3.2 土壤污染的危害

大量的工矿污水、废气未经处理随意排放，农业生产中无节制地施用化肥农药，各类有毒有机物、重金属、病原体、放射性元素等污染物或直接污染土壤，或随着空气、水体在环境中扩散，90%最终都要归于土壤，引起土壤退化、功能失调和质量恶化。据报道，我国每年因土壤致粮食减产约100×108kg。受污染的土壤不仅影响动植物的正常生长，其不断累积的有害物质还通过食物链传导进入人体，危害人体健康。土壤污染已经对我国粮食安全、农产品质量、群众身体健康和经济社会可持续发展等构成了严重威胁。

(1) 影响农产品的产量和品质。土壤污染会影响农作物生长，造成减产；农作物可能会吸收和富集某种污染物，影响农产品质量，给农业生产带来巨大的经济损失；长期食用受污染的农产品可能严重危害身体健康。

(2) 危害人居环境安全。住宅、商业、工业等建设用地土壤污染还可能通过经口摄入、呼吸吸入和皮肤接触等多种方式危害人体健康。污染场地未经治理直接开发建设，会给有关人群造成长期的危害。

(3) 造成地下水污染。地下水污染是指由于人为活动造成地下水质恶化的现象。土壤污染是浅层地下水污染的一个重要来源，土壤中的一些污染物容易淋溶或随渗水进入地下水，日积月累造成浅层地下水水质变差，最终导致污染。

(4) 威胁生态环境安全。土壤污染影响植物、土壤动物(如蚯蚓)和微生物(如根瘤菌)的生长和繁衍，危及正常的土壤生态过程和生态服务功能，不利于土壤养分转化和肥力保持，影响土壤的正常功能。土壤中的污染物可能发生转化和迁移，继而进入地表水、地下水和大气环境，影响其他环境介质，可能会对饮用水源造成污染。

4 我国典型土壤污染事件

4.1 镉大米

2013年5月16日，广东省广州市食品药品监督管理局公布一季度抽检数据，显示44.4%的大米及米制品抽检产品重金属镉超标。后经调查，8个批次大米及米制品镉超标涉及湖南攸县3个米厂5个批次的大米，湖南衡东县1个米厂的1个批次的大米，以及广东东莞市2个批次的米粉。大米镉超标主要是因为种植稻米的土壤遭受了重金属镉的污染，而土壤镉污染源主要来自采矿、冶练行业，工厂排放废气中含有的镉，也会通过大气沉降到地面影响土壤质量。金属镉被国际癌症研究机构列为强致癌物质，而且镉在人体的积蓄潜伏可以长达10～30 a，可以导致肾脏等器官发生病变，还可能引发骨痛病等。此次“镉大米”事件，对湖南等地的粮食生产及销售产生了极大的影响，也引发了全社会对农产品安全和土壤污染防治的高度关注。

4.2 毒蔬菜

2010年，山东省青岛市一些医院陆续接到9位食物中毒患者，他们都是食用韭菜之后出现了头疼、恶心、腹泻等症状。经医院检查，属于有机磷中毒，毒源是韭菜上的残余农药严重超标。近年来，类似“毒蔬菜”事件经常发生。成因主要是部分农民盲目追求高产量，超量使用化肥、农药和不合理的耕作管理，破坏了土壤微生物的生存环境，导致土壤发生病变。另外，塑料大棚的不规范使用，地膜的大量残留，一些大棚内部被农药、化肥、农膜“营造”成有毒微环境，势必对土壤、水体造成污染，这样环境中生长出来的蔬菜只能是“毒树上的恶果”。

4.3 毒住宅

位于栖霞区燕子矶镇伏家场的江苏省南京市化纤厂于2007年年底搬迁后，原厂址地块挂牌上市，用于商业开发。2010年9月该地块建设起一个约50×104m2的居民小区。但开发商在开发之前未对该地块采取任何治理污染措施，土壤中含有大量有毒、有害物质，对人体的神经系统构成严重威胁。类似事件还有“武汉赫山001地块”事件、“北京天通苑小区”事件、“苏州苏化厂”事件等等。为此，《国务院办公厅关于印发近期土壤环境保护和综合治理工作安排的通知》(国办发[2013]7号)提出，经评估认定对人体健康有严重影响的污染地块，要采取措施防止污染扩散，治理达标前不得用于住宅开发。

4.4 血铅超标

人体内血铅含量超标，会直接导致铅中毒，引起机体的神经系统、血液系统、消化系统发生异常。近年来，血铅超标事件在各地时有发生。2009年8月，陕西省凤翔县一家铅锌冶炼公司排放废水、废气，导致615名儿童铅超标，45人铅中毒，且中毒者均为14周岁以下儿童。2011年3月，浙江省台州市椒江区峰江街道上陶村过半村民出现了血铅含量超标的情况。2012年，广东省韶关市160名儿童血铅超标。经查，发生问题的这些地区，周围土壤均受到不同程度的重金属污染。

5 土壤污染修复技术

5.1 生物修复技术

该技术是20世纪80年代发展起来的，其基本原理是利用生物特有的分解有毒有害物质的能力，达到去除土壤中污染物的目的，主要包括植物修复技术、微生物修复技术和生物联合修复技术等。如河南省地矿局通过对河南油田930多平方千米范围石油污染物的迁移途径及污染特征进行了研究，得出“土壤微生物原位修复技术可行，符合河南油田的生产实际，可以用于大规模实地修复石油污染土壤”的结论。可以看出，微生物修复技术在土壤石油残油污染降解中呈现出有效性和应用的可行性。

5.2 物理修复技术

物理修复技术是指通过各种物理过程将污染物从土壤中去除或分离的技术，使土壤恢复到可利用价值的方法，也是最常用的土壤修复方法，广泛应用于各种污染土壤。遇到土壤污染时，应首先考虑物理修复法。可根据不同土壤质地、通透性和污染物类型，以及具体的修复后土壤可再利用价值，选择不同的土壤物理修复方法，在成本一定的情况，达到良好的土壤修复效果。多用于小型污染地块的修复。一般的土壤物理修复法主要有以下几种：

(1) 直接换土法。顾名思义就是用未受到污染的土壤替换掉已经受到污染的土壤。这种方法方便直接高效，效果立竿见影，但因换土工程量大、造价高只能适用于修复后利用价值很高的土壤，比如景区花园、科研场所土壤等等。换土法主要的工艺有直接全部换土、地下土置换表层土、部分换土法、覆盖新土降低土壤污染物浓度法。通过实地考察，根据实际情况单一选择一种换土法或者多种换土法综合使用等等，一般可以很快达到土壤修复的目的。

(2) 热化法修复。就是通过直接加热、水蒸气加热、红外线加热、微波辐射加热等等方式将土壤加热到一定的温度，土壤中可挥发性的污染物会迅速气化，再将这些可挥发性污染物收集，就可以降低土壤中污染物的浓度。热化法能耗高，要求土壤渗透性高，只是用于可挥发性好的土壤污染物。一般也只用于快速修复土壤，比如医院、池塘、花园、科研单位等等地方的土壤。热处理技术适用于受有机污染的土壤修复，已在苯系物、多环芳烃、多氯联苯和二噁英等污染土壤的修复中得到应用。

(3) 玻璃花修复方法。就是通过高温高压将土壤中污染物塑化成玻璃态，再通过一定的物理方法分离玻璃态物质。这种方法需要高温高压，需要消耗较大的能源，成本较高，不适合大规模土壤修复工程项目。但是该方法效率最高，修复土壤中污染物广泛度也高。

(4) 电极驱动修复法。湿度较高的土壤，尤其是淤泥，通过两级通电技术，可以把土壤中的污染物集中在一级，增高单级的污染物浓度，尤其是重金属，再通过以上3种方法继续修复。简单来说就是缩小土壤修复范围，降低工程量。这种方法只适用于湿度较高的土壤，由于需要耗费电能，成本也不低，而且也具有一定的危险性。

5.3 化学修复技术

化学修复技术是指向土壤中加入化学物质，通过对重金属和有机物的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀等作用，以降低土壤中污染物的生物有效性或毒性，主要包括土壤固化、稳定化、淋洗、氧化还原、光催化降解和电动力学修复等技术。如四川省在水稻试验区采用钝化剂的方法，可达到降镉保硒的目的，不但大大提高农产品的经济价值，可在保障人们身体健康的同时，不对农民的收入造成损失；广东省成功研制出代号为Mont-SH6号的土壤重金属钝化剂修复材料，对活动态镉、铅、汞、铜、锌等土壤中主要毒性重金属具有较强吸附稳定钝化能力，可以将土壤中重金属从活性态转化为固定态，显著降低了土壤中重金属的可移动性和生物毒性，显著降低农作物中的镉、铅、镍等重金属含量；湖南省在株洲新马村土壤重金属污染防治示范项目中，通过对中度污染农田施用海泡石、钙镁磷肥和石灰等钝化剂，建立了以“农艺措施调控—化学钝化处理—切断食物链改制”为核心的重金属污染土壤综合治理技术体系，应用分子键合TM技术进行土壤修复，其镉等重金属含量均能控制在《食品中污染物限量标准》以内，产生了良好的社会反响。相对于其他土壤污染修复技术，改变黏土材料钝化修复技术具有实施方法简单、投放方式简便易行、修复效果好、不产生二次污染、不破坏土壤结构，甚至还有改良土壤等优势。如安微省铜陵尾矿坝的重金属污染土壤修复示范区，利用地球化学工程技术，选用一种或几种黏土矿物，结合环境条件控制技术，使重金属超标土壤种植的蔬菜中的重金属含量达到《食品中污染物限量标准》。可以看出，利用地球化学技术原理联合微生物处理技术修复被重金属污染的土壤，可以取得更为显著的效果。

6 建议与思考

毋庸置疑，我国目前正承受着过往数十年经济快速而粗放发展的环境后遗症。土壤污染便是诸多相互联系、相互影响的环境疾病中的典型，并以隐蔽性、滞后性、慢性累积性等特征，引起了公众和政府的警觉与高度重视。面对严峻的土壤环境形势，国家正在或将要采取一系列措施加强土壤环境保护和污染治理。随着我国《土壤污染防治行动计划》和土壤污染治理与修复终身责任制的实施，将会使我国土壤污染加重趋势得到初步遏制，土壤环境安全得到保障，土壤环境风险得到管控。

有资料表明，被污染的土壤是可以通过修复降低其风险或危害、恢复其功能的，但一般需要大量的资金和较长的时间。土壤修复是指通过物理、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，一般包括生物修复、物理修复和化学修复3大类方法。由于土壤污染的复杂性，有时靠单一方法难以修复土壤污染，需要协同两种或以上的联合修复技术，如微生物/动物-植物联合修复技术、化学/物化-生物联合修复技术、物理-化学联合修复技术等，克服单项修复技术的局限性，实现对多种污染物混合污染土壤的修复。

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