土壤污染现状及修复技术综述

土壤污染现状及修复技术综述

1土壤污染的涵义及其来源

1.1 土壤污染的涵义

土壤污染是指通过多种途径进入土壤的有毒有害污染物的数量和速度超过了土壤的容纳能力和净化速度, 造成土壤的物理、化学和生物学性质、组成及性状等发生变化, 破坏了土壤的自然动态平衡, 从而导致土壤自然功能失调、土壤质量恶化、作物的生长发育受到影响、产品的产量和质量下降, 产生一定的环境效应( 水体或大气发生次生污染) , 并可通过食物链对生物和人类构成危害。土壤污染的明显标志是土壤生产力下降。

1.2 土壤污染的来源

凡是进入土壤并影响到土壤的理化性质和组成而导致土壤的自然功能失调、质量恶化的物质,统称为土壤污染物。土壤污染物的种类繁多, 既有化学污染物也有物理污染物、生物污染物和放射性污染物等。按污染物的性质一般可分为: 有机污染物、重金属污染物、放射性污染物和其它类型的污染物。土壤污染物种类繁多, 其来源也十分复杂。

2 土壤污染的分类

2.1 有机污染物

土壤中有机污染物主要包括有机农药、石油烃、塑料制品、染料、表面活性剂、增塑剂和阻燃剂等, 其主要来源为农药施用、污水灌溉、污泥利用、废弃物的处置与利用、污染物泄露等。

2.2 无机污染物

重金属是人们普遍关注的无机污染物。有害重金属主要是生物毒性显著的汞( Hg )、镉( Cd)、铅( Pb)、铬( C r) 以及类金属砷(A s) , 还包括具有毒性的重金属锌( Zn)、铜( Cu)、钴( Co)、镍(N i)、钒( V) 等。土壤重金属污染主要来自灌溉(特别是污灌)、固体废弃物处置(污泥、垃圾等)、农药和肥料施用以及大气沉降等。

2.3 生物污染物

土壤中含有一定量的病原体, 如肠道致病菌、肠道寄生虫、钩端螺旋体、破伤风杆菌、霉菌和病毒等, 主要来自医院污水、未经处理的粪便、垃圾、生活污

水、饲养场和屠宰场等。其中危害最大的是传染病医院未经消毒处理的污水和污物。

2.4 放射性污染物

土壤中的放射性核素主要来自于核爆炸的大气散落物、核工业、人类采矿和燃煤、农用化学品、科研以及医疗机构等产生的各种废弃物等。

3 土壤污染的现状

根据2014年发布的《全国土壤污染状况调查公报》，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。工矿业、农业等人为活动以及土壤环境背景值高是造成土壤污染或超标的主要原因。全国土壤总的超标率为 16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。污染类型以无机型为主，有机型次之，复合型污染比重较小，无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8%。从污染物超标情况看，镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物点位超标率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%；六六六、滴滴涕、多环芳烃3类有机污染物点位超标率分别为0.5%、1.9%、1.4%。

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，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。

图1 我国土壤污染现状

4 土壤污染的修复对象

土壤修复的对象主要包括：由于工业污染而造成的场地污染；由于开采石油带来的油田污染；开采金属矿、煤炭带来的矿区污染；农药化肥、污水灌溉、酸雨等带来的耕地污染；以及由于土壤污染带来的地下水污染。因此，土壤修复的对象种类非常多，范围非常广，规模也非常大。

目前，土壤修复治理的重点在场地治理和矿区治理以及其所涉及的地下水污染治理，这两方面项目较多，技术也相对成熟。而农田污染由于范围太广、治理困难等因素，几乎没有治理。

5 土壤修复技术

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。

经过近十多年来全球范围的研究与应用，包括生物修复、物理修复、化学修复及其联合修复技术在内的污染土壤修复技术体系已经形成，并积累了不同污染类型场地土壤综合工程修复技术应用经验，出现了污染土壤的原位生物修复技术和基于监测的自然修复技术等研究的新热点。

5.1 土壤修复技术分类

土壤修复技术按照修复场地分为原位修复和异位修复，即对污染土壤就地处置或进行异地处理。按照技术类别可以将污染土壤修复方法分为物理修复、化学修复、生物修复等。具体分类如下：

按修复场地：

⑴原位修复：①蒸汽浸提；②生物通风；③原位化学淋洗；④热力学修复；

⑤化学还原处理墙；⑥固化/稳定化；⑦电动力学修复；⑧原位微生物修复。

⑵异位修复：①蒸汽浸提；②泥浆反应器；③土壤耕作法；④土壤堆腐；⑤焚烧法；⑥预制床；⑦化学淋洗。

按技术类别：

⑴物理修复：①物理分离；②蒸汽浸提；③玻璃化；④热力学；⑤固化/稳定化；⑥冰冻；⑦电动力学。

⑵化学修复：①化学淋洗；②溶剂浸提；③化学氧化；④化学还原；⑤土壤性能改良。

⑶微生物修复：①生物通风；②泥浆反应器；③预制床。

⑷生态工程修复（植物修复）：①植物提取；②植物挥发；③植物固化；④植物降解；⑤植物根际圈生物降解；⑥生态覆盖系统；⑦垂直控制系统；⑧水平控制系统。

⑸联合修复：①物理化学-生物：淋洗-生物反应器联合修复；②植物-微生物联合修复：菌根菌剂联合修复。

5.2 原位修复技术介绍

（1）生物通风

技术描述：生物通风法是一种强迫氧化的生物降解方法。即在受污染土壤中强制通入空气，将易挥发的有机物一起抽出，然后用排入气体处理装置进行后续处理或直接排入大气中。此法常用于地下水层上部透气性较好而被挥发性有机物污染土壤的修复，但也适用于结构疏松多孔的土壤，以利于微生物的生长繁殖。一般在用通气法处理土壤前，首先应在受污染的土壤上打两口以上的井，当通入空气时先加入一定量的氮气作为降解菌生长的氮源，以提高处理效果。与土壤蒸汽真空提取相反，它使用较低的气流速度，只提供足够的氧气维持微生物的活动。