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土壤治理与修复

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。
一、概述
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。
中国土壤污染已对土地资源可持续利用与农产品生态安全构成威胁。全国受有机污染物污染的农田已达3600万公顷,污染物类型包括石油类、多环芳烃、农药、有机氯等;因油田开采造成的严重石油污染土地面积达1万公顷,石油炼化业也使大面积土地受到污染;在沈抚石油污水灌区,表层和底层土壤多环芳烃含量均超过600mg/kg,造成农作物和地下水的严重污染。全国受重金属污染土地达2000万公顷,其中严重污染土地超过70万公顷,其中13万公顷土地因镉含量超标而被迫弃耕。正因为如此,中国的污染土壤修复研究,正经历着由实验室研究向实用阶段的过渡,即将进入一个快速、全面的治理时期。
二、背景
土壤本来是各类废弃物的天然收容所和净化处理场所,土壤接纳污染物,并不表示土壤即受到污染,只有当土壤中收容的各类污染物过多,影响和超过了土壤的自净能力,从而在卫生学上和流行病学上产生了有害的影响,才表明土壤受到了污染。造成土壤污染的原因很多,如工业污泥、垃圾农用、污水灌溉、大气中污染物沉降,大量使用含重金属的矿质化肥和农药等等。
中国现有耕地有近1/5受到不同程度的污染,污染土壤将导致农作物减产,甚至有可能引起农产品中污染物超标,进而危害人体健康。另外,随着经济发展与城市化的加速,工矿企业导致的场地污染也十分严重。由于产业结构与城市布局的变化与调整,有些化工、冶金等污染企业纷纷搬迁,加上一些企业的倒闭,污染场地不断产生。土壤是人类社会生产活动的重要物质基础,是不可缺少、难以再生的自然资源。没有处理的污染场地将是化学定时炸弹,一旦大面积爆发将会对国家可持续发展造成难以估量的影响,因此必须对土壤污染的预防和污染土壤修复予以高度重视。因此有必要妥善管理并加以修复,使其得到合理利用。
三、现状
1、破坏
随着工业化进程的不断加快,矿产资源的不合理开采及其冶炼排放、长期对土壤进行污水灌溉和污泥施用、人为活动引起的大气沉降、化肥和农药的施用等原因,造成了土壤污染严重。2006年7月,国家环保总局局长周生贤在全国土壤污染状况调查及污染防治专项工作视频会议中表示,全国土壤污染的总体形势相当严峻。据不完全调查,全国受污染的耕地约有1.5亿亩,污水灌溉污染耕地3250万亩,固体废弃物堆存占地和毁田200万亩,合计约占耕地总面积的1/10以上,其中多数集中在经济较发达的地区。严重的土壤污染造成巨大危害。据估算,全国每年因重金属污染的粮食达1200万吨,造成的直接经济损失超过200亿元。
对于国内土壤污染的具体情况,并没有明确的官方数据。分析认为,我国的土壤污染尤其是土壤重金属污染有进一步加重的趋势,不管是从污染程度还是从污染范围来看均是如此。据此估计,我国已有六分之一的农地受到重金属污染,而我国作为人口密度非常高的国家,土壤中的污染对人的健康影响非常大,土壤污染问题也已逐步受到重视。
2、危害
虽然土壤自身有一定的净化能力,但当进入土壤的农药量超过土壤的环境容量时就会形成土壤污染,对土壤生态系统产生严重的影响,同时还会通过食物链进入人体,对人体的健康造成危害。总之,土壤农药污染的危害可以概括为以下几个方面。
对农作物的影晌土壤中残留的农药会通过植物的根系活动逐渐转移至植物中,使得植物中的农药残留量增大,影响农产品的质量,造成农民的经济效益下降。
对土壤生物的影响很多农药都会毒杀土壤中的生物,如蚯蚓等。蚯蚓是一种重要的土壤有利生物。可以使土壤保持疏松状态并能使土壤中的肥力提高,但是部分高毒农药会杀死蚯蚓。
对土壤微生物的影响不同的农药对土壤中微生物的影响也不同。同一种农药对不同种微生物类群的影响也不同,但总的来讲农药可影响土壤微生物的种群和种群数量。杀菌剂对土壤微生物影响较大,不管是有益微生物还是有害微生物,均被其杀灭或者是抑制生长,如硝化细菌和氨化细菌。此外,土壤中残留的农药还对土壤中的微生物数量造成一定的影响,使得土壤生态系统的功能失调,营养成分不平衡、失调或缺乏,对土壤中生物的生长和代谢不利。
对人畜健康的影响土壤中残留农药可被粮食、蔬菜作物吸收,使之遭受污染,并通过食物链危害人畜健康。另外,还可随着土壤表层饮用水进入人或动物体内,对人体的健康造成直接或间接的危害,影响人们的正常生活。
其他影响土壤中残留的农药还会使土壤的物理性状发生改变。养分不均匀,最终导致农作物的产量和质量下降。土壤长期受农药影响,最终会使土壤明显酸化。此外,还会使土壤受重金属污染,造成不可挽回的损失。当土壤中的残留农药通过影响某种生物的数量从而影响了当地的生物链就会严重影响环境。比如农药通过稻穗使鸟类数量大减从而使田鼠数量剧增,并进一步影响当地植被物种,破坏环境。除此之物(污水)的任意丢弃排放造成农村生产生活环境的污染。
3、期待
随着科学发展观的深入贯彻落实,国家对环境保护工作越来越重视,对水、大气、土地的污染等监控力度日益加大.“十二五”规划中,节能环保已被列为七大战略性新兴产业之首,其中土壤修复被纳入环保产业的重点发展之列,国家将财政、税收、金融等方面提供政策支持,同时地方政府土壤污染防治意识增强,根据环境管理和土壤污染防治的需要,分别制定了相关配套措施。我国土壤修复技术长期停留在实验室水平,较缺乏经济有效的土壤修复产业化成熟经验。因此加快实验室技术走向工程现场时改善我国土壤环境的迫切要求。国内主要缺乏技术工程化的承载者-具有技术特色的实力型修复企业;其次缺乏修复领域的高层次工程技术人才;第数据公开性差导致污染场地的基础数据不健全;缺乏实用技术的成套设备装置。因此,与国外拥有成熟土壤修复技术公司共同合作,开放适合本土化技术越来越迫切。
4、政策
2005 年开始展开全国土壤污染状况调查
2008 年《关于加强土壤污染防治工作的意见》提出将逐步构建土壤环境污染防治规划,初步构建土壤污染防治的政策法律法规等管理体系,建立有效的防治监督管理体系等,推动我国土壤污染防治的法律建设。
2012 年《关于保障工业企业场地再开发利用环境安全的通知》提出开展被污染场地治理修复工作。
 2014 年,《土壤污染防治行动计划》通过审议,计划内容包括开展污染地块土壤治理与修复试点、建设6 个土壤环境保护和污染治理示范区,预计单个示范区用于土壤保护和污染治理的财政投入在10-15 亿元之间。(六个先行区:浙江台州、贵州铜仁、湖南常德、湖北黄石、广西河池、广东韶关)
 2015年,中央下达重金属专项资金36 亿元,支持30 个地方重点区域重金属治理和37 个重金属土壤污染治理与修复示范工程。
 2016 年国务院发布的《十三五规划纲要全文》指出将开展土壤污染严密调查,做好化工企业安全环保搬迁后的土壤污染治理工作,开展1,000 万亩受污染耕地治理修复和4,000 万亩受污染耕地风险管理。
 2016 年环保部发布的《土壤污染防治行动计划》提出推进土壤污染防治立法,建立健全法规标准体系。
 2016 年5 月28 日,国务院发布的《土壤污染防治行动计划》指出,将切实加强土壤污染防治,逐步改善土壤环境质量,有序开展土壤治理与修复工作,强化治理与修复工程监管措施,加强土壤污染防治研究,推动治理与修复产业发展,发挥市场作用通过PPP 模式撬动社会资金,推动污染地块治理与修复)
 2016年12月31日通过《污染地块土壤环境管理办法》,所有从事过有色金属冶炼、石油加工、化工、焦化、电镀、制革等行业生产经营活动,以及从事过危险废物贮存、利用、处置活动的用地作为疑似污染地块都有了明确管理办法。土壤污染和治理实行责任终身制,明确了责任主体在调查评估、风险管控、治理修复等过程中的责任,明确了监管部门的职责。
 2017年9月25日通过的《农用地土壤环境管理办法》,对耕地的土壤污染预防、土壤污染状况调查、环境监测、环境质量类别划分、分类管理等活动作出了明确规定
 2018年5月3日《工矿用地土壤环境管理办法(试行)》版发布,将(一)有色金属冶炼、石油加工、化工、焦化、电镀、制革等行业中应当纳入排污许可重点管理的企业;(二)有色金属矿采选、石油开采行业规模以上企业;(三)其他根据有关规定纳入土壤环境污染重点监管单位名录的企事业单位。等三类企业纳入土壤环境污染重点监管单位,对土壤环境污染重点监管单位用地土壤和地下水的环境现状调查、环境影响评价、污染防治设施的建设和运行管理、污染隐患排查、环境监测和风险评估、污染应急、风险管控和治理与修复等活动,以及相关环境保护监督管理等做了明确规定
 (以上两条管理办法,园地、林地、草地可参照农用地执行,矿产开采作业区域用地,固体废物集中贮存、填埋场所用地不适用于工矿用地,因为已有相关标准或可参照执行)
 5、污染物及分布
 土壤污染物大致可分为无机污染物和有机污染物两大类。无机污染物主要包括酸、碱、重金属,盐类、放射性元素铯、锶的化合物、含砷、硒、氟的化合物等。有机污染物主要包括有机农药、酚类、氰化物、石油、合成洗涤剂、多环芳烃以及由城市污水、污泥及厩肥带来的有害微生物等。
 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。从典型地块及周边土壤污染情况看,我国重污染企业用地中超标点位占36.3%,主要涉及黑色金属、有色金属、皮革制品、造纸、石油煤炭、化工医药、化纤橡塑、矿物制品、金属制品、电力等行业;工业废弃地中超标点位占34.9%,主要污染物为锌、汞、铅、铬、砷和多环芳烃,主要涉及化工业、矿业、冶金业等行业;采矿区中超标点位占33.4%,主要污染物为镉、铅、砷和多环芳烃;有色金属矿区周边土壤镉、砷、铅等污染较为严重;工业园区中超标点位占29.4%,其中,金属冶炼类工业园区及其周边土壤主要污染物为镉、铅、铜、砷和锌,化工类园区及周边土壤的主要污染物为多环芳烃;污水灌溉区中超标点位占26.4%,主要污染物为镉、砷和多环芳烃;采油区中超标点位占23.6%,主要污染物为石油烃和多环芳烃;固体废物集中处理处置场地中超标点位占21.3%,以无机污染为主,垃圾焚烧和填埋场有机污染严重;干线公路两侧中超标点位占20.3%,主要污染物为铅、锌、砷和多环芳烃,一般集中在公路两侧150 米范围内。
四、发展趋势
四大发展方位:
在决策导向上,从基于污染物总量控制转变到基于污染风险评估;
在技术上,从单一的修复技术发展到多技术联合的原位修复技术、综合集成的工程修复技术;
在设备上,从固定式设备的异位修复发展到移动式设备的原位修复;
在应用上,发展到多种污染物复合或混合污染土壤的组合式修复技术;从单一厂址场地走向特大场地;从单项修复技术发展到大气、水体同步监测的多技术多设备协同的场地土壤-地下水一体化修复。
六大发展方向:
绿色、环境友好的生物修复技术;
从单一的向联合/杂交的综合修复技术;
从异位向原位修复技术;
基于环境功能修复材料(纳米)的修复技术;
基于设备化的快速场地修复技术;
土壤修复决策支持系统及修复后评估技术。


 

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