土壤污染修复现状、管理对策与修复技术

1、赵玲赵玲环境科学与工程学院，上海交通环境科学与工程学院，上海交通大学大学土壤污染现状与土壤污染现状与管理对策、修复技术管理对策、修复技术内容土壤污染现状管理政策及标准修复技术进展问题及思考科学研究发展国内几次重大污染事故2004年 2006年 2008年 2014年 2015年北京宋家庄地铁施 工工人中毒事件“镉大米”事件常州外国语学校毒地武汉三江地产项目场 地建筑工人中毒事件兰州“苯”污染事件水厂周边的土壤和浅层地下水中含有很高浓度的苯，引发供水安全问题。湖南衡阳300名儿童血铅事件中国土壤状况调查公报2014年4月(4) 典型地块及周边土壤环境质量(2) 污染物超标情况主要污染物镉镍铜砷汞

2、铅滴滴涕多环芳烃六六六点位超标率/%7.04.82.12.71.61.51.91.40.5(1) 调查面积耕地林地草地未利用地建设用地全部部分630万平方公里重污染企业工业废弃地采矿区工业园区污水灌溉区采油区固废处置场干线公路污染物未提及(3) 不同土地利用类型环境质量镉、镍、铜、砷、汞、铅、滴滴涕、多环芳烃砷、镉、滴滴涕、六六六镉、镍、砷镍、镉19.4%10.0%10.4%11.4%耕地林地草地未利用地36.334.933.429.426.423.621.320.3403020100点位超标率/%总超标率16.10%土壤污染主要来源耕地污染城市工业场地污染矿区污染污水灌溉农药化肥生活垃圾农田

3、土壤污染主要原因1958年污水灌溉在主要城市郊区兴起年污水灌溉在主要城市郊区兴起推动灌溉事业，促进北方水稻农作发展推动灌溉事业，促进北方水稻农作发展 N肥过剩，贪青倒伏，作物受害，土壤毒化肥过剩，贪青倒伏，作物受害，土壤毒化土壤毒化土壤毒化诊断指标诊断指标确立确立N肥定额肥定额防止徒长倒伏防止徒长倒伏 增施矿质肥料增施矿质肥料调整作物调整作物Si / N营养比营养比污水灌溉污水灌溉工矿企业生产经营活动中排放的工矿企业生产经营活动中排放的废气、废水、废渣及汽车废气、废水、废渣及汽车尾气尾气等等。工业场地污染主要原因沉降沉降、流动、迁移、流动、迁移、蓄积、蓄积自上世纪90年代起，我国城市产业结构调

4、整。大量工业用地转为商业和居民公共用地。企业搬迁产生了大量高风险棕色污染场地据统计，20012009年间，我国约10000家企业关停或搬迁，产生了大量遗弃的高风险污染场地。污染场地重点分布区域l 钢铁、冶金、化工等重 污染企业及周边地区；l 油田、采矿区（有色金属、煤矿）及周边地区；l 精细化工、表面处理（酸洗、电镀）等集中工业园区;l 固体废物集中填埋、 堆放、焚烧等场地及周边；l 废旧电子产品处置场、 大型木材防腐处理场地;l 其他工业企业遗留或遗弃场地。青岛市全市计划搬迁110家江苏省20002005年，400家化工企业搬离城区，关停小化工企业1000多家上海市工业用地由1998年的61

5、0km2降至2010年的283km2，1992年至2007年完成210家污染企业搬迁沈阳市1999年以来相继有130多家大中型企业搬迁；2009年，搬迁改造城区内所有重污染企业北京市四环内超过200家企业需搬迁，约800万平米土地其利用功能发生转变太原市搬迁企业105家，涉及19个重污染行业重庆市2010年165家重污染企业搬迁出主城区武汉市2012年年底前完成127家企业搬出广州市计划2015年年底前295家不环保不安全企业搬出福州市截止2010年，共搬迁改造和关闭500多家重污染企业全国众多亟需修复地块土壤土壤/ /地下水污染地下水污染: : 指人类活动产生的有毒/有害污染物进入土壤/地下

6、水，并积累到一定程度，使其组成和性质等发生变化，导致其自然功能失调，引起质量恶化，对人身和农作物构成不利影响和危害的现象。科学定义和特征主要特点形成的复杂性发生的隐蔽性毒性的缓效性诊断的特殊性修复的长效性内容土壤污染现状管理政策及标准修复技术进展问题及思考科学研究发展1976年立法，拉夫运河化学废物污染对企业的罚金最高可达到污染清理费的3倍。最严苛的环保法案，美国环保署可以对企业无限期追责，还有连带责任。美国超级基金法案美国环保署每年用于污染优先名录的资金约为12亿美元。20102015年：1995 年，中国国家年，中国国家基金委，科学院基金委，科学院等开始资助等开始资助土壤污染生物修复土壤污

7、染生物修复项目。项目。投资美国政府投资100亿美元进行土壤修复技术开发。80年代： 荷兰投资15亿美元进行土壤修复试验研究。19761990年： 联邦德国科技部资助的土壤修复项目 306个。19901996年：联邦德国废物管理与土壤修复项目投资75亿美元。我国污染土壤治理行业发展过程199520002005201020152020年年 份份关关 注注 度度产业结构调整产业结构调整外资企业进入外资企业进入城市化快速发展城市化快速发展土地资源紧缺土地资源紧缺快速发展快速发展启动阶段启动阶段准备准备阶段阶段关注阶段关注阶段稳定发展？稳定发展？问题大量产生污染场地管理启动探索前进历程：国家主要政策文件

8、环发200848号关于加强土壤污染防治工作的意见环保部 污染场地土壤环境管理暂行办法（征求意见稿）2011-2020年 国务院全国地下水污染防治规划 国务院办公厅近期土壤环境保护和综合治理工作安排重金属污染综合防治 十二五规划201320112012201020092008环发2012 140号关于加强工业企业场地再开发利用环境管理的通知地方政策及技术规范土壤修复纳入多省市“十二五”环保规划沈阳市：沈阳市污染场地环境治理及修复管理办法（试行）（沈环保200787 号）重庆市：关于加强我市工业企业原址污染场地治理修复工作的通知（渝办发2008208号）杭州市：杭州市清洁土壤行动方案的通知（杭政函

9、201279号）长沙市：关于加强土壤污染防治工作的意见（长政发201239号）北京市已出台的技术规范场地环境评价导则 (DB11/T 656-2009)污染场地修复验收技术规范 (DB11/T 783-2011 )场地土壤环境风险评价筛选值 (DB11/T 811-2011 )其他省市的技术规范 浙江省污染场地风险评估技术导则(DB33T 892-2013) 浙江省场地环境调查技术手册 2012 重庆市污染场地环境风险评估技术指南 2010 污染场地术语 (HJ 682-2014) 场地环境调查技术导则 (HJ 25.1-2014) 场地环境监测技术导则 (HJ 25.2-2014) 污染场地

10、风险评估技术导则 (HJ 25.3-2014) 污染场地土壤修复技术导则 (HJ 25.4-2014) 污染场地调查与管理相关导则将于2014年7月1日起实施2014年年2月月19日日发布中华人民共和国环境保护法执行日期：2015年1月1日 “三大战役” “大气十条” 大气污染防治行动计划 “水十条” 水污染防治行动计划 “土十条” 土壤污染防治行动计划2014年年4月月24日日修订通过“最新”政策及法规u 土壤污染防治行动计划已于2014年3月经环保部审议并原则通过 。u今年“两会”，环保部副部长吴晓青表示，土壤环境保护法已形成初稿，并列入本届全国人大的立法计划。 u关于加强工业企业关停、搬

11、迁及原址场地再开发利用过程中污染防治工作的通知环保部环发201466号。已于2014年5月14日发布。 1. 编制应急预案防范环境影响 2. 规范各类设备拆除流程 3. 安全处置企业遗留固体废物 4. 组织开展关停搬迁工业企业场地环境调查（委托专业机构） 5. 严控污染场地流转和开发建设审批 6. 加强场地调查评估及治理修复监管 7. 加大信息公开力度 8. 2014年10月31日前报环保部备案土壤污染日益凸显：修复资金迅速提升20世纪80年代2006年2009年300 亿元0 亿元10.4 亿元仅几百万亩约 有1.5亿亩1/5的耕地面积全国污染土壤面积修复资金投入2017年？万亿元1/5的土

12、地面积内容土壤污染现状管理政策及标准修复技术进展问题及思考科学研究发展 污染土壤的现场分析、调查和风险评价第一步 根据调查结果选择修复技术制订修复方案第二步 土壤修复工程的设计与施工、运行、维护和监测第三步 污染土壤的清理与恢复，及修复效果评价第四步修复技术选择：依据污染物种类、程度、范围和土地功能用途确定污染位点资料资料收集收集人员人员访谈访谈现场现场勘探勘探场地环境调查与监测污染场地风险评估程序、内容污染物受体暴露途径风险评估软件原位修复（接菌、生物培养、生物通风、土耕） 异位修复（生物泥浆、堆腐、制备床、厌氧处理）化学修复化学修复物理修复物理修复化学清洗、超临界萃取、光化学降解、化学氧化

13、、化学栅（沉淀栅、吸附栅、联合栅）清洗法、蒸发法、电修复法、热修复法挖掘添埋法、通风去污法、焚烧法植物提取、植物富集、植物稳定生物修复生物修复植物修复植物修复土壤修复技术土壤修复技术联联合合修修复复几种修复技术工艺流程图几种修复技术工艺流程图阻隔技术固化技术氧化还原技术气提技术土 壤 修 复 技 术微生物修复植物修复地耕处理生物修复1.改变污染物存在形 态，降低其毒性2.利用许多微生物与 污染物的亲和性， 富集重金属在污染土壤上耕耘，施肥，灌溉，保证微生物的正常代谢，使污染物减少甚至消除各修复方法的特征高成本成本低短工期工期长植物提取微生物处理化学处理土壤淋洗热处理挖掘处理稳定固化（离子矿化）

14、 离子矿化工期较短、成本低 热处理成本很高 微生物、植物处理工期长 挖掘去除成本很高国内外常规修复技术应用1. 原位：异位= 49：51 2.主要修复技术：69% 气相抽提 稳定化固化 焚烧3. 微生物修复：11%4. 热脱附：8%。1. 原位：异位=17：812. 主要稳定技术： 稳定化固化（40%） 水泥窖共处置（18%） 化学氧化（15%） 三者占总数的 73%1. 气相抽提：7%2. 热脱附：9%我国现有修复技术应用SoilBinderContaminantReagent稳定固化（离子矿化）稳定固化（离子矿化）机理示意图机理示意图 主流技术离子矿化功能材料现场实景工程：Cr污染土壤化学

15、淋洗修复 技术特点：1. 适用于小体积的污染土壤修复2. 污染物去除彻底，时间快3. 成本高、二次污染严重2021/11/17374000 m2去除土壤中混有的石块颗去除土壤中混有的石块颗粒粒一级筛选一级筛选 滚筒筛滚筒筛二级清洗二级清洗 固液分离器固液分离器三次三次分离清洗分离清洗固液分离操作固液分离操作工程：木材防腐加工场地As污染土壤植物修复技术植物提取植物提取植物固定植物固定植物修复原理示意图植物修复原理示意图l 土壤：土壤：4000 m2l As: 21 1600 mgkg-1反渗透墙法(PRB)工程：地下水污染反渗透墙修复技术在浅层土壤与地下水之间，构筑一个具有渗透性、含有反应材料

16、的墙体。先进理念：多技术联合法绿色部分采用土地置换法阻隔阻隔法稳定化修复土壤土壤先进理念：集约式土地功能利用法内容土壤污染现状管理政策及标准修复技术进展问题及思考科学研究发展土壤污染土壤污染与修复研究是当今环境科学新的生长与修复研究是当今环境科学新的生长点之一点之一，倍受，倍受国内外环境科技工作者的重视国内外环境科技工作者的重视。与与大气、水体相比，大气、水体相比，土壤是土壤是一个复杂的物理、化学与生物一个复杂的物理、化学与生物的复合环境介质，是一个重要的生态剖面，许多环境化学、的复合环境介质，是一个重要的生态剖面，许多环境化学、环境生物、环境毒理的规律与机制，可以通过土壤生态剖环境生物、环境

17、毒理的规律与机制，可以通过土壤生态剖面加以观察、研究。面加以观察、研究。 土壤污染的控制与治理成为重要的科学问题。土壤污染的控制与治理成为重要的科学问题。科学问题科学问题 生态系统的基本单元：具有 SWP 系统的整体性 土土- -水水- -植物植物 人类活动的主要资源：具有质量、数量的双重性 自然体、环境介质： 具有多功能性对土壤环境的基本认识对土壤环境的基本认识土壤具有三个基本特征q 承接污染物的载体：承接污染物的载体：负荷、容量负荷、容量q 净化净化污染物的活体：污染物的活体：功能、功能、强度强度 肥肥 力力 质质 量量 环环 境境 质质 量量 健健 康康 质质 量量 内内 涵涵 安全生产

18、安全生产土土壤壤质质量量 保证最大生产力保证最大生产力 最佳生物学质量最佳生物学质量 不引发二次环境污染不引发二次环境污染 质量、数量的双重性 多功能性50年代年代: 土地资源开发利用土地资源开发利用 提高生产研究提高生产研究60年代年代: 水土保持，盐碱地改良水土保持，盐碱地改良 土地环境资源保护研究土地环境资源保护研究 污水灌田，施用农药污水灌田，施用农药 土地环境污染研究土地环境污染研究70年代年代: 区域性区域性 土壤环境评价及污染土壤环境评价及污染 综合防治研究综合防治研究 80年代年代:土壤环境背景容量及基准土壤环境背景容量及基准 土壤土壤-植物系统植物系统 净化功能及其应用研究净

19、化功能及其应用研究90年代年代:土地植物系统污染生物地球化学土地植物系统污染生物地球化学 长期定位研究长期定位研究 无公害农业及绿色食品生产技术无公害农业及绿色食品生产技术 应用技术研究应用技术研究 流域及湖泊水污染治理关键技术流域及湖泊水污染治理关键技术土壤环境与土壤污染研究回顾土壤环境与土壤污染研究回顾2000：土壤污染生态过程与生态安全：土壤污染生态过程与生态安全污污 水水 灌灌 溉溉 研研 究究 污水灌溉地区水质、粮食和地下水评价污水灌溉地区水质、粮食和地下水评价 矿物油、苯并（矿物油、苯并（a）芘、重金属在土壤芘、重金属在土壤 植物植物 系统迁移分布系统迁移分布 主要污染物生物学质量

20、评价主要污染物生物学质量评价 重金属、矿物油等土壤环境容量重金属、矿物油等土壤环境容量 污灌区综合治理与防治规则污灌区综合治理与防治规则土壤环境质量评价评价方法及其指标体系区域性区域性 土壤环境土壤环境重重 点点 污污 灌灌 区区石石 油油 化化 工工 区区工工 矿矿 开开 发发 区区污污 染染 起起 始始 值值 污污 染染 标标 准准 单单 项项 指指 标标 综综 合合 指指 标标 区域土壤环境研究区域土壤环境研究意义意义 土壤环境质量与污染评价土壤环境质量与污染评价 制定土壤环境容量与土壤环境质量标准制定土壤环境容量与土壤环境质量标准 土壤污染清洁技术土地利用与土地管理土壤污染清洁技术土地

21、利用与土地管理成果成果 1973 -1977 年年 北京、南京、广东等重点地区北京、南京、广东等重点地区 土壤、水体及生物背景值试点研究实验土壤、水体及生物背景值试点研究实验 1979 年年 13 个省市主要农业土壤和主要作物个省市主要农业土壤和主要作物 9 种元素背景值调查种元素背景值调查 1986 年年 29 省市土壤背景值调查省市土壤背景值调查 土壤环境背景研究土壤环境背景研究意义意义 制定土壤环境标准制定土壤环境标准 污染物排放、污泥和污水的农业利用污染物排放、污泥和污水的农业利用 区域污染物管理与控制区域污染物管理与控制成果成果 敏感作物盆栽生物试验敏感作物盆栽生物试验 土壤微生物生

22、态及土壤酶活性土壤微生物生态及土壤酶活性 同位素示踪技术同位素示踪技术 田间物质平衡田间物质平衡 土壤净化功能土壤净化功能 土壤环境容量研究土壤环境容量研究 土壤环境污染现状的描述土壤环境污染现状的描述 污染危害的调查和污染点的评价及风险分析污染危害的调查和污染点的评价及风险分析 土壤污染生态过程及其微观机理研究土壤污染生态过程及其微观机理研究 土壤生态毒理学诊断土壤生态毒理学诊断 污染土壤生态过程研究具体研究内容包括：具体研究内容包括： 复合污染条件下，常用农药与石油及其化工产品等有机复合污染条件下，常用农药与石油及其化工产品等有机 污染物在土壤中的迁移动态研究，探讨污染物的最适污染物在土壤

23、中的迁移动态研究，探讨污染物的最适 降解条件降解条件 污染物在土壤中的降解过程及其影响因素，确立其微污染物在土壤中的降解过程及其影响因素，确立其微 生物降解的最佳条件生物降解的最佳条件 污染物在土壤中的固定污染物在土壤中的固定 - - 再释放机制及预测再释放机制及预测 耐污植物对污染物的吸收能力耐污植物对污染物的吸收能力 污染胁迫条件下，土著微生物群落的变化规律污染胁迫条件下，土著微生物群落的变化规律 农作物连作条件下，土壤生物污染的发生过程农作物连作条件下，土壤生物污染的发生过程 重点有机、无机污染物的土壤生态过程区域比较研究重点有机、无机污染物的土壤生态过程区域比较研究平衡研究平衡研究迁移

24、迁移降解降解吸附与解析吸附与解析植物吸收积累植物吸收积累挥发过程挥发过程供试化学品供试化学品多多 环环 芳烃类芳烃类有机氯类有机氯类 与与 农农 药药杂杂 环环 化合物化合物离子型有离子型有机化合物机化合物菲菲 荧蒽荧蒽 苯并芘苯并芘1,2,4-三氯苯三氯苯 邻苯二甲酸二丁酯邻苯二甲酸二丁酯 邻苯二甲酸二异辛酯邻苯二甲酸二异辛酯多效唑多效唑西玛津西玛津直链烷基直链烷基苯磺酸钠苯磺酸钠效应研究效应研究对宏观系统的影响对宏观系统的影响对微观系统的影响对微观系统的影响生物量生物量生生 物多物多样性样性 生物学生物学质质 量量对植物形态对植物形态学上的影响学上的影响对土壤微生物对土壤微生物土壤酶的影响

25、土壤酶的影响转化研究转化研究 有机污染物本体（有机污染物本体（A）在陆地生态系统中向）在陆地生态系统中向其代谢及合成物（其代谢及合成物（B, C, D . . . ）的转化过程）的转化过程 物理、化学、生物过程及其动力学过程。物理、化学、生物过程及其动力学过程。 转化过程中的发生条件及其影响因素。转化过程中的发生条件及其影响因素。典型污染土壤的成因典型污染土壤的成因分析与生态风险预测分析与生态风险预测土壤生态毒理学土壤生态毒理学标准实验方法标准实验方法土壤生态毒理学土壤生态毒理学指标体系测指标体系测生物毒性生物毒性指标体系指标体系土壤生物污染的诊断土壤生物污染的诊断与评价指标体系与评价指标体系

26、污染土壤清洁标准污染土壤清洁标准土壤环境标准土壤环境标准土壤生态毒理学诊断与安全预土壤生态毒理学诊断与安全预警系统的建立及其验证警系统的建立及其验证 土壤生态毒理学诊断研究土壤生态毒理学诊断研究 污染生态化学过程污染生态化学过程 土壤污染发生机制土壤污染发生机制 土壤污染早期诊断土壤污染早期诊断 土壤污染过程调控土壤污染过程调控 土壤污染系统监测土壤污染系统监测 污染生态毒理过程污染生态毒理过程生态过程研究生态过程研究 需要加强的重要研究方向需要加强的重要研究方向土壤污染生态学研究展望土壤污染生态学研究展望土壤环境标准与生物质量综合指标体系土壤环境标准与生物质量综合指标体系土壤土壤 - 植物系统植物系统生态剖面分析生态剖面分析土壤土壤 - 植物系统生态风险评价植物系统生态风险评价方法论及技术支撑系统方法论及技术支撑系统土壤土壤 - 植物系统净化功能研究植物系统净化功能研究土壤圈及其边界污染物迁移转化规律土壤圈及其边界污染物迁移转化规律土壤环境质量监测网络土壤环境质量监测网络污染卫生学污染卫生学生态毒理学生态毒理学生物生产力生物生产力综合分析综合分析作用机理作用机理确立环境参数确立环境参数实验手段实验手