土壤污染修复现状、管理对策与修复技术

赵玲环境科学与工程学院，上海交通大学土壤污染现状与管理对策、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土壤污染主要原因1958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N肥过剩，贪青倒伏，作物受害，土壤毒化土壤毒化诊断指标确立N肥定额防止徒长倒伏增施矿质肥料调整作物Si/N营养比污水灌溉工矿企业生产经营活动中排放的废气、废水、废渣及汽车尾气等。工业场地污染主要原因沉降、流动、迁移、蓄积……自上世纪90年代起，我国城市产业结构调整。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，2001～2009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钢铁、冶金、化工等重污染企业及周边地区；油田、采矿区（有色金属、煤矿）及周边地区；精细化工、表面处理（酸洗、电镀）等集中工业园区;固体废物集中填埋、堆放、焚烧等场地及周边；废旧电子产品处置场、大型木材防腐处理场地;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2000~2005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610km2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/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。2010—2015年：1995年，中国国家基金委，科学院等开始资助土壤污染生物修复项目。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。1976—1990年：联邦德国科技部资助的土壤修复项目306个。1990—1996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年份关注度产业结构调整外资企业进入城市化快速发展土地资源紧缺快速发展启动阶段准备阶段关注阶段稳定发展？问题大量产生污染场地管理启动探索前进历程：国家主要政策文件环发[2008]48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[2007]87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[2008]208号）•杭州市：《杭州市清洁土壤行动方案的通知》（杭政函[2012]79号）•长沙市：《关于加强土壤污染防治工作的意见》（长政发[2012]39号）北京市已出台的技术规范•场地环境评价导则(DB11/T656-2009)•污染场地修复验收技术规范(DB11/T783-2011)•场地土壤环境风险评价筛选值(DB11/T811-2011)其他省市的技术规范•浙江省污染场地风险评估技术导则(DB33T892-2013)•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(HJ682-2014)•场地环境调查技术导则(HJ25.1-2014)•场地环境监测技术导则(HJ25.2-2014)•污染场地风险评估技术导则(HJ25.3-2014)•污染场地土壤修复技术导则(HJ25.4-2014)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2月19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4月24日修订通过“最新”政策及法规《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。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。《关于加强工业企业关停、搬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[2014]66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1/5的土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收集人员访谈现场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）化学修复物理修复化学清洗、超临界萃取、光化学降解、化学氧化、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、植物稳定生物修复植物修复土壤修复技术联合修复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低短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）①离子矿化工期较短、成本低②热处理成本很高③微生物、植物处理工期长④挖掘去除成本很高国内外常规修复技术应用1.原位：异位=49：512.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）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2019/10/1437土壤淋洗全景~4000m2去除土壤中混有的石块颗粒一级筛选——滚筒筛二级清洗——固液分离器三次分离清洗固液分离操作工程：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固定植物修复原理示意图土壤：~4000m2As:21~1600mg·kg-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法稳定化修复土壤先进理念：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与修复研究是当今环境科学新的生长点之一，倍受国内外环境科技工作者的重视。与大气、水体相比，土壤是一个复杂的物理、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、环境生物、环境毒理的规律与机制，可以通过土壤生态剖面加以观察、研究。土壤污染的控制与治理成为重要的科学问题。科学问题●生态系统的基本单元：具有SWP系统的整体性土-水-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土壤具有三个基本特征承接污染物的载体：负荷、容量净化污染物的活体：功能、强度肥力质量环境质量健康质量内涵安全生产土壤质量保证最大生产力最佳生物学质量不引发二次环境污染●质量、数量的双重性●多功能性50年代:土地资源开发利用提高生产研究60年代:水土保持，盐碱地改良土地环境资源保护研究污水灌田，施用农药土地环境污染研究70年代:区域性土壤环境评价及污染综合防治研究80年代:土壤环境背景容量及基准土壤--植物系统净化功能及其应用研究90年代:土地植物系统污染生物地球化学长期定位研究无公害农业及绿色食品生产技术应用技术研究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2000：土壤污染生态过程与生态安全污水灌溉研究污水灌溉地区水质、粮食和地下水评价矿物油、苯并（a）芘、重金属在土壤—植物系统迁移分布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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土壤环境重点污灌区石油化工区工矿开发区污染起始值污染标准单项指标综合指标区域土壤环境研究意义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土壤污染清洁技术土地利用与土地管理成果1973-1977年北京、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1979年13个省市主要农业土壤和主要作物9种元素背景值调查1986年29省市土壤背景值调查土壤环境背景研究意义制定土壤环境标准污染物排放、污泥和污水的农业利