论中国土壤污染现状及修复技术

论中国土壤污染现状及修复技术一、土壤修复（1）土壤修复的基本情况①土壤修复的定义、特点及分类土壤污染指人类生产、生活产生的废气、废水和固体废物向土壤系统排放后，当数量超过土壤自净能力时，会破坏土壤成分结构的平衡和土壤功能，乃至出现危害动植物和人体健康的现象。土壤污染按照污染成分可以划分为无机物污染和有机物污染。无机物污染包括酸、碱、重金属以及砷、硒等非金属化合物造成的污染；有机物污染包括农药、酚类、氰化物、石油、有机溶剂、合成洗涤剂等造成的污染。按照受污染土地的类型可以将土壤污染划分为工业场地污染、油气田污染、矿区污染和农田污染。按照污染源可以将土壤污染划分为工业污染、农业污染、生活污染以及其他污染。土壤修复则是指利用物理、化学或生物的方法转移、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。（2）我国土壤修复的发展状况①我国土壤污染现状我国对于土壤污染的关注起步较晚。为了调查中国土地污染的现状，原国家环保总局和国土资源部耗资10亿元联合启动了全国土壤污染状况及其预防措施的调查工作，特别是对农业用地的调查。2014年4月公布了初步调查结果，但对于我国土壤污染现状仍没有清晰而准确的认识，相关的土壤修复行业发展也是处于起步成长阶段。和欧美成熟的土壤污染修复治理体系相比，我国土壤修复行业有关体系急需建立和完善。a.工农业粗犷发展导致耕地土壤和城市场地污染问题我国工业和农业的粗犷式发展是造成土壤污染的主要原因。虽然我国工业和农业经历了快速的发展，但是并没有及时重视其污染物排放的监管和治理，从而使得土壤污染日益严重。从工业污染角度看，土壤无机污染物中的重金属污染主要来自于选矿厂、冶炼厂、铅蓄电池厂、氯碱厂等工业工厂的废物排放；非金属砷和硒污染主要来自农药和电子工业等；而土壤中的有机污染物主要来自于石油石化、煤化工、农药等行业。从农业土壤污染角度看，化肥的过度使用是造成土壤污染的主要原因。工农业迅速发展，由于相应环境监管与保护措施的缺失，各地普遍出现土壤污染问题，其中，尤以率先发展工业实现经济起飞的东部和中部较为发达地区为甚。我国严重土壤污染区320个，约548万公顷。从不同的土地类型来看，关数据显示，受重金属污染的耕地面积有近2,000万公顷，约占耕地总面积的五分之一；受矿区污染的土地面积达到200万公顷，石油污染的土地面积约有500万公顷，固体废弃物堆放污染土地约有5万公顷，由上述四类土壤污染估算面积相加可知，我国至少有近3,000万公顷的污染土地。b.耕地污染范围广，重金属污染严重全国受污染耕地1.5亿亩，占18亿亩耕地的8.3%，大部分为重金属污染。根据2013年12月公布的第二次全国土地调查结果，我国中重度污染耕地大体在5,000万亩左右，这部分耕地已经不能种植粮食。受此类污染的重点区域多是过去经济发展比较快、工业比较发达的东中部地区，长三角、珠三角、东北老工业基地。其中，珠三角地区部分城市有近40%的农田菜地土壤重金属污染超标，其中10%属于严重超标。耕地污染包括铬、铜、汞、砷等化学污染，且重金属为耕地土壤污染的主要构成。耕地土壤的重金属污染危害极大。c.城镇化进程中形成的城市场地污染严重场地污染指有工业厂区布局的土地上主要来自冶金、石化、化工、农药等工业行业的污染物排放导致的土壤污染。在工业化进程推进、城市用地调整过程中，工业迁出城市，形成了城市中较大规模受污染的遗留场地。我国对这一污染的关注开始较晚，直到2004年原国家环保总局才要求对工业搬迁遗留的城市污染场地进行监测和修复。目前这部分土壤污染形成了城市地区对土壤修复的主要需求。分析从2008年到2012年我国城市工业企业数量变化情况，可以看出虽然城市工业企业数量不断上升，但其中分布于市辖区的工业企业的比重在不断下降，表现出工业逐步从城市中迁出的情况。根据《中国环境统计年鉴》，2001年至2008年间我国关停并转迁企业数从6,611迅速增至22,488个。工业的迁出给城市留下了很多工业遗址，特别是发达地区的重污染行业遗留的工业场地，是城市土壤污染的主要组成部分。d.矿区污染不容忽视矿区污染是耕地污染和场地污染外，我国同样需要加以重视的土壤污染来源。矿区污染主要来自金属矿、煤矿开采中的污染，某些情况下，矿区附近的地下水污染也纳入矿区土壤污染范围之内。我国矿山污染问题虽不及耕地污染和城市场地污染备受关注，但其污染程度已开始受到关注。据中国环保网不完全统计，截至2008年底，我国113,108座矿山中，因为采矿活动而占用、破坏的土地面积高达332.5万公顷。e.全国土壤污染状况调查2005年4月至2013年12月，我国开展了首次全国土壤污染状况调查。调查范围为中华人民共和国境内（未含香港特别行政区、澳门特别行政区和台湾地区）的陆地国土，调查点位覆盖全部耕地，部分林地、草地、未利用地和建设用地，实际调查面积约630万平方公里。根据此次调查，基本掌握了全国土壤环境质量的总体状况：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%（点位超标率是指土壤超标点位的数量占调查点位总数量的比例。），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。②缺乏完善的土壤污染管理体系及政策法规支持我国当前土壤修复项目和资金大多数依赖于政府，土壤修复产业缺乏完善的盈利模式，目前仅有少数的商业化项目将土壤污染修复的成本负担交由土地开发商承担。土壤污染管理体系的缺失是我国当前行业发展的阻碍，具体体现在土壤污染本身具有一定的隐秘性、长期性，其责任不易确认，从而土壤修复成本当前主要由财政承担。我国土壤环境保护的相关规划一直在持续制定完善中，法规层面上仅有少数标准型文件，我国土壤修复行业在政策法规层面上的指导和监督较为缺失。③土壤修复发展不平衡目前，国内土壤修复行业仍处于起步成长阶段，多数试点项目为城市搬迁厂区的场地污染治理。以城市发展为目的的土壤污染修复具有较大发展潜力，因为其修复资金可以利用市场资源而不完全依赖政府。但这部分项目涉及面窄，土壤修复更具市场潜力的其他领域并未有效拓展，比如耕地、矿山修复市场。④土壤修复研发力度有待加强由于我国因城市工业迁移而造成的场地土壤污染问题十分严峻，所以适用于城市场地污染的修复技术在我国土壤修复市场中更受欢迎。在城市工业污染场地的修复过程中，城市这一特殊社会和地理环境对土壤修复提出了修复周期短、二次污染小、稳定性高、对土壤结构变动小等要求，根据这些要求可以选择适合城市工业污染场地的土壤修复技术，主要包括土壤气提/生物气提、化学氧化、植物修复、微生物修复、热处理、固化/稳定法、土壤淋洗等技术。我国土壤修复技术相对世界广泛应用的技术种类而言数量相对较少，且虽然部分企业正在同高校等科研机构联合进行土壤修复技术的研发创新以及产业化运用，但受到研发成本以及修复成本的制约，研发规模尚小。和欧美国家相比，我国土壤修复技术有待丰富和提高。⑤土壤修复资金需求大，目前主要依靠政府，融资渠道单一土壤修复的资金需求很大，一些国际经验中，比如荷兰2000年至2009年间土壤修复成本约为每年3.35亿欧元，其中政府投入约每年1.6亿欧元。根据欧洲环境署的估计，欧洲每年约有21.1亿欧元用于污染场地的修复及管理工作。美国仅2007年其超级基金项目就为场地污染花费了3.8亿美元用于土壤修复。资金是最大的难题。目前我国土壤修复项目资金多来源于政府或国家专项资金，同时涉及资金总量亿元以上的大规模项目较少，大多数项目为中小型规模。当前土壤修复项目融资渠道单一。二、常用土壤修复技术1、原位固化/稳定化技术原理：通过一定的机械力在原位向污染介质中添加固化剂/稳定化剂，在充分混合的基础上，使其与污染介质、污染物发生物理、化学作用，将污染土壤固封为结构完整的具有低渗透系数的固化体，或将污染物转化成化学性质不活泼形态，降低污染物在环境中的迁移和扩散。适用性：适用于污染土壤，可处理金属类、石棉、放射性物质、腐蚀性无机物、氰化物以及砷化合物等无机物;农药/除草剂、石油或多环芳烃类、多氯联苯类以及二噁英等有机化合物。不宜用于挥发性有机化合物，不适用于以污染物总量为验收目标的项目。2、异位固化/稳定化技术原理：向污染土壤中添加固化剂/稳定化剂，经充分混合，使其与污染介质、污染物发生物理、化学作用，将污染土壤固封为结构完整的具有低渗透系数的固化体，或将污染物转化成化学性质不活泼形态，降低污染物在环境中的迁移和扩散。适用性：适用于污染土壤。可处理金属类、石棉、放射性物质、腐蚀性无机物、氰化物以及砷化合物等无机物;农药/除草剂、石油或多环芳烃类、多氯联苯类以及二噁英等有机化合物。不适用于挥发性有机化合物和以污染物总量为验收目标的项目。当需要添加较多的固化/稳定剂时，对土壤的增容效应较大，会显著增加后续土壤处置费用。3、原位化学氧化/还原技术原理：通过向土壤或地下水的污染区域注入氧化剂或还原剂，通过氧化或还原作用，使土壤或地下水中的污染物转化为无毒或相对毒性较小的物质。常见的氧化剂包括高锰酸盐、过氧化氢、芬顿试剂、过硫酸盐和臭氧。常见的还原剂包括硫化氢、连二亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、多硫化钙、二价铁、零价铁等。适用性：适用于污染土壤和地下水。其中，化学氧化可处理石油烃、BTEX(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)、酚类、MTBE(甲基叔丁基醚)、含氯有机溶剂、多环芳烃、农药等大部分有机物;化学还原可处理重金属类(如六价铬)和氯代有机物等。受腐殖酸含量、还原性金属含量、土壤渗透性、pH值变化影响较大。4、异位化学氧化/还原技术原理：向污染土壤添加氧化剂或还原剂，通过氧化或还原作用，使土壤中的污染物转化为无毒或相对毒性较小的物质。常见的氧化剂包括高锰酸盐、过氧化氢、芬顿试剂、过硫酸盐和臭氧。常见的还原剂包括连二亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、多硫化钙、二价铁、零价铁等。适用性：适用于污染土壤。其中，化学氧化可处理石油烃、BTEX(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)、酚类、MTBE(甲基叔丁基醚)、含氯有机溶剂、多环芳烃、农药等大部分有机物;化学还原可处理重金属类(如六价铬)和氯代有机物等。异位化学氧化不适用于重金属污染土壤的修复，对于吸附性强、水溶性差的有机污染物应考虑必要的增溶、脱附方式;异位化学还原不适用于石油烃污染物的处理。5、异位热脱附技术原理：通过直接或间接加热，将污染土壤加热至目标污染物的沸点以上，通过控制系统温度和物料停留时间有选择地促使污染物气化挥发，使目标污染物与土壤颗粒分离、去除。适用性：适用于污染土壤。可处理挥发及半挥发性有机污染物(如石油烃、农药、多氯联苯)和汞。不适用于无机物污染土壤(汞除外)，也不适用于腐蚀性有机物、活性氧化剂和还原剂含量较高的土壤。6、异位土壤洗脱技术原理：采用物理分离或增效洗脱等手段，通过添加水或合适的增效剂，分离重污染土壤组分或使污染物从土壤相转移到液相，并有效地减少污染土壤的处理量，实现减量化。洗脱系统废水应处理去除污染物后回用或达标排放。适用性：适用于污染土壤。可处理重金属及半挥发性有机污染物、难挥发性有机污染物。不宜用于土壤细粒(粘/粉粒)含量高于25%的土壤。7、水泥窑协同处置技术原理：利用水泥回转窑内的高温、气体长时间停留、热容量大、热稳定性好、碱性环境、无废渣排放等特点，在生产水泥熟料的同时，焚烧固化处理污染土壤。适用性：适用于污染土壤，可处理有机污染物及重金属。不宜用于汞、砷、铅等重金属污染较重的土壤，由