土壤污染修复技术

土壤污染修复技术则是指采用化学、物理学和生物学的技术与方法以降低土壤中污染物的浓度、固定土壤污染物、将土壤污染物转化成为低毒或无毒物质、阻断土壤污染物在生态系统中的转移途径的技术总称。

目前，理论上可行的修复技术有植物修复技术、微生物修复技术、化学修复技术、物理修复技术和综合修复技术等几大类。部分修复技术，如可降解有机污染物和重金属污染土壤的修复等方面已进入现场应用阶段，并取得了较好的效果。对污染土壤实施修复阻断污染物进入食物链，防止对人体健康造成危害，促进土地资源保护和可持续发展具有重要意义

一、技术分类从不同角度，可以对土壤污染修复技术进行不同分类。

(一) 按修复土壤的位置分土壤污染修复技术可分为原位修复技术(insitu technologies)和异位修复技术(ex-situ technologies)。

原位修复技术指对未挖掘的土壤进行治理的过程，对土壤没有太大扰动。其优点是比较经济有效，就地对污染物进行降解和减毒。无需建设昂贵的地面环境工程基础设施和远程运输，操作维护较简单。此外，原位修复技术可以对深层次土壤污染进行修复。缺点是控制处理过程中产生的“三废”比较困难。

异位修复技术指对挖掘后的土壤进行修复的过程。异位修复分为原地(on site)处理和异地(off site)处理两种，原地处理指发生在原地的对挖掘出的土壤进行处理的过程，异地处理指将挖掘出的土壤运至另一地点进行处理的过程。其优点是对处理过程的条件控制较好、与污染物接触较好。容易控制处理过程中产生的“三废”的排放；缺点是在处理之前需要挖土和运输，会影响处理过的土壤的再使用且费用通常较高。

(二) 根据操作原理分类Adriano(1997)则将修复技术分为物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术。

物理修复技术和化学修复技术是利用污染物或污染介质的物理或化学特性，以破坏(如改变化学性质)、分离或同化污染物具有实施周期短、可用于处理各种污染物等优点。但均存在处理成本高，处理工程偏大的缺点。

微生物修复技术指利用微生物的代谢过程将土壤中的污染物转化为二氧化碳、水、脂肪酸和生物体等无毒物质的修复过程。植物修复技术是利用植物自身对污染物的吸收、固定、转化和积累功能，以及通过为根际微生物提供有利于修复进行的环境条件而促进污染物的微生物降解和无害化过程，从而实现对污染土壤的修复。微生物修复和植物修复均具有处理费用较低、可达到较高的清洁水平等优点，但均存在所需修复时间较长、受污染物类型限制等不足1。

二、选择原则根据土壤污染类型在选择土壤污染修复技术时必须考虑修复的目的、社会经济状况、修复技术的可行性等方面。就修复的目的而言，有的是为了使污染土壤能够在安全地被农业利用，而有的则是限制土壤污染物对其他环境组分(如水体和大气等)的污染，而不考虑修复后能否被农业利用。不同修复目的可选择的修复技术不同，就社会经济状况而言，有的修复工作可以在充足的经费支撑下进行，此时可供选择的修复技术比较多；有的修复工作只能在有限的经费支撑下进行。此时可供选择的修复技术就有限。土壤是一个高度复杂的体系，任何修复方案都必须根据当地的实际情况而制定，不可完全照搬其他国家、地区和其他土壤的修复方案。因此，在选择修复技术和制定修复方案时应该考虑如下原则：

(一) 因地制宜原则土壤污染修复技术的选择受到很多因素影响：环境条件、污染物来源和毒性、污染物目前和潜在的危害、土壤的物理化学性质、土地使用性质、修复的有效期、公众接受程度以及成本效益等。所以，在实际应用时要根据实际情况选择适合的技术方法。

(二) 可行性原则针对不同类型的污染土壤在选择修复方法时应考虑两方面可行性：经济可行性，应考虑污染地的实际情况和经济承担能力，花费不宜太高；技术可行性，所采用的技术必须可靠、可行，能达到预期的修复目的。

(三) 保护耕地原则我国地少人多。耕地资源紧缺，选择修复技术时，应充分考虑土壤的二次污染和持续利用问题，避免处理后土壤完全丧失生产能力，如玻璃化技术、热处理技术和固化技术等。

三、技术策略针对受重金属、农药、石油、POPs等中轻度污染的农业土壤，应选择能大面积应用的、廉价的、环境友好的生物修复技术和物化稳定技术，实现边修复边生产，以保障农村生态环境、农业生产环境和农民居住环境安全；针对工业企业搬迁的化工、冶炼等各类重污染场地土壤，应选择原位或异位的物理、化学及其联合修复工程技术，选择土壤-地下水一体化修复技术与设备，形成系统的场地土壤修复标准和技术规范，以保障人居环境安全和人群健康；针对各类矿区及尾矿污染土壤，应着力选择能控制生态退化与污染物扩散的生物稳定化与生态修复技术。将矿区边际土壤开发利用为植物固碳和生物质能源生产的基地，以保障矿区及周边生态环境安全和饮用水源2。

四、发展趋势(一) 向绿色的土壤生物修复技术发展

利用太阳能和自然植物资源的植物修复、土壤中高效专性微生物资源的微生物修复、土壤中不同营养层食物网的动物修复、基于监测的综合土壤生态功能的自然修复，将是21 世纪土壤环境修复科学技术研发的主要方向。农田耕地土壤污染的修复技术要求能原位地有效消除影响到粮食生产和农产品质量的微量有毒有害污染物，同时既不能破坏土壤肥力和生态环境功能，又不能导致二次污染的发生。发展绿色、安全、环境友好的土壤生物修复技术能满足这些需求，并能适用于大面积污染农地土壤的治理，具有技术和经济上的双重优势。从常规作物中筛选合适的修复品种，发展适用于不同土壤类型和条件的根际生态修复技术已成为一种趋势。应用生物工程技术如基因工程、酶工程、细胞工程等发展土壤生物修复技术，有利于提高治理速率与效率，具有应用前景。

(二) 从单项向联合、杂交的土壤综合修复技术发展

土壤中污染物种类多，复合污染普遍，污染组合类型复杂，污染程度与厚度差异大。地球表层的土壤类型多，其组成、性质、条件的空间分异明显。一些场地不仅污染范围大、不同性质的污染物复合、土壤与地下水同时受污染，而且修复后土壤再利用方式的空间规划要求不同。这样，单项修复技术往往很难达到修复目标，而发展协同联合的土壤综合修复模式就成为场地和农田土壤污染修复的研究方向。

(三) 从异位向原位的土壤修复技术发展

将污染土壤挖掘、转运、堆放、净化、再利用是一种经常采用的离场异位修复过程。这种异位修复不仅处理成本高，而且很难治理深层土壤及地下水均受污染的场地，不能修复建筑物下面的污染土壤或紧靠重要建筑物的污染场地。因而，发展多种原位修复技术以满足不同污染场地修复的需求就成为近年来的一种趋势。例如，原位蒸气浸提技术、原位固定-稳定化技术、原位生物修复技术、原位纳米零价铁还原技术等。另一趋势是发展基于监测的发挥土壤综合生态功能的原位自然修复。

(四) 基于环境功能修复材料的土壤修复技术发展

黏土矿物改性技术、催化剂催化技术、纳米材料与技术已经渗透到土壤环境和农业生产领域，并应用于污染土壤环境修复，例如利用纳米铁粉、氧化钛等去除污染土壤和地下水中的有机氯污染物。但是，目标土壤修复的环境功能材料的研制及其应用技术还刚刚起步，具有发展前景。但是，对这些物质在土壤中的分配、反应、行为、归趋及生态毒理等尚缺乏了解，对其环境安全性和生态健康风险还难以进行科学评估。基于环境功能修复材料的土壤修复技术的应用条件、长期效果、生态影响和环境风险有待回答。

(五) 基于设备化的快速场地污染土壤修复技术发展

土壤修复技术的应用在很大程度上依赖于修复设备和监测设备的支撑，设备化的修复技术是土壤修复走向市场化和产业化的基础。植物修复后的植物资源化利用、微生物修复的菌剂制备、有机污染土壤的热脱附或蒸气浸提、重金属污染土壤的淋洗或固化、稳定化、修复过程及修复后环境监测等等都需要设备。尤其是对城市工业遗留的污染场地，因其特殊位置和土地再开发利用的要求，需要快速、高效的物化修复技术与设备。开发与应用基于设备化的场地污染土壤的快速修复技术是一种发展趋势。一些新的物理和化学方法与技术在土壤环境修复领域的渗透与应用将会加快修复设备化的发展，例如，冷等离子体氧化技术可能是一种有前景的有机污染土壤修复技术（未发表资料），将带动新的修复设备研制。

(六) 向土壤修复决策支持系统发展

污染土壤修复决策支持系统是实施污染场地风险管理和修复技术快速筛选的工具。污染土壤修复技术筛选是一种多目标决策过程，需要综合考虑风险削减、环境效益与修复成本等要素。欧美许多土壤修复研究组织如CLARINET、EUGRIS、NATOPCCMS等针对污染场地管理和决策支持进行了系统研究和总结。一些辅助决策工具如文件导则、决策流程图、智能化软件系统等已陆续出台和开发，并在具体的场地修复过程中被采纳。基于风险的污染土壤修复后评估也是污染场地风险管理的重要环节，包括修复后污染物风险评估、修复基准及土壤环境质量评价等内容。土壤污染类型多种多样，污染场地错综复杂，需要发展场地针对性的污染土壤修复决策支持系统及后评估方法与技术。

五、土壤污染修复技术展望随着危害生态安全和人体健康的土壤污染问题日渐凸现，重金属、农药、持久性有机污染物和有机金属化合物等持久性有毒物质污染土壤的修复已成为土壤学界和环境学界的研究热点。发展适合的土壤污染与修复的风险评估理论与方法，以及发展能适合大规模应用的低成本污染土壤修复技术是当今国际性土壤修复研究和发展的趋势。

未来土壤污染修复的方向性研究主要可能同绕以下几方面开展：

(一) 场地土壤污染诊断、痕量毒害污染物鉴别及源解析，包括：土壤环境复合/混合污染的化学、生物学及生态毒理学诊断，土壤环境质量指标，新型痕量毒害污染物的监测和鉴别，污染源识别与解析途径和方法等。

(二) 污染场地、土壤污染风险表征和修复决策支持系统，包括：土壤污染物的形态和生物有效性，土壤污染的空间分布特征，不同土地利用方式下污染土壤的生态风险和健康风险评估，优先修复点位的确定方法，修复决策支持系统，“风险降低环境效益-成本”三位一体的评估模型等。

(三) 土壤污染修复的过程、机理及其管理，包括：土壤污染的生物修复、物理修复、化学修复及其联合修复等过程和机理，自然缓解修复过程和机理，修复过程的条件化、效应指示和评价标准，土壤修复原理与规范，土壤修复政策、法律和法规等。

(四) 土壤修复材料、关键技术和设备的开发、集成、示范和管理，包括：环境友好型土壤修复材料和制剂的研究方法、筛选、结构表征和功能指示，修复效果、稳定性及风险评估，修复后土壤资源综合管理，修复材料与生物修复资源的综合利用和安全处理，成套关键技术集成、示范和推广应用等。

(五) 研发绿色与环境友好的生物修复、联合修复、原位修复、基于环境功能修复材料的修复、基于设备化的快速场地修复、土壤修复决策支持系统及修复后评估等技术。在土壤污染机制研究和实际修复案例集成分析的基础上，逐步形成重金属、农药、POPs、放射性核素、生物性污染物、新兴污染物及其复合污染土壤的修复技术体系，建立土壤修复技术规范、评价标准和管理政策，以推动土壤环境修复技术的市场化和产业化发展，提升我国这一新兴产业在国际环境修复市场中的竞争力。

本词条内容贡献者为:

吴俊文 - 博士 - 厦门大学