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污染土壤修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展
土壤是人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是*、難以再生的自然資源，其管理使用的好壞直接決定著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成敗和人類(lèi)文明的興衰。近40年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和高強(qiáng)度的人類(lèi)活動(dòng)，土壤受污染面積不斷擴(kuò)大，危害越來(lái)越嚴(yán)重，影響到實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)改變了自然界原有狀況，為追求高產(chǎn)，導(dǎo)致化肥和農(nóng)藥大量使用，使土壤污染成為性的主要環(huán)境問(wèn)題之一。此外，工業(yè)生產(chǎn)、石油開(kāi)采、交通運(yùn)輸、畜禽養(yǎng)殖及居民生活等工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活過(guò)程中也會(huì)排出大量污染物，如多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯及重金屬等，使土壤污染進(jìn)一步加劇。
我國(guó)現(xiàn)有耕地約1.3億hm2，其中約0.2億hm2耕地受到不同程度的污染，由土壤污染導(dǎo)致的農(nóng)產(chǎn)品的生態(tài)安全問(wèn)題已不容忽視。由于土壤對(duì)環(huán)境污染具有匯的作用，土壤中有毒有害化學(xué)物質(zhì)通過(guò)大氣和水體傳遞，已危及人類(lèi)和動(dòng)物的生存繁衍與生命安全，土壤污染已成為性的主要環(huán)境問(wèn)題之一，引起了世界各國(guó)的高度重視。因此，開(kāi)展污染土壤修復(fù)活動(dòng)，對(duì)阻斷污染物進(jìn)入食物鏈，防止對(duì)人體健康造成危害，實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展是非常重要的?；诖?，本文就目前的污染土壤修復(fù)技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)綜述，以期為土壤污染修復(fù)研究提供一些參考。
1污染土壤的修復(fù)研究及其發(fā)展
污染土壤修復(fù)是指利用物理、化學(xué)或生物的方法，轉(zhuǎn)移、吸收、降解和轉(zhuǎn)化土壤中的污染物，使其濃度降低到可接受的水平，或?qū)⒂卸居泻ξ廴疚镛D(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)的過(guò)程。污染土壤修復(fù)的研究起步于20世紀(jì)70年代后期，在過(guò)去的將近40年的時(shí)間里，歐、美、日、澳等國(guó)制定了大量的土壤修復(fù)計(jì)劃，并投資研究了大量土壤修復(fù)技術(shù)與設(shè)備，積累了豐富的現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)技術(shù)與工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，成立了許多土壤修復(fù)公司和網(wǎng)絡(luò)組織，使土壤修復(fù)技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。
我國(guó)的污染土壤修復(fù)研究起步較晚，在“十五”期間才得到重視，隨后列入國(guó)家高技術(shù)研究規(guī)劃發(fā)展計(jì)劃，但研發(fā)水平和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)與美、英等發(fā)達(dá)國(guó)家存在很大差距。近年來(lái)，科學(xué)技術(shù)部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、環(huán)境保護(hù)部等部門(mén)有計(jì)劃地部署了一些土壤修復(fù)研究項(xiàng)目和專(zhuān)題，有力促進(jìn)和帶動(dòng)了土壤污染控制與土壤修復(fù)科學(xué)技術(shù)的研究與發(fā)展。期間，以土壤修復(fù)為主題的一系列學(xué)術(shù)活動(dòng)也為我國(guó)污染土壤修復(fù)技術(shù)的研究和發(fā)展起到了和推動(dòng)作用，土壤修復(fù)理論與技術(shù)成為土壤科學(xué)、環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域研究的新內(nèi)容。
2污染土壤修復(fù)技術(shù)
根據(jù)修復(fù)原理的不同，污染土壤修復(fù)可分為物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)3種類(lèi)型。目前，污染土壤修復(fù)技術(shù)研究和應(yīng)用已經(jīng)比較廣泛，包括冶金及化工等污染場(chǎng)地修復(fù)、農(nóng)田污染土壤修復(fù)、礦區(qū)污染修復(fù)及油田污染等的修復(fù)，由于不同污染的土壤類(lèi)型和性質(zhì)的不同，使用的修復(fù)手段也不*相同，并出現(xiàn)了一些修復(fù)技術(shù)手段的交叉融合使用。
2.1污染土壤物理修復(fù)技術(shù)
物理修復(fù)是指通過(guò)各種物理過(guò)程將污染物從污染土壤中去除或分離的技術(shù)。其中熱處理技術(shù)是應(yīng)用于場(chǎng)地土壤有機(jī)物污染去除的主要物理修復(fù)技術(shù)，常用的包括土壤蒸氣浸提、微波加熱、熱脫附等技術(shù)。
2.1.1熱脫附技術(shù)
熱脫附技術(shù)是指通過(guò)直接或間接的熱交換，加熱土壤中有機(jī)污染組分到足夠高的溫度，使其蒸發(fā)并與土壤介質(zhì)相分離的過(guò)程。熱脫附技術(shù)具有污染物處理范圍寬、設(shè)備可移動(dòng)、修復(fù)后土壤可再利用等優(yōu)點(diǎn)，特別是對(duì)PCBs等含氯有機(jī)污染物，非氧化燃燒的處理方式可以顯著減少二噁英的生成。目前，歐美國(guó)家已將土壤熱脫附技術(shù)工程化，廣泛應(yīng)用于高濃度污染場(chǎng)地的有機(jī)物污染土壤的離位或原位修復(fù)，但是諸如相關(guān)設(shè)備價(jià)格昂貴、脫附時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、處理成本過(guò)高等問(wèn)題尚未得到很好解決，限制了熱脫附技術(shù)在持久性有機(jī)物污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用。
2.1.2土壤蒸氣浸提技術(shù)
土壤蒸氣浸提技術(shù)是能有效去除土壤中揮發(fā)性有機(jī)污染物（VOCs）的一種原位修復(fù)技術(shù)。該技術(shù)是將新鮮空氣通過(guò)注射井注入污染區(qū)域，利用真空泵產(chǎn)生負(fù)壓，空氣流經(jīng)污染區(qū)域時(shí)，解吸并夾帶土壤孔隙中的VOCs經(jīng)由抽取井流回地上；抽取出的氣體在地上經(jīng)過(guò)活性炭吸附法以及生物處理法等凈化處理，可排放到大氣中或重新注入地下循環(huán)使用。該方法具有成本低、可操作性強(qiáng)、可采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、處理有機(jī)物的范圍寬、不破壞土壤結(jié)構(gòu)和不引起二次污染等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用該方法可使苯系物等輕組分石油烴類(lèi)污染物的去除率達(dá)90%。
2.1.3超聲/微波加熱技術(shù)
超聲/微波加熱技術(shù)是利用超聲空化現(xiàn)象所產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)、熱效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)對(duì)污染物進(jìn)行物理解吸、絮凝沉淀和化學(xué)氧化作用，從而使污染物從土壤顆粒上解吸，并在液相中被氧化降解成CO2和H2O或環(huán)境易降解的小分子化合。Song等研究表明，超聲波不僅能對(duì)土壤有機(jī)污染物進(jìn)行物理解吸，還能通過(guò)氧化作用將有機(jī)污染物*清除。張文等用超聲波凈化石油污染土壤，結(jié)果表明，超聲波技術(shù)可有效修復(fù)石油污染土壤。
2.2污染土壤化學(xué)修復(fù)技術(shù)
污染土壤的化學(xué)修復(fù)技術(shù)發(fā)展較早，主要有土壤固化—穩(wěn)定化技術(shù)、淋洗技術(shù)、氧化—還原技術(shù)、光催化降解技術(shù)和電動(dòng)力學(xué)修復(fù)技術(shù)等。
2.2.1固定/穩(wěn)定化技術(shù)
固定/穩(wěn)定化技術(shù)是指將污染物固定在土壤中，使其長(zhǎng)期處于穩(wěn)定狀態(tài)，防止或降低污染土壤釋放有害化學(xué)物質(zhì)的修復(fù)技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)將特殊添加劑與污染土壤相混合，利用化學(xué)、物理或熱力學(xué)過(guò)程來(lái)降低污染物的物理、化學(xué)溶解性或在環(huán)境中的活潑性。該處理技術(shù)的費(fèi)用比較低廉，對(duì)一些非敏感區(qū)的污染土壤可大大降低場(chǎng)地污染治理成本。常用的固化/穩(wěn)定劑有飛灰、石灰、瀝青和硅酸鹽水泥等，其中水泥應(yīng)用，上已有利用水泥固化/穩(wěn)定化處理有機(jī)與無(wú)機(jī)污染土壤的報(bào)道。
固定/穩(wěn)定化技術(shù)可以處理多種復(fù)雜金屬?gòu)U棄物，形成的固體毒性低，穩(wěn)定性強(qiáng)，處置費(fèi)用也較低，但其所需的儀器設(shè)備較多，如螺旋轉(zhuǎn)井、混合設(shè)備、集塵系統(tǒng)等。另外，污染物埋藏深度、土壤PH值和有機(jī)質(zhì)含量等都會(huì)在一定程度上影響該技術(shù)的應(yīng)用及有效性的發(fā)揮。
固化/穩(wěn)定化技術(shù)在美國(guó)處理各類(lèi)污染物已有40多年的歷史，有30%已完成的美國(guó)超級(jí)資助項(xiàng)目是用于污染源控制的，平均運(yùn)行時(shí)間約為1個(gè)月，比其他修復(fù)技術(shù)（如土壤蒸氣提取、堆肥等）的運(yùn)行時(shí)間短許多。固化/穩(wěn)定化技術(shù)也應(yīng)用于我國(guó)部分重金屬污染土壤和鉻渣清理后的堆場(chǎng)的修復(fù)，獲得了較好效果。
2.2.2淋洗/浸提技術(shù)
淋洗/浸提是將水或含有沖洗助劑的水溶液、酸/堿溶液、絡(luò)合劑或表面活性劑等淋洗劑注入到污染土壤或沉積物中，洗脫土壤中的污染物的過(guò)程。淋洗的廢水經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)排放，處理后的土壤可以再安全利用。這種離位修復(fù)技術(shù)在多個(gè)國(guó)家已被工程化應(yīng)用于修復(fù)重金屬污染或多污染物混合污染介質(zhì)的處理。
同其他修復(fù)技術(shù)相比，淋洗/浸提技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于其可用來(lái)處理難以從土壤中去除的有機(jī)污染物，如PCBs、油脂類(lèi)等易于吸附或黏附在土壤中的物質(zhì)，溶劑浸提技術(shù)可輕易去除該類(lèi)土壤污染物。該技術(shù)用水較多，修復(fù)場(chǎng)地要求靠近水源，需要處理廢水而增加成本。研發(fā)、專(zhuān)性的表面增溶劑、提高修復(fù)效率，降低設(shè)備與污水處理費(fèi)用、防止二次污染等是該技術(shù)領(lǐng)域重要的研究課題。
2.2.3化學(xué)氧化—還原技術(shù)
化學(xué)氧化—還原技術(shù)是通過(guò)向土壤中投加化學(xué)氧化劑（Fenton試劑、臭氧、H2O2、KMnO4等）或還原劑（SO2、FeO、氣態(tài)H2S等），使其與污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)凈化土壤的目的?；瘜W(xué)氧化法可用于土壤和地下水同時(shí)被有機(jī)污染物污染的修復(fù)。
運(yùn)用化學(xué)還原法修復(fù)對(duì)還原作用敏感的有機(jī)污染物是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。例如，納米級(jí)粉末零價(jià)鐵的強(qiáng)脫氯作用已被接受和運(yùn)用于土壤與地下水的修復(fù)。但是，目前零價(jià)鐵還原脫氯降解含氯有機(jī)化合物技術(shù)的應(yīng)用還存在諸如鐵表面活性的鈍化、被土壤吸附產(chǎn)生聚合失效等問(wèn)題，需要開(kāi)發(fā)新的催化劑和表面激活技術(shù)。