關于重金屬污染土壤修復技術的思考

任雪菲

（航天凱天環保科技股份有限公司，長沙 410100）

引言

從2014年《全國土壤污染調查公報》的公布到2018年《土壤污染防治法》《農用地和建設用地 土壤環境質量標準》的相繼出臺，我國土壤防治體系逐步完善。“十三五”期間，土壤修復市場將逐步打開，涉及礦山修復、耕地修復、場地修復領域。污染場地調查與評價（采樣、監測、評估）、項目設計與施工、監理等全產業鏈，涉及土壤環境監測、土壤修復產品及技術、土壤修復設備等方面。未來的土壤修復產業發展將從商業模式、修復成本出發，更加聚焦于實用性修復產品及技術的聯合使用及不斷優化，確保土壤修復效果的長效性，保障安全的人居環境及食品安全。

1 國內土壤污染現狀

土壤污染是指由于人類活動致使污染物進入土壤并累積到一定程度，引起土壤環境質量惡化的現象。2014年，原環境保護部和原國土資源部聯合發布的《全國土壤污染調查公報》顯示：全國土壤環境狀況總體不容樂觀，部分地區土壤污染較重，耕地土壤環境質量堪憂，工礦業廢棄地土壤環境問題突出。全國土壤總的點位超標率為16.1%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點位超標比例分別為11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。土壤鎘超標率為7.0%。耕地點位超標率為19.4%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點位比例分別為13.7%、2.8%、1.8%和1.1%[1]。2013年至2018年以來，土壤污染事件頻發，社會對土壤污染及修復治理的關注度不斷增加。

2 土壤環保政策法規標準的演變

2013年以來，土壤修復立法進程加快，管理體系逐漸完善。2014年7月1日，原環境保護部出臺《場地環境調查技術導則》（HJ 25.1—2014）、《場地環境監測技術導則》（HJ 25.2—2014）、《污染場地風險評估技術導則》（HJ 25.3—2014）、《污染場地土壤修復技術導則》（HJ 25.4—2014）。2016年5月31日，國務院發布《土壤污染防治行動計劃》，提出了農用地分類管理。隨后全國各地市相繼出臺地方《土壤污染防治工作方案》。2016年7月21日，財政部、原環境保護部發布《土壤污染防治專項資金管理辦法》。2016年12月27日，原環境保護部發布《污染地塊土壤環境管理辦法（試行）》。2016年12月25日，《中華人民共和國環境保護稅法》通過，自2018年1月1日起施行。2017年11月，原農業部生態總站就《耕地污染治理驗收技術規范（征求意見稿）》征求意見。2018年5月3日，生態環境部出臺《工礦用地土壤環境管理辦法（試行）》。2018年8月31日，十三屆全國人大常委會第五次會議全票通過了《土壤污染防治法》，將于2019年1月1日起施行。

《土壤環境質量標準》（GB 15618—1995）為土壤環境建立了三個等級標準，但已不能滿足現今土壤環境管理的需要，為了更有效地保護土壤環境質量，管控土壤污染風險，生態環境部于2018年6月28日印發了《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）》《土壤環境質量 建設用地土壤污染風險管控標準（試行）》（自2018年8月1日起實施），提出了風險篩選值和風險管制值，科學指導農用地和建設用地的安全利用。原湖南省環保廳和省質量技術監督局發布地方標準《重金屬污染場地土壤修復標準》（DB43/T 1165—2016），自2016年5月29日起實施。原重慶市環保局出臺《污染場地治理修復驗收評估技術導則》（DB50/T 724—2016），自2017年1月1日起實施。

截至目前，我國的土壤污染防治政策法規體系基本健全。從土壤調查公報到土壤污染防治法和土壤環境質量標準，土壤政策逐步完善，執行標準更加嚴格，中央財政對土壤修復的支持力度逐漸加強，土壤修復行業將迎來飛躍式發展。

3 土壤修復實例

土壤修復是為改良土壤性質、改善土壤環境而采取的一系列物理、化學、生物的有效措施，使其恢復生產能力或其他利用性質。以下例舉幾個農用地修復、工業污染場地修復的實例。

3.1 農用地鎘污染修復產品研發試驗

選用湖南某鎘超標稻田土壤，土壤類型是紅壤，屬重度污染，主要污染因子是鎘，土壤pH值4.0～5.0。選用堿性材料、黏土礦物、生物質炭三種修復材料進行水稻盆栽試驗。試驗發現，幾種修復材料均能有效降低稻米的鎘含量，其降低效果的優先順序為堿性材料、黏土礦物、生物質炭，對稻米產量無明顯影響。此研發試驗為后續田間小區試驗提供了有效支撐。

堿性材料通過提高酸性土壤的pH值，降低土壤中重金屬的活性，從而降低水稻對土壤中重金屬的吸收[2、3]。礦物穩定化法是抑制重金屬溶出到傳播介質中，從而達到土壤修復效果的一種原位修復技術。黏土礦物可以改變重金屬在土壤中的存在形態，吸附重金屬，降低重金屬的遷移性和生物毒性，減少水稻對重金屬的吸收。黏土礦物具有吸附重金屬陽離子的能力，屬于環境友好型的修復技術[4、5]。生物質炭由于其比表面積大和離子交換能力強，可吸附固定污染土壤中的金屬。其本身是一種堿性材料，可以提高土壤的pH值，降低土壤中重金屬的遷移性。其中的含氧官能團也可與金屬離子結合，有效固定土壤中的重金屬[6、7]。還可以增加有效態P、K、Ca的釋放，提高土壤的肥力，促進水稻增產。生物質炭是一種高效、環境友好的綠色環境吸附劑，可以進行推廣應用。

3.2 某鉻污染場地修復中試示范

以某鉻污染場地土壤為研究對象，主要污染因子是鉻。選用亞鐵鹽類、硫化物類、礦物類材料進行室內固化穩定化小試研究，亞鐵鹽類投加比例為1%～5%時，總鉻浸出濃度降低40%～60%，六價鉻浸出濃度降幅達到70%～90%。硫化物類投加比例0.5%～2%時，總鉻浸出濃度降低50%～60%，六價鉻浸出濃度降幅達到30%～50%。礦物類投加比例為2%～10%時，總鉻浸出濃度降低50%～85%，六價鉻浸出濃度降幅達到30%～80%。此研究為中試示范修復劑選用及其用量、環境影響因素提供基礎支撐。在某鉻污染場地中試中，采用“原位淋洗化學還原-固化穩定化”組合技術，設置注入井和抽出井，利用高壓旋噴鉆將修復藥劑注入，穩定一周以后，修復后土壤六價鉻浸出含量低于修復標準，即0.75mg/kg（敏感用地風險控制值）。

3.3 某稻田重金屬污染修復新技術田間示范

土壤類型為紅壤、呈酸性、pH值4.5～6.0。主要污染因子是鎘，總鎘含量在0.6～1.0mg/kg。采用土壤洗脫+重金屬吸附穩定化技術工藝，輔助正常水分肥料田間管理[8、9]。具體操作是將田間蓄水20～30cm深，添加一種提取劑，水田正常翻耕，保證提取劑與泥水混合充分，靜置12～24h后，添加Fe系粉狀藥劑，正常翻耕，保持田間水深20～30cm，靜置3～5天后進行正常插秧耕作，后期正常管理。通過土壤洗脫+重金屬吸附穩定化技術示范，示范區域稻米鎘降低45%～55%。進一步研究發現，添加Fe系粉狀藥劑后，若添加“排水-灌水”工藝，稻米鎘降低50%～70%，滿足國家《糧食衛生標準》。

3.4 某稻田重金屬污染修復新產品推廣應用

土壤類型為紅壤、呈酸性、pH值4.5～6.5。主要污染因子是鎘，總鎘含量約0.70mg/kg。采用一種改性多孔納米材料作為修復劑，正常翻耕耕作與田間管理，可以有效降低土壤中重金屬的遷移。通過一年兩季的示范檢測，稻米中鎘降低50%～85%，水稻畝產增產4%～8%。由于示范推廣的年限不長，未來還需對其效果的長效性進行監測，對過程環境進行風險評估。納米材料作為一種新型的環境修復材料，由于其具有比表面積大和特殊的多孔結構，可吸附土壤中的活性重金屬并形成穩定的礦物形態，減少水稻對土壤中重金屬的吸收。改性的納米材料由于其表面的特征官能團，可與土壤中重金屬離子結合形成穩定的共價鍵，降低作物對土壤中重金屬的吸收。

4 土壤原位修復實用性技術淺析

由于土壤污染的隱蔽性，土壤環境的復雜性，土壤治理難且周期長，有些污染場地的位置特殊，異地轉移修復的環境風險大，尤其對于農用地，目前大部分重金屬污染土壤修復仍是基于原位修復。而且由于土壤修復技術規模化應用不夠廣，缺乏持久性監測研究，加之土壤性質的復雜性和影響因素的多樣性，難以建立普適的土壤修復技術。對于具體的污染地塊和污染情況，要因地制宜地選用土壤修復技術，甚至是多種修復技術的聯合，確保土壤修復的效果。

土壤修復技術主要分為：物理修復、化學修復、生物修復、礦物法修復，對于農用地修復還有農業措施修復（如耕作制度調整、水分管理、品種選用、肥力調控等）。對于重金屬污染場地修復，目前應用較廣泛且成熟的是固化穩定化修復技術。對于鉻污染場地，可采用原位化學還原+固化穩定化技術組合工藝。對于不同的污染場地，固化穩定化修復劑的研發及應用影響因子研究還需進一步深入。對于農用地重金屬污染修復，根據其污染程度（輕度、中度、重度）的差異，對于中輕度污染，可采用單一修復劑或多種修復劑聯合的穩定化技術。結合小試研究、田間示范及規模化推廣研究，堿性材料、黏土礦物類、生物質炭類，還有改性多孔型納米材料均可作為原位穩定化重金屬的土壤修復劑。但對于具體污染地塊的持久性應用還需進一步跟蹤研究。對于土壤洗脫+重金屬吸附穩定化技術工藝，提取劑和穩定化劑的使用方法及劑量在具體的污染田塊中很關鍵，對于操作步驟需謹慎把握及優化。不論針對哪種污染場地和污染物，對于修復劑和修復技術工藝都可以建立成體系，但需因地制宜地制定相應詳細的技術方案，嚴格注重過程管控，保證修復效果的持久性和安全性。

5 結語

土壤污染防治任重道遠，隨著法規標準、評價體系的逐步完善，未來的土壤修復會更加規范，修復效果檢驗標準會更加嚴格。為推動土壤修復行業發展，企事業單位在土壤修復項目中要開展多樣化土壤修復商業模式的探索實踐，以第三方治理和PPP模式為核心，開展墊資修復模式、修復+開發+移交模式、修復+開發+擁有模式、受讓+修復+轉讓模式等的實踐。

對于土壤修復技術的發展，建議：1）加強土壤修復技術的基礎性研究創新，尤其是加強修復技術影響因子的探究，提高修復效果的效率和保障修復效果的持久性；2）開展修復技術體系的建立，多種修復技術合成工藝的研究與應用，多種修復技術的聯用或集成將是未來土壤修復的發展趨勢；3）建立有效的過程管控環境風險評價和修復效果的評價體系。更需要專業人員參與到土壤修復的踐行中。