污染場地土壤修復技術與修復效果評價

董晉明

(長治市環境監督管理中心，山西 長治 046000)

目前，我國正全面推進凈土保衛戰，全面實施土壤污染防治行動計劃，2020年底前，編制完成耕地土壤環境質量分類清單。由此推斷，國家進一步計劃可能就是針對清單，全面實行分類地的土壤管理與修復工作。

污染地塊土壤修復，指的是通過現代化人工技術手段，開展污染地塊土壤調查、評估、風險管控以及效果評估的工作，使土壤得到生態功能改善或者可再次利用的效果，對于暫時不能修復的地塊進行風險管控，以保障人體健康和促進土地資源可持續利用。本文歸納了當前不同污染地塊的修復技術和評價效果，并針對性地提出了土壤修復工作中目前存有的問題及研究展望。

1 污染土壤修復標準

污染土壤修復標準，指土壤環境中污染物的濃度，經過土壤修復或不同清潔技術，降低到不對人體健康、生態環境系統構成威脅的程度水平。

1.1 土壤修復基準與影響因素

污染土壤修復基準，反映了在嚴重污染、突發事件狀態下，土壤環境系統恢復自然生態功能的過程中，污染物急性、亞急性毒性(環境污染物在一定周期內一次或多次作用，導致人或生物機體損害)的危害與作用，主要制定標準受以下三方面影響[1]：

1) 土壤背景值。一般指在無人類活動影響下土壤的基本狀態，背景值會隨土壤類型有明顯的差異性，是一個相對的背景值。故制定土壤修復標準，應充分考慮各區域背景值不同及特殊情況，盡可能縮減污染土壤修復標準的普遍適用范圍。

2) 儀器檢測水平。制定污染土壤修復標準，要開發適宜的分析技術、研制標準的分析方法，要根據儀器研發檢測水平的發展，適當地進行目標調整，以達到準確鑒別典型污染物，準確測定低污染水平污染物的水平。

3) 修復技術水平。制定污染土壤修復標準，應隨技術水平的發展，并基于現有污染土壤修復技術水平，適時地提高標準要求。盡管目前我國污染土壤修復技術日新月異，但仍不能滿足人類美好健康生活對生態系統中土壤環境質量的嚴格要求。

1.2 土壤修復的新規范標準

為保障人類居住環境安全，促進土地資源可持續利用，2018年以前，現行頒布的與土壤污染修復相關的標準(僅國家標準和行業標準)，共63項[2]。2018年至2019年當前，全國人大常委會與生態環境部先后頒布了各類有關防治污染的新標準文件，詳見第196頁表1。

2 土壤修復技術

土壤污染按污染場地基本可以劃分為：農田土壤污染、石油土壤污染、工礦業場地污染3種，主要污染物包括重金屬污染物、有機物污染物、病原性污染與放射性污染物4類，而土壤修復技術，可以按修復原理分為物理修復、化學修復、生物修復、聯合修復技術4種。

2.1 農田污染土壤修復技術

我國農田土壤污染主要表現在重金屬污染(主要受關注污染物為Hg、Cd、As、Pb、Cr等)以及化肥農藥施用不當引起的污染(較為嚴重的有重金屬、病原菌、抗生素、激素及其他有機污染物等)[3]。在農田土壤重金屬污染修復工程中，主要有工程措施、農藝調控措施、化學措施技術以及植物措施四大類應用較廣的修復技術[4-9]，不同技術適用對象與方法不同，詳見表2。

表1 土壤修復的技術規范標準

表2 我國農田污染土壤修復主要應用的技術

2.2 石油污染土壤修復技術

石油污染土壤污染物物主要包含碳氫化合物、鹵代烴、其他組分(含氧、氮、硫化合物等)，石油污染土壤的特點是范圍廣、體系復雜、危害性大、治理難度大、治理周期長等。在土壤石油污染修復工程中，較為成熟的技術包括生物修復、物理修復、化學修復三大類[10-14]，詳見表3。

表3 我國土壤石油污染修復主要應用技術

2.3 工礦業場地污染修復技術

我國工礦業場地土壤污染的主要污染物是重金屬污染、不同有機污染物的復合污染、重金屬與有機污染物的復合污染等。各種污染物之間的相互作用，會造成相關土壤環境與地下水環境發生變化，給工業場地的修復造成了嚴重的困難。適用于修復工礦業土壤復合類污染技術主要有植物與微生物修復技術，詳見表2、表3，物理修復、化學修復[15-18]詳見表4。

表4 我國工礦業污染土壤修復主要應用的技術

2.4 其他新型土壤修復技術

1) 微波修復技術。微波加熱被污染土壤，通過揮發、分解、固定化的手段使土壤中的污染物收集、破壞或固定，屬于熱修復技術范疇。較傳統熱修復技術有能量損失小、加熱速度快的優點，但異位修復成本較高，而原位修復時需要不同添加劑作為吸波材料加強修復效果[19]。

2) 陰燃技術。陰燃技術(STAR)屬于熱修復技術范疇，通過向污染土層中注入空氣，在低能狀態下點火引起污染物的慢性自持燃燒，然后利用污染物自身的燃燒熱能引發周邊污染區域的持續燃燒。該技術可以原位或異位處理，但要求土壤必須具有足夠的透氣性[20]。

3) 納米材料修復技術。納米材料修復土壤，主要利用納米材料的吸附與氧化還原等一系列反應，降解有機物。常用納米材料主要有金屬類納米材料、納米光催化劑材料、聚合類納米材料、碳基納米材料等[21-23]。但在降解有機污染物的過程中，因納米材料的高表面活性，導致其發生團聚與鈍化現象。具體表現為：在土壤介質中，納米材料的穩定性、反應活性以及遷移能力發生變化，目前對于原位污染土壤的實施較少。

3 土壤修復效果評價

評定污染土壤修復效果，是土壤修復工程不可缺少的定論環節。目前，我國土壤修復百業待興，土壤修復標準及評價體系及修復效果評估的研究較少，評價方法主要包括4種：殘留污染分析法、風險評估法、生態毒性評價、物理學評價。

1) 殘留污染分析法。通過對目標污染物，場地內的殘留量監測，分析檢測結果，并與修復目標值對比，參考技術標準評價修復效果，其評價結果最為直觀。《污染地塊風險管控與土壤修復效果評估技術導則》中第7.1.2節明確指出，原位與異位修復后，土壤樣品可采用逐一對比法，結合t檢驗與統計分析法，通過與土壤修復評估標準值對比，評價土壤修復效果。但其缺點是，目標場地復合污染物存在時，污染物間的拮抗、相加等作用，使毒性發生變化，最終可能影響評定結果[24]。

2) 污染場地健康風險評估。通過剖析污染場地中，污染物對人群的主要暴露途徑，評估人體健康發生致癌風險或污染物危害水平，分為人體健康風險評估與生態風險評估兩類。《生態環境損害鑒定評估技術指南土壤與地下水》規定，根據恢復目標，分別對基本恢復、補償性恢復、補充性恢復的效果進行評估，恢復效果評估標準參照標準9.1章節。

3) 生物毒性測試法。以土壤中污染物濃度的變化以及生物生長變化，反映污染物對生物的毒性效應效果，來評價土壤修復效果。主要評價方法有生物毒性法、微生物毒性法以及土壤酶水平法[24-26]，詳細評價方法見第198頁表5。

4) 物理評價法。土體污染后，其工程性狀會發生明顯改變，可根據污染土體工程性質改變的程度，初步測評污染場地土體，常用的方法有無側限抗壓強度試驗與滲透性試驗，適用于應用固化/穩定化技術的修復效果評價[27]。

4 討論與展望

1) 本文結合前人的研究，系統地闡述了土壤修復的標準以及國家最新發布的規范標準，并針對我國污染地塊類型不同的分類列舉了農田耕地、石油污染土壤、以及工礦業場地土壤污染的修復技術，并評價了不同技術的實用性以及優缺點。同時，本文簡要闡釋了土壤修復后效果評價方法，最后，針對性地指出了我國土壤修復中存在的問題，提出了部分發展建議。

表5 生物毒性測試技術

2) 土壤污染存在隱蔽性、潛伏性和長期性的特點，結合我國土壤修復發展現狀分析，土壤修復中主要存在以下問題：a) 多元化、生態環保化、資源再利用化的修復技術發展迫在眉睫；b) 缺乏生態系統綜合管理理念，不同環境要素要協同綜合修復，防止二次污染[28]；c) 修復資金的來源和保障機制不明確，致修復工作質量無法得到有效提升；d) 污染地塊外運土壤的監督管理，第三方調查、評估機構的監管等缺乏明確規定。

3) 污染土壤修復是一項復雜、耗時、耗資的巨大工程，我國在污染土地修復過程中也越來越重視風險評估[29]，搭建基于大數據、物聯網與互聯網背景下的土地修復決策支持系統勢在必行。同時，我國土壤修復的發展將更趨于開展多元化、經濟適用、易推廣的綠色修復技術，生物修復技術、基因工程和酶學修復技術、聯合修復技術和復合材料修復技術研究也將是解決我國復雜性污染土壤修復的重點研發技術。