城市土壤污染問題及修復(fù)技術(shù)研究

馬 俊

（靖江市天誠環(huán)保事務(wù)所有限公司 江蘇靖江 214523）

引言

工業(yè)化和城市化建設(shè)大大加快了城市化進(jìn)程，使土地需求量逐年增大，土壤污染問題也成為了城市化進(jìn)程中一大頑疾，對于城市人們而言，城市土壤是其從事各項活動的基礎(chǔ)，是不可或缺的，如果土壤被污染而不加以治理，會影響到整個城市的生態(tài)系統(tǒng)，從而給人們的生活空間和可持續(xù)發(fā)展帶來不良影響。針對這一問題，必須要對其進(jìn)行修復(fù)，采用先進(jìn)的土壤修復(fù)技術(shù)盡量還原土壤。

1 城市土壤污染問題概述

1.1 城市土壤污染現(xiàn)狀

城市土壤污染情況總體比較復(fù)雜，特別是重金屬污染的比重相當(dāng)高。在過去的一段時間里，我國工業(yè)生產(chǎn)模式比較粗獷，這給城市土壤帶來了嚴(yán)重的問題。相關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，城市土壤中重金屬污染物的含量比鄉(xiāng)村地區(qū)要高得多。以往的城市發(fā)展對于大型工廠的依賴度非常高，因此有部分礦產(chǎn)加工企業(yè)、塑料制造企業(yè)會將工廠選址定在城市周邊，甚至有部分工廠就位于城市內(nèi)，但缺乏生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識，同時治理技術(shù)也不先進(jìn)，一些工廠產(chǎn)生的廢渣便以掩埋的方式進(jìn)行處理，使土壤遭受污染。隨著城市中汽車數(shù)量的越來越多，汽車尾氣排放所造成的的污染也會以多種形式進(jìn)入到土壤中，同樣也形成了不可逆的土壤污染。

1.2 城市土壤污染的特點

城市土壤污染與其他污染差異明顯，有著較強(qiáng)的潛伏性、隱蔽性和累積性特點[1]，治理的難度非常大。城市土壤污染的成因?qū)е略趯ζ溥M(jìn)行治理時必須要采取有針對性的策略。在過去很長一段時間里，人們對于城市建設(shè)抱有非常高的熱情，對于環(huán)境綜合治理則缺乏關(guān)注，這也就使得污染物得以在城市土壤中長時間留存，造成的破壞也在累加，治理難度不斷提升。針對一些快速城市化的地區(qū)，居民生產(chǎn)生活水平雖得到快速提升，但發(fā)展過程中卻存在著在原有廠礦基礎(chǔ)上興建生產(chǎn)生活措施的情況，并且在工程項目建設(shè)前未對該區(qū)域的土壤質(zhì)量情況進(jìn)行深入的分析和了解。城市化的加快使得建筑結(jié)構(gòu)的數(shù)量大量增加，而部分建筑會對土壤自凈能力造成影響，加之部分建筑帶有有害物質(zhì)，因此會進(jìn)一步加劇該區(qū)域的土壤污染，這種惡性循環(huán)并非個例，在某些城市是現(xiàn)實存在的，給后續(xù)的土壤修復(fù)和治理工作帶來了巨大的難題。

2 城市污染土壤修復(fù)技術(shù)分析

2.1 按處置場所分類

根據(jù)處置場所對土壤修復(fù)技術(shù)進(jìn)行分類，可分為以下兩種：原位修復(fù)技術(shù)和異位修復(fù)技術(shù)。土壤的原位修復(fù)技術(shù)是指通過人為干預(yù)的方式對已經(jīng)污染的土壤進(jìn)行修復(fù)，而異位修復(fù)技術(shù)是指對污染土壤進(jìn)行轉(zhuǎn)移，將其運至其他地方進(jìn)行修復(fù)。其具體特點如表1。

表1 土壤原位修復(fù)與異位修復(fù)技術(shù)比較

2.2 按處理原理分類

根據(jù)處理對土壤修復(fù)技術(shù)進(jìn)行分類，可分為以下三種：即生物修復(fù)、物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)。

2.2.1 生物修復(fù)技術(shù)

當(dāng)前，生物修復(fù)技術(shù)主要有兩種，即植物修復(fù)技術(shù)和微生物修復(fù)技術(shù)，特別是近些年來隨著研究力度的不斷深入，生物修復(fù)技術(shù)得到了快速的發(fā)展，在城市污染土壤修復(fù)過程中發(fā)揮了重要的作用。

（1）植物修復(fù)技術(shù)。這一技術(shù)主要是利用植物的凈化功能來修復(fù)被污染的土地，包括吸取修復(fù)、穩(wěn)定修復(fù)、降解修復(fù)、揮發(fā)修復(fù)以及過濾修復(fù)主要內(nèi)容[2]。合理應(yīng)用植物修復(fù)技術(shù)，能夠有效的處理土壤中存在的重金屬、有機(jī)污染物以及石油等污染，特別是使用植物修復(fù)手段處理重金屬污染土壤的相關(guān)研究，取得了較為顯著的進(jìn)步。采用該技術(shù)進(jìn)行污染土壤修復(fù)時，主要選擇使用產(chǎn)量高、去污效果好的植物，了解該植物在土壤及生態(tài)環(huán)境下的適應(yīng)性。我國針對植物吸取修復(fù)技術(shù)的研究處于世界先進(jìn)水平，除了對土壤中污染物具有一定作用外，在人工濕地建設(shè)、生物棲息地建設(shè)方面也取得了不錯的成效。隨著研究的不斷的深入，植物穩(wěn)定技術(shù)的優(yōu)勢被進(jìn)一步凸顯，被認(rèn)為是一種更易被大眾接受，能夠大范圍應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù)，已經(jīng)成為多污染物符合或混合污染土壤處理的一項重要手段。

（2）微生物修復(fù)技術(shù)。采用微生物對有機(jī)污染物進(jìn)行處理，是當(dāng)前一項較為常見的土壤污染修復(fù)技術(shù)，這一技術(shù)在實際土壤修復(fù)過程中應(yīng)用較為廣泛。在采用這一技術(shù)時，需篩選和馴化特異性高效降解微生物菌株，提高其在土壤中種群與數(shù)量的穩(wěn)定性，實現(xiàn)對養(yǎng)分、溫度、濕度等各項指標(biāo)進(jìn)行調(diào)控，進(jìn)而提升污染土壤的修復(fù)。當(dāng)前形勢下，相關(guān)專家和學(xué)者正在致力于微生物修復(fù)技術(shù)與其他現(xiàn)場修復(fù)工程的聯(lián)合研究工作，加大力度研發(fā)操作簡便、工作效率高的微生物修復(fù)設(shè)備，以全面推廣。修復(fù)過程如圖1 所示。

圖1 微生物修復(fù)技術(shù)修復(fù)過程

2.2.2 物理修復(fù)技術(shù)

物理修復(fù)簡單來說就是通過物理手段將土壤中的污染物去除或分離，主要有以下兩種技術(shù)方法。

（1）熱脫附技術(shù)。熱脫附技術(shù)是通過熱交換的手段對土壤中的有機(jī)污染物進(jìn)行加熱，待加熱到一定的溫度后，污染物會產(chǎn)生蒸發(fā)，進(jìn)而與土壤介質(zhì)分離。該技術(shù)有著處理范圍廣、靈活方便及修復(fù)后土壤能夠再利用等優(yōu)勢，受到從業(yè)人員的關(guān)注。當(dāng)前形勢下，部分發(fā)達(dá)國家通過這一技術(shù)已修復(fù)了大量高污染場地，但由于該技術(shù)對設(shè)備要求高，存在著處理成本高及消耗時間長等缺點，因此在我國城市污染土壤的修復(fù)過程中并未得到大面積推廣，但該技術(shù)為污染土壤修復(fù)提供了新的思路和方法，加強(qiáng)工藝技術(shù)及自動化成套設(shè)備的研發(fā)工作成為該技術(shù)的主要研究方向。

（2）蒸汽浸提技術(shù)。此技術(shù)主要是對土壤中揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行清除的一種方法，將清潔空氣注入到污染土壤中，利用真空泵產(chǎn)生負(fù)壓，將具有揮發(fā)性的有機(jī)化合物抽取出來，再采用活性炭吸附或生物處理法對其進(jìn)行凈化[3]。這一技術(shù)造價低，具有一定的可操作性，安全性高，對土壤破壞較小，未來研究應(yīng)當(dāng)將重點放在提升氣體流量和流速精確度、降低凈化成本以及提高凈化效率方面。

2.2.3 化學(xué)修復(fù)技術(shù)

采用化學(xué)修復(fù)技術(shù)處理城市污染土壤的起步比較早，技術(shù)相對比較成熟，主要包括土壤固化技術(shù)、氧化還原技術(shù)以及電動修復(fù)等[4]。此技術(shù)效率較高，方便處理各種污染物。然而，這一技術(shù)也存在一定缺點，比如容易破壞掉土壤結(jié)構(gòu)，使土壤養(yǎng)分流失。

（1）固化技術(shù)。土壤固話技術(shù)簡單來說就是將污染物固定在介質(zhì)中，使其長期保持在一個穩(wěn)定的狀態(tài)，這是當(dāng)前城市土壤重金屬污染工作中常用的快速修復(fù)方法，在處理多種貴金屬符合污染方面有著較大的優(yōu)勢[5]。此外，該技術(shù)有著費用低廉的優(yōu)勢，在非敏感區(qū)域使用可大幅降低土壤污染修復(fù)成本。在實際的工作中，以水泥作為固化穩(wěn)定劑的情況最為常見，在未來的發(fā)展過程中，工作重點應(yīng)放在固化技術(shù)研究以及新型穩(wěn)定性好的修復(fù)材料的研制方面。

（2）氧化還原技術(shù)。氧化還原技術(shù)是向土壤中投入氧化劑或還原劑，使其與污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以此來實現(xiàn)土壤修復(fù)。通常情況下，當(dāng)土壤和地下水同時被污染時，采取氧化法能夠起到較好的修復(fù)效果，而還原法通常作用于敏感的有機(jī)污染物。從現(xiàn)實情況來看，采用這一技術(shù)還存在氧化劑鈍化、聚合失效等問題，需要做好新型氧化劑開發(fā)及表面激活的相關(guān)研究。

（3）電動修復(fù)。電動修復(fù)是在電動化學(xué)和電動力學(xué)的聯(lián)合作用下，將污染物驅(qū)動到電極區(qū)，進(jìn)而對其集中處理或分離[5]。這一技術(shù)優(yōu)點為效率高，且造價較低，在小范圍的粘質(zhì)土中得到了很好的應(yīng)用，對于多種重金屬污染的土壤以及可溶性有機(jī)物土壤的修復(fù)工作有著較好的效果，但在對不溶性有機(jī)物進(jìn)行處理時，需要采取化學(xué)增容的方式，容易導(dǎo)致二次污染。

3 土壤修復(fù)技術(shù)選擇

3.1 修復(fù)方式選擇

從風(fēng)險控制來考慮，從“污染物—暴露途徑—受體”來思考使用何種方式。通常，采用中斷暴露途徑的方式花費金額較少，所花費時間也短，在技術(shù)方面沒什么難度，而采用修復(fù)技術(shù)則具有一定難度，花費時間也較長，且成本較高，如因外界條件不利于直接阻斷會選擇使用修復(fù)技術(shù)的方法。然而，考慮當(dāng)前政策、法規(guī)、規(guī)劃、環(huán)境等方面，大多會選擇針對污染物的修復(fù)技術(shù)。

3.2 處置地點確定

從處置地點來看，可分為原位修復(fù)技術(shù)和異位修復(fù)技術(shù)兩種[6]。在選擇使用何種技術(shù)方式時，需認(rèn)真考慮以下方面：（1）具體地質(zhì)環(huán)境；（2）污染程度；（3）是否能在規(guī)定時間內(nèi)完成修復(fù)；（4）和工程相關(guān)的設(shè)施是否完備。

3.3 修復(fù)技術(shù)選取

選擇何種技術(shù)直接關(guān)系到是否能夠順利修復(fù)工程，且能直接影響修復(fù)時間和修復(fù)金額。在充分考慮土壤修復(fù)技術(shù)的同時，還要密切結(jié)合具體項目的社會經(jīng)濟(jì)狀況和修復(fù)技術(shù)的可行性，才能將污染土壤項目方案做到細(xì)致入微，有效避免二次污染的發(fā)生。結(jié)合具體土質(zhì)的不同，選擇適合的土壤修復(fù)技術(shù)，因此，使用何種修復(fù)技術(shù)，需從實施效果，是否具有可操作性，是否被大眾所接受等幾點來思考，以取得最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

（1）技術(shù)有效性。技術(shù)有效性主要是指采用這一技術(shù)能有效解決土壤污染問題，包括污染物毒性、遷移性、濃度/量的降低或減弱。然而，在對土壤進(jìn)行治理時，其有效性除了和技術(shù)條件有一定影響外，也和具體環(huán)境有一定關(guān)系，因此，在選擇使用何種修復(fù)技術(shù)時需充分考慮以下因素：污染土壤環(huán)境條件、污染物的源頭和危害性、土壤的金屬離子濃度、土壤的化學(xué)和物理性質(zhì)、受污染土質(zhì)的有效期等等，密切結(jié)合污染因素成因和污染物組成制定符合項目實際的修復(fù)方案。

（2）修復(fù)工程周期。修復(fù)工程周期也是影響選擇何種修復(fù)技術(shù)的一個原因，如果各方面投入相同，應(yīng)利用工期較短的修復(fù)技術(shù)來進(jìn)行，以縮短受體在外面的暴露時間。而一旦修復(fù)時間比較長，則極有可能會造成污染物轉(zhuǎn)移，污染范圍進(jìn)一步擴(kuò)展，使污染情況更加嚴(yán)重，以至于影響到修復(fù)效果。

結(jié)語

城市土壤污染不僅是一項技術(shù)問題，同時也是一項社會問題，保障社會發(fā)展質(zhì)量，使人與自然能夠和諧相處，已經(jīng)成為了社會發(fā)展的共識。然而，在一些城市，因城市的加速建設(shè)帶來的土壤污染問題依然嚴(yán)峻。因此，城市在發(fā)展過程中一定要轉(zhuǎn)變思路，重視對于土壤污染修復(fù)技術(shù)的研究，全面提升土壤利用效率，為人類生產(chǎn)和生活創(chuàng)造良好的環(huán)境。