土壤與地下水污染修復主要技術研究進展

吳東雷

（江蘇方正環保集團有限公司，江蘇 徐州 221000）

我們的家園總會充斥著一些危害人體健康和環境的垃圾，造成土壤和地下水的嚴重污染，如果長期在這種環境下生存，人類將會面臨巨大的健康風險。因此，研究土壤和地下水污染修復主要技術的進展極其重要，我們應當為人類和環境的健康發展做出貢獻。

1 土壤與地下水污染現狀

造成土壤污染的因素既有天然污染源，也有人工污染源，而人工污染源是目前土壤污染的主要研究目標，其中包括工業污染源、農業污染源和生活污染源。工業污染源的污染物通常以固定的方式排出，它們所產生的污染主要是點源污染，大多是采礦引起的土地污染，以及工業“三廢”（廢水、廢氣、廢渣）污染；農業污染源由于空間位置不確定、污染物不確定及釋放時限不確定等原因，主要為非點源污染，包括農業生產使用的農藥、化肥、不合格污泥及污水灌溉、傾倒生活垃圾等，其中農藥殘留、畜禽糞便等均會對農田造成一定影響；城市生活污水、醫院污水和生活垃圾是生活污染的主要來源，還包括交通和電器廢料等造成的污染。

地下水是一種潛在資源，其自我凈化功能相對薄弱，一旦受到污染，短期之內很難回復到原來的水平，而且在人為修復的同時，還會對生態造成極大破壞。目前，我國的地下水環境質量越來越差[1]，根據2016年《中國水資源公報》，在對地下水的全面評估中，江漢平原2 104個測點的監測資料表明，優質站點僅占2.9%，一般站點占21.1%，不良站點占56.2%，極端不良站點占19.8%，“三氮”超標嚴重，局部重金屬、有害有機物質超標，整體監測結果可以說很糟糕；根據2018年《中國水資源公報》，江漢平原2 145個測點地下水全面評估的監測資料表明：優質站點僅占0.9%，一般站點占23.5%，不良站點占60.9%，環境質量極其不佳站點占14.6%，“三氮”超標更加嚴重，局部仍有重金屬和有害有機物質超標。此外，由陶靜，李鐵純，刁全平[1]調查發現，在全國118個大中城市的地下水中，有76個地區地下水受到了嚴重的環境影響。

2 我國土壤污染物的類型

隨著我國經濟的快速發展，導致土壤污染的種類和狀況十分復雜，土壤污染物的種類主要有無機污染物，有機污染物及復合型污染物等。無機污染物居多，有機污染物次之，復合型污染物比例不大。其中農藥及多環芳香烴污染對大片土地造成了損害，農藥污染的比例較大；在石油開采量不斷加大的情況下，石油煉化造成了土地的嚴重污染；目前重金屬污染也比較普遍，這不僅給土地使用造成了很大影響，還威脅人們的身體健康，再加上土壤酸化和土壤侵蝕，造成土壤干裂，肥力降低，極大地影響了土地使用率。在污染分布上，長江三角洲地區至少有部分土壤已基本喪失生產力，并廣泛存在鎘，汞，鉛和砷等重金屬污染。爆炸性污染物主要分布于爆破場地、采石場和垃圾填埋場，包括三硝基甲苯、苦味酸鹽類、三甲基三硝基胺類、硝基苯、硝化甘油等。除了上述已知的污染物外，目前還存在新的或尚未引起嚴重環境污染的污染物類型，包括醫藥和個人護理品、塑化劑、納米物質等。土壤污染見圖1。

圖1 土壤污染

3 土壤與地下水的污染原因

3.1 工業污染

工業污染包括工業廢水、廢氣、工業固體廢棄物污染等。工業生產過程中產生的污水會通過河水流入河道及地表，并造成地下水的污染；工業廢氣等排放物在空氣中產生一次污染，再通過雨水降落到地表，并通過地表滲透到深層產生二次污染；降雨時，廢水中的有毒和有害物質會通過雨水滲透進土壤，造成土壤和地下水的污染。

3.2 農業污染

農業污染通常是由于過度使用化肥、化學藥劑等造成土壤環境的污染。化肥和化學藥劑通常只有小部分會被植物吸收或吸附，且化肥和化學藥劑無法被分解，所以土壤中殘余的化肥和農藥會順著雨水進入到地下，污染地下水。而且由于某些地區化肥和化學藥劑的使用時間較長，導致土壤中累積了大量化學殘留物，從而使深層地下水受到嚴重污染。如果在灌溉時使用高濃度污染的地表水，很可能會造成地下水的再次污染[2]。

3.3 生活污染

盡管我國政府大力提倡垃圾分類，公眾對其重視程度也日益提高，但在實際操作中，由于部分地區對垃圾分類處理的認知不足，因此在使用填埋法處理垃圾時，未采取有效的防滲技術，或防滲層受到破壞，導致環境污染。另外，在日常生產及生活過程中，大量的生活廢水被直接排入河流，不但會對水體造成嚴重影響，也對人體健康造成嚴重威脅。被污染的土壤見圖2。

圖2 被污染的土壤

4 土壤與地下水的污染治理

4.1 強化水污染管理責任制

在加強水環境治理責任的同時，各省、市、區要進行水資源分布、水環境的綜合分析和研究。據此制訂一套科學、合理的水污染管理方案，并制訂相應的水污染防治方案。各級政府部門和相關部門應共同努力，對環境影響進行調研和評估，有針對性地制定相應的防治措施[3]。比如山東省出臺的《水污染防治條例》，將企業、經營者和政府部門的職責劃分得很清楚，大大減少了以前相互推諉、敷衍塞責的情況，同時，完善了河長制和湖長制，以對全省的水體進行全面保護。

4.2 加大水污染執法力度

在實施水污染治理的同時，相關部門還必須建立排污管理責任制和排污責任制，使各方明確自己的職責，并嚴格執行各項計劃；對妨礙水污染執法、造成水污染的企業和工作人員進行處罰，嚴重的要依法追究其刑事責任。企業要按照環保的原則，對廢水的治理過程進行規范，相關部門要強化對排污企業的監管和管理，存在問題的企業必須改進水質治理流程，并采取必要的防治對策。

4.3 建設完整的水環境監測網絡

在建立和健全水環境監控網的同時，相關部門還應協調區域生態補償、地下水環境保護等相關領域的專項經費，重點加強本區域地下水環境監控網絡的投資力度，加快建立地下水環境監測網絡，與全國地下水環境監測網的建設相適應；強化對本轄區內地下水的全面監控，強化對重點地區及飲用水源的自動監控，建立監控信息系統。

4.4 改進土壤修復方案

為了確保土壤修復的效果，有關部門在進行土壤修復之前，需制定出科學、完善的修復方案。對此，相關人員首先需要明確土壤污染種類，充分考慮土壤污染滲透效果，盡可能做到水土污染聯合控制，以取得更好的修復效果。在實際進行土壤修復工作時，有些區域具有易污染，難治理的問題，相關人員需綜合考慮不同土壤污染類別，土壤修復目的及土壤污染程度等因素來制定科學合理的方案。如對于土壤污染較重的區域，修復過程可分為調理減弱與恢復增效兩個階段。調理減弱階段明確污染區污染組分，通過物理與化學手段改良土壤，合理利用修復技術將污染區有毒物質清理干凈，降低污染區土壤污染水平；恢復增效階段可通過增加污染區域植被的覆蓋率、改善土壤結構與土壤性質等措施進一步提升土壤修復的經濟、社會與生態效益。

5 土壤與地下水污染控制技術的研究進展

5.1 物理修復技術

物理修復技術是指利用各種機械工具及氣、電、光等物理因子，達到降低和清除水體污染的效果。目前主流的兩大技術：一是曝氣技術，它利用氣體抽吸技術將廢水中的可揮發性有機物提取出來；二是利用電滲析、電泳等電化學方法來清除地下水及周邊的重金屬和離子化污染物，該技術經常與滲流反應器相結合，實際應用表明采用電滲析、電泳等方法可以顯著改善廢水的脫色效果，有效率達到94%以上。

5.2 化學修復技術

化學修復技術是利用化學物質與污染物發生化學反應來減少和清除水體污染，上述化學物質是指氧化劑，化學反應是指氧化和還原反應。目前使用的氧化劑主要是由雙氧水和亞鐵組成的芬頓試劑以及臭氧和高錳酸鉀，而芬頓試劑的優勢最為明顯。采用Fenton法對水體中三氟乙酸鈉等污染物進行生物降解，降解率達到99%以上，采用酸法、加熱法及使用不同種類的催化劑，可以顯著改善反應效果[4]。

5.3 生物修復技術

生物修復技術指的是利用自然或人為培養的生物及微生物的生活習慣和特性來減少和消除水體污染。生物修復技術主要分為生態修復技術和微生物修復技術。生態修復技術是指在污染水域中生長的水生植物可以吸收水中的有機物和氧，或在未被污染的水域中飼養水禽，以預防水體富營養化。微生物處理技術是將微生物投入到被污染的水中，利用微生物降解水中的污染物，并可以針對不同的污染物種類，使用活性污泥、厭氧菌或需氧微生物等。該技術利用現代生物科技改變污染物的組成，創造適宜微生物、植物和動物的生長條件，以利于污染物的轉化、吸收和降解。

5.4 滲透反應墻修復技術

該技術通過有機填充物的物理、化學和生物作用，達到減少或清除水體污染的目的。陶靜、李鐵純和刁全平等[1]認為，目前國內這項技術還處在起步階段，主要是仿真試驗。結果表明：采用氧化鐵和藻酸鹽配制的活性填料可以達到80%的污染物脫除率。

5.5 組合修復技術

單一類型的修復技術都存在一定的缺陷，并且只能對某些類型的污染物進行有效處理，難以得到滿意的修復效果。目前，多項技術結合應用日益引起人們的關注。已有許多學者對微生物—植被復合恢復技術進行了大量探討，其中微生物的活性與代謝能加速植株的養分吸收，提高植株的生物產量，并能改善土壤的污染狀態，促進作物對污染物質的吸附。通過對鎘和鉛雙耐的聯合修復試驗，發現了一種能很好修復鎘和鉛污染的新方法，以乙二胺四乙酸浸出對重金屬的去除作用最好，大豆對鋅、鎘的去除能力更強，乙二胺四乙酸大豆對重金屬污染的防治具有重要意義。

5.6 強化土壤污染源頭防治

為了確保修復質量，修復人員在實踐中需綜合運用調查與監測等手段，把握土壤污染的具體狀況，確定污染物的來源，并結合具體狀況對廢水，廢渣，廢氣進行有效治理。（1）禁止用未經處理的污水澆灌農田，不得施用毒性強、殘留量大的農藥，盡可能采用生物病蟲害防治手段。（2）加強農用地、建筑用地等的污染風險控制，嚴控工業生產“三廢”排放。（3）采取多種措施，從根本上治理土壤污染，切實減輕土壤受污染程度。

6 結語

總而言之，目前國內大多數地區存在嚴重的污染問題，造成這種污染的主要因素是工業、農業和生活污染。土壤環境的污染，對我國的農業發展及糧食保障構成了威脅，土壤環境惡化已經是一個迫切需要解決的問題。在治理土壤污染方面，盡管國內起步較遲，但也取得了一定成效。不同類型的土壤污染治理技術有其自身的特征，也有其適用的領域和限制，在進行治理時，相關人員應充分考慮土壤性質、污染物類型、經濟因素等方面的影響，對污染進行科學治理[5]。