污染場地土壤修復技術(shù)與修復效果評價

董晉明

(長治市環(huán)境監(jiān)督管理中心，山西 長治 046000)

目前，我國正全面推進凈土保衛(wèi)戰(zhàn)，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(huán)境質(zhì)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(xiàn)代化人工技術(shù)手段，開展污染地塊土壤調(diào)查、評估、風險管控以及效果評估的工作，使土壤得到生態(tài)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(xù)利用。本文歸納了當前不同污染地塊的修復技術(shù)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(huán)境中污染物的濃度，經(jīng)過土壤修復或不同清潔技術(shù)，降低到不對人體健康、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)構(gòu)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(fā)事件狀態(tài)下，土壤環(huán)境系統(tǒng)恢復自然生態(tài)功能的過程中，污染物急性、亞急性毒性(環(huán)境污染物在一定周期內(nèi)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(tài)，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(qū)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(fā)適宜的分析技術(shù)、研制標準的分析方法，要根據(jù)儀器研發(fā)檢測水平的發(fā)展，適當?shù)剡M行目標調(diào)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(shù)水平。制定污染土壤修復標準，應隨技術(shù)水平的發(fā)展，并基于現(xiàn)有污染土壤修復技術(shù)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(shù)日新月異，但仍不能滿足人類美好健康生活對生態(tài)系統(tǒng)中土壤環(huán)境質(zhì)量的嚴格要求。

1.2 土壤修復的新規(guī)范標準

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

2 土壤修復技術(shù)

土壤污染按污染場地基本可以劃分為：農(nóng)田土壤污染、石油土壤污染、工礦業(yè)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(shù)，可以按修復原理分為物理修復、化學修復、生物修復、聯(lián)合修復技術(shù)4種。

2.1 農(nóng)田污染土壤修復技術(shù)

我國農(nóng)田土壤污染主要表現(xiàn)在重金屬污染(主要受關(guān)注污染物為Hg、Cd、As、Pb、Cr等)以及化肥農(nóng)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(nóng)田土壤重金屬污染修復工程中，主要有工程措施、農(nóng)藝調(diào)控措施、化學措施技術(shù)以及植物措施四大類應用較廣的修復技術(shù)[4-9]，不同技術(shù)適用對象與方法不同，詳見表2。

表1 土壤修復的技術(shù)規(guī)范標準

表2 我國農(nóng)田污染土壤修復主要應用的技術(shù)

2.2 石油污染土壤修復技術(shù)

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(shù)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(shù)

2.3 工礦業(yè)場地污染修復技術(shù)

我國工礦業(yè)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(guān)土壤環(huán)境與地下水環(huán)境發(fā)生變化，給工業(yè)場地的修復造成了嚴重的困難。適用于修復工礦業(yè)土壤復合類污染技術(shù)主要有植物與微生物修復技術(shù)，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(yè)污染土壤修復主要應用的技術(shù)

2.4 其他新型土壤修復技術(shù)

1) 微波修復技術(shù)。微波加熱被污染土壤，通過揮發(fā)、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(shù)范疇。較傳統(tǒng)熱修復技術(shù)有能量損失小、加熱速度快的優(yōu)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(shù)。陰燃技術(shù)(STAR)屬于熱修復技術(shù)范疇，通過向污染土層中注入空氣，在低能狀態(tài)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(fā)周邊污染區(qū)域的持續(xù)燃燒。該技術(shù)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(shù)。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(fā)生團聚與鈍化現(xiàn)象。具體表現(xiàn)為：在土壤介質(zhì)中，納米材料的穩(wěn)定性、反應活性以及遷移能力發(fā)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(huán)節(jié)。目前，我國土壤修復百業(yè)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(tài)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(nèi)的殘留量監(jiān)測，分析檢測結(jié)果，并與修復目標值對比，參考技術(shù)標準評價修復效果，其評價結(jié)果最為直觀?！段廴镜貕K風險管控與土壤修復效果評估技術(shù)導則》中第7.1.2節(jié)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(jié)合t檢驗與統(tǒng)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(fā)生變化，最終可能影響評定結(jié)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(fā)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(tài)風險評估兩類?！渡鷳B(tài)環(huán)境損害鑒定評估技術(shù)指南土壤與地下水》規(guī)定，根據(jù)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(jié)。

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(fā)生明顯改變，可根據(jù)污染土體工程性質(zhì)改變的程度，初步測評污染場地土體，常用的方法有無側(cè)限抗壓強度試驗與滲透性試驗，適用于應用固化/穩(wěn)定化技術(shù)的修復效果評價[27]。

4 討論與展望

1) 本文結(jié)合前人的研究，系統(tǒng)地闡述了土壤修復的標準以及國家最新發(fā)布的規(guī)范標準，并針對我國污染地塊類型不同的分類列舉了農(nóng)田耕地、石油污染土壤、以及工礦業(yè)場地土壤污染的修復技術(shù)，并評價了不同技術(shù)的實用性以及優(yōu)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(fā)展建議。

表5 生物毒性測試技術(shù)

2) 土壤污染存在隱蔽性、潛伏性和長期性的特點，結(jié)合我國土壤修復發(fā)展現(xiàn)狀分析，土壤修復中主要存在以下問題：a) 多元化、生態(tài)環(huán)?；?、資源再利用化的修復技術(shù)發(fā)展迫在眉睫；b) 缺乏生態(tài)系統(tǒng)綜合管理理念，不同環(huán)境要素要協(xié)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(zhì)量無法得到有效提升；d) 污染地塊外運土壤的監(jiān)督管理，第三方調(diào)查、評估機構(gòu)的監(jiān)管等缺乏明確規(guī)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(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)背景下的土地修復決策支持系統(tǒng)勢在必行。同時，我國土壤修復的發(fā)展將更趨于開展多元化、經(jīng)濟適用、易推廣的綠色修復技術(shù)，生物修復技術(shù)、基因工程和酶學修復技術(shù)、聯(lián)合修復技術(shù)和復合材料修復技術(shù)研究也將是解決我國復雜性污染土壤修復的重點研發(fā)技術(shù)。