第四節　污染土壤整治模式及存在的問題

一、污染土壤的基本整治模式

經過長期的摸索與廣泛實踐，國內外在污染土壤整治（包括治理與修復）方面，大體形成了如下4種基本模式[17, 19, 21, 22, 26]。

（1）多介質協同整治模式　在修復污染土壤的同時，還要考慮并兼顧周圍的水體環境（地表水、地下水和沉積物以及污水等介質）、大氣以及生物等介質的污染治理問題。

（2）點面結合整治模式　即在控制土壤點源污染（如工業或工廠排污污染型、農業污染型和生活排污污染型等）的同時，對難以管控的土壤面源污染（包括城市徑流污染型、村鎮徑流污染型、洪澇泛濫污染型、農田排水污染型、大氣沉降污染型和地下水上涌污染型等）進行重點治理。

（3）無差別整治模式　對外源污染和內源污染（即內源負荷，主要指進入土壤或沉積物中的污染物通過各種物理、化學和生物作用，逐漸沉降至土壤深部或底質表層，當累積到一定量后再向土壤表層、溶液或水體釋放的現象），做到同時和無差別治理與修復。

（4）綜合整治模式　包括流域層面上的綜合整治和行政區域（如以村、鎮、縣、市或省為單元）上的綜合整治兩個方面。實行全流域整治，就是要針對流域的地理特點與環境條件，一方面在污染流域關鍵點位通過安裝凈水系統或建設污水處理廠、治理點源污染，以及凈化支流、面源控制，達到預防土壤污染或使其污染不再擴大或加重的目的；另一方面又要對流域內已經污染的土壤采用各種先進手段進行治理與修復。實現行政區域上的綜合整治，則主要通過行政手段從治理策略與政策層面來實現。

二、污染土壤修復技術的發展

在國際上，污染土壤修復技術的研發工作一直得到了高度重視[17, 19, 21]。不僅前沿的修復技術得到了進一步發展，還開發了多種經濟實用的修復技術。歸納起來，這些修復技術或方法（表1.1）[17, 19, 21, 27-30]主要有熱力學修復技術（利用熱井、熱毯或熱墻等熱傳導或熱輻射以及無線電波加熱等，實現對污染土壤的修復）、化學淋洗技術（借助能促進土壤中污染物溶解或遷移的化學/生物化學溶劑/淋洗劑使污染物從土壤中被抽提出來）、溶液或蒸氣浸提（SVE) 技術、熱解吸或熱脫附技術、原位化學氧化修復技術、原位化學還原與還原脫氯技術、固化-穩定化技術、玻璃化修復技術、電動力學修復技術、生物電化學修復技術、產電微生物脫鹽電池技術、土地填埋或堆肥法、滲透反應墻技術、植物修復技術和微生物修復技術等。

下面重點介紹以下幾種重要技術或方法。

1．溶液或蒸氣浸提（SVE）技術

它是去除土壤中揮發性有機污染物（VOCs）的一種原位修復技術。其原理是：將新鮮空氣通過注射井注入土壤污染區域，利用真空泵產生負壓，空氣流經污染區域時，解吸并夾帶土壤孔隙中的VOCs經由抽取井流回地上；抽取出的氣體在地上經過活性炭吸附法、生物處理法或者其他有效方法等凈化處理，可排放到大氣或重新注入地下循環使用。

SVE技術具有可操作性強、可采用標準設備、處理有機物的范圍寬、不破壞土壤結構特別是不引起二次污染等優點。有資料顯示，苯系物等輕組分石油烴類污染物的去除率可達90%。為了進一步提升該技術，深入研究土壤多組分VOCs的傳質機理，精確計算氣體流量和流速，才有可能解決氣提過程中的拖尾效應、降低尾氣凈化成本，進而提高污染物去除效率。

2．熱解吸或熱脫附技術

以加熱方式將受有機物污染的土壤加熱至有機物沸點以上，使其吸附在土壤上的有機物揮發成氣態后再分離處理。其原理為：利用污染土壤或廢棄物中有機物的熱不穩定性，通過非焚燒的間接加熱方式實現污染物與土壤的分離，并可將廢棄物中的固相、油相、水相、氣相絕大部分回收利用，從根本上實現無害化處理。

熱脫附技術具有污染物處理范圍寬、設備可移動、修復后土壤可再利用等優點，主要處理對象為農藥污染土壤、油田含油廢棄物、罐底油泥等，特別對PCBs這類含氯有機物，采用非氧化燃燒的處理方式可顯著減少二英生成。目前，歐美國家已將土壤熱脫附技術工程化，廣泛應用于高污染的場地有機污染土壤的離位或原位修復，特別是被廣泛應用于全球的油田廢棄物處理作業。

3．固化-穩定化技術

將污染物在污染土壤介質中固定，使其處于長期穩定狀態。其中，固化是將污染物囊封入惰性基材中，或在污染物外面加上低滲透性材料，通過減少污染物暴露的淋濾面積達到限制污染物遷移的目的；穩定化是指從污染物的有效性出發，通過形態轉化，將污染物轉化為不易溶解、遷移能力或毒性更小的形式來實現無害化，進而降低其對生態系統的危害風險。固化產物可以方便地進行運輸，而無需任何輔助容器；而穩定化不一定改變污染土壤的物理性狀。

固化技術具有工藝操作簡單、固化劑易得等優點，但固化技術也存在諸如固化反應后土壤體積都有不同程度的增加、固化體的長期穩定性較差等缺點。而穩定化技術則可克服這一問題，如通過應用新研制的化學穩定劑，在實現廢物無害化的同時達到廢物少增容或不增容，從而提高污染土壤處置系統的總體效率和經濟性；還可通過改進螯合劑的結構與性能，使其與污染土壤中的重金屬等成分之間的化學螯合作用得到強化，進而提高穩定化產物的長期穩定性，減少最終處置過程中穩定化產物對環境的影響。目前，該技術是較普遍應用于土壤重金屬污染的快速控制修復方法，對同時處理多種重金屬復合污染土壤具有明顯的優勢。

4．植物修復技術

即指通過種植篩選的超積累植物[32]［如龍葵Solanum nigrum L.、球果蔊菜Rorippa globosa（Turcz.）Thellung和孔雀草Tagetes patula L.等］或者修復植物[33]［紫茉莉Mirabilis jalapa L.、鳳仙花Impatiens balsamina L.和牽牛花Pharbitis nil（L.）Choisy等］來固定、吸收、揮發、過濾、轉移、轉化、降解土壤污染物，使之變為對環境無害的物質以及將污染物加以回收利用的一項新興的環境治理技術。實踐表明，植物修復技術不僅應用于農田土壤中污染物的去除，而且同時應用于人工濕地建設、填埋場表層覆蓋與生態恢復、生物棲身地重建等。特別是運用農業及其生物技術，改善土壤對植物生長不利的化學和物理方面的限制條件，使之適于種植，并通過其與根際微生物的聯合作用，直接或間接固定、吸收、揮發、轉移、分離、降解污染物，恢復重建自然生態和植被景觀。其中，植物穩定修復技術被認為是一種更易接受、大范圍應用并利于礦區、油田邊際土壤生態恢復的植物修復技術，也被視為一種植物固碳技術和生物質能源生產技術。近年來，植物修復技術得到了迅速發展，形成了植物催化誘導修復技術 、植物絡合強化修復技術、超積累植物-不同作物套作聯合修復技術以及修復后植物處理處置的成套集成技術。為尋找復合或混合污染土壤的修復方案，分子生物學和基因工程技術應用于發展植物雜交修復技術；利用植物的根際圈阻控機制和作物低積累作用，發展了能降低農田土壤污染的食物鏈風險的植物修復技術[30]。

5．微生物修復技術

利用生物特別是微生物（包括土著菌、外來菌和基因工程菌等）及其功能代謝或共代謝、降解、轉化或固定土壤污染物，從而修復被污染環境或消除環境中污染物的一個受控或自發進行的過程，以及通過改變或利用營養、氧化-還原電位、共代謝基質等環境因子或生態條件，強化微生物降解或固定作用以達到治理目的[17, 34]。微生物修復的關鍵，主要體現在篩選和馴化特異性高效降解微生物菌株、提高功能微生物在土壤中的活性和壽命及安全性，以及修復過程參數的優化與養分、溫度和濕度等關鍵因子的調控等方面。通過添加菌劑和優化生態條件發展起來的場地污染土壤原位、異位微生物修復技術有生物通氣技術（bioventing）、生物沖淋技術（bioflooding）、生物堆腐技術（biocomposting）、生物堆積技術（biopiles）、生物反應器技術（bioreactor）、生物注射技術（biosparging）和生物農耕技術（biological land-farming）等，運用連續式或非連續式生物反應器、添加生物表面活性劑和優化環境條件等，可提高微生物修復過程的可控性和高效性。

6．生物電化學修復技術

即指通過土壤微生物燃料電池產生生物電流的刺激作用，來促進土壤中污染物降解去除，或形態轉化成低毒及至無毒物質的新型生物修復技術[35]。它主要基于土壤中電活性微生物與降解微生物之間的協同關系強化污染物的微生物降解作用或固定化作用[36]。其技術原理為：在陽極上的土著產電微生物強化污染物（如石油烴）氧化降解產生電子，電子到達陽極經過外電路被傳遞至陰極上與空氣中的O2、土壤中的H+反應最終生成水，并同步生成電能（圖1.3）。該方法無需菌劑和任何外源物質添加，無二次污染，且從污染土壤中直接回收了電能，是一種前人所沒有的、具有創造性的新型污染土壤生態修復技術。

7．產電微生物脫鹽電池技術（MDCs）[37]

將土壤有機物中蘊藏的化學能直接轉化為更清潔、附加值更高的電能，同時對高含鹽土壤、地下水及海水進行脫鹽處理，為鹽堿土壤的修復與脫鹽提供了一條新途徑。相比于傳統脫鹽技術高能耗的特點，MDCs具有明顯的節能效益，其原理是通過在微生物燃料電池陰陽極中間加入一對陰陽離子交換膜，利用微生物氧化有機物產生的電能去除含鹽土壤或水中的鹽分，促進有機物（如石油烴）降解，使其更有利于后續的土地資源化可持續利用。

8．土地填埋或堆肥法

土地填埋法將廢物作為一種泥漿，將污泥施入土壤，通過施肥、灌溉、添加石灰等方式調節土壤的營養、濕度和pH值，以保持污染物在土壤上層的好氧降解；堆肥法，即利用傳統的堆肥方法，堆積污染土壤，將污染物與有機物（如稻草、麥秸、碎木片和樹皮等、糞便等）混合起來，依靠堆肥過程中的微生物作用來降解土壤中難降解的有機污染物。可以用土壤酸度計檢測土壤pH值與濕度，用土壤EC計檢測土壤EC值，查看土壤改良效果。

9．滲透反應墻技術

這是一種污染土壤原位處理技術。在淺層土壤與地下水體系構筑一個具有滲透性、含有反應材料的墻體，污染水體經過墻體時其中的污染物與墻內反應材料發生物理、化學或生物反應而被除去。

三、污染土壤修復存在的問題及根源

應當指出，污染土壤修復首先是實踐的問題。近年來，污染土壤修復不論在理論上還是在技術層面均取得了很好的進展，但就是在實踐層面進展緩慢，其問題的根源[17, 20]在于以下幾個方面。

（1）缺乏污染土壤修復標準　我國目前只有土壤環境質量標準，因此在執行污染土壤修復行動時，由于缺乏污染土壤修復標準，往往把土壤環境質量標準作為追求的目標，但實際上這是在技術層面不可能實現的[38, 39]。

（2）污染土壤修復范圍被擴大　由于經濟等原因，修復污染土壤范圍會被人為擴大。因此，合理確定好需要修復的范圍很重要，然后是合理投入資金，這就要求實地考察并做好規劃目標，完整而又低風險的規劃可以促進工作的進行，同時也降低工作量。

（3）污染土壤修復供需矛盾日益突出　有關方面認為我國需要治理和修復的土壤面積巨大，這種判斷導致了我國污染土壤修復企業近年來盲目發展，造成污染土壤修復企業數量多，但存在問題也不少。另外，由于我國很多土地已經劃歸私人所有，很難支付龐大的污染土壤修復費用。

（4）盲目追求污染土壤修復國際模式　有些污染土壤修復企業片面追求國際模式，導致了資源的極大浪費。因此，我們在積極吸取國外經驗、引進國際化先進技術與管理方式的同時也應該結合我國的現狀與土壤污染實際。