关于重金属污染土壤修复技术的思考

任雪菲

（航天凯天环保科技股份有限公司，长沙 410100）

引言

从2014年《全国土壤污染调查公报》的公布到2018年《土壤污染防治法》《农用地和建设用地 土壤环境质量标准》的相继出台，我国土壤防治体系逐步完善。“十三五”期间，土壤修复市场将逐步打开，涉及矿山修复、耕地修复、场地修复领域。污染场地调查与评价（采样、监测、评估）、项目设计与施工、监理等全产业链，涉及土壤环境监测、土壤修复产品及技术、土壤修复设备等方面。未来的土壤修复产业发展将从商业模式、修复成本出发，更加聚焦于实用性修复产品及技术的联合使用及不断优化，确保土壤修复效果的长效性，保障安全的人居环境及食品安全。

1 国内土壤污染现状

土壤污染是指由于人类活动致使污染物进入土壤并累积到一定程度，引起土壤环境质量恶化的现象。2014年，原环境保护部和原国土资源部联合发布的《全国土壤污染调查公报》显示：全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的点位超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位超标比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。土壤镉超标率为7.0%。耕地点位超标率为19.4%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为13.7%、2.8%、1.8%和1.1%[1]。2013年至2018年以来，土壤污染事件频发，社会对土壤污染及修复治理的关注度不断增加。

2 土壤环保政策法规标准的演变

2013年以来，土壤修复立法进程加快，管理体系逐渐完善。2014年7月1日，原环境保护部出台《场地环境调查技术导则》（HJ 25.1—2014）、《场地环境监测技术导则》（HJ 25.2—2014）、《污染场地风险评估技术导则》（HJ 25.3—2014）、《污染场地土壤修复技术导则》（HJ 25.4—2014）。2016年5月31日，国务院发布《土壤污染防治行动计划》，提出了农用地分类管理。随后全国各地市相继出台地方《土壤污染防治工作方案》。2016年7月21日，财政部、原环境保护部发布《土壤污染防治专项资金管理办法》。2016年12月27日，原环境保护部发布《污染地块土壤环境管理办法（试行）》。2016年12月25日，《中华人民共和国环境保护税法》通过，自2018年1月1日起施行。2017年11月，原农业部生态总站就《耕地污染治理验收技术规范（征求意见稿）》征求意见。2018年5月3日，生态环境部出台《工矿用地土壤环境管理办法（试行）》。2018年8月31日，十三届全国人大常委会第五次会议全票通过了《土壤污染防治法》，将于2019年1月1日起施行。

《土壤环境质量标准》（GB 15618—1995）为土壤环境建立了三个等级标准，但已不能满足现今土壤环境管理的需要，为了更有效地保护土壤环境质量，管控土壤污染风险，生态环境部于2018年6月28日印发了《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准（试行）》《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》（自2018年8月1日起实施），提出了风险筛选值和风险管制值，科学指导农用地和建设用地的安全利用。原湖南省环保厅和省质量技术监督局发布地方标准《重金属污染场地土壤修复标准》（DB43/T 1165—2016），自2016年5月29日起实施。原重庆市环保局出台《污染场地治理修复验收评估技术导则》（DB50/T 724—2016），自2017年1月1日起实施。

截至目前，我国的土壤污染防治政策法规体系基本健全。从土壤调查公报到土壤污染防治法和土壤环境质量标准，土壤政策逐步完善，执行标准更加严格，中央财政对土壤修复的支持力度逐渐加强，土壤修复行业将迎来飞跃式发展。

3 土壤修复实例

土壤修复是为改良土壤性质、改善土壤环境而采取的一系列物理、化学、生物的有效措施，使其恢复生产能力或其他利用性质。以下例举几个农用地修复、工业污染场地修复的实例。

3.1 农用地镉污染修复产品研发试验

选用湖南某镉超标稻田土壤，土壤类型是红壤，属重度污染，主要污染因子是镉，土壤pH值4.0～5.0。选用碱性材料、黏土矿物、生物质炭三种修复材料进行水稻盆栽试验。试验发现，几种修复材料均能有效降低稻米的镉含量，其降低效果的优先顺序为碱性材料、黏土矿物、生物质炭，对稻米产量无明显影响。此研发试验为后续田间小区试验提供了有效支撑。

碱性材料通过提高酸性土壤的pH值，降低土壤中重金属的活性，从而降低水稻对土壤中重金属的吸收[2、3]。矿物稳定化法是抑制重金属溶出到传播介质中，从而达到土壤修复效果的一种原位修复技术。黏土矿物可以改变重金属在土壤中的存在形态，吸附重金属，降低重金属的迁移性和生物毒性，减少水稻对重金属的吸收。黏土矿物具有吸附重金属阳离子的能力，属于环境友好型的修复技术[4、5]。生物质炭由于其比表面积大和离子交换能力强，可吸附固定污染土壤中的金属。其本身是一种碱性材料，可以提高土壤的pH值，降低土壤中重金属的迁移性。其中的含氧官能团也可与金属离子结合，有效固定土壤中的重金属[6、7]。还可以增加有效态P、K、Ca的释放，提高土壤的肥力，促进水稻增产。生物质炭是一种高效、环境友好的绿色环境吸附剂，可以进行推广应用。

3.2 某铬污染场地修复中试示范

以某铬污染场地土壤为研究对象，主要污染因子是铬。选用亚铁盐类、硫化物类、矿物类材料进行室内固化稳定化小试研究，亚铁盐类投加比例为1%～5%时，总铬浸出浓度降低40%～60%，六价铬浸出浓度降幅达到70%～90%。硫化物类投加比例0.5%～2%时，总铬浸出浓度降低50%～60%，六价铬浸出浓度降幅达到30%～50%。矿物类投加比例为2%～10%时，总铬浸出浓度降低50%～85%，六价铬浸出浓度降幅达到30%～80%。此研究为中试示范修复剂选用及其用量、环境影响因素提供基础支撑。在某铬污染场地中试中，采用“原位淋洗化学还原-固化稳定化”组合技术，设置注入井和抽出井，利用高压旋喷钻将修复药剂注入，稳定一周以后，修复后土壤六价铬浸出含量低于修复标准，即0.75mg/kg（敏感用地风险控制值）。

3.3 某稻田重金属污染修复新技术田间示范

土壤类型为红壤、呈酸性、pH值4.5～6.0。主要污染因子是镉，总镉含量在0.6～1.0mg/kg。采用土壤洗脱+重金属吸附稳定化技术工艺，辅助正常水分肥料田间管理[8、9]。具体操作是将田间蓄水20～30cm深，添加一种提取剂，水田正常翻耕，保证提取剂与泥水混合充分，静置12～24h后，添加Fe系粉状药剂，正常翻耕，保持田间水深20～30cm，静置3～5天后进行正常插秧耕作，后期正常管理。通过土壤洗脱+重金属吸附稳定化技术示范，示范区域稻米镉降低45%～55%。进一步研究发现，添加Fe系粉状药剂后，若添加“排水-灌水”工艺，稻米镉降低50%～70%，满足国家《粮食卫生标准》。

3.4 某稻田重金属污染修复新产品推广应用

土壤类型为红壤、呈酸性、pH值4.5～6.5。主要污染因子是镉，总镉含量约0.70mg/kg。采用一种改性多孔纳米材料作为修复剂，正常翻耕耕作与田间管理，可以有效降低土壤中重金属的迁移。通过一年两季的示范检测，稻米中镉降低50%～85%，水稻亩产增产4%～8%。由于示范推广的年限不长，未来还需对其效果的长效性进行监测，对过程环境进行风险评估。纳米材料作为一种新型的环境修复材料，由于其具有比表面积大和特殊的多孔结构，可吸附土壤中的活性重金属并形成稳定的矿物形态，减少水稻对土壤中重金属的吸收。改性的纳米材料由于其表面的特征官能团，可与土壤中重金属离子结合形成稳定的共价键，降低作物对土壤中重金属的吸收。

4 土壤原位修复实用性技术浅析

由于土壤污染的隐蔽性，土壤环境的复杂性，土壤治理难且周期长，有些污染场地的位置特殊，异地转移修复的环境风险大，尤其对于农用地，目前大部分重金属污染土壤修复仍是基于原位修复。而且由于土壤修复技术规模化应用不够广，缺乏持久性监测研究，加之土壤性质的复杂性和影响因素的多样性，难以建立普适的土壤修复技术。对于具体的污染地块和污染情况，要因地制宜地选用土壤修复技术，甚至是多种修复技术的联合，确保土壤修复的效果。

土壤修复技术主要分为：物理修复、化学修复、生物修复、矿物法修复，对于农用地修复还有农业措施修复（如耕作制度调整、水分管理、品种选用、肥力调控等）。对于重金属污染场地修复，目前应用较广泛且成熟的是固化稳定化修复技术。对于铬污染场地，可采用原位化学还原+固化稳定化技术组合工艺。对于不同的污染场地，固化稳定化修复剂的研发及应用影响因子研究还需进一步深入。对于农用地重金属污染修复，根据其污染程度（轻度、中度、重度）的差异，对于中轻度污染，可采用单一修复剂或多种修复剂联合的稳定化技术。结合小试研究、田间示范及规模化推广研究，碱性材料、黏土矿物类、生物质炭类，还有改性多孔型纳米材料均可作为原位稳定化重金属的土壤修复剂。但对于具体污染地块的持久性应用还需进一步跟踪研究。对于土壤洗脱+重金属吸附稳定化技术工艺，提取剂和稳定化剂的使用方法及剂量在具体的污染田块中很关键，对于操作步骤需谨慎把握及优化。不论针对哪种污染场地和污染物，对于修复剂和修复技术工艺都可以建立成体系，但需因地制宜地制定相应详细的技术方案，严格注重过程管控，保证修复效果的持久性和安全性。

5 结语

土壤污染防治任重道远，随着法规标准、评价体系的逐步完善，未来的土壤修复会更加规范，修复效果检验标准会更加严格。为推动土壤修复行业发展，企事业单位在土壤修复项目中要开展多样化土壤修复商业模式的探索实践，以第三方治理和PPP模式为核心，开展垫资修复模式、修复+开发+移交模式、修复+开发+拥有模式、受让+修复+转让模式等的实践。

对于土壤修复技术的发展，建议：1）加强土壤修复技术的基础性研究创新，尤其是加强修复技术影响因子的探究，提高修复效果的效率和保障修复效果的持久性；2）开展修复技术体系的建立，多种修复技术合成工艺的研究与应用，多种修复技术的联用或集成将是未来土壤修复的发展趋势；3）建立有效的过程管控环境风险评价和修复效果的评价体系。更需要专业人员参与到土壤修复的践行中。