土壤与地下水污染修复主要技术研究进展

吴东雷

（江苏方正环保集团有限公司，江苏 徐州 221000）

我们的家园总会充斥着一些危害人体健康和环境的垃圾，造成土壤和地下水的严重污染，如果长期在这种环境下生存，人类将会面临巨大的健康风险。因此，研究土壤和地下水污染修复主要技术的进展极其重要，我们应当为人类和环境的健康发展做出贡献。

1 土壤与地下水污染现状

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标，其中包括工业污染源、农业污染源和生活污染源。工业污染源的污染物通常以固定的方式排出，它们所产生的污染主要是点源污染，大多是采矿引起的土地污染，以及工业“三废”（废水、废气、废渣）污染；农业污染源由于空间位置不确定、污染物不确定及释放时限不确定等原因，主要为非点源污染，包括农业生产使用的农药、化肥、不合格污泥及污水灌溉、倾倒生活垃圾等，其中农药残留、畜禽粪便等均会对农田造成一定影响；城市生活污水、医院污水和生活垃圾是生活污染的主要来源，还包括交通和电器废料等造成的污染。

地下水是一种潜在资源，其自我净化功能相对薄弱，一旦受到污染，短期之内很难回复到原来的水平，而且在人为修复的同时，还会对生态造成极大破坏。目前，我国的地下水环境质量越来越差[1]，根据2016年《中国水资源公报》，在对地下水的全面评估中，江汉平原2 104个测点的监测资料表明，优质站点仅占2.9%，一般站点占21.1%，不良站点占56.2%，极端不良站点占19.8%，“三氮”超标严重，局部重金属、有害有机物质超标，整体监测结果可以说很糟糕；根据2018年《中国水资源公报》，江汉平原2 145个测点地下水全面评估的监测资料表明：优质站点仅占0.9%，一般站点占23.5%，不良站点占60.9%，环境质量极其不佳站点占14.6%，“三氮”超标更加严重，局部仍有重金属和有害有机物质超标。此外，由陶静，李铁纯，刁全平[1]调查发现，在全国118个大中城市的地下水中，有76个地区地下水受到了严重的环境影响。

2 我国土壤污染物的类型

随着我国经济的快速发展，导致土壤污染的种类和状况十分复杂，土壤污染物的种类主要有无机污染物，有机污染物及复合型污染物等。无机污染物居多，有机污染物次之，复合型污染物比例不大。其中农药及多环芳香烃污染对大片土地造成了损害，农药污染的比例较大；在石油开采量不断加大的情况下，石油炼化造成了土地的严重污染；目前重金属污染也比较普遍，这不仅给土地使用造成了很大影响，还威胁人们的身体健康，再加上土壤酸化和土壤侵蚀，造成土壤干裂，肥力降低，极大地影响了土地使用率。在污染分布上，长江三角洲地区至少有部分土壤已基本丧失生产力，并广泛存在镉，汞，铅和砷等重金属污染。爆炸性污染物主要分布于爆破场地、采石场和垃圾填埋场，包括三硝基甲苯、苦味酸盐类、三甲基三硝基胺类、硝基苯、硝化甘油等。除了上述已知的污染物外，目前还存在新的或尚未引起严重环境污染的污染物类型，包括医药和个人护理品、塑化剂、纳米物质等。土壤污染见图1。

图1 土壤污染

3 土壤与地下水的污染原因

3.1 工业污染

工业污染包括工业废水、废气、工业固体废弃物污染等。工业生产过程中产生的污水会通过河水流入河道及地表，并造成地下水的污染；工业废气等排放物在空气中产生一次污染，再通过雨水降落到地表，并通过地表渗透到深层产生二次污染；降雨时，废水中的有毒和有害物质会通过雨水渗透进土壤，造成土壤和地下水的污染。

3.2 农业污染

农业污染通常是由于过度使用化肥、化学药剂等造成土壤环境的污染。化肥和化学药剂通常只有小部分会被植物吸收或吸附，且化肥和化学药剂无法被分解，所以土壤中残余的化肥和农药会顺着雨水进入到地下，污染地下水。而且由于某些地区化肥和化学药剂的使用时间较长，导致土壤中累积了大量化学残留物，从而使深层地下水受到严重污染。如果在灌溉时使用高浓度污染的地表水，很可能会造成地下水的再次污染[2]。

3.3 生活污染

尽管我国政府大力提倡垃圾分类，公众对其重视程度也日益提高，但在实际操作中，由于部分地区对垃圾分类处理的认知不足，因此在使用填埋法处理垃圾时，未采取有效的防渗技术，或防渗层受到破坏，导致环境污染。另外，在日常生产及生活过程中，大量的生活废水被直接排入河流，不但会对水体造成严重影响，也对人体健康造成严重威胁。被污染的土壤见图2。

图2 被污染的土壤

4 土壤与地下水的污染治理

4.1 强化水污染管理责任制

在加强水环境治理责任的同时，各省、市、区要进行水资源分布、水环境的综合分析和研究。据此制订一套科学、合理的水污染管理方案，并制订相应的水污染防治方案。各级政府部门和相关部门应共同努力，对环境影响进行调研和评估，有针对性地制定相应的防治措施[3]。比如山东省出台的《水污染防治条例》，将企业、经营者和政府部门的职责划分得很清楚，大大减少了以前相互推诿、敷衍塞责的情况，同时，完善了河长制和湖长制，以对全省的水体进行全面保护。

4.2 加大水污染执法力度

在实施水污染治理的同时，相关部门还必须建立排污管理责任制和排污责任制，使各方明确自己的职责，并严格执行各项计划；对妨碍水污染执法、造成水污染的企业和工作人员进行处罚，严重的要依法追究其刑事责任。企业要按照环保的原则，对废水的治理过程进行规范，相关部门要强化对排污企业的监管和管理，存在问题的企业必须改进水质治理流程，并采取必要的防治对策。

4.3 建设完整的水环境监测网络

在建立和健全水环境监控网的同时，相关部门还应协调区域生态补偿、地下水环境保护等相关领域的专项经费，重点加强本区域地下水环境监控网络的投资力度，加快建立地下水环境监测网络，与全国地下水环境监测网的建设相适应；强化对本辖区内地下水的全面监控，强化对重点地区及饮用水源的自动监控，建立监控信息系统。

4.4 改进土壤修复方案

为了确保土壤修复的效果，有关部门在进行土壤修复之前，需制定出科学、完善的修复方案。对此，相关人员首先需要明确土壤污染种类，充分考虑土壤污染渗透效果，尽可能做到水土污染联合控制，以取得更好的修复效果。在实际进行土壤修复工作时，有些区域具有易污染，难治理的问题，相关人员需综合考虑不同土壤污染类别，土壤修复目的及土壤污染程度等因素来制定科学合理的方案。如对于土壤污染较重的区域，修复过程可分为调理减弱与恢复增效两个阶段。调理减弱阶段明确污染区污染组分，通过物理与化学手段改良土壤，合理利用修复技术将污染区有毒物质清理干净，降低污染区土壤污染水平；恢复增效阶段可通过增加污染区域植被的覆盖率、改善土壤结构与土壤性质等措施进一步提升土壤修复的经济、社会与生态效益。

5 土壤与地下水污染控制技术的研究进展

5.1 物理修复技术

物理修复技术是指利用各种机械工具及气、电、光等物理因子，达到降低和清除水体污染的效果。目前主流的两大技术：一是曝气技术，它利用气体抽吸技术将废水中的可挥发性有机物提取出来；二是利用电渗析、电泳等电化学方法来清除地下水及周边的重金属和离子化污染物，该技术经常与渗流反应器相结合，实际应用表明采用电渗析、电泳等方法可以显著改善废水的脱色效果，有效率达到94%以上。

5.2 化学修复技术

化学修复技术是利用化学物质与污染物发生化学反应来减少和清除水体污染，上述化学物质是指氧化剂，化学反应是指氧化和还原反应。目前使用的氧化剂主要是由双氧水和亚铁组成的芬顿试剂以及臭氧和高锰酸钾，而芬顿试剂的优势最为明显。采用Fenton法对水体中三氟乙酸钠等污染物进行生物降解，降解率达到99%以上，采用酸法、加热法及使用不同种类的催化剂，可以显著改善反应效果[4]。

5.3 生物修复技术

生物修复技术指的是利用自然或人为培养的生物及微生物的生活习惯和特性来减少和消除水体污染。生物修复技术主要分为生态修复技术和微生物修复技术。生态修复技术是指在污染水域中生长的水生植物可以吸收水中的有机物和氧，或在未被污染的水域中饲养水禽，以预防水体富营养化。微生物处理技术是将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，并可以针对不同的污染物种类，使用活性污泥、厌氧菌或需氧微生物等。该技术利用现代生物科技改变污染物的组成，创造适宜微生物、植物和动物的生长条件，以利于污染物的转化、吸收和降解。

5.4 渗透反应墙修复技术

该技术通过有机填充物的物理、化学和生物作用，达到减少或清除水体污染的目的。陶静、李铁纯和刁全平等[1]认为，目前国内这项技术还处在起步阶段，主要是仿真试验。结果表明：采用氧化铁和藻酸盐配制的活性填料可以达到80%的污染物脱除率。

5.5 组合修复技术

单一类型的修复技术都存在一定的缺陷，并且只能对某些类型的污染物进行有效处理，难以得到满意的修复效果。目前，多项技术结合应用日益引起人们的关注。已有许多学者对微生物—植被复合恢复技术进行了大量探讨，其中微生物的活性与代谢能加速植株的养分吸收，提高植株的生物产量，并能改善土壤的污染状态，促进作物对污染物质的吸附。通过对镉和铅双耐的联合修复试验，发现了一种能很好修复镉和铅污染的新方法，以乙二胺四乙酸浸出对重金属的去除作用最好，大豆对锌、镉的去除能力更强，乙二胺四乙酸大豆对重金属污染的防治具有重要意义。

5.6 强化土壤污染源头防治

为了确保修复质量，修复人员在实践中需综合运用调查与监测等手段，把握土壤污染的具体状况，确定污染物的来源，并结合具体状况对废水，废渣，废气进行有效治理。（1）禁止用未经处理的污水浇灌农田，不得施用毒性强、残留量大的农药，尽可能采用生物病虫害防治手段。（2）加强农用地、建筑用地等的污染风险控制，严控工业生产“三废”排放。（3）采取多种措施，从根本上治理土壤污染，切实减轻土壤受污染程度。

6 结语

总而言之，目前国内大多数地区存在严重的污染问题，造成这种污染的主要因素是工业、农业和生活污染。土壤环境的污染，对我国的农业发展及粮食保障构成了威胁，土壤环境恶化已经是一个迫切需要解决的问题。在治理土壤污染方面，尽管国内起步较迟，但也取得了一定成效。不同类型的土壤污染治理技术有其自身的特征，也有其适用的领域和限制，在进行治理时，相关人员应充分考虑土壤性质、污染物类型、经济因素等方面的影响，对污染进行科学治理[5]。