土壤污染修复现状、管理对策与修复技术

土壤污染现状与 管理对策、修复技术
赵玲 环境科学与工程学院，上海交通大学
内容
土壤污染现状 管理政策及标准 修复技术进展 科学研究发展
问题及思考
国内几次重大污染事故
2004年 2006年 2008年 2014年 2015年
水厂周边的土壤和 浅层地下水中含有 很高浓度的苯，引 发供水安全问题。
常州外国语学校毒地
1995 年，中国国家基金委，科学院 等开始资助土壤污染生物修复项目。
我国污染土壤治理行业发展过程
问题大量产生
污染场地管理启动
土
关
城
地
市
资
产
化
源
注
外 资
业 结
快 速
紧 缺
度
企 业
构 调
发 展
进
整
入
关注阶段 准备阶段 启动阶段 快速发展 稳定发展？
1995
2000
2005 2010
年份
2015
2020
精细化工、表面处 理（酸洗、电镀） 等集中工业园区;
废旧电子产品处置 场、 大型木材防腐 处理场地;
油田、采矿区（有色 金属、煤矿）及周边 地区；
固体废物集中填埋、 堆放、焚烧等场地及 周边；
其他工业企业遗留或 遗弃场地。
全国众多亟需修复地块
北京市
四环内超过200家企业需搬迁， 约800万平米土地其利用功能
执行日期：2015年1月1日
《土壤污染防治行动计划》已于2014年3月经环保部审议 并原则通过 。
今年“两会”，环保部副部长吴晓青表示，《土壤环境保 护法》已形成初稿，并列入本届全国人大的立法计划。
《关于加强工业企业关停、搬迁及原址场地再开发利用过 程中污染防治工作的通知》环保部环发[2014]66号。已于 2014年5月14日发布。
浙江省场地环境调查技术手册 2012
•
重庆市污染场地环境风险评估技术指南 2010
污染场地调查与管理相关导则
2014年2月19日发布
将于2014年7月1日起实施
• 污染场地术语
(HJ 682-2014)
• 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)
阻隔技术
固化技术
氧化还原技术
几种修复技术气工艺提流技程术图
土 壤 修 复1.改技变污术染物存在形
态，降低其毒性
微生物修复
2.利用许多微生物与
污染物的亲和性， 在污染土壤上耕耘，施 肥，灌溉，保证微生物 富集重金属
的正常生代物谢，修使复污染物
减少甚至消除
植物修复
地耕处理
各修复方法的特征
成本
高
热处理
我国现有修复技术应用
1. 原位：异位=17：81 2. 主要稳定技术：
稳定化固化（40%） 水泥窖共处置（18%） 化学氧化（15%） 三者占总数的 73% 1. 气相抽提：7% 2. 热脱附：9%
主流技术
稳定固化（离子矿化）
Soil
Contaminant
Reagent Binder
机理示意图
离子矿化功能材料
北京市已出台的技术规范
• 场地环境评价导则 (DB11/T 656-2009) • 污染场地修复验收技术规范 (DB11/T 783-2011 ) • 场地土壤环境风险评价筛选值 (DB11/T 811-2011 )
其他省市的技术规范
•
浙江省污染场地风险评估技术导则(DB33T 892-2013)
•
土壤/地下水污染:
指人类活动产生的有毒/有
害污染物进入土壤/地下水， 主 并积累到一定程度，使其组 要 成和性质等发生变化，导致 特 其自然功能失调，引起质量 点
恶化，对人身和农作物构成
不利影响和危害的现象。
形成的复杂性 发生的隐蔽性 毒性的缓效性 诊断的特殊性 修复的长效性
内容
土壤污染现状 管理政策及标准 修复技术进展 科学研究发展
第一步
第二步
• 根据调查结 果选择修复 技术制订修 复方案
• 土壤修复工 程的设计与 施工、运行、 维护和监测
第三步
第四步
• 污染土壤的 清理与恢复， 及修复效果 评价
场地环境调查与监测
资料 收集
现场 勘探
人员 访谈
确定污染位点
污
污染物
受体
染
风险
场
地
暴露途径
风
险
评
估
评估软件
程
序
、
内
容
土壤修复技术
20世纪80年代
全国污染 土壤面积
仅几百万 亩
2006年
约 有1.5亿 亩
2009年
1/5的耕地面 积
2017年
1/5的土地面 积
修复资金投入
内容
土壤污染现状 管理政策及标准 修复技术进展 科学研究发展
问题及思考
修复技术选择： 依据污染物种类、程度、范围和土地功能用途
• 污染土壤的 现场分析、 调查和风险 评价
阻隔法
先进理念：集约式土地功能利用法
内容
土壤污染现状 管理政策及标准 修复技术进展 科学研究发展
问题及思考
科学问题
土壤污染与修复研究是当今环境科学新的生长 点之一，倍受国内外环境科技工作者的重视。
与大气、水体相比，土壤是一个复杂的物理、化学与生物 的复合环境介质，是一个重要的生态剖面，许多环境化学、 环境生物、环境毒理的规律与机制，可以通过土壤生态剖 面加以观察、研究。
土壤：~4000 m2
As: 21 ~ 1600 mg·kg-1 植 物 修 复 原 理 示 意 图
植物提取
植物固定
工程：地下水污染反渗透墙修复技术
反渗透墙法(PRB)
在浅层土壤与地下水之间，构筑一个 具有渗透性、含有反应材料的墙体。
先进理念：多技术联合法
绿色部分采用土地置换法 稳定化修复土壤
挖掘处理
土壤淋洗
① 离子矿化工期较短、成本低 ② 热处理成本很高 ③ 微生物、植物处理工期长 ④ 挖掘去除成本很高
稳定固化 （离子矿化）
化学处理
低
wk.baidu.com
微生物处理 植物提取
工期
短
长
国内外常规修复技术应用
1. 原位：异位= 49：51 2. 主要修复技术：69%
气相抽提 稳定化固化 焚烧 3. 微生物修复：11% 4. 热脱附：8%。
1. 编制应急预案防范环境影响 2. 规范各类设备拆除流程 3. 安全处置企业遗留固体废物 4. 组织开展关停搬迁工业企业场地环境调查（委托专业机构） 5. 严控污染场地流转和开发建设审批 6. 加强场地调查评估及治理修复监管 7. 加大信息公开力度 8. 2014年10月31日前报环保部备案
土壤污染日益凸显：修复资金迅速提升
健 康质 量 保证最大生产力 最佳生物学质量
不引发二次环境污染
● 多功能性
承接污染物的载体：负荷、容量
净化污染物的活体：功能、强度
土壤环境与土壤污染研究回顾
50年代: 土地资源开发利用
提高生产研究
60年代: 水土保持，盐碱地改良 污水灌田，施用农药
土地环境资源保护研究 土地环境污染研究
70年代: 区域性
现场实景
工程：Cr污染土壤化学淋洗修复
技术特点： 1. 适用于小体积的污染土壤修复 2. 污染物去除彻底，时间快 3. 成本高、二次污染严重
土壤淋洗全景
~4000 m2
2019/9/21
37
去除土壤中混有的石块颗粒
二级清洗 —— 固液分离器
固液分离操作
一级筛选 —— 滚筒筛
三次分离清洗
工程：木材防腐加工场地As污染土壤植物修复技术
80年代:土壤环境背景容量及基准 土壤--植物系统
土壤环境评价及污染 综合防治研究
净化功能及其应用研究
90年代:土地植物系统污染生物地球化学 长期定位研究 无公害农业及绿色食品生产技术 应用技术研究 流域及湖泊水污染治理关键技术
21.3 20.3
10
0
重污染 企业
工业 废弃地
采矿区
工业 园区
污水 灌溉区
采油区
固废 处置场
干线 公路
主要污染物 点位超标率/%
镉 镍 铜 砷 汞 铅 滴滴涕 多环芳烃 六六六
7.0 4.8 2.1 2.7 1.6 1.5
1.9
1.4
0.5
耕地污染
土
壤
污 染
城市工业
主
场地污染
要
来
源
矿区污染
农田土壤污染主要原因
历程：国家主要政策文件
2008
环发[2008]48 号《关于加强 土壤污染防治 工作的意见》
2010
《重金属污 染综合防治 十二五规划》
2012
环发[2012] 140号 《关于加强工业企 业场地再开发利用 环境管理的通知》
探索前进
2009
环保部 《污染 场地土壤环境 管理暂行办法》 （征求意见稿）
兰州“苯”污染事件
“镉大米”事件
武汉三江地产项目场 地建筑工人中毒事件 北京宋家庄地铁施 工工人中毒事件
湖南衡阳300名 儿童血铅事件
《中国土壤状况调查公报》—2014年4月
(1) 调查面积
全部
部分
(3) 不同土地利用类型环境质量
19.4%
耕地
砷、镉、滴滴 涕、六六六
10.4%
草地
镍、镉
未
耕 林 草利
2011
2011-2020年 国务院《全国 地下水污染防 治规划》
2013
国务院办公厅 《近期土壤环境 保护和综合治理 工作安排》
地方政策及技术规范
土壤修复纳入多省市《“十二五”环保规划》
• 沈阳市：《沈阳市污染场地环境治理及修复管理办法（试行）》（沈环保[2007]87 号） • 重庆市：《关于加强我市工业企业原址污染场地治理修复工作的通知》（渝办发[2008]208号） • 杭州市：《杭州市清洁土壤行动方案的通知》（杭政函[2012]79号） • 长沙市：《关于加强土壤污染防治工作的意见》（长政发[2012]39号）
土壤污染的控制与治理成为重要的科学问题。
对土壤环境的基本认识
土壤具有三个基本特征
● 生态系统的基本单元：具有 SWP 系统的整体性 土-水-植物
● 人类活动的主要资源：具有质量、数量的双重性 ● 自然体、环境介质： 具有多功能性
● 质量、数量的双重性
内涵 土 壤 质 量
安全生产
肥 力质量
环 境 质量
沉降、流动、迁移、蓄积……
企业搬迁产生了大量高风险棕色污染场地
自上世纪90年代起，我国城市 产业结构调整。大量工业用地 转为商业和居民公共用地。
据统计，2001～2009年间，我国 约10000家企业关停或搬迁，产生 了大量遗弃的高风险污染场地。
污染场地重点分布区域
钢铁、冶金、化工 等重 污染企业及周 边地区；
化学清洗、超临界萃取、光化学降解、化学 化学修复
氧化、化学栅（沉淀栅、吸附栅、联合栅）
清洗法、蒸发法、电修复法、热修复法
联 合
物理修复 挖掘添埋法、通风去污法、焚烧法
修
原位修复（接菌、生物培养、生物通风、土耕）
复
生物修复
异位修复（生物泥浆、堆腐、制备床、厌氧处理）
植物修复 植物提取、植物富集、植物稳定
地
地
地
用 地
建 设 用 地
630万平方公里
总超标率16.10%
(2) 污染物超标情况
点位超标率/%
镉、镍、铜、砷 、汞、铅、滴滴 涕、多环芳烃
10.0%
林地
镉、镍、砷
11.4%
未利用地
(4) 典型地块及周边土壤环境质量
40 污染物未提及
30 36.3 34.9 33.4
20
29.4
26.4 23.6
• 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)
“最新”政策及法规
中华人民共和国环境保护法
2014年4月24日修订通过
“三大战役” “大气十条”
《大气污染防治行动计划》 “水十条”
《水污染防治行动计划》 “土十条”
《土壤污染防治行动计划》
问题及思考
美国超级基金法案
1976年立法，拉夫运河化学废物污染
最严苛的环保法案，美国环 保署可以对企业无限期追责， 还有连带责任。
对企业的罚金最高可达到污染 清理费的3倍。
美国环保署每年用于污染优 先名录的资金约为12亿美元。
投资
80年代： 荷兰投资15亿美元进行土壤修复试验研究。 1976—1990年：联邦德国科技部资助的土壤修复项目 306个。 1990—1996年：联邦德国废物管理与土壤修复项目投资75亿美元。 2010—2015年：美国政府投资100亿美元进行土壤修复技术开发。
污水灌溉 农药化肥 生活垃圾
污水灌溉
1958年污水灌溉在主要城市郊区兴起
推动灌溉事业，促进北方水稻农作发展
N肥过剩，贪青倒伏，作物受害，土壤毒化
土壤毒化 诊断指标
确立N肥定额
增施矿质肥料
防止徒长倒伏 调整作物Si / N营养比
工业场地污染主要原因
工矿企业生产经营活动中排放的 废气、废水、废渣及汽车尾气等。
全市计划搬迁110家
江苏省
2000~2005年，400家 化工企业搬离城区，关 停小化工企业1000多家
上海市
工业用地由1998年的 610km2降至2010年的 283km2，1992年至 2007年完成210家污染
企业搬迁
福州市
截止2010年，共搬迁改造 和关闭500多家重污染企业
科学定义和特征
发生转变
太原市
搬迁企业105家，涉及19个 重污染行业
重庆市
2010年165家重污染企业搬 迁出主城区
武汉市
2012年年底前完成127家企 业搬出
广州市
计划2015年年底前295家不 环保不安全企业搬出
沈阳市
1999年以来相继有130多家大中型企业 搬迁；2009年，搬迁改造城区内所有重
污染企业
青岛市