《中国发展土壤修复技术 精准治理污染》

  • 来源专题:农业立体污染防治
  • 编译者: 季雪婧
  • 发布时间:2018-12-12
  • 在近日于江苏南京召开的首届中国土壤修复大会上,1800余名土壤污染防治领域的产学研从业者从技术应对、产业研发等环节盘点了近年来中国土壤污染治理存在的问题与机遇,探索对土壤污染实施精准治理。

    “最近一次全国范围的土壤污染状况调查显示,全国土壤环境不容乐观,工矿业、农业等人为因素是主因。”中国科学院南京土壤研究所研究员骆永明介绍,包括重金属污染、有机物污染等在内的土壤污染使土壤降低或丧失生产力,危及农产品、地下水和人居环境安全。

    2014年发布的《全国土壤污染调查公报》指出,中国土壤总超标率为16.1%。从污染分布情况看,南方土壤污染重于北方,长江三角洲、珠江三角洲、东北老工业基地等部分区域土壤污染问题较为突出,西南、中南地区土壤重金属超标范围较大。

    中国科学院南京土壤所研究院教授陈梦舫说,对江苏来说,焦化、电镀、印染、农药等化工企业的场地土壤污染与处理是当前面临的主要问题。随着城市化的发展,部分化工企业搬迁后,土壤需要修复。

    2017年底,江苏省生态环境厅公布了江苏第一批303家土壤环境重点监管企业名单,要求属地环保部门督促企业履行环保监测责任,签订土壤污染防治责任书,并向社会公开。

    农业农村部副部长张桃林指出,近年来围绕土壤污染防治,虽然国家出台和实施了一系列政策和措施,取得较好的效果,但受外源性和内源性污染的双重影响,中国部分地区土壤环境污染以及农产品质量安全潜在风险问题依旧不容乐观。

    部分行业专家表示,土壤污染具有隐蔽性、潜伏性和长期性的特点,发展多元化的修复技术迫在眉睫。

    “行业初期,污染土壤绝大多数采用水泥窑协同焚烧处置或安全填埋等相对简单的技术方式处理。如今,应用热解吸、土壤淋洗、原位热脱附、原位化学氧化、生物修复等先进技术已经成为主流,整体水平与国外同步。”中国环境保护产业协会土壤与地下水修复专业委员会秘书长李书鹏表示,修复技术的多元和进步为修复工程应用创新提供了可能。

    骆永明介绍,生物修复是目前比较好的土壤修复方式,包括种植超积累植物、微生物等方法。“如伴矿景天等超积累植物,可以快速将镉元素向地上部分运输。通过冬春修复、夏秋稻作的循环方式,植物修复后的土壤重金属镉含量将降低50%。一些特殊的植物焚烧后,还可以收集提炼金属。”

    “中国最近十年在土壤治理上,从理论到技术装备都有长足发展,但和国外污染治理技术还有差距。现在不仅要为治理而治理,更要考虑系统解决方案。”中国科学院南京土壤研究所所长沈仁芳说,土壤修复涉及农业生产、资源再利用等延伸环节。

    目前,土壤修复领域已经吸引社会资本积极介入。据行业机构测算,中国土壤污染防治修复产业的产值在环保产业总产值中占比不足1%,远远低于欧美发达国家30%的比重,表明中国土壤修复市场有可供深挖的潜力。

    业内人士预测,按照2016年实施的《土壤污染防治行动计划》,中国土壤污染的恶化形势将在2020年得到有效控制,随后进入良性发展阶段。土壤修复市场的大门也将向社会资本持续敞开,有望开辟出行业发展更为可观的蓝海空间。

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    • 来源专题:农业立体污染防治
    • 编译者:季雪婧
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    • 摘要:近些年,因为各方面原因导致我国很多地区的土地重金属含量严重超标,其不仅给人民群众的生命安全造成了严重的影响,还会干扰到农村发展的进程,这些情况都在说明解决重金属污染问题已经迫在眉睫。据此,本文将从生物修复技术在重金属污染土壤治理的实际应用入手研究,并对其未来的发展方向进行展望,以期能够为如今的相关研究部门的生物修复技术的开发和研究提供一些理论基础,进而促进我国重金属污染土壤的治理工作。 关键词:生物修复技术;重金属污染;应用;发展 前言:随着社会经济的不断发展,如今的社会对于各方面地需求也在日趋上升,但同人们地需求一同上升的却是如今的环境污染问题也在日趋严重,大量的工业“三废”的排放、农药化肥的不合理使用等等问题,都导致了如今土地环境中各方面重金属的含量严重超标。其不仅会对人们的身体健康造成严重的影响,还会导致可耕种的土地范围也在日渐缩小,所以对土地重金属含量超标这一问题进行治理已经是如今迫在眉睫的一个严峻问题。 一、重金属污染土壤的现状: 现如今,很多地区土壤的重金属污染都是由于人类的日常生产活动做造成的。过去人类所造成的重金属污染没有超过自然界的自我净化能力,所以没有显现出太多的问题,但随着社会的不断发展,人们对于各方面的需求也在不断的上升,而有需求就会有生产,需求量越大,生产量也就越多,但人类的生产与生活常常都是伴随着污染产生的,随着需求量越来越多,造成的污染也就越来越多,最终超过了自然界的自我净化能力,致使出现土壤污染问题,最终对人们的生命健康和农业生产造成了极大的负面影响。而且相对于其他污染来说,重金属污染更加普遍和隐蔽,其在污染初期并不容易被人们所发现,只有在污染问题积累到一定程度以后,才能够被人们所发现,但这个时候已经有些为时已晚,自然界已经无法对其进行自我净化作用,只能通过人类自身的各种方法来对其进行治理工作。据有关部门研究发现,当前我国被污染的土壤面积已经超过了5000万亩,这些被污染的土壤中超标的重金属元素主要有汞、镉、铅、铬、锌、铜等,并且随着时间的推移,土壤重金属污染的情况还在不断的加剧,如不及时对这些已经被重金属污染的土壤进行治理工作,那么就会对我国的生态环境造成严重的危害,进而危害到人们的生命健康[1]。 二、生物修复技术在重金属污染土壤中的应用: 所谓的生物修复技术,就是指那些利用生物的生命代谢活动来将土壤中所蕴含的各种有毒有害物质进行消除或者是进行无害化处理的技术。而现如今,生物修复技术主要分为植物修复技术、微生物修复技术、动物修复技术三大类。相对于其他的重金属污染治理技术来说,生物修复技术有着修复时间短、对周围环境不会造成太大的干扰,修复效果比较明显等优点,所以在如今被广泛的应用于各种重金属污染污染的治理之中。 (一)植物修复技术: 所谓的植物修复技术,就是直接利用其各种绿色植物及其共生的微生物系统来对已经被重金属污染的土壤进行吸收、富集作用,进而有效改变土壤重金属污染的一种新兴环境治理技术。在实际应用过程中,用超富集作用植物修复技术主要分为植物吸收、植物挥发以及植物稳定三大类:其中植物吸收就是植物利用自身的根部来发挥出超富集作用,进而对各种重金属元素通过根部进行吸收,再从根部进行转移,转移到植物的地上部分,最终达到消除、降低土壤内部重金属元素含量的目的;而植物会发则是指植物在生长生存过程中,通过自身的转化作用,将土壤中所积累的各种重金属元素转化成为可挥发的形态,最后从植物的地上部分将其进行挥发,以此来起到降低和消除土壤中的重金属元素含量的目的;至于植物稳定则是指利用植物来降低土壤中的各种重金属元素的活性,进而实现降低重金属的危害性的目的[2]。如今植物修复技术已经被广泛的应用于如今的重金属污染土壤治理过程中,并取得了很多喜人的效果。例如水生植物凤眼莲可以对土壤中的汞、铅、镉、铜、砷都有着良好的富集效果。 在例如印度芥菜也同样可以应用于重金属污染土壤的治理当中,其对于各种重金属的富集效果也非常良好,由此可见在如今的重金属污染土壤中应用植物修复技术进行重金属治理是一种非常好的方法。 (二)微生物修复技术: 微生物修复技术,就是选择那些自然界已有的或者人工培育后的有着各方面特性的微生物,然后利用其生命代谢活动,对土壤中所蕴含的各种重金属元素进行转化、降解,进而起到降低重金属元素活性或者进行消除的作用。据科学研究发现,微生物对于重金属污染土壤治理主要是通过两种机理来进行的。其一是微生物通过生物代谢活动来对重金属元素的形态进行改变,以此来降低重金属元素的毒性的作用;其二则是微生物通过自身的生物代谢活动来对土壤中所蕴含的各种重金属元素的价态进行改变,将重金属元素转变成为一种易溶物,进而可以轻易的将其从土壤中进行滤除工作,以此来实现降低土壤中重金属元素含量,改善土壤生态环境的目的[3]。如今,世界上对于微生物修复技术的研究也同样取得了很大的成效。例如在国外,有很多学生都曾经利用微生物修复技术的第二种机理来将重金属元素从土壤中进行分离工作,由此可见微生物修复技术在却是可以在实际重金属污染土壤治理过程中进行应用。而在我国,也同样有很多专家学者在进行相关的微生物修复技术的研究工作。例如牛旭等人曾经研究过微生物能耗改变矿区的的特性,进而将矿区改变成为种植区进行过相关的研究工作。而对于矿区的土壤来说,其中蕴含着很多难以通过自然界的净化作用来进行降解的腐殖质,这些腐殖质的存在不仅会影响到土壤的整体结构,还会对土壤的疏松度造成一定的干扰,这些都矿区转化成为种植区的阻碍坐在。但通过对微生物修复技术的研究发现,微生物修复技术不仅可以对这些腐殖质进行降解作用,还能够积累土壤中所蕴含的有机质,进而起到改善土壤整体结构的同时,实现积累土壤肥力的作用。 (三)动物修复技术: 所谓的动物修复技术,就是利用土壤中本身便存在的各种动物及其肠道中现有的微生物,在自然条件下或者人工条件下、促使其这些动物及其体内的微生物的生长与繁殖,然后令其在生命代谢过程中,对土壤中所蕴含的各类重金属进行去除、分解、富集等作用。一般在使用动物修复技术的时候,通常都会选择诸如蚯蚓、蜘蛛等常见的动物,其不仅有着很强的重金属富集能力,还能够改善土壤的结构,提升土壤的肥力,所以在如今的重金属生物修复技术当中,动物修复技术应用之处也很多。 三、生物修复技术在重金属污染土壤中的发展展望: 目前,我国对于生物修复技术的研究还是处于起步阶段,所以主要研究方向还是几种与植物修复技术与微生物修复技术两类生物修复技术之上,对于动物修复技术的研究却不是很多。也正是因为我国对于生物修复技术的研究还处于起步阶段,所以还存在着诸如用于修复的生物和被修复地区的本土生物之间存在的竞争、生物修复效果容易受到外界因素影响等问题。根据这些问题,本文将对未来生物修复技术的发展方向进行展望:(1)做好用于修复的生物与被修复地区本土生物之间的竞争协同关系;(2)建立完善的生物修复体系,很多土壤中所蕴含的重金属还有着极大的回收再利用的价值,未来如果在完善生物修复技术的同时,还应该方便重金属元素在分离受的回收作用,进而缓解我矿产资源缺乏的现状。 总结:综上所述,鉴于我国如今土壤重金属污染现象越来越严重的问题,使得越来越多的人们关注起重金属污染土壤的治理问题。虽然生物修复技术有着各种各样的优点,但因为我国相关的生物修复技术起步时间比较晚,还有很多不足之处,所以在进行具体应用过程中肯定会有着很多的局限之处,但作者相信,随着生物修复技术而不断研究发展,未来肯定会全面的应用于各种污染修复之中,进而为我国人民群众创造出一个更加优美的生态环境。
  • 《发展土壤污染修复产业需练好内功》

    • 来源专题:农业立体污染防治
    • 编译者:季雪婧
    • 发布时间:2018-12-17
    • “目前我国农用土壤修复技术日趋成熟,工业用地修复需求逐渐上涨,但修复效果参差不齐,制定规范化的技术标准将是产业健康发展的基石。” 中国科学院南京土壤研究所(以下简称土壤所)所长沈仁芳日前在第一届全国土壤修复大会上表示。 土壤修复技术逐步完善 20世纪60年代,氮磷钾等肥料被广泛施用于土地后,大大提高了我国的粮食产量,但同时也增加了土地污染的风险。而后随着农药的大面积施用、工业的排放,我国的土地污染问题逐渐显现。 2014年,当时的环境保护部和国土资源部发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示,我国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,全国土壤环境状况总体不容乐观。 土壤所研究员骆永明接受《中国科学报》采访时介绍,自20世纪70年代起,我国开始开展土壤污染与修复研究,针对农用土地修复发展出了化学控制/客土改良、微生物修复、植物修复等办法。“目前,人类共发现400余种超积累、高积累植物,伴矿景天就是其中一种,它能够快速吸收降低土壤有效态镉,一般耕种两季就能监测到镉含量明显下降。”骆永明说。 沈仁芳认为,从整体来看,农业用地重金属污染问题凸显并非源于含量增加,而是土壤酸化导致重金属活性增强。修复污染土地的同时,也要推广叶面施肥等管控技术,引导全国农民科学施肥。 针对工业发展等导致的重金属污染问题,北京建工环境修复股份有限公司高级工程师刘鹏表示,重金属污染土壤修复通常采用稳定化与固化技术、填埋、水泥窑焚烧等处理方式,土壤淋洗技术、针对挥发性重金属的热脱附技术也逐渐在开展使用。对比之前的处理方式,目前重金属污染土壤修复前会进行细致的分析评估,耦合使用多种处理方法的趋势明显,效果也较好。 新型、复合污染物增加 土壤修复技术更新迭代的同时,我国的土地污染情况也在发生变化。2016年研究数据显示,我国长三角、珠三角、天津及河北地区土壤有机污染物较重。按欧洲土壤质量标准,PAHs轻度污染占29.6%,中度污染3.3%,重度污染4.1%;3种以上有机物复合污染样点超过90%,呈现复合污染态势。 “农业、工业、油田、矿区土地单一污染向复合污染的转化,使得土地污染呈现出复杂性、滞后性、危害性、隐蔽性,而污染物与各地土壤环境混合又进一步增加了治理难度。” 中国工程院院士、浙江大学环境与资源学院教授朱利中说。 目前,研究人员通过土壤有机物物源解析技术,已证实多氯联苯、多溴联苯醚、六氯丁二烯、多环芳烃主要来源于工业,农药、抗生素、零苯二甲酸酯主要来源于农业。 朱利中表示,已知化肥农药、污水灌溉、秸秆焚烧、干/湿沉降是污染物的主要来源,接下来急需进一步将研究细化,以探明我国土壤污染特征,在关键理论和适用技术上有所突破,减少土壤污染修复的不确定性。 据了解,为深入研究我国的土地污染问题,土壤所突破桎梏,引进国际人才。“我们引进人才注重综合实力和项目经验,其中一位专家在国外从事武器场地修复多年,当时并没有论文发表,但是经验丰富,目前已经成为我国土壤修复领域的专家。”沈仁芳说。 据统计,“863”计划为土壤修复技术研发匹配的资源累计超过20亿,“973”计划中有11个与土壤污染相关的基础研究,国家自然科学基金委员会关于土壤污染与修复的自主项目接近1500个,国家对土壤修复技术研发支持的数量与力度逐年增加。 技术评价标准亟待制定 随着“净土计划”等国家级土壤污染防治方案的启动,全国已建立9个重金属污染防治试点,推动了我国土壤污染修复技术创新和产业化发展。专家提醒,关注产业发展的同时,还需练好内功,及时建立修复技术的评价标准。 业内人士指出,当前土地污染修复技术的说明多针对自身技术,缺乏宏观视野,不能有效指导技术选择。 “国内的土壤修复技术越来越多,适用性各有不同,希望行业标准尽快出台,指导市场综合评价各技术在污染识别、修复效率、安全性、便利性等维度的优劣。”刘鹏告诉《中国科学报》记者。 骆永明也表示,这样的标准制定并非易事。“土地污染的发生和治理具有人为性和地域性,即便是相同的污染,因污染程度和地域的不同,也会影响治理技术的选择。”骆永明说。