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《石油污染土壤化学修复技术研究现状》

  • 来源专题：农业立体污染防治
  • 编译者： 季雪婧
  • 发布时间：2019-11-14

  • 摘要：石油泄漏对环境、经济和社会造成负面影响。有效的修复技术是油污土壤（含油土壤）治理关键，化学修复已经证明可在原位和易地、低成本、环境代价小修复石油污染的土壤（含油土壤）。笔者综述了化学氧化、电动修复等技术原理及应用效果，评价了化学修复技术的优缺点，阐述了化学修复技术的研究热点及未来发展趋势。油气田开发过程中的油井泄漏，原油管线以及储油罐泄漏，海洋溢油等造成石油类物质落于地面土壤之上，造成土壤污染。在此形式下,石油污染土壤（含油土壤）的修复工作也经历了多层面的技术深化和创新，其中化学修复方法高效、快速等优点，在目前的研究中发展较快。

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  • 《污染土壤修复技术研究现状与趋势探讨》
    • 来源专题：农业立体污染防治
    • 编译者：季雪婧
    • 发布时间：2019-07-05
    • 摘要：土壤对于一个国家而言是十分的重要的，同时土壤也是人类社会存在和发展的基础，所以对土壤环境进行保护是毋庸置疑的，但是我国现有的土壤却在一定程度上遭到污染。本文针对我国土壤污染现状及修复技术应用，简单的做了一个研究与探讨。 前言 土壤对于人们是十分的重要的，也是我们生存下来的根本资源。我们国家是一个国土面积十分广阔的国家，但是在社会的发展进程中，土壤却受到了严重的污染[1]。尤其在工业发展中，所产生的一些“三废”未达标准排放，或是矿产资源开发对地表的扰动等现象，对于土壤造成了十分严重的影响。目前我国改善与恢复土壤环境的需求十分迫切，全国各地已经逐步开展土壤污染调查与修复工作，但我国对土壤修复技术的研究尚处于起步阶段，本文就土壤修复技术的研究现状进行了探讨，并在最后对土壤污染防治工作进行了一系列展望。 一、土壤修复技术的现状研究 1.1 工程修复技术具体包含了很多种的操作技术，主要有客土法，这种方法的操作是比较方便的。其主要的操作就是在一些受到污染的土壤里面放置或是添加大量的干净的土壤，这样一来就使得干净的土壤将污染的土壤覆盖在表面，而也可以将干净的土壤直接与污染的土壤混合，这样一来也是可以有效的改善土壤的污染情况，可以有效的减少植物的根系与污染土壤的接触[2]。除了这个方法还有换土法，顾名思义就是将被污染的土壤换成干净的土壤。其他还有一个就是翻土法，这个方法主要是将土壤进行一次十分深入的翻转，这样翻转过后，被污染的土壤就会在第一时间被地底干净的土壤覆盖[3]。 1•2热处理技术也是土壤修复的一个常规技术手段，它主要是应用了一些基本的化学和物理原理。通过对污染的土壤进行直接的加热，从而将受污染土壤中所含有的污染介质或是某些有机污染物在被加热的过程中得到有效的挥发。热处理技术主要是两个方面，第一是高温处理技术，第二是低温处理技术。对于一些遭受重金属污染的土壤而言并不适用这项技术，所以在选择使用该技术前必须要对于土壤的污染性质进行鉴定[4]，并有针对性的开展下一步工作。 1.3植物修复技术是在二十世纪八十年代发展出来的，这个技术主要是利用了植物的一项自身的优势，比如说能够吸收土壤内部的一些污染物，此外植物还有光合作用的功能[5]。此项技术最大的优势是并不需要很高的成本投入，也没有很高的实施标准。但是该技术也有一定的局限性，比如说运用的范围不是特别的广泛，能够处理的土壤污染介质也是有限的。并且在适用该项技术开展修复工作之前需要对相关的一些工作人员进行一系列操作培训，让这些工作人员对于土壤的污染的状况产生一定的认识和了解，这样也可以根据各类植物不同的特性来选择相应的植物。 1•4淋洗技术也是一项较为成熟的土壤修复技术，主要是将水和一些本身含有一些冲洗助剂的溶液注入到被污染的土壤当中，这样的一个过程就可以清洗在土壤当中的一些污染物。如果经过清洗的土壤可以达到一定的环境质量标准还可以继续使用。这项技术在我国的使用面是十分的广泛的，并且在其他的国家也有相应的使用。该技术主要针对遭受重金属一类的污染或是含有多种污染物的土壤进行净化和处理。此项技术的局限性就是修复操作场地附近必须要有充足的水源，在水资源相对匮乏的地区可操作性不强[6]。 1•5动力学修复技术也是一项应用相对广泛的土壤修复技术，这项技术主要是通过电化学或是电动力学所产生的复合作用来驱使土壤当中的污染物聚集到一方的电级区，从而驱动土壤中的某些污染物与载体进行分离和集中。该技术在我们国家的使用年限不是很长，在很多方面都进行了一些改进和优化。通过近些年的发展，这项技术已经有一定范围的应用，并且在污染土壤修复过程中的效率很高，而且成本相对而言较为低廉。该技术主要适合于一些粘质性的被重金属污染的土壤，还有一些可溶性的有机物土壤也可以使用。但不适合于处理不溶性的有机物的污染土壤。 1•6联合修复技术在当今受到了很大的欢迎，并且这项技术对于土壤污染处理的效果是非常不错的。其主要的作用是将一个或是两个这样的多个的修复技术进行同时的运用，从而可以起到一系列的互补的作用。但是需要工作人员对于其中各单项技术都要具备一定的操作经验，这项复合性的技术大大的突破了单项技术的局限性，极大的提高了土壤修复的效果。 二、土壤修复技术的趋势研究 2.1经过近十多年研究人员对于土壤修复技术的研究，已经在相当程度上积累了一些关于土壤修复的经验和技术。未来的土壤污染研究方向主要会向绿色土壤生物的修复能力发展技术，但是有一点要提出，该项土壤生物的修复技术的局限性比较大，比如说针对于土壤应有的性质或是温度等的要求十分严格，需要经过不断的实践和试炼，不断的在实际当中进行调整[7]。而针对于那些超富集植物来说，一定要在十分恰当的时机去采收，并且要采用十分合理的处理方式，这样也是可以避免在净化和修复土壤的过程中出现第二次污染。而这样的一种技术在未来可能会发展成为土壤污染修复的主流。 2.2单项的联合或是综合的修复技术，其实这样的方法主要是利用了一些技术之间的联合。比如说综合氧化还原法可以和冲淋法或是一些植物和微生物之间的联合修复技术相互结合起来，在各类实践中是比较超前的，也比较复杂的。 2.3改进现在所有的一些技术，并开始重视理论上的研究，针对于微生物的修复技术可以通过一些先进的技术，比如说基因重组技术，同时开发出一些具有强大的分解能力的或是抗逆性很强的基因工程上的工程菌。也可以利用强大的基因技术将一些富集植物的某一部分基因移植到一些具有其他需要的生物特性的植物中，这样也是可以将植物的修复技术开发到最大。 也可以加大对于一些生物的修复技术的研究，有利于开发出一些崭新的植物的品种。但是在此之前依旧是需要验证是不是会出现一些相应的负面影响。 三、我国土壤修复产业的现状 3•1我国在污染土壤的修复方面做的依旧是有所欠缺的，就我们国家现有的基本国情来讲，在有了一部分的外资投资情况下，其实我国的土壤污染治理的情势依旧是十分的严峻的。而这些外资所能够起到的作用也依旧是杯水车薪的。 3•2真正可以推动土壤污染治理这一方面的发展的，依旧是我们国家自己的决策，我们国家已经有了相应的决策和动作。只是为此所拨动的一系列的土壤治理的款项依旧是不能够应付实际中出现的状况。 3•3现有的针对于土壤污染的治理和修复的工作所提供的资金来源比较单一。而其主要的资金来源是政府部门和一些相应的土地开发商。但是就只有这两个来源是比较固定的。 3•4现有的资金有限，所以针对于土地污染的治理依旧是难以全面的开展。而且由于我们国家的一些历史的影响，原本承担我国黄主要土壤修复治理工作的一系列工厂，后来发生了一系列的重组和改变，这使得工厂的产权不断的变换，由此，工厂也是难以承担这样的高额的土壤治理的费用。 3•5我国土壤的治理产业依旧是需要拓展其资金的来源的，需要从其他的一些方面着手来治理，而只有资金得到保障，这样的一个产业才会高速有效的开展。 3•6土壤污染治理的研究技术是具有很重要的意义的，这样的一项工程不仅是关系到我们国家经济方面的发展，更是关系到我们国家社会的发展，以及生态环境方面的持续循环优化。而我们国家也是开始逐渐重视这样的一个土壤污染的治理工作。但是毕竟这样的一系列的土壤的污染治理是十分的具有专业性的，并且我们国家的地区是十分的广泛的，而各个地区所存在的污染状况也是不相同同的，甚至是具有十分大的差异的，所以土壤污染的修复依旧是一袭轻十分严峻的产业，是需要引起重视的。而我国也是加大了对于土壤修复产业的一系列的资金的投入和技术人才方面的培养，并且随着时间的推移，这样的一项产业越发的高效。 四、我国土壤修复的发展趋势 4.1我国其实已经在“十一五”期间就已经开展了对于污染土壤的修复产业，在“十二五”的时候污染土壤的修复已经是处于十分重要的一个阶段了。在“十三五”开展后，污染土壤的修复技术势必会有一个十分大的发展。 4.2我国在污染土壤修复方面的起步时间比起其他国家是比较晚的，并且与一些发达国家时间的差距是比较大的。但是虽然污染土壤处理的趋势虽然是一些预想，但却是极具发展的潜力的。而我国在污染土壤处理方面的一些资金或是政策等方面都是有一些欠缺的。但是在如今城市化如此迅速的年代，土地资源的重要性就显得更加的宝贵了。 4•3土地的增值也是可以促使污染土壤的修复产业得到一定程度的发展和推动。随着全球化的发展，我国的土壤修复工作也得到了国外的一些关注，一些发达国家开始研究并进入我国的污染土壤修复市场，因此我国也是成功的在这个方面引进了外资。同时也使我国的土壤污染处理产业得到了一定程度的保障。 4•4在土壤污染处理产业中，环保投资是一项现代化产业投资，当中土壤修复更是十分重要的组成部分。在美国，每年将近有三分之二的环保投资资金投入到土壤修复当中，我国今后的几年时间内，也将污染场地的修复作为一个重要的产业来开发。 结语： 土壤修复技术的开发是以重复利用土壤和去除土壤当中的污染为目的的。而土壤污染的修复往往也只是针对于在土壤当中存在的一些污染进行一系列的控制和净化，而最后要达到的目标是使得相应的土壤恢复其原本的能力，相应土壤修复技术势必需要不断的创新与发展。 原标题:污染土壤修复技术研究现状与趋势探讨
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  • 《土壤重金属污染及修复技术研究》
    • 来源专题：农业立体污染防治
    • 编译者：季雪婧
    • 发布时间：2019-11-20
    • 摘要：土壤重金属污染是当前人类面临的最严峻的环境问题之一。概述了我国重金属污染土壤的现状及不同的修复技 术，并对各修复技术进行分析，指出其优缺点。对土壤重金属污染修复技术的未来发展作了展望，为今后进一步开展土壤重金属污染修复的研究工作提供参考。 关键词：土壤重金属污染 修复技术 土壤是全人类赖以生存的最重要自然资源之一， 也是生态环境系统重要的组成部分。随着工农业经济的快速发展，全国土壤重金属污染问题越发突出。携带大量重金属离子的工业、生活污水排向河道、耕地以及农用化肥、除草剂等的过量使用、金属矿山的无序开采、矿石的冶炼、工业固体废物、医疗废物以及生活垃圾的随意倾倒，这些都是造成土壤重金属污染现状的罪魁祸首。重金属在土壤中不易随水淋溶，难被生物降解，具有明显的生物富集表征，有隐蔽性、 不可逆性、普遍性、长期性、表聚性等显著特点[1-2]， 如果土壤中的重金属含量积累超过了其自净承载净化能力时，就会对地上植物和地下土壤微生物产生毒害，这不仅会造成农作物的产量和质量品质的下降， 还通过一定的生物链影响农副产品的食用安全，土壤的重金属污染问题已经引起了全世界的广泛重视。对土壤重金属污染的各种修复技术研究也成为当前环保工作者研究的热门课题之一。 1 土壤重金属污染现状 根据农业部环保监测数据显示目前我国有超过10% 的耕地受到重金属污染，每年粮食减产约1000万吨， 受重金属污染导致不能食用的粮食也达1200万吨，造成至少200亿元的经济损失。对全国粮食调查发现， 重金属Pb、Cd、Hg、As超标率占10%。珠三角地区不适宜种植的耕地占土壤总面积的22.8%[3]，从全国污染分布位置来看，南方土壤重金属污染形势较北方更严峻；成都平原、珠三角、湘赣鄂、京津冀等区域土壤污染问题较为严重，其中主要污染物为镉、镍、砷、 汞、铅等重金属。 在种种污染源侵蚀下，土壤重金属工业污染问题愈演愈烈，引发民众担忧。近年来土壤重金属污染不仅日益加重，而且范围还在不断转移扩散。专家指出，我国土壤重金属污染目前表现为由工业向农业转移、由城市向农村转移、由上游向下游转移、由地表向地下转移、由水土污染向食品链转移，日积月累的污染正在演变成土壤污染事故的频频发生。因而如何有效地从源头控制及修复土壤重金属的污染，让土壤也能高质量的为人们服务，如何高效利用各种修复技术成为了生态环境保护工作者最为关心的问题。 2 土壤重金属污染修复技术 2.1 物理修复技术 物理修复是指用物理的原理和方法来解决土壤重金属污染问题。主要有：客土是在已经被污染的土壤 表面上覆盖新鲜土；翻土是将被污染的表土翻至下层；换土是将已经污染的土壤移去，换上未污染的新 鲜土；土壤淋洗[4]是将污染的土壤用淋洗液来淋洗；热处理[5]是将污染土壤加热后，使土壤中的挥发性污染物挥发、回收或处理；固化[6]是将一定量的固化剂与污染土壤进行混合，经熟化后最终形成渗透性低的固体混合物。 物理修复技术的优点是能够比较彻底地清除被污染土壤中的重金属，具有稳定、不受土壤条件限制， 但工程量大、治理费用高，并且更换下来的土壤没有更好的处置场所。 2.2 化学修复技术 化学修复技术就是向被重金属污染土的壤中加入一定量的钝化剂、抑制剂、吸附剂等化学试剂，这些化学试剂通过与重金属发生氧化、还原、吸附、螯 合、沉淀、抑制等反应，进而降低重金属的生物有效性，减轻毒害作用。比如可以加入EDTA淋洗剂，土壤 中的重金属就会通过鳌合作用，被分离出来，并且不破坏土壤本身的结构。也有研究显示对改性后的油页岩残渣对土壤中重金属离子Pb2+、Cd2+具有很好的吸附作用，由此我们可以认为改性油页岩残渣可以作为农 田土壤很好的改良剂，达到“以废治废”的效果。 化学修复技术优点是作为一种原位修复技术，成本低，能够改良大面积的污染土地，方法简单，易于实施，尤其是对于轻中度重金属污染的土壤，该类技术修复效果显著，缺点是没能去除土壤中的重金属， 容易再度活化。 2.3 生物修复技术 生物修复是指充分利用生物特有的分解有毒有害物质的能力，去除土壤中的污染物，达到污染恢复的目标。其主要有动物修复、微生物修复以及植物修复技术等[7]。其中动物修复技术是利用土壤中的一些低等动物来吸收土壤中的重金属；微生物修复[8]是利用土壤中的某些微生物对重金属具有吸收、沉淀、氧化还原等作用，从而达到改善土壤的目的。周春娟[9]的研究实验表明微生物活动可以通过改变土壤的PH、含氧量、土壤微生物酶的活性等，通过影响植物的根系分泌总糖、有机酸等过程，进而影响土壤对重金属的吸附，降低重金属的生物有效性。植物修复[10]是一种利用某些人工培育或自然的植物对污染物进行吸收、积累和转化，从而降低重金属的生物有效性。还有研究表明，一些特殊植物可以忍耐或超富集某种重金属离 子，通过植物自身根系吸收、转移土壤中的重金属， 达到土壤修复的目的。白淑兰研究了一种生物新技术---菌根技术，虽然这种技术还不是很成熟，但对我们今后土壤修复研究提供了方向，这也将成为污染土壤的植物修复研究领域的热点。 生物修复技术的优点是投资少、费用低、便于管 理、易操作、不会产生二次污染，并且植物修复重金 属污染的同时也增加了土壤有机质的含量和土壤肥力，易于大面积推广，缺点是不能治理重污染土壤。 2.4 农业修复技术 农业修复技术是通过因地制宜的改变一些耕作管理习惯，来缓解重金属的毒害作用。在不影响土壤供肥的情况下，选择最能降低土壤重金属污染的有机 肥；选择种植抗污染能力强、不易进入食物链的农作 物；根据实际土壤污染情况，调整耕种制度和耕种结 构，因地制宜地种植作物。 农业修复技术的优点是能够合理的利用农业生态系 统，保持土壤的肥力，提高土壤质量，易操作、费用较 低，实施方便。缺点是周期长，需与生物修复、化学修复技术配合使用，对轻度污染的土壤比较适用。 2.5 复合修复技术 复合修复技术是通过多种修复技术共用或者以一种修复技术为主辅以其他手段来降低土壤重金属污染，目前研究较多的复合技术主要有生物复合技术、 物理化学复合技术和物理化学-生物复合技术等。植物与微生物的复合修复，特别是植物根系与根际土壤微生物的复合修复，已经在试验场和小规模的修复中取得了一定效果。卫泽斌通过研究化学淋洗和深层固定复合技术，有效的实现了重金属污染土壤修复。陈晴 空[16]化学-植物复合合修复技术有利于植物根部对重金属的吸收.其中近年来对鳌合诱导植物提取技术的研究 比较热门，它把多种技术（植物提取、淋洗技术、根 际过滤）联合应用到重金属污染土壤修复上，大幅度 地提高植物对土壤重金属的吸收和富集能力，达到修 复的效果。 复合修复技术的优点是可以在一定程度上克服使 用单一的修复手段存在的缺点，提高修复效率、降低修复成本。缺点是技术还不够成熟，没有大规模应用到实际中，且多种技术复合后的相互作用机制还有待进一步研究。 3 我国土壤重金属污染修复现状研究及展望 相对我国日趋严峻的土壤重金属污染问题，配套的土壤修复技术的研究就显的比较滞后，还有一些理论和技术问题需要突破，但也取得了一定的成果。 2011年，第一个国家级土壤修复示范项目—大环江河流域土壤重金属污染治理工程项目实施。项目利用自然界的重金属超积累植物，吸收污染土壤中的重金属元素。2013年，四川绵阳某处镉污染土壤修复过程中采用了离子矿化稳定剂，结果显示，经过该技术修复后重金属浸出浓度大大降低。2014年6月国土资源部公益性行业科研专项《电动力学与PRB技术联合修复有机氯和Cd和Cr（Ⅵ）污染土壤》项目在湖南启动。 项目首次利用电动力学—渗透反应格栅技术和电动力学—固化技术相结合的方式，对复合重金属污染土壤 进行研究，为土壤修复提供理论基础和技术支撑。最 近成都某公司创新研发了土壤重金属修复生物原位钝 化技术和产品，应用效果显著。专家研究表明，植物具有响应重金属Cd胁迫信号转导的分子调控机制，由此为我们土壤重金属污染植物修复基因工程提供了新的技术途径和基因资源。 我国受重金属污染的土壤面积越来越大，在这种背景下，修复工作要在摸清不同土壤重金属污染原因、重金属种类、范围、程度及迁移转化规律的基础上，把物理修复、化学修复、植物修复等多种修复手段进行结合，采用最有效的生物修复综合技术，同时 充分运用分子生物学、基因工程等先进技术手段来提高生物修复的实用性，并不断开发新技术，筛选、寻找更多的超累积植物，充分发挥土壤、动学、植物、 微生物等学科的特点进行组合修复研究将是今后的趋 势。
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