郜 濤,駱碧濤,盧海勇
(浙江瑞陽環(huán)??萍加邢薰?,浙江杭州 310030)
土壤中存在著大量的有毒、有害物質(zhì),不但會給環(huán)境帶來污染,還會對人體的健康與安全產(chǎn)生極大的威脅。所以,治理污染土壤刻不容緩。21世紀是我國科技進步最快的時期,土壤治理技術(shù)日趨成熟。目前,受污染的土地恢復(fù)工作正如火如荼地進行著,治理的成效也越來越顯著。
現(xiàn)在,土壤污染在我國是非常嚴重的,特別是在一些經(jīng)濟高速發(fā)展的地區(qū),現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展十分迅速,農(nóng)田土壤中存在著大量的農(nóng)藥殘留量和重金屬,對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安全構(gòu)成了極大的威脅。從而危及人民的生命安全。居住在石油開采區(qū)的人們被嚴重的重金屬污染所困擾,極易患上十分罕見的疾病。此外,在某些生態(tài)濕地中,由于大量的垃圾滯留,對當?shù)氐纳锇踩斐闪藰O為不利的影響。部分工業(yè)廢料的排放使土壤的污染程度進一步提高,同時還會造成土壤污染的種類增多,從而使土壤受到污染。污染源從原始土壤擴大到種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖等方面,對農(nóng)作物和食品安全產(chǎn)生一定的負面影響,嚴重影響了人類的生命安全。這種情況對有關(guān)部門提出了更嚴厲的要求:防止污染始終應(yīng)視為社會發(fā)展的優(yōu)先任務(wù)[1]。
隨著環(huán)境污染的不斷加重,城市土壤污染逐漸由城鎮(zhèn)向鄉(xiāng)村地區(qū)擴散,由局部向全局發(fā)展,造成了較大的環(huán)境污染。造成土壤污染,造成養(yǎng)分過量,危及糧食和人民的生命財產(chǎn)安全。所以,要把土壤污染作為一項重要的環(huán)保工作,并與相關(guān)的國土管理、管制部門的需求相結(jié)合。全國關(guān)于污染土壤修復(fù)會議之后,國家有在決定污染土壤修復(fù)時進行風險評估的傾向。生物自然修復(fù)技術(shù)和多技術(shù)的結(jié)合已經(jīng)逐漸成為土壤修復(fù)技術(shù)的發(fā)展方向。維護設(shè)備的發(fā)展趨勢是使用移動設(shè)備進行現(xiàn)場維護,土壤中地下水的綜合修復(fù)和可持續(xù)的綠色修復(fù)技術(shù)越來越受關(guān)注。
由于受污染的土壤類型多樣,單一的修復(fù)技術(shù)很難保證其良好的恢復(fù)。在此背景下,基于協(xié)同復(fù)合模式的土壤修復(fù)技術(shù)正以其優(yōu)良的恢復(fù)效應(yīng)和廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域得到了普遍應(yīng)用。另外,污染土地修復(fù)技術(shù)的選擇也非常重要,而對污染土地進行修復(fù)的技術(shù),既要從環(huán)境效益、恢復(fù)費用等方面考慮,又要兼顧目前的風險。因此,對土地恢復(fù)與污染土地的恢復(fù),應(yīng)給予制度的支持[2]。
一些工業(yè)公司隨意處理未經(jīng)處理的廢水和廢棄物,使鉛、汞、鎘、錫等土壤中難以分解的重金屬沉淀、擴散到土壤中,嚴重破壞了土壤環(huán)境。另外,由于農(nóng)民向農(nóng)作物噴灑農(nóng)藥,使用含有濃縮農(nóng)藥的化學(xué)肥料,使我國土壤遭受了嚴重的迫害。
在種植農(nóng)作物的過程中,農(nóng)民經(jīng)常噴殺蟲劑來殺死害蟲。但是,農(nóng)藥濃度過高的話,對土壤有害的有機化合物就會進入農(nóng)作物中。我國在早期曾廣泛使用過的滴滴涕、六氯苯、氯丹等,均是不可分解的有機化合物。另外,在化工廠和涂料工廠中,日常產(chǎn)生的廢水含有很多不能自動去除的有害有機污染物。有機化合物是不易溶解的有毒物質(zhì),它們會逐漸積累沉降到地面上,破壞土壤結(jié)構(gòu),長期污染土壤和地下水,嚴重損害人體健康。
我國的污染土地治理技術(shù)研究以解決農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)、生態(tài)濕地保護、重工業(yè)振興等問題為重點,然而,傳統(tǒng)意義上的土壤修復(fù)技術(shù)在今天已不能適應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展的需要,而國外技術(shù)也需要大量的資金投入。我國應(yīng)加大在土地整治技術(shù)方面的投入,包括技術(shù)研發(fā)、設(shè)備和成本等方面的投入。首先,我國的污染土壤修復(fù)技術(shù)的研究開發(fā)必須有效地解決農(nóng)業(yè)用地和土壤污染問題、重工業(yè)污染問題和生態(tài)濕地污染問題。這就需要研發(fā)部門加大對地表的全面恢復(fù)和地面恢復(fù)技術(shù)的投入,包括設(shè)備、成本和技術(shù)研發(fā)。要適合于各種類型的土壤,以達到最佳的修復(fù)效果。與此同時,企業(yè)在技術(shù)費用和設(shè)備開發(fā)上也要進行突破。保證土壤修復(fù)技術(shù)的普及,并充分發(fā)揮其作用。以減少土地修復(fù)費用,改善土地利用效益。在保證農(nóng)業(yè)經(jīng)濟利益的前提下,保證農(nóng)產(chǎn)品的安全,保證糧食生產(chǎn)和人民的健康。在采礦區(qū)及其他受污染的區(qū)域,應(yīng)采取適當?shù)姆椒ê驮O(shè)施,以保證土壤恢復(fù)的科學(xué)化、規(guī)范化。確保污染土壤在修復(fù)過程中不耽誤正常生產(chǎn),有效保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全,為糧食質(zhì)量提供有效保障機制。對于礦山的土壤污染問題,必須完善再開墾系統(tǒng),開展準確的管理工作,滿足工業(yè)農(nóng)業(yè)正常生產(chǎn)的需要,大力發(fā)展自主意識的再開墾技術(shù)和設(shè)備。建立標準化的土地整備系統(tǒng),確保人民的生命財產(chǎn) 安全。
我國的土壤污染形式相對較強,污染類型和來源較多。因此,需要各種各樣的修復(fù)技術(shù)。現(xiàn)在,中國還沒有建立健全的土壤污染和污染評估系統(tǒng),很多土壤修復(fù)技術(shù)都不符合標準要求。因此,對于中國土壤污染嚴重問題,需要建立完整的評估體系,這對土壤污染技術(shù)的普及具有重要的現(xiàn)實意義[3]。
傳統(tǒng)土壤修復(fù)技術(shù)存在著大氣、水、土壤二次污染等問題。因此,在利用自然植被資源的基礎(chǔ)上,可以利用太陽能等綠色能源,使受污染的土地得到自然恢復(fù)。為了改善土壤的恢復(fù)能力,減少對土壤造成的污染,就需要消除外界環(huán)境因子,避免二次污染。為此,應(yīng)加強對非環(huán)境土壤的治理,加大資金投入和人力投入,達到治理的目的。在已有的生物修復(fù)研究中,要保證生物種類及修復(fù)技術(shù)的種類是合理的。提出一種適用于各種環(huán)境的修復(fù)技術(shù),并將其應(yīng)用于污染土壤的修復(fù)。尤其是在農(nóng)業(yè)區(qū),需要開發(fā)節(jié)能、環(huán)保、安全的生物修復(fù)技術(shù),以達到去除污染物、保持土壤肥力、減少二次污染的目的。利用傳統(tǒng)農(nóng)作物進行生物資源的篩選,可以有效地促進生物修復(fù)技術(shù)與土壤類型的協(xié)調(diào)。同時,基因工程、酶工程、細胞再生等技術(shù)也將是今后污染土壤修復(fù)技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。如何充分發(fā)揮太陽能的作用,并將其與土壤微生物的再生能力相結(jié)合,以達到對污染土壤進行自我修復(fù)的目的,是研究土壤修復(fù)技術(shù)的重要方向。土壤在受到污染后,要盡快得到恢復(fù),就必須消除所有與農(nóng)作物生產(chǎn)有關(guān)的外界因素,消除土壤的污染途徑,避免土壤被破壞。這就需要政府在環(huán)保領(lǐng)域投入更多的資金,并充分發(fā)揮其在污染嚴重程度上的優(yōu)勢,從而達到這一目的,盡量做到把費用降到最低,并產(chǎn)生明顯的效果。在眾多的傳統(tǒng)生物中,選取適宜于發(fā)展的生物種類,進行不同類型、不同污染程度的修復(fù),從而為污染土地的治理提供了新的思路。強化生物酶技術(shù)、細胞再生技術(shù)、基因工程等新技術(shù)在我國的推廣。這些技術(shù)的運用使土壤恢復(fù)的效果得到了明顯的改善,具有很好的發(fā)展前景。
在被污染的土地上,進行徹底的挖掘并運往別處進行凈化。這是一項叫作異位修補的技術(shù)。這樣下來的修補費用很高,而且深度水域和土壤也不適用于此。因此,針對不同污染程度的土壤,有必要發(fā)展原位修復(fù)技術(shù),在此基礎(chǔ)上,還應(yīng)積極開展原位生態(tài)恢復(fù)技術(shù),以保證土壤的恢復(fù)工作順利開展。
工程修復(fù)技術(shù)主要包括客土法、換土法以及深耕翻土法??屯练ㄖ饕侵笇⒈晃廴镜耐寥乐脫Q為從其他地方轉(zhuǎn)移過來的健康土壤,防止植物根系統(tǒng)的污染。換土法是指直接更換污染土壤和健康土壤。在實施過程中,要密切關(guān)注被污染的土壤的追蹤與監(jiān)控,以保證其合理的分布。深耕翻土法是利用土壤表面和深層活化土壤,使其與土壤相混合,從而減少土壤的污染程度。主要應(yīng)用在低土層,但不會造成太大的污染。實際操作中,工作人員要保證土壤的營養(yǎng),就必須要有足夠的肥料[4]。
熱處理修復(fù)技術(shù)是通過對污染土壤進行加熱,從而將重金屬通過高溫蒸發(fā)而實現(xiàn)修復(fù)。該技術(shù)對去除半揮發(fā)性、低沸點的土壤污染是行之有效的。目前,該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于污染土壤的治理,但是,由于很多金屬都具有很高的熱分析溫度,因此,用這種方法修復(fù)被污染的土壤是非常昂貴的。此外,在處理過程中,重金屬的處理不當,極易造成二次污染。
淋洗技術(shù)是一種先進的修復(fù)技術(shù)?;瘜W(xué)氧化是指在重金屬污染的土壤中添加化學(xué)溶液,用機械去攪拌土壤,除去土壤中各種形態(tài)的重金屬。這種方法不會破壞土壤結(jié)構(gòu),也不會造成二次污染。在應(yīng)用該技術(shù)時,必須適當選擇淋洗溶液。這種技術(shù)廣泛應(yīng)用于土壤修復(fù)工作。
對受污染土壤進行生物降解可以起到緩解作用,利用生物代謝,將污染物質(zhì)的濃度降至正常水平。
5.4.1 植物修復(fù)技術(shù)
通過植物和植物的蓄積作用來吸收、過濾重金屬、農(nóng)藥、石油等污染物,從而使土壤的生態(tài)功能得到有效的恢復(fù)。該技術(shù)對土壤污染物的去除、填埋場的覆蓋以及生態(tài)修復(fù)等具有重要意義。同時,該技術(shù)對礦山周邊生態(tài)恢復(fù)具有一定的指導(dǎo)意義。該技術(shù)因其成本低廉、易于使用而得到了廣泛使用。如鉛超富集植物有羽葉鬼針草、香根草等;鋅超富集植物有蕓苔、蕪菁等;鎘超富集植物有魚腥草、龍葵等。這種技術(shù)是一種環(huán)保的修補方式。但由于植物生長速度慢,雖然對受污染的土地進行了修復(fù),其恢復(fù)時間相對較長。另外,由于植物的生長周期長,生長速度慢,植物的數(shù)量少。同時,最重要的是持續(xù)增加給機器操作帶來了很大的不便。
5.4.2 微生物的再生技術(shù)
該技術(shù)主要是利用微生物的降解來恢復(fù)土壤。針對石油污染的土壤,一般采用微生物法進行處理,通過微生物的代謝,將污染物分解成無毒、無害的物質(zhì),例如水、脂肪酸等。在受殺蟲劑和原油的污染下,采用生物修復(fù)技術(shù)可以對土壤進行一定的修復(fù)。微生物修復(fù)的目標是通過對微生物進行高效降解,從而實現(xiàn)對土壤的合理生態(tài)作用。在應(yīng)用中,由于其獨特的優(yōu)點,微生物固定技術(shù)受到了廣泛的歡迎;該修復(fù)方式可減少造價,防止二次污染。該系統(tǒng)具有很好的操作性能,但該技術(shù)在治理土壤中存在著一定的缺陷,其降解效率較低,對污染物的敏感性較差,修復(fù)途徑狹窄,容易受到環(huán)境的限制。因此,如何改善微生物的修復(fù)效率一直是國內(nèi)外學(xué)者和科研工作者關(guān)注的一個重要問題。
5.4.3 采用動物進行修復(fù)
費用低廉,對土壤生態(tài)有一定的影響,但由于動物對環(huán)境的適應(yīng)性,修復(fù)周期較長。今后生物修復(fù)技術(shù)的最大發(fā)展方向是對影響其性能的因素進行深入的探討,從而達到革新、改善修復(fù)效果的目的。
污染土壤的化學(xué)修復(fù)技術(shù)是利用化學(xué)改性劑對污染土壤進行分離、還原、溶解和吸附的方法。其具體的處理方法有四種:①化學(xué)脫水法,其處理周期較短,但與水的反應(yīng)會使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而提高了維修費用。②要想得到穩(wěn)定的固定修復(fù)技術(shù),土壤修復(fù)費用低廉,所產(chǎn)生的物質(zhì)毒性較弱的效果,對修復(fù)的設(shè)備要求較高。③可以提高污水的分解效率,但是為了增加維修費用,必須采取更多的清潔和清潔措施。④氧化-還原法。雖然可以有效地治理無機污染,但是會對土壤的生態(tài)系統(tǒng)造成一定的影響。
這種技術(shù)可以通過物理方式有效地去除或分離土壤中的污染物。熱脫附和蒸汽浸提是最重要的物理修復(fù)技術(shù),可以有效修復(fù)苯類、多環(huán)芳族碳氫化合物、聚氯乙烯和二噁英污染的土壤。
(1)熱脫附技術(shù)。通過這種技術(shù),可以繼續(xù)使用修復(fù)后的土壤,在處理氯化有機物質(zhì)時可以有效減少二噁英的產(chǎn)生。在修復(fù)可持續(xù)性有機污染土壤時,由于設(shè)備價格和處理成本高,該技術(shù)的應(yīng)用受到限制。隨著熱脫附技術(shù)在各種污染土壤中的應(yīng)用日益成熟,研究方向也逐漸形成。
(2)蒸汽浸提技術(shù)。該技術(shù)對土壤中的揮發(fā)性有機物具有很大的影響。抽吸技術(shù)不但不會破壞土壤的結(jié)構(gòu),而且避免了對土壤造成二次污染[5]。
利用這種方法,可以對受污染的土壤進行二次以上的修復(fù),從而有效地提高修復(fù)率和效率,并克服了單個修復(fù)技術(shù)的不足。
(1)微生物/動物-植物聯(lián)合修復(fù),該技術(shù)已成為今后土壤生物修復(fù)技術(shù)發(fā)展的一個主要方向。菌根生物技術(shù)及根間植體技術(shù)是一種高效的降低和吸附有機污染物的方法。
(2)化學(xué)/物化-生物聯(lián)合修復(fù)。該技術(shù)可以提高污水的生物利用程度,從而提高治理效率。
(3)物理-化學(xué)聯(lián)合修復(fù)技術(shù),該技術(shù)適用于污染土壤離位處理。聯(lián)合修復(fù)技術(shù)結(jié)合了多種單項技術(shù),可以充分發(fā)揮它們各自的優(yōu)勢,推進有效的土壤修復(fù)工作的實施。這種技術(shù)的應(yīng)用突破了單項技術(shù)的界限,提高了修復(fù)效果,現(xiàn)在得到了很大的普及[6]。
土壤是生命的根源和人類生存的基礎(chǔ)。對污染土地進行科學(xué)、合理的治理,既可以保持原有的生態(tài)功能,又可以使土地的產(chǎn)量得到恢復(fù),而且不會對環(huán)境造成二次污染。同時,防止和治理土壤污染,就可以減少資源的浪費。政府和有關(guān)部門應(yīng)當從政策、資金、設(shè)備、人員等方面對土壤污染防治、控制和修復(fù)技術(shù)進行支持,將污染土壤的治理逐步向市場化、產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。因此,應(yīng)當繼續(xù)開發(fā)土壤修復(fù)的新技術(shù)和方法,恢復(fù)受污染土壤的活性,推動我國土壤修復(fù)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,提高我國的土地利用率。