污染土壤修复技术选择与策略分析

污染土壤修复技术选择与策略分析

1.中国能源建设集团新疆电力设计院有限公司新疆乌鲁木齐830001;2.国网新疆电力有限公司建设分公司新疆乌鲁木齐830001

摘要:我国土壤环境污染依旧严重,发展安全、环保、经济的修复技术,建立污染土壤修复技术规范、评价标准和管理制度等依旧是现阶段以及未来一段时间内的重要工作。文章将对国内外污染土壤修复技术的研究现状以及未来发展趋势进行分析,同时联系我国实际探讨应该如何进行污染土壤修复技术研究。

关键词:污染土壤;修复技术;策略

引言

近年来,我国经济高速发展,企业数量的不断增加、矿业资源的不合理开采,以及农药和化肥的大量使用,导致受污染土壤面积逐渐扩大,耕地面积不断减少,土壤污染引起的生态安全问题日益凸显。土壤中的污染物能在土壤中长期残留并在生物体内富集,改变土壤结构组成,导致土壤失去生物有效性,进一步造成地下水污染并危害人类健康。2016年,国务院颁布并实施了《土壤污染防治行动计划》,提出推动土地治理与修复、强化修复技术、健全修复技术体系等一系列措施,开展污染土壤治理与修复工作。今综述目前针对土壤污染治理的物理化学、生物和联合修复技术及新兴修复材料,旨在为建立完善的土壤修复技术体系提供参考。

1土壤修复的重要性

由于社会经济得到持续发展,各国面临着土壤修复的难题,较多国家都在采用有效的方法进行土壤修复工作,能够有效避免因土壤污染引起的连锁反应,以此避免污染物的转移。以重金属污染为例,我国土壤污染由最初的工业污染转移到目前的农业污染,城镇污染向农村转移,甚至于污染物是由地表向地下转移,在一定程度上对地下水造成污染。同时,随着我国城市化建设进程的不断加快,土地的利用率随之上涨,土地资源相对比较稀缺,城市工业用地则被广泛用于商业发展及民居建设。但是在土地改造过程中面临着不同程度的风险,特别是工业用地出现了污染超标的情况,在较大程度上对生态环境造成污染。统计显示,在农业方面约19%的耕地受工业污染转移和农药超量使用的影响,土地的污染助推了土壤修复产业快速崛起,将修复与治理后的污染土壤用于农业生产,这对于维护我国的粮食安全具有重大意义。由此可见,对污染土壤进行有效修复,不但能够提高土壤使用效率,而且对我国经济建设有较大的促进作用,对我国未来经济持续发展意义重大。

2污染土壤的修复技术

2.1污染土壤物理修复技术

物理修复制度是通过物理手段将污染土壤中的污染物去除或分离。主要包括热脱附技术、土壤蒸气浸提技术、微波加热技术等。其中,热脱附技术指的是通过热交换处理,将土壤中的污染机组成分提升到一定的温度,从而通过蒸发将污染物和土壤分离开来。其具有污染物处理范围广、设备轻便、操作简单、修复以后的土壤可再利用等优点,目前欧美国家已将土壤热脱附技术应用到高浓度污染场地污染土壤的修复中,不过设备价格较贵、修复时间长、处理成本高,热脱附技术在污染土壤修复中的应用还不广泛。其次,土壤蒸气浸提技术是一种原位修复技术,能有效去除污染土壤中的挥发性有机污染物,主要操作方式是将新鲜空气注入到污染土壤中,再通过吸收土壤中的有机污染物经过抽取井回到地面,抽取出来的气体经过活性炭吸附或生物处理净化处理,可以排放到空气中或者注入到地下使用,该方法具有成本低、操作性强以及处理范围广、不会破坏土壤结构等优点。

2.2生物修复技术

生物修复技术包括植物挥发、植物提取、植物稳定、微生物修复等,利用植物、动物、微生物等降解、转化、吸收土壤中的污染物,具有成本低、处理彻底、可同时处理地下水、不造成二次污染、景观效果好等优势。然而,生物修复见效慢,还受到污染物浓度和土壤等环境因素的限制。植物修复技术在铜、镉、铅、锌、砷等重(类)金属,石油,持久性有机物和农药污染土壤修复中都取得了一定的研究进展。大多数植物根系较浅,无法修复深层土壤,污染物还可能通过腐败的植物重新回到土壤中。寻求强化措施以提高植物修复效率是目前的主要研究方向,通过基因工程提高修复植物性能也具有很好的应用前景。微生物修复技术目前的研究重点在于筛选和驯化高效的降解微生物菌株,提高功能微生物在土壤中的活性、寿命和安全性,并调控和优化修复过程中养分、温度、湿度等环境因子。

2.3化学修复技术

化学修复是指通过引入一些化学物质来改变被污染土壤的性质。比较常见的方法有:使用土壤改良剂、抑制剂,改变土壤的pH值和导电率等。化学修复主要利用氧化还原反应,促使土壤中的重金属元素和投放的化学药品发生反应,转化成对土壤有利或无害的物质。化学修复技术主要有四种,即电动力学修复技术、淋洗技术、光催化解技术和氧化还原技术,其中常用的是淋洗技术和电动力学修复技术。淋洗技术是指向土壤中注水,利用土壤的间隙冲洗土壤,之后对冲洗废水进行回收,达到修复土壤的目的。此方法适用于黏性较差的土壤,因为这类土壤不容易吸附污染物。对于黏性较强的土壤,不建议使用这种方法。常用的淋洗溶液有水、有机溶液和无机溶液三种。根据土壤的隐蔽性、累积性,为避免措施运用不当造成土壤的二次污染,人们一般采用清水作为淋洗溶液。选用有机溶液和无机溶液时,一定要考虑被污染土壤的性质,避免产生新的污染源。淋洗法耗资较少,而且避免了工作人员直接接触污染物,但是有一定局限性,需要谨慎使用。提取法是指化学试剂与土壤中的污染元素相互作用,形成可以溶解的混合物,最后利用化学技术分离出污染物。其好处是提取液可以循环再利用于工业生产。但这种方法目前在国内应用得较少,因为我国相关技术还不够先进。对于偏酸性的土壤,人们可以撒上一定量的石灰,从而提高土壤的pH值,使锌、铜、汞等元素与石灰反应,形成氢氧化物沉淀,降低其在土壤中的浓度,减少对庄稼的危害。另外,可以在庄稼中使用有机肥,有机肥可以增强土壤中的胶体对重金属元素的吸附能力。

3污染土壤修复治理未来趋向

第一,向绿色和环境友好的土壤生物修复技术发展,尤其是微生物修复技术的发展和利用,该技术的发展既能达到绿色安全的要求,还能用于大面积污染土壤的修复治理,治理效率高、效果好。第二,从单项技术向联合、杂交土壤综合修复技术发展。随着土壤污染物种类的增加,污染程度的增大,单项修复技术很难实现修复目标,而发展联合综合的土壤修复模式将有效提高土壤污染治理的治理效果。第三,发展多重原位土壤修复技术也是近几年的发展趋势,处理成本低,综合治理效果好。此外,基于设备化的快速场地污染土壤修复、污染土壤修复决策支持系统发展也是未来发展研究的重点。

结语

污染土壤修复是一项充满挑战而又具有深远意义的工作,能够显著改善我国严峻的土壤环境状况。土壤修复是一种多学科交叉的综合技术,通过一系列作用,最终使土壤恢复健康状态,美化景观、绿化环境。但是,我国污染土壤修复工作起步较晚,尚未形成完整的体系,在技术方面仍有很大的提升空间。因此,人们应该加强对污染土壤修复技术的研究。只有做好土壤污染防控管理工作,人们才能减少人力、财力和物力的消耗,保持生态系统的平衡,将土壤污染对人类的危害降到最低,进而建成环境友好型国家。

参考文献

[1]李丽,张兴,李军宏,等.土壤污染现状与土壤修复产业进展及发展前景研究[J].环境科学与管理,2016,41(3):45-48.

[2]周际海,黄荣霞.污染土壤修复技术研究进展[J].水土保持研究,2016(3):366-372.

[3]张涛,陈明功.土壤污染修复技术分析及其应用案例[J].广东化工,2016,43(23):60.

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