土壤污染修复现状管理对策与修复技术课堂

1、赵玲,环境科学与工程学院，上海交通大学,土壤污染现状与,管理对策、修复技术,内容,土壤污染现状,管理政策及标准,修复技术进展,问题及思考,科学研究发展,3,国内几次重大污染事故,2004,年,2006,年,2008,年,2014,年,2015,年,北京宋家庄地铁施,工工人中毒事件,镉大米”事件,常州外国语学校毒,地,武汉三江地产项目场,地建筑工人中毒事件,兰州“苯”污染事件,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,湖南衡阳,300,名,儿童血铅事件,5,中国土壤状况调查公报,2014,年,4,月,4,典型地块及周边土壤环境质量,2,污染物超标情况,主要污染物,镉,

2、镍,铜,砷,汞,铅,滴滴涕,多环芳烃,六六六,点位超标率,7.0,4.8,2.1,2.7,1.6,1.5,1.9,1.4,0.5,1,调查面积,耕,地,林,地,草,地,未,利,用,地,建,设,用,地,全部,部分,630,万平方公里,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,污染物,未提及,3,不同土地利用类型环境质量,镉、镍、铜、砷,汞、铅、滴滴,涕、多环芳烃,砷、镉、滴滴,涕、六六六,镉、镍、砷,镍、镉,19.4,10.0,10.4,11.4,耕地,林地,草地,未利用地,36.3,34.9,33.4,29.4,26.4,23.6,21.3

3、,20.3,40,30,20,10,0,点,位,超,标,率,总超标率,16.10,6,土,壤,污,染,主,要,来,源,耕地污染,城市工业,场地污染,矿区污染,污水灌溉,农药化肥,生活垃圾,农田土壤污染主要原因,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,防止徒长倒伏,增施矿质肥料,调整作物,Si / N,营养比,污水灌溉,9,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,工业场地污染主要原因,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,据统计,2001

4、,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,11,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,油田、采矿区（有色,金属、煤矿）及周边,地区,精细化工、表面处,理（酸洗、电镀,等集中工业园区,固体废物集中填埋,堆放、焚烧等场地及,周边,废旧电子产品处置,场,大型木材防腐,处理场地,其他工业企业遗留或,遗弃场地,12,青岛市,全市计划搬迁,110,家,江苏省,20002005,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,610km,2,降至,2010,年的,283km

5、,2,1992,年至,2007,年完成,210,家污染,企业搬迁,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,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,福州市,截止,2010,年，共搬迁改造,和关闭,500,多家重污染企业,全国众多亟需修复地块,13,土

6、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,并积累到一定程度，使其,组成和性质等发生变化，导,致其自然功能失调，引起质,量恶化，对人身和农作物构,成不利影响和危害的现象,科学定义和特征,内容,土壤污染现状,管理政策及标准,修复技术进展,问题及思考,科学研究发展,15,1976,年立法，拉夫运河化学废物污染,对企业的罚金最高可达到污染,清理费的,3,倍,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,美国超级基金法案,美国环保署每年用于污染优,先名录的资金约为,12,亿美元,16,2010,2015,年,1995,年，中国国家基金委，科学院,等开始资助土

7、壤污染生物修复项目,投资,美国政府投资,100,亿美元进行土壤修复技术开发,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,17,我国污染土壤治理行业发展过程,1995,2000,2005,2010,2015,2020,年,份,关,注,度,产,业,结,构,调,整,外,资,企,业,进,入,城,市,化,快,速,发,展,土,地,资,源,紧,缺,快速发展,启动阶段,准备阶段,关注阶段,稳定发展,问题大量产生,污染场地管理启动,18,探索前进,历程：国家

8、主要政策文件,环发,200848,号关于加强,土壤污染防治,工作的意见,环保部,污染,场地土壤环境,管理暂行办法,征求意见,稿,2011-2020,年,国务院全国,地下水污染防,治规划,国务院办公厅,近期土壤环境保,护和综合治理工,作安排,重金属污,染综合防治,十二五规划,2013,2011,2012,2010,2009,2008,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,19,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,200787,号,重庆市：关于加强我市工业企业原址污染场地治理

9、修复工作的通知（渝办发,2008208,号,杭州市：杭州市清洁土壤行动方案的通知（杭政函,201279,号,长沙市：关于加强土壤污染防治工作的意见（长政发,201239,号,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,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,2010,20,污染场地术语,HJ 682-2014,场地环境调查技术导则,H

10、J 25.1-2014,场地环境监测技术导则,HJ 25.2-2014,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,污染场地调查与管理相关导则,将于,2014,年,7,月,1,日起实施,2014,年,2,月,19,日,发布,21,中华人民共和国环境保护法,执行日期,2015,年,1,月,1,日,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,2014,年,4,月,24,日,修订通过,最新”政策及法规,22,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

11、“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,201466,号。已于,2014,年,5,月,14,日发布,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,20,世纪,80,年代,2006,

12、年,2009,年,仅,几百,万亩,约,有,1.5,亿,亩,1/5,的耕地面,积,全国污染,土壤面积,修复资金投入,2017,年,1/5,的土地面,积,内容,土壤污染现状,管理政策及标准,修复技术进展,问题及思考,科学研究发展,25,修复技术选择,依据污染物种类、程度、范围和土地功能用途,26,确定污染位点,场地环境调查与监测,27,污,染,场,地,风,险,评,估,程,序,内,容,污染物,受体,暴露途径,风险,评估软件,28,原位修复（接菌、生物培养、生物通风、土耕,异位修复（生物泥浆、堆腐、制备床、厌氧处理,化学修复,物理修复,化学清洗、超临界萃取、光化学降解、化学,氧化、化学栅（沉淀栅、吸附

13、栅、联合栅,清洗法、蒸发法、电修复法、热修复法,挖掘添埋法、通风去污法、焚烧法,植物提取、植物富集、植物稳定,生物修复,植物修复,土壤修复技术,联,合,修,复,29,几种修复技术工艺流程图,阻隔技术,固化技术,氧化还原技术,气提技术,30,土,壤,修,复,技,术,微生物修复,植物修复,地耕处理,生物修复,1,改变污染物存在形,态，降低其毒性,2,利用许多微生物与,污染物的亲和性,富集重金属,在污染土壤上耕耘，施,肥，灌溉，保证微生物,的正常代谢，使污染物,减少甚至消除,31,各修复方法的特征,高,成本,低,短,工期,长,植物提取,微生物处理,化学处理,土壤淋洗,热处理,挖掘处理,稳定固化,离子

14、矿化,离子矿化工期较短、成本低,热处理成本很高,微生物、植物处理工期长,挖掘去除成本很高,32,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,8,33,1,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,我国现有修复技术应用,34,Soil,Binder,Contaminant,Reagent,稳定固化（离子矿化,机理示意图,主流技术,35,离子矿化功能材料,现场实景,工程,Cr,污染土壤,化学淋洗,修

15、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 m,2,去除土壤中混有的石块颗粒,一级筛选,滚筒筛,二级清洗,固液分离器,三次分离清洗,固液分离操作,工程,木材防腐加工场地,As,污染土壤,植物修复技术,植物提取,植物固定,植,物,修,复,原,理,示,意,图,土壤,4000 m,2,As: 21 1600 mg,kg,1,反渗透墙法,PRB,工程：地下水,污染,反渗透墙修复技术,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,阻隔法,稳定化修复土壤,先

16、进理念：集约式土地功能利用法,43,内容,土壤污染现状,管理政策及标准,修复技术进展,问题及思考,科学研究发展,44,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,土壤污染的控制与治理成为重要的科学问题,科学问题,45,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,对土壤环境的基本认识,土壤具有三

17、个基本特征,46,承接污染物的载体：负荷、容量,净化污染物的活体：功能、强度,肥,力,质,量,环,境,质,量,健,康,质,量,内,涵,安全生产,土,壤,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,质量、数量的双重性,多功能性,47,50,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,土地环境资源保护研究,污水灌田，施用农药,土地环境污染研究,70,年代,区域性,土壤环境评价及污染,综合防治研究,80,年代,土壤环境背景容量及基准,土壤,植物系统,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,

18、应用技术研究,流域及湖泊水污染治理关键技术,土壤环境与土壤污染研究回顾,2000,土壤污染生态过程与生态安全,48,污,水,灌,溉,研,究,污水灌溉地区水质、粮食和地下水评价,矿物油、苯并,a,芘、重金属在土壤,植物,系统迁移分布,主要污染物生物学质量评价,重金属、矿物油等土壤环境容量,污灌区综合治理与防治规则,49,土壤环境,质量评价,评价方法及,其指标体系,区域性,土壤环境,重,点,污,灌,区,石,油,化,工,区,工,矿,开,发,区,污,染,起,始,值,污,染,标,准,单,项,指,标,综,合,指,标,区域土壤环境研究,50,意义,土壤环境质量与污染评价,制定土壤环境容量与土壤环境质量标准,

19、土壤污染清洁技术土地利用与土地管理,成果,1973 -1977,年,北京、南京、广东等重点地区,土壤、水体及生物背景值试点研究实验,1979,年,13,个省市主要农业土壤和主要作物,9,种元素背景值调查,1986,年,29,省市土壤背景值调查,土壤环境背景研究,51,意义,制定土壤环境标准,污染物排放、污泥和污水的农业利用,区域污染物管理与控制,成果,敏感作物盆栽生物试验,土壤微生物生态及土壤酶活性,同位素示踪技术,田间物质平衡,土壤净化功能,土壤环境容量研究,52,土壤环境污染现状的描述,污染危害的调查和污染点的评价及风险分析,土壤污染生态过程及其微观机理研究,土壤生态毒理学诊断,污染土壤生

20、态过程研究,具体研究内容包括,53,复合污染条件下，常用农药与石油及其化工产品等有机,污染物在土壤中的迁移动态研究，探讨污染物的最适,降解条件,污染物在土壤中的降解过程及其影响因素，确立其微,生物降解的最佳条件,污染物在土壤中的固定,再释放机制及预测,耐污植物对污染物的吸收能力,污染胁迫条件下，土著微生物群落的变化规律,农作物连作条件下，土壤生物污染的发生过程,重点有机、无机污染物的土壤生态过程区域比较研究,54,平衡研究,迁移,降解,吸附与解析,植物吸收积累,挥发过程,供试化学品,多,环,芳烃类,有机氯类,与,农,药,杂,环,化合物,离子型有,机化合物,菲,荧蒽,苯并芘,1,2,4,三氯苯,

21、邻苯二甲酸二丁酯,邻苯二甲酸二异辛酯,多效唑,西玛津,直链烷基,苯磺酸钠,55,效应研究,对宏观系统的影响,对微观系统的影响,生物量,生,物多,样性,生物学,质,量,对植物形态,学上的影响,对土壤微生物,土壤酶的影响,56,转化研究,有机污染物本体,A,在陆地生态系统中向,其代谢及合成物,B, C, D . .,的转化过程,物理、化学、生物过程及其动力学过程,转化过程中的发生条件及其影响因素,57,典型污染土壤的成因,分析与生态风险预测,土壤生态毒理学,标准实验方法,土壤生态毒理学,指标体系测,生物毒性,指标体系,土壤生物污染的诊断,与评价指标体系,污染土壤清洁标准,土壤环境标准,土壤生态毒理

22、学诊断与安全预,警系统的建立及其验证,土壤生态毒理学诊断研究,58,污,染,生,态,化,学,过,程,土,壤,污,染,发,生,机,制,土,壤,污,染,早,期,诊,断,土,壤,污,染,过,程,调,控,土,壤,污,染,系,统,监,测,污,染,生,态,毒,理,过,程,生态过程研究,需要加强的重要研究方向,59,土壤污染生态学研究展望,土壤环境标准与生物质量综合指标体系,土壤,植物系统,生态剖面分析,土壤,植物系统生态风险评价,方法论及技术支撑系统,土壤,植物系统净化功能研究,土壤圈及其边界污染物迁移转化规律,土壤环境质量监测网络,污染卫生学,生态毒理学,生物生产力,综合分析,作用机理,确立环境参数,实验手段,测试技术,环境容量,土壤,水,反应动力学,土壤,环境,长期定位观测,土壤,大气,建立网络系统,60,内容,土壤污染现状,管理政策及标准,修复技术进展,问题及思考,科学研究发展,61,技术瓶颈问题,1,场地风险评价参数的本土化问题,2,关于风险水平（风险基准）的问题,3,场地采样密度的合理性问题,4,关于评价和修复标准的取值问题,5,场地三维空间修复边界确定问题,6,关于污染场地修复技术优化筛选问题,7,污染场地修复中的美学,景观学问题,62,风险水平（风险基准）