2016年5月31日,國務(wù)院印發(fā)了《土壤污染防治行動(dòng)計劃》,提出到2020年,全國土壤污染加重趨勢得到初步遏制,土壤環(huán)境質(zhì)量總體保持穩定,農用地和建設用地土壤環(huán)境安全得到基本保障。“土十條”明確提出,實(shí)行土壤污染治理與修復終身責任制,并明確2017年底前出臺有關(guān)責任追究辦法。
目前,我國土壤修復市場(chǎng)還處于起步階段。據統計,我國土壤修復占國內GDP的比例不到0.01%,遠低于歐美市場(chǎng)0.3%的水平。土壤修復市場(chǎng)雖然處于萌芽階段,但發(fā)展態(tài)勢良好。2015年全國土壤修復合同簽約額達到21.28億元,比2014年的12.74億元增長(cháng)67%。土壤污染治理與修復企業(yè)從2010年的10多家增加到近1000家,從業(yè)人員從約2000人增加到近1萬(wàn)人,項目數量累計達300多項。
優(yōu)先在行業(yè)內布局的規模化企業(yè)北京建工、高能環(huán)境、永清環(huán)保、杭州大地、凱天環(huán)保等公司將率先受益。這些企業(yè)有實(shí)力從模式和技術(shù)上尋求突破,打破技術(shù)與資金兩大發(fā)展瓶頸,迅速提高行業(yè)技術(shù)水平,解決資金問(wèn)題,擁有良好的市場(chǎng)發(fā)展前景。
一、物理修復技術(shù):省錢(qián)、高產(chǎn)、可持續
物理分離修復特點(diǎn)和應用:物理分離技術(shù)主要應用在污染土壤中無(wú)機污染物的修復技術(shù)上。它最適合用來(lái)處理小范圍內射擊場(chǎng)污染的土壤,從土壤、沉積物、廢渣中分離重金屬、清潔土壤、恢復土壤正常功能。大多數物理分離修復技術(shù)都有設備簡(jiǎn)單、費用低廉、可持續高產(chǎn)出等優(yōu)點(diǎn),但是在具體分離過(guò)程中,其技術(shù)的可行性,要考慮各種因素的影響。
蒸氣浸提修復特點(diǎn)和應用:該技術(shù)能夠原位操作,比較簡(jiǎn)單,對周?chē)母蓴_能夠限定在盡可能小的范圍之內;非常有效地去除揮發(fā)性有機物;在可接受的成本范圍之內能夠處理盡可能多的受污染的土壤;系統容易安裝和轉移;容易與其他技術(shù)組合使用。浸提技術(shù)主要用于揮發(fā)性有機鹵代物和非鹵代物的修復,通常應用的污染物是那些亨利系數大于0.0或蒸氣壓大于66.7Pa的揮發(fā)性有機物,有時(shí)也應用于去除環(huán)境中的油類(lèi)、重金屬及其有機物、多環(huán)芳烴等污染物。在美國,蒸氣浸提幾乎已經(jīng)成為修復受加油站污染的地下水和土壤的“標準”技術(shù)。限制土壤蒸氣浸提技術(shù)應用效果的因素主要有下層土壤的異質(zhì)性、土壤的滲透性、地下水位以及排出的氣體需要進(jìn)行進(jìn)一步處理等。
電動(dòng)力學(xué)修復特點(diǎn)與應用:電動(dòng)力學(xué)技術(shù)主要用于低滲透性土壤(由于水力傳導性問(wèn)題,傳統的技術(shù)應用受到限制)的修復,適用于大部分無(wú)機污染物,也可用于對放射性物質(zhì)及吸附性較強的有機物的治理。電動(dòng)力學(xué)技術(shù)可以有效地去除土壤和地下水中的重金屬離子,也可以去除土壤中強吸附性的極性有機化合物,如苯酚和乙酸等。最新的發(fā)展趨向是將電動(dòng)力學(xué)技術(shù)與其他技術(shù)相結合,強化電動(dòng)力學(xué)修復。
熱力學(xué)修復特點(diǎn)與應用:高溫原值加熱技術(shù)主要處理的污染物有半揮發(fā)性的鹵代有機物和非鹵代有機物、多氯聯(lián)苯以及密度較高的非水質(zhì)的液體有機物。低溫原位加熱處理的污染物主要有半揮發(fā)性的鹵代物和非鹵代物以及濃的非溶性的液態(tài)物質(zhì),揮發(fā)性有機物也可以用此方法進(jìn)行處理。此外,原位電磁波加熱修復技術(shù)屬于高溫原位加熱技術(shù),它利用高頻電壓產(chǎn)生的電磁波能量對現場(chǎng)土壤進(jìn)行加熱,利用熱量強化土壤蒸氣浸提技術(shù),使污染物在土壤顆粒內解吸而達到修復污染土壤的目的。
二、化學(xué)修復技術(shù):方式多樣、適用性強,防止二次污染是關(guān)鍵
固化—穩定化技術(shù)特點(diǎn)與應用:該技術(shù)是將污染物在污染介質(zhì)中固定,使其處于長(cháng)期穩定狀態(tài),固定化技術(shù)是將污染物囊封入惰性基材中,或在污染物外面加上低滲透性材料,通過(guò)減少污染物暴露的淋濾面積達到限制污染物遷移的目的;穩定化是指從污染物的有效性出發(fā),通過(guò)形態(tài)轉化,將污染物轉化為不易溶解、遷移能力或毒性更小的形式來(lái)實(shí)現無(wú)害化,以降低其對生態(tài)系統的危害風(fēng)險。是較普遍應用于土壤重金屬污染的快速控制修復方法,對同時(shí)處理多種重金屬復合污染土壤具有明顯的優(yōu)勢。其優(yōu)點(diǎn)為固化技術(shù)具有工藝操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、固化劑易得等。固化產(chǎn)物方便進(jìn)行運輸;而穩定化不一定改變污染土壤的物理性狀,從而提高危險廢物處理處置系統的總體效率和經(jīng)濟性。由此可見(jiàn),穩定化技術(shù)有望成為土壤重金屬污染修復技術(shù)領(lǐng)域的主力。
化學(xué)淋洗修復技術(shù)特點(diǎn)與應用:土壤淋洗修復技術(shù)是將水或含有沖洗助劑的水溶液、酸P堿溶液、絡(luò )合劑或表面活性劑等淋洗劑注入污染土壤或沉積物中,洗脫和清洗土壤中的污染物的過(guò)程。淋洗的廢水經(jīng)處理后達標排放,處理后的土壤可以再安全利用。適用于重金屬污染或多污染物混合污染介質(zhì)。其優(yōu)點(diǎn)為:適用性強,目前這種離位修復技術(shù)在多個(gè)國家已被工程化應用。其缺點(diǎn)為需要用水,所以修復場(chǎng)地要求靠近水源,同時(shí)因需要處理廢水而增加成本。
氧化—還原技術(shù)特點(diǎn)與應用:該技術(shù)是通過(guò)向土壤中投加化學(xué)氧化劑(Fenton試劑、臭氧、過(guò)氧化氫、高錳酸鉀等)或還原劑(SO2、FeO、氣態(tài)H2S等),使其與污染物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應來(lái)實(shí)現凈化土壤的目的。適用于土壤和地下水同時(shí)被有機物污染的修復。運用化學(xué)還原法修復對還原作用敏感的有機污染物。其優(yōu)點(diǎn)為使用該技術(shù)清理污染源區的速度相對較快,通常需要3~24個(gè)月的時(shí)間。技術(shù)缺點(diǎn)為零價(jià)鐵還原脫氯降解含氯有機化合物技術(shù)的應用還存在諸如鐵表面活性的鈍化、被土壤吸附產(chǎn)生聚合失效等問(wèn)題。
光催化降解技術(shù)特點(diǎn)與應用:土壤光催化降解(光解)技術(shù)是一項新興的深度土壤氧化修復技術(shù),可應用于農藥等污染土壤的修復。土壤質(zhì)地、粒徑、氧化鐵含量、土壤水分、土壤pH值和土壤厚度等對光催化氧化有機污染物有明顯的影響:高孔隙度的土壤中污染物遷移速率快,黏粒含量越低光解越快;自然土中氧化鐵對有機物光解起著(zhù)重要調控作用;有機質(zhì)可以作為一種光穩定劑;土壤水分能調解吸收光帶;土壤厚度影響濾光率和入射光率。
電化學(xué)動(dòng)力學(xué)修復技術(shù)特點(diǎn)與應用:電動(dòng)力學(xué)修復(簡(jiǎn)稱(chēng)電動(dòng)修復)是通過(guò)電化學(xué)和電動(dòng)力學(xué)的復合作用(電滲、電遷移和電泳等)驅動(dòng)污染物富集到電極區,進(jìn)行集中處理或分離的過(guò)程。適用于銅、鉻等重金屬、菲和五氯酚等有機污染土壤修復。其優(yōu)點(diǎn)為電動(dòng)修復速度較快、成本較低,特別適用于小范圍的黏質(zhì)的多種重金屬污染土壤和可溶性有機物污染土壤的修復。缺點(diǎn)為對于不溶性有機污染物,需要化學(xué)增溶,易產(chǎn)生二次污染。發(fā)展電動(dòng)強化的復合污染土壤聯(lián)合修復技術(shù)將是值得研究的課題。
三、植物修復技術(shù):適用大范圍治理,兼有生物能源功能
植物修復技術(shù)包括利用植物超積累或積累性功能的植物吸取修復、利用植物根系控制污染擴散和恢復生態(tài)功能的植物穩定修復、利用植物代謝功能的植物降解修復、利用植物轉化功能的植物揮發(fā)修復、利用植物根系吸附的植物過(guò)濾修復等技術(shù)。適用于重金屬、農藥、石油和持久性有機污染物、炸藥、放射性核素等。其中,重金屬污染土壤的植物吸取修復技術(shù)在國內外都得到了廣泛研究,已經(jīng)應用于砷、鎘、銅、鋅、鎳、鉛等重金屬以及與多環(huán)芳烴復合污染土壤的修復,并發(fā)展出包括絡(luò )合誘導強化修復、不同植物套作聯(lián)合修復、修復后植物處理處置的成套集成技術(shù)。
技術(shù)優(yōu)點(diǎn):植物修復技術(shù)不僅應用于農田土壤中污染物的去除,而且同時(shí)應用于人工濕地建設、填埋場(chǎng)表層覆蓋與生態(tài)恢復、生物棲身地重建等。近年來(lái),植物穩定修復技術(shù)被認為是一種更易接受、大范圍應用、并利于礦區邊際土壤生態(tài)恢復的植物技術(shù),也被視為一種植物固碳技術(shù)和生物質(zhì)能源生產(chǎn)技術(shù)。
技術(shù)缺點(diǎn):雖然開(kāi)展了利用苜蓿、黑麥草等植物修復多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯和石油烴的研究工作,但是有機污染土壤的植物修復技術(shù)的田間研究還很少,對炸藥、放射性核素污染土壤的植物修復研究有待加強。
四、聯(lián)合修復技術(shù):發(fā)揮組合優(yōu)勢,破解治理難題
微生物/動(dòng)物—植物聯(lián)合修復技術(shù):微生物(細菌、真菌)—植物、動(dòng)物(蚯蚓)—植物聯(lián)合修復是土壤生物修復技術(shù)。
化學(xué)/物化—生物聯(lián)合修復技術(shù):發(fā)揮化學(xué)或物理化學(xué)修復的快速優(yōu)勢,結合非破壞性的生物修復特點(diǎn)。化學(xué)淋洗—生物聯(lián)合修復是基于化學(xué)淋溶劑作用,通過(guò)增加污染物的生物可利用性而提高生物修復效率。這些技術(shù)多處于室內研究的階段。
物理—化學(xué)聯(lián)合修復技術(shù):土壤物理—化學(xué)聯(lián)合修復技術(shù)是適用于污染土壤離位處理的修復技術(shù)。溶劑萃取—光降解聯(lián)合修復技術(shù)是利用有機溶劑或表面活性劑提取有機污染物后進(jìn)行光解的一項新的物理—化學(xué)聯(lián)合修復技術(shù)。例如,可以利用環(huán)己烷和乙醇將污染土壤中的多環(huán)芳烴提取出來(lái)后進(jìn)行光催化降解。此外,可以利用PdPRh支持的催化—熱脫附聯(lián)合技術(shù)或微波熱解—活性炭吸附技術(shù)修復多氯聯(lián)苯污染土壤,也可以利用光調節的TiO2催化修復農藥污染土壤。