文|周 靜 中科院南京土壤所研究員 編輯|楊 陽
污染土壤修復技術(shù)選擇及策略思考
文|周 靜 中科院南京土壤所研究員 編輯|楊 陽
周靜
土壤污染修復的過程中,要與綜合治理、土地增效、資源優(yōu)化配置相結(jié)合。污染土壤的修復不僅要達到綜合治理的目的,而且要利用修復工作的展開適時調(diào)整當?shù)氐漠a(chǎn)業(yè),促進當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展,與此同時,只有技術(shù)、政府、市場與群眾各方配合得當、營造良好社會環(huán)境,污染土壤的修復工作才能順利展開。
土壤是人類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要基礎,土壤健康成為糧食安全與生態(tài)環(huán)境安全的前提。我國人均耕地面積只有世界水平的40%左右,土壤污染情況不容樂觀。土壤污染物超標點位數(shù)19.4%,其中重金屬等無機物占82.8%( 2014.4.17,環(huán)保部/國土部)年直接經(jīng)濟損失超200億元(2011年)。土壤污染問題已經(jīng)是影響我國農(nóng)業(yè)發(fā)展、人民食品安全的重大問題。
為了加快我國土壤污染的治理,推進我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展,我國中央一號文件連續(xù)三年聚焦土壤污染問題。不斷重視土壤污染治理工作的展開,將土壤污染治理上升到了國家安全戰(zhàn)略級的層次。
土壤重金屬污染是土壤污染中的主要問題。土壤重金屬污染的修復技術(shù)主要有物理修復技術(shù)、化學修復技術(shù)和生物修復技術(shù)這三種。
物理修復技術(shù)主要有改土法和固化兩種。改土法不受土壤條件限制,是利用物理手段將土壤進行更改的一種方法,直接將污染土壤深埋、將未污染土壤覆蓋。固化適用危險廢物處置,受特別重污染的土壤。
化學修復技術(shù)有淋洗、鈍化/穩(wěn)定化和有機質(zhì)改良。淋洗適用于重度污染的場地土壤或是輕質(zhì)地的土壤,往往土壤處置量比較大,技術(shù)成本受土壤物理性質(zhì)顯著影響。鈍化/穩(wěn)定化技術(shù)簡單、成本較低,適用于中輕度污染耕地土壤。有機質(zhì)改良技術(shù)能暫時穩(wěn)定土壤中重金屬活性,是土壤重金屬污染修復的方向之一。有機質(zhì)改良技術(shù)方便經(jīng)濟,適用于輕度污染耕地土壤。
生物修復技術(shù)主要有植物修復和微生物修復兩種。植物修復技術(shù)主要用于礦區(qū)污染土壤的修復,該技術(shù)對環(huán)境友好、成本低、操作簡單,一般修復周期長,由于植物的特性,該技術(shù)受氣候和地理因素限制。微生物修復手段利用土壤中微生物,達到重金屬具有富集和抑制毒性的作用。微生物修復手段修復能力有限,只能修復小范圍的土壤。
同一位置,修復前后的照片對比。圖為一種能去除土壤中重金屬鎘的超富集植物-東南景天。許志平 攝
單一利用物理修復技術(shù)、化學修復技術(shù)或是生物修復技術(shù)往往具有局限性,修復效果也不明顯。目前,耕地土壤重金屬污染修復治理技術(shù)主要方向是物/化-生物修復綜合技術(shù)。即通過植物或微生物技術(shù)與物理/化學技術(shù)相結(jié)合,實現(xiàn)有效降低土壤中污染物有效性的方法。
在修復污染農(nóng)業(yè)土壤時,要依據(jù)當?shù)馗艣r與污染成因,確定主要治理目標。以貴冶周邊土壤污染修復為例,在修復前先對當?shù)赝寥?、地下水、稻米進行調(diào)查檢驗,發(fā)現(xiàn)當?shù)赝寥馈⒌叵滤蜕a(chǎn)的稻米中重金屬鎘的分別超標100%、40%、100%;砷在地下水和土壤分別超標80%、28%。另外,當?shù)赝寥乐羞€有銅(超標100%)、鉛(超標23%)、鋅(超標16%)等元素。
在充分了解當?shù)馗艣r和土壤、水環(huán)境以后,采取分級制訂的方式,確定主要修復目標。根據(jù)土壤受污染的程度不同,劃分為重度污染土壤、中度污染土壤和輕度污染土壤,分別制定修復目標:
(1)重度污染土壤修復后,重金屬銅/鎘的有效態(tài)降低50%;植被逐步恢復,覆蓋不低于85%;區(qū)域景觀得到顯著改善和美化,生態(tài)效益顯著;
(2)中度污染土壤修復后,能夠生長纖維、能源、觀賞或經(jīng)濟林木等植物,具有一定的經(jīng)濟效益(500元/畝/年);
(3)輕度污染土壤修復后能夠選種水稻等糧食作物或纖維、能源等經(jīng)濟植物,且糧食作物可食用部分達到食用標準,經(jīng)濟效益顯著(400公斤稻谷/畝/季)。
確定好主要的修復目標之后,根據(jù)目標的要求選擇適合的治理技術(shù)方案。由于污染土壤的復雜性,修復要分區(qū)(地理位置和空間單元)、分類(單元區(qū)內(nèi)主要重金屬類型)、分級(污染程度(輕/中/重度))、分段(先易后難、關(guān)鍵是廣譜技術(shù)),利用物理+化學—生物/農(nóng)藝一體化集合技術(shù)對污染土壤進行修復。
針對污染土壤的修復思路是先調(diào)理、再消減、后恢復,最后達到增效的目標。這次針對貴治污染土壤修復技術(shù)總體思路也是如此:
(1)調(diào)理:用物理調(diào)節(jié)+化學改良,調(diào)理被污染土壤中重金屬介質(zhì)環(huán)境;
(2)消減:用物理化學-植物/生物聯(lián)合的方法,降低污染土壤重金屬總量或有效態(tài)含量;
(3)恢復:在調(diào)理污染土壤介質(zhì)環(huán)境、降低土壤重金屬毒性基礎上,聯(lián)合植物及農(nóng)藝管理技術(shù),建立植被,逐次恢復污染土壤生態(tài)功能;
(4)增效:增加污染修復區(qū)土地的生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益。
在貴冶周邊土壤污染修復工作實施以來,當?shù)厥芪廴巨r(nóng)田得到極大的改善。不僅改變修復單元區(qū)土壤有效態(tài)銅、鎘含量超標的問題,更使得當?shù)氐牡叵滤⒌久字兄亟饘俪瑯藛栴}得以解決。同時,土壤修復工作的展開,使區(qū)內(nèi)整體環(huán)境得到治理,當?shù)剞r(nóng)民的土壤保護意識、土壤污染的重視意識得到提升,相關(guān)治理知識得到普及。
污染土壤修復尤其是污染農(nóng)田修復是一項極其復雜、艱難的工作。貴溪污染土壤修復工作是規(guī)模連片土地修復能順利實施的優(yōu)秀范例。這與當?shù)卣?、土壤修復科研人員和當?shù)剞r(nóng)民的支持配合離不開,也為今后全國各地展開污染土壤修復工作提供了經(jīng)驗。
土壤修復治理要民生優(yōu)先
將污染修復與綜合治理相結(jié)合:污染土壤的修復不只是簡單的修復,而是要達到綜合治理的目的。在污染土壤修復中要保證糧食安全、建設生態(tài)文明,而不是單純的修復污染的土壤。
將土壤修復與土地增效相結(jié)合:污染土壤修復的最終目是使土地增效,在修復過程中要利用修復工作的展開適時調(diào)整當?shù)禺a(chǎn)業(yè),促進當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展。
將技術(shù)-政府-市場-群眾相結(jié)合,污染土壤修復,特別是污染農(nóng)田修復需要當?shù)卣姆e極配合,更需要農(nóng)民即土地經(jīng)營者的積極支持。只有各方配合得當、營造良好社會環(huán)境,污染土壤的修復工作才能順利展開。
污染土壤修復要綠色優(yōu)先
在污染土壤修復過程中,要始終考慮工作展開對環(huán)境、經(jīng)濟、社會的影響。
環(huán)境效益定信心:污染土壤修復工作不能只注重污染土地的修復,還要顧及當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。在修復工作中選擇的生長植物不能對當?shù)丨h(huán)境造成影響(如生物入侵),要切實保證修復工作中各類試劑、植物等安全可用。
經(jīng)濟效益駐活力:修復的目標是增產(chǎn),是為了獲得經(jīng)濟效益。沒有經(jīng)濟效益,污染土壤修復的意義就不大。在選擇修復植物是可以選擇一些花卉苗木、巨菌草生物質(zhì)等盈利性植物,保證修復過程中的經(jīng)濟效益。
社會效益安人心:在污染土壤修復工作展開時往往使當?shù)剞r(nóng)民擔憂。他們擔心這是“一錘子”工作,在開展幾年后便沒有后話,給當?shù)厝嗽斐蓳p失。建設專業(yè)合作社、勞務增效、賠償/補償?shù)确绞?,讓農(nóng)民放心,會使修復工作順利展開。
世界可持續(xù)農(nóng)業(yè)協(xié)會主席JP Madden說:“只有健康的土壤才能生產(chǎn)健康的作物,進而造就健康的人群和健康的社會?!蓖寥牢廴拘迯褪且豁椥枰L期推廣展開的工作。保證糧食安全、保障食品安全,從保護土壤安全開始。