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中国生态修复网:目前,我国政府多个相关部门在土壤重金属污染修复治理方面积极协作、开展工作,在局部地区取得了明显的修复治理效果,但还不足以有效遏制土壤重金属污染恶化的趋势。在目前污染状况下,请您谈一下国内规模化、连片治理土壤重金属污染的必要性、治理现状及面临挑战都有哪些?

周静:近年来,我国土壤重金属污染事件频发,对经济发展、生态环境、食物安全、国民健康,甚至对社会稳定等构成威胁。2014年公布的全国土壤污染状况调查结果显示,我国部分地区土壤污染较重,耕地土壤环境质量堪忧,工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的点位超标率为16.1%,以无机型为主,占全部超标点位的82.8%。主要是镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物。我国土壤重金属污染区域分散于全国各省,且呈区域性分布。2014年中央1号文件明确提出要“启动重金属污染耕地修复试点”工作,2015年中央1号文件再次明确要求实施耕地质量保护与提升行动,扩大重金属污染耕地修复等工作。因此,对受重金属污染的区域开展规模化、连片治理具有重要意义。

当前,我国在规模化、连片治理土壤重金属污染方面已有一些尝试,如湖南长株潭地区、江西贵溪、广西环江、湖北大冶等地。这些区域土壤重金属污染修复治理过程中,在降低土壤重金属生物有效活性(如降低米镉含量)、减存土壤重金属总量等方面取得一定成效。但是也存在诸多的问题有待进一步解决。比如,如何维持持久的修复效果?提高修复土地的产出?降低修复的成本?修复模式的复制推广?提高公众参与的能力等等。

中国生态修复网:规模化治理土壤重金属污染工程涉及面积千亩或万亩甚至更大范围,那么,与小规模土壤污染修复相比,大规模土壤重金属污染修复工程的常用的技术有哪些特点,处理效果如何,哪些方面有待改进呢?

周静:大规模土壤重金属污染修复工程使用的技术核心是成本控制,其次是环境友好与农民参与,最后是修复效果的持久性。总结目前适合重金属污染土壤修复的技术措施,在规模化的农田土壤修复工程中适用的技术主要有两种,一是土壤重金属活性化学钝化/稳定化技术;二是植物修复技术。化学钝化/稳定化技术是指通过向土壤中添加改良材料使重金属向低溶解、固定态等低毒形态转化,达到降低污染土壤重金属生物有效性和环境风险的方法。常用的钝化材料分为有机(农业废弃物、有机肥、生物质炭等)和无机(如钙、磷类矿物、含硅类粘土矿物)两大类型。该技术的优点是原位固化(吸附或共沉淀)降低重金属的有效性,成本较低,缺点是重金属仍滞留在土壤中。植物修复技术是指利用植物及根际微生物来去除、转移、提取和固定土壤、沉积物、地表水、地下水甚至大气中的重金属,用于重金属污染土壤修复的理想植物需要满足对重金属有一定的耐性或超积累能力、生长迅速且具有较大的生物量等条件。该技术优点是实施简便,投资较少,对环境扰动性小。缺点是修复效率低,同时因改变种植结构,农民不易接受。实际工程中,规模化的耕地土壤重金属治理往往采用重金属活性化学钝化/稳定化+植物(作物)+农艺调控相结合的组合式(综合性)技术。

以上两种方法需要改进的地方,主要表现在:(1)进一步研发“绿色、廉价、高效、持久”的新型钝化材料;(2)研发钝化材料便于农用的剂型、安全施用机械、投加时间等;(3)筛选有较高生物量的超积累植物;(4)采用农艺等措施提高超积累植物修复效率或降低水稻等农作物重金属镉等转运富集能力。

中国生态修复网:您参与的江西贵溪市贵冶周边区域九牛岗土壤修复示范工程,是目前国内重金属污染土壤修复单体面积最大的一个项目,也是我国大型冶炼行业周边区域重金属污染修复治理的一个典型工程。请您介绍一下此项目的基本情况、治理过程中遇到的问题,以及取得的经验,以便后续为其他地区规模化治理提供借鉴。

周静:该示范工程直接影响周边3个乡镇15个自然村,1万余人。2007年6月12日《人民日报》报道江铜贵冶对周边环境污染后,引起了江西省政府、省环保厅、鹰潭、贵溪两级市委、市政府、环保局及江铜集团的高度重视。2012年初开始,在国家环保部以及贵溪市政府及环保局的大力支持下,我们南京土壤所承担实施了“江铜贵冶周边区域九牛岗土壤修复示范工程”,现已完成2500.7亩连片污染耕地土壤修复治理,取得显著的环境效益、经济效益和社会效益。

在工程示范中遇到了以下几大问题:(1)环保与利益博弈,在利益面前,无视环保的观念不仅存在于一些排污企业中,普通群众更为常见,而它的存在是我国环保事业的发展的最大障碍;(2)修复装备研发不足,没有成熟的可用于大面积农地投加钝化材料的机械;(3)法规和标准不完善,目前尚未有针对农田污染土壤修复的专门法规,以及相关的评价标准;(4)治理工程施工和管理难,不同于普通的建筑工程施工,规模化治理耕地土壤重金属污染工程涉及连片治理面积千亩或万亩甚至更大范围,最重要的是涉及广大农民的切身利益,农民群众的组织和参与是非常重要的,也是修复治理目标实现的最终落脚点。

工程示范中获得以下经验:(1)案例中采取政府推动、村组动员、技术引导、示范引领、成效教育、利益保障等多种带有政策性、情感性、利益保障性等工作办法,解决了治理工程施工、推广和管理中的难题。(2)本案例,我们在技术研发和社会调研基础上,选择了低成本的农田原位钝化联合植物修复治理技术,把“消减存量”以减存土壤中重金属总量为唯一目标的思路,转变为“降活减存”以降低土壤重金属活性,植物安全生长,恢复土壤生态功能,同时减存总量,以时间换成本,达到安全利用大面积修复后的耕地,产生效益为主要治理目标的思路。(3)技术路线采用“分区(一区一策)、分类(主要污染物类型划分)、分级(轻度、中度和重度划分)、分段(工程实施先易后难)”思路,将土壤污染修复和耕地综合利用有效结合起来,治理产生效果,耕地产生效益。

中国生态修复网:土壤重金属污染规模化治理任重道远,您有什么思考和展望?

周静:当前,我国大规模治理耕地土壤重金属污染在总体形势处于守势,对局部典型地区发生的污染事件被动应对或者应急处置多,相对缺乏大规模大区域性的“攻坚”和打“歼灭战”治理的准备;在工程治理与修复市场方面有点热,缺少真正有效的技术储备及行业规范,技术治理或修复公司出现不少,但真正有技术有责任有能力的不多;治理工程项目设置前期调研不足,影响项目实施质量;治理目标不明确,实施内容与治理目标关联性差;项目实施周期普遍过短;技术路线模糊,示范或推广性、可复制性差。治理工程的实效与时效关注度不够,后评估少。

在未来的土壤修复工作中应该注意做好以下工作:(1)分区、分类(耕地污染物类型)、分级(污染程度)制订耕地土壤重金属污染治理战略思路、技术路线,建立土壤污染管理和防治技术支撑体系,编制修复技术指南,制订污染土壤的修复技术、治理目标,开展环境风险与治理效益后评估等。

(2)全国分区域分类型建立规模化治理重金属污染耕地示范区。在示范区内优化区域性应用技术,集成低成本高效技术体系,创新系统化修复工程;集中展示可组装、可移动、简单易行技术模式。通过示范区平台,集中攻克形成一批需求迫切的关键成熟技术,研发安全、实用、高效、低廉的修复新技术、新产品和新装备等实用化修复技术体系,形成多样化的修复技术模式;构建我国主要土壤类型区、重金属污染类型及粮食主功能区等重点区域耕地土壤环境管理技术体系。

(3)健全治理资金投融资机制,探索“谁投资、谁受益”的土壤治理资金投入市场机制。

(4)增强土壤污染治理工程的项目设置科学合理性,工程项目实施“政-学-研-产”结合,实现以污染耕地安全利用和“边修复、边利用”、“边治理、边受益”等符合我国现阶段国情的修复治理模式。

针对不同的污染土壤,修复技术的选择要结合技术的特点,并充分考虑修复经费的数量、未来土地的利用方式、区域地形和气候特点、污染物种类、污染程度及修复周期等一系列因素。对于重金属污染 土壤,其修复技术主要有客/换土、土壤淋洗、稳定化、电动和植物修复等。

化学钝化 稳定化技术

通过向土壤中添加改良材料使重金属向低溶解、固定态等低毒形态转化,达到降低污染土壤重金属生物有效性和环境风险的方法。

  • 研究课题:

    国家重金属污染修复专项

    国家科技支撑计划课题

    中科院知识创新工程重大专项

    中科院知识创新领域前沿课题

    中国工程院和相关省(区)的研究课题

  • 论文专著:

    发表论文100余篇,其中SCI和EI收录论文31篇,授权和受理专利8项

    参研成果多次获国家和省部级科技奖

    获全国科技扶贫奖励基金奖、全国野外科学工作突出成绩奖

    入选江苏省优秀青年科技工作者、江西省新世纪百千万人才工程、江西省委“赣鄱英才555工程”

随着国家对重金属污染综合防治资金的投入,我国重金属污染土壤的修复事业会迎来一个发展时期。因此,尽管我国污染土壤修复产业处于起步阶段,但发展潜力大。从我国当前经济和技术发展的水平来看,我国还不具备对规模化重金属污染土壤进行彻底清洁治理的修复技术和经济实力,但是已经具有降低一些严重污染土壤的环境风险的能力。今后一段时期内,我国污染土壤的修复治理工作的重点是实施一批示范工程项目。尤其是对于一些亟待开发并成为城市土地开发利用中有环境隐患的污染土壤,根据轻重缓急采取不同的管理对策,尽可能地降低污染土壤的环境风险。

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