第一章污染物控制技術

6土壤污染及其修復技術

6.1土壤污染..........................................................2

6.1.1土壤污染的定義...........................................................2

6.1.2土壤污染的類型和來源....................................................3

6.1.3土壤污染的特點...........................................................5

6.1.4土壤污染的危害...........................................................5

6.2土壤污染及治理....................................................6

6.2.1我國土壤污染現實狀況.........................................................6

6.2.2土壤污染治理.............................................................7

6.3修復技術..........................................................9

6.3.1熱力學修復...............................................................9

6.3.2熱解吸修復技術...........................................................9

6.3.3焚燒法....................................................................10

6.3.4土地填埋法...............................................................10

6.3.5化學淋洗..................................................................10

6.3.6堆肥法...................................................................10

6.3.7植物修復.................................................................10

6.3.8滲透反應墻...............................................................10

6.3.9生物修復.................................................................10

6土壤污染及其修復技術

6.1土壤污染

土壤是自然環(huán)境要素的重要構成之一，它是處在巖石圈最外面的一層疏松日勺部分，具有支持植物和微

生物生長繁殖的能力，被稱為土壤圈。土壤圈處在大氣圈、巖石圈、水圈和生物圈之間R勺過渡地帶，是聯

絡有機界和無機界的中心環(huán)節(jié)。土壤是由固體、液體和氣體三相共同構成的多相體系。土壤固相包括礦物

質和有機質，其中礦物質約占土壤固體總重量的90%以上，而有機質約占固體總重量的1%?10%。土壤

液相是指土壤中水分及其水溶物,土壤中有無數孔隙充斥空氣，即土壤氣相。經典土壤約有35%口勺體積是

充斥空氣的孔隙，因而土壤具有疏松的構造。

土壤具有兩個重要的功能，一是土壤作為一項極其寶貴的自然資源，是農業(yè)生產的基礎，二是土壤對

于外界進入的物質具有同化和代謝能力。由于土壤具有這種功能，因此人們肆意開發(fā)土壤資源，同步將土

地看作人類廢物口勺垃圾場，而忽視了對土地資源的保護。由「這種原因，人類面臨著土地退化、水土流失

和荒漠化以及土壤污染等諸多問題。其中，土壤污染的形勢極為嚴峻。

6.1.1土壤污染的J定義

6.1.1.1土壤背景值

土壤背景值是指未受或少受人類活動尤其是人為污染影響的土壤環(huán)境自身的化學元素構成及其含量。

土壤背景值是多種成土原因綜合作用下成土過程的產物，地球上的不一樣區(qū)域，從巖石成分到地理環(huán)境和

生物群落均有很大的差異，因此實質上它是各自然成土原因（包括時間原因）的函數。由于成土環(huán)境條件

仍在小停地發(fā)展和演變，尤其是人類社會的小停發(fā)展，科學技術和生產水平小停提高，人類對自然環(huán)境的

影響也隨之不停地增強和擴展，目前已難以找到絕對不受人類活動影響的土壤。因此，目前所獲得日勺土壤

背景值也只能是盡顯不受或少受人類活動影響MJ數值。

研究土壤背景值具有重要的實踐意義。由于污染物進入土壤環(huán)境之后的構成、數量、形態(tài)和分布變

化，都需要與背景侑比較才能加以分析和判斷，因此土壤背景佰是土壤環(huán)境質量評價，尤其是土壤污染綜

合評價的基本根據，是研究和確定土壤環(huán)境容量，制定土壤環(huán)境原則的基本數據，也是研究污染元素和化

合物在土壤環(huán)境中的J化學行為的根據。此外，在土地運用及其規(guī)劃，研究土壤生態(tài)、施肥、污水澆灌、種

植業(yè)規(guī)劃，提高農、林、牧、副業(yè)生產水平和產品質量，食品衛(wèi)生、環(huán)境醫(yī)學等方面，土壤環(huán)境背景值也

是重要的參比數據。

我國在20世紀70年代后期開始進行土壤背景值的|研究工作，先后開展了北京、南京、廣州、重慶

以及華北平原、東北平原、松遼平原、黃淮海平原、西北黃土、西南紅黃壤等口勺土壤和農作物的背景值研

究，

6.1.1.2土壤環(huán)境容量

土壤環(huán)境容量是針對土壤中H勺有害物質而言日勺。它是指在人類生存和自然生態(tài)不致受害的前提下，土

壤環(huán)境單元所容許承納的污染物質的最大數量或負荷量。簡言之，土壤環(huán)境容量實際上是土塔污染起始值

和最大負荷值之間日勺差值。若以土壤環(huán)境原則作為土壤所能承納的最大容許限值，則該土壤的環(huán)境容量便

是土壤環(huán)境原則值減去土壤背景值。在尚未制定土壤環(huán)境原則的狀況下，還可以通過土壤環(huán)境污染的生態(tài)

效應試驗，加之考慮土壤環(huán)境的耋凈作用與緩沖性能，來確定土壤環(huán)境容量。

土壤環(huán)境容量可以在土壤環(huán)境質量評價、制定污水澆灌水質原則、污泥施用原則、微量元素累積施用

量等方面發(fā)揮作用。土壤環(huán)境容量充足體現了區(qū)域環(huán)境特性，是實現污染物忘量控制日勺重要基礎。在此基

礎上人們可以經濟、合理地制定污染物總量控制規(guī)劃，也可以克分運用土壤環(huán)境的納污能力。

放射性兀素為主。

6.1.2.2污染物的來源

（1）污水澆灌。

用未經處理或未到達排放原則H勺工業(yè)污水澆灌農田是污染物進入土壤H勺重要途徑。生活污水和工業(yè)廢

水中，具有氮、磷、鉀等許多植物所需要的養(yǎng)分，因此合理地使用污水澆灌農田，一般有增產效果。彳日污

水中還具有重金屬、酚、氟化物等許多有毒有害日勺物質，假如污水沒有通過必要時處理而直接用于農田澆

灌，會將污水中有毒有害的物質帶至農田，污染土壤。例如冶煉、電鍍、燃料等工業(yè)廢水能引起鎘、汞、

銘、銅等重金屬污染；石油化工、肥料、農藥等工業(yè)廢水會引起酚、三氯乙醛、農藥等有機物日勺污染。污

水澆灌和污水土地處理系統對土壤環(huán)境的污染防治和生態(tài)環(huán)境保護都是需要研究U勺重要土壤環(huán)境問題。

（2）酸雨和降塵。

工業(yè)排放的二氧化硫、氟化物、臭氧、氮氧化物、碳氫化合物等有害氣體在大氣中發(fā)生反應而形成酸

雨，以自然降水形式進入土壤，引起土壤酸化。我國酸雨區(qū)面積約占國土面積U勺l/3o工業(yè)排放U勺粉塵、

煙塵等固體粒子及煙霧、霧氣等液體粒子，在重力作用下以降塵形式進入土壤導致污染。例如，有色金屬

冶煉廠排出的廢氣中具有格、鉛、銅、鎘等重金屬，對附近II勺土壤導致污染；生產磷肥、氟化物的工廠會

對附近的土壤導致粉塵污染和氟污染。大氣酸沉降與土壤酸化，已成為全球性的生態(tài)環(huán)境問題。

（3）化肥農藥。

施用化肥是農業(yè)增產的重要措施，但不合理的使用，會使作物貪青、倒伏而減產，同步引起土壤中營

養(yǎng)元素的不平衡，形成土壤污染c例如長期大量使用氮肥，會破壞土壤構造，導致土壤板結，生物學性質

惡化，影響農作物的產量和質量c過量地使用硝態(tài)氮肥，會使飼料作物具有過多的硝酸鹽，阻礙牲畜體內

氧的輸送，使其患病，嚴重的導致死亡。

農藥能防治病、蟲、草害，假如使用得當，可保證作物的增產，但它是一類危害性很大的土壤污染物,

施用不妥.會引起土壤污染.農作物從土壤中吸取農藥.在根、莖、葉、果實和種子中積累,通過食物、

飼料危害人體和牲畜口勺健康。此外，農藥在殺蟲、防病日勺I可步，也使有益于農業(yè)的微生物、昆蟲、鳥類受

到傷需，破壞了生態(tài)系統，使農作物遭受間接損失。此外，長期使用農藥導致病蟲草需物種抗藥性增強，

導致農藥投入最持續(xù)增長。

（4）固體廢物。

土壤向來都作為廢棄物的處理場所。伴隨工農'業(yè)生產日勺發(fā)展和都市擴大化，固體廢棄物的種類和數量、

成分口益增多和狂雜化，如工礦業(yè)的固體廢棄物包括金屬礦渣、煤砰石、粉煤灰、都市垃圾、污泥等。例

如，多種農用塑料薄膜作為大棚、地膜覆蓋物被廣泛使用，假如管理、回收不善，大量殘膜碎片散落田間，

會導致農田“白色污染”。這樣的固體污染物既不易蒸發(fā)、揮發(fā)，也不易被土壤微生物分解，是?種長期

滯留土壤的污染物。

（5）汽車尾氣。

汽車使用含鉛汽油，其排放的廢氣中具有鉛化合物，經雨水沖刷沉積于土壤中，導致鉛污染。汽車尾

氣對土壤的污染伴隨我國汽車擁有量"勺增長而日益顯現出來。

6.1.3土壤污染的特點

土壤污染U勺特點重要有如下四個。

（1）具有隱蔽性和滯后性。

大氣污染、水污染和廢棄物污染等問題一般都比較直觀，土壤污染不像大氣與水體污染那樣輕易為人

們所發(fā)現，由于土壤是更復雜H勺三相共存體系。多種有害物質在土壤中，總是與土壤相結合，有的為土壤

生物所分解或吸取，從而變化其本來面目而被隱臧在土體里，或自土體排出且不被發(fā)現。當土壤將有害物

輸送給農作物，再通這食物鏈而損害人畜健康時，土壤自身也許還繼續(xù)保持其生產能力而經久不衰。因此

土壤污染往往要通過對土壤樣品進行分析化驗和農作物II勺殘留檢測，甚至通過研究對人畜健康狀況仿影響

才能確定。這也導致土壤污染從產生污染到出現問題，一般會滯后很長時間。土壤污染的隱蔽性和滯后性

使認識土壤污染問題II勺難度增長,以致污染危害持續(xù)發(fā)展c

（2）土壤污染有累枳性和地區(qū)性。污染物質在大氣和水體中，一般都比在土壤中更輕易51移。這使

得污染物質在土壤中并不像在大氣和水體中那樣輕易擴散和稀釋，因此輕易在土壤中不停積累而超標，同

步也使土壤污染具有很強的地區(qū)性。

（3）土壤污染具有不可逆性。多數無機污染物，尤其是金屬和微量元素，都能與土壤有機質或礦質

相結合，并長期地保留在土壤中c無論它們怎樣轉化，也無法便其重新離開土壤。如被某些重金屬污染的

土壤需要200?1023年才可以恢復。

（4）土壤污染治理的艱難性。假如大氣和水體受到污染，切斷污染源之后通過稀釋作庫和自凈化作

用也有也許使污染問題不停逆轉，不過積累在污染土壤中日勺難降解污染物則很難靠稀釋作用和自凈化作用

米消除。土壤污染一旦發(fā)生，則很難恢復，治理成本較高、治理周期較長。

根據上述特點，土壤污染的防止勝于治理。

6.1.4土壤污染的危害

土壤是多種污染物最終口勺“宿營地”，土壤通過對污染物的吸附、固定形成了對污染物的富集作用，

世界上90%H勺污染物最終滯留在土壤內。植物從土壤中選擇吸取必需的營養(yǎng)物，同步也被動地、甚至被迫

地吸取土壤釋放出來U勺有害物質，土壤污染重要是通過它II勺產品一一植物來體現其危害。植物的吸取運用，

有時能使污染物濃度到達危害自身或危害人畜的水平，雖然沒有到達毒害水平U勺含毒植物性食品，只要為

人畜食用，當它們在動物體內排出率低時，也可以逐日積累，由量變到質變，最終引起動物病變。

土壤污染的危害重要如下。

（1）土壤污染導致食物品質不停下降。土壤是作物生長的基礎。目前，由于土壤污染的原因導致許

多地方糧食、蔬菜、水果等食物中鎘、銘、神、鉛等重金屬含量超標和靠近臨界值。有些地區(qū)污水澆灌已

經使得蔬菜的味道變差，易爛，甚至出現難聞U勺異味；農產品的儲備品質和加工品質也不能滿足深加工的

規(guī)定。

（2）十壤污染危害人體健康.土壤污染會使污染物在植物體中積累,并通過食物鏈富集到人體和動

物體中，危害人畜健康，導致功能異常和其他荷爾蒙系統異常、生殖障礙和種群卜降、腫瘤和癌癥、行為

失常、免疫系統障礙以及性別混亂等癥狀和疾病等。目前，我國對這方面的狀況仍缺乏全面的調查和研究,

對土壤污染導致污染疾病的I總體狀況并不清晰，不過，從個別都市的重點調查成果來看，狀況并不樂觀。

(3)土壤污染導致嚴重的經濟損失。土壤污染可以導致作物減產，從而導致嚴重的經濟損失。

(4)土壤污染導致其他環(huán)境問題。土地受到污染后，污染表土輕易在風力和水力的作用下分別講入

到大氣和水體中，導致大氣污染、地表水污染、地卜.水污染和生態(tài)系統退化等其他次生生態(tài)環(huán)境問題。

6.2土壤污染及治理

6.2.1我國土壤污染現實狀況

6.2.1.1土壤重金屬污染

土壤重金屬污染是我國土壤污染的一種重要方面，我國大多數都市近郊土壤都遭受不一樣程度的重

金屬污染。污水澆灌是我國土壤重金屬污染的重要原因。據我國農業(yè)部進行的全國污灌區(qū)調查，在約140

萬公頃的污水灌區(qū)中，遭受重金屬污染的土地面積占污水灌區(qū)面積的64.8%,其中輕度污染的占46.7%,

中度污染的占9.7%,嚴重污染的占8.4%。我國每年因重金屬污染而減產糧食1000多萬噸，被重金屬污

染的糧食每年多達1200萬噸，合計經濟損失至少200億元。

6.2.1.2土壤有機污染

H前我國土壤的有機污染十分嚴重。例如，我國從1959年起在長江中下游地區(qū)用五氯酚鈉防治血吸

蟲病，其中U勺雜質二嗯英已導致區(qū)域性污染，洞庭湖、鄱陽湖底泥中的二嗯英含量很高。有機氯農藥已禁

用了近23年，土壤中的殘留量已大大減少，但檢出率仍很高。某些地區(qū)最高殘留量仍在lmg/kg以上。

同步，伴隨都市化和工業(yè)化進程的加緊，都市和工業(yè)區(qū)附近的土壤有機污染也日益加劇。某鋼鐵集團

四面的農業(yè)土壤和工業(yè)區(qū)附近的土壤"勺調查成果表明，農業(yè)土壤中15種多環(huán)芳點總量"勺平均值為

4.3mg/kg,且重要以4環(huán)以上具有致癌作用的污染物為主，占總含量的約85%,僅有6%的采樣點尚處在

安全級.而TW區(qū)附近的士.壤污染遠遠高于農業(yè)土壤,其中多氯聯苯、多環(huán)芳燼、塑料增塑劑、除草劑、

丁草胺等高致癌時物質都很輕易在重工業(yè)區(qū)周圍的土壤中被檢測到，并且超過國標多倍。

由于土壤是植物和某些生物H勺營養(yǎng)來源，因此土壤中口勺有機污染物會通過食物鏈發(fā)生傳遞和遷移，目

前動物和人類自身都遭受有機污染物日勺污染和威脅。在有機污臾物沿食物鏈傳遞和遷移的過程中，含量逐

層增長，其富集系數在各營養(yǎng)級中均可到達驚人的程度。六六六和DDT作為高殘留率農藥于1983年已停

止生產,伴隨時間的J椎移，土壤中已幾乎檢測不到這兩種劇毒農藥日勺殘留，但在備類身上檢測出日勺含景卻

比土壤中高出了近100倍，而到了夜鷺、白鷺日勺鳥卵中，這個含量被放大了100?200倍。如太湖鳥類生

物監(jiān)測成果表明：太湖湖底淤泥中六六六未檢測出，DDT為3.4ng/g,通過魚類生物富集，六六六到達

28.5ng/g,DDT到達270.7ng/g,最終到夜鷺、白鷺的鳥卵中時,六六六可高達460.Ong/g,DDT可高達

5626.7ng/go此外，有毒有機污染物正在通過食物鏈危及人體健康，這些有機污染物長期貯存在人體中，

并可通過母乳喂養(yǎng)間接轉移給新生兒。

6.2.1.3土壤的放射性污染

近年來，伴隨核技術在工農業(yè)、醫(yī)療、地質、科研等各領域的廣泛應用，越來越多的放射性污染物進入

到土壤中，這些放射性污染物除可直接危害人體外，還可以通過生物鏈和食物鏈進入人體，在人體內產生內

照射，損傷人體組織細胞，引起膽瘤、白血病和遺傳障礙等疾病。如科研表明，氨子體的輻射危害占人體所

受II勺所有輻射危害的55%以上，誘發(fā)肺癌的潛伏期大多都在23年以上，我國每年因氨致癌約E萬例。

6.2.1.4汽車尾氣對土壤的污染

汽車尾氣中的含鉛物質對土壤的污染逐漸加重，在道路兩側尤為嚴重。鉛對土壤的污染已深達30cm,

地下30cm如下深度的鉛含量比較穩(wěn)定，鉛污染重要集中在表層30cm的土壤，而這一深度往往正是農作物

根系生長的深度，這直接導致蔬菜等農作物中鉛含量嚴重超標。

6.2.1.5固體廢物類對土壤的污染

在土壤環(huán)境中堆置固體廢物也能對土壤導致污染，這種污染狀況雖然沒有重金屬污染、有毒有機物

污染那樣嚴重.《日仍然是土壤污染治理中不容忽視II勺一種問題c例如.沈陽市某公路兩側,由于附近建筑

物、公路日勺頻繁施工，導致大量的建筑垃圾摻雜在土壤中，導致沿線土壤質量趨于惡化，破壞了樹木的I生

存條件，不得不更換新土，以保證樹木存活。

6.2.2土壤污染治理

土壤污染表面上離百姓生活較遠，實際上卻與每個人的身體健康息息有關。例如，糧食中口勺重金屬含

后、蔬菜中的農藥殘留、飲用水源的安全狀況，都會受到土壤環(huán)境質曷的直接影響。

6.2.2.1我國土壤污染治理的形勢

在目前土壤污染形勢口趨嚴峻H勺狀況卜，我國已經充足認識到土壤污染日勺嚴重性和危害性，逐漸開展

了土壤污染的研究、治理以及管理等多方面行動。

我國于2023年開展了全國初次土壤污染狀況調查，以全面、系統、精確掌握我國土，污染的真實狀

況，有效防治土壤污染，保證百姓身體健康。全國土壤污染狀況調查的范圍包括除我國臺灣省和港澳地區(qū)

以外的所轄所有陸地國土，調查內重點區(qū)域是長三角、珠三角、環(huán)渤海灣地區(qū)、東北老工業(yè)基地、成渝地

區(qū)、渭河平原以及重要礦產資源型都市。調查的重要任務如下。

（1）開展全國土壤環(huán)境質量狀況調查與評價。

在全國范圍內系統開展土壤環(huán)境現實狀況調查，通過度析二壤中重金屬、農藥殘留、有機污染物等項

目1向含量及土壤理化性質，結合土地運用類型和土壤類型，開展基于土壤環(huán)境風險的土壤環(huán)境質量評價。

土壤環(huán)境質量狀況調查口勺重點區(qū)域是基本農田保護區(qū)和糧食主產區(qū)。

（2）開展重點區(qū)域土壤污染風險評估與安全等級劃分.

把重污染企業(yè)周圍、工業(yè)遺留或遺棄場地、固體廢物集中處理處置場地、油田、采礦區(qū)、重要蔬菜基

地、污灌區(qū)、大型交通干線兩側以及社會關注H勺環(huán)境熱點區(qū)域作為調查重點，查明土壤污染的類型、范圍、

程度以及土壤重污染區(qū)U勺空間分布狀況，分析污染成因，確定土壤環(huán)境安全等級，建立污染土壤檔案。

（3）開展全國土壤背景點環(huán)境質量調杳與對比分析.

在“七玉”全國土壤環(huán)境背景值調查的基礎卜,采集可對比的十壤樣品.分析23年來我國土.壤背

景環(huán)境質量變化狀況。

（4）開展污染土壤修復與綜合治理試點。

通過自主研發(fā)、引進吸取和技術創(chuàng)新，篩選污染土壤修好技術，編制污染土壤修復技術指南，開展污

染土壤修更與綜合治理日勺試點示范。

（5）建設土壤環(huán)境質品監(jiān)督管理體系。

制定適合我國國情的土壤污染防治基本戰(zhàn)略，提出國家土壤污染防治政策法規(guī)和原則體系框架，確定

土壤污染防治法草案，完善國家土壤環(huán)境監(jiān)測網絡。

6.2.2.2土壤污染治理措施

防治土壤污染可以從源頭和治理兩方面著手，即首先剪斷土壤污染物的來源，另首先運用環(huán)境科學技

術對污染土壤進行治理。從源頭上控制土壤污染的措施包括如下幾項。

（1）科學地進行污水澆灌.

工業(yè)廢水種類繁多，成分復雜，有些工廠排出的廢水也許是無害的，但與其他工廠排出的廢水混合后，

就變成有毒的廢水。因此在運用廢水澆灌農田之前，應按照《農田澆灌水質原則》規(guī)定的原則進行凈化處

理，這樣既運用了污水，又防止了對土壤H勺污染。

（2）合理使用農藥，重視開發(fā)高效低毒低殘留農藥。

合理使用農藥，不僅可以減少對土壤11勺污染，還能經濟有效地消滅病、蟲、草害，發(fā)揮農藥U勺積極效

能，在生產中，不僅要控制化學農藥的用量、使用范圍、噴施次數和噴施時間，提高噴灑技術，還要改善

農藥劑型，嚴格限制劇毒、高殘留農藥的使用，重視低毒、低殘留農藥的開發(fā)與生產。

（3）合理施用化肥，增施有機肥.

根據土壤的特性、氣候狀況和農作物生長發(fā)育特點配方施肥，嚴格控制有毒化肥的使用范圍和用量。

增施有機肥，提高土壤有機質含量，可增強土壤膠體對重金屬和農藥的吸附能力。如褐腐酸能吸取和溶解

二氯雜苯除草劑及某此農藥,腐菌質能增進鎘的沉淀等°同步,增長有機肥壞可以改善土.壤微牛物的流動

條件，加速生物降解過程。

（4）施用化學改良劑。

在受重金屬輕度污染的土壤中施用克制劑，可將重金屬轉化成為難溶口勺化合物，減少農俏物時吸取。

常用的克制劑有石灰、堿性磷酸鹽、碳酸鹽和硫化物等。例如，在受鎘污染的酸性、微酸性土壤中施用石

灰或堿性爐灰等，可以使活性鎘轉化為碳酸鹽或氫氧化物等難溶物，改良效果明顯。由于重金屬人?部分為

親疏元素，因此在水田中施用綠出、稻草等，在旱地上施用適量日勺硫化鈉、石硫合劑等有助于重金屬生成

難溶的硫化物。對于碑污染土壤，可施加硫酸鐵和氯化鎂等物質使之生成難溶物減少種的J危害。

6.2.2.3土壤修復技術

為了處理日益嚴重的土壤污染問題，許多科研人員開始研究土壤污染U勺治理技術。在20世紀70年代

后期，以土壤環(huán)境化學為基礎的土壤治理技術應運而生。這項技術不僅對土壤污染進行治理使其不危及人

類健康，更著力于恢復土壤的功能，因而名為土壤修復技術。土壤修復運用物理、化學、數學、生物、信

息和管理等科學技術原理和措施，重要研究土壤污染監(jiān)測與診斷，污染土壤中污染物時空分布、環(huán)境行為

及形態(tài)效應；研究污染土壤生態(tài)健康風險和環(huán)境質量指標；研究污染物容納、遏制、消減、凈化措施及其

過程和機理；研究土壤修復H勺安全性、穩(wěn)定性及原則；研究修復后提供無污染土壤及其修復過程H勺風險評

估措施和原則，創(chuàng)立土壤污染控制和修復理論、措施和技術及其工程應用與管理規(guī)范，為土壤資源可持續(xù)

運用、農產品安全、環(huán)境保護、人類健康保障提供理論、措施、技術及工程示范。

土壤修復的基本措施就是采用多種技術