目前迫切需要根據我國區域土壤污染現狀和污染特征,研發集成各類土壤重金屬污染治理技術、材料和裝備,以污染重、影響面大的礦山開采及其下游流域為治理單元,建設若干 技術體系相對完備、示范效果比較突出的重金屬污染連片綜合治理示范區。通過綜合治理技術的集成示范應用,大力提升土壤污染治理效率,探索產業化發展途徑,并在全國同類區域推廣應用,加速解決我國土壤重金屬污染問題。
如何建立綜合治理示范區？
我國土壤污染的科技研發和小型試驗較多, 但總體上成效不高,缺乏針對具體區域污染特征的技術集成和綜合治理。根據現階段我國土壤重金屬污染治理現狀,從國情出發,理清我國土壤重金屬污染修復治理戰略思路,設立有限修復治理目標,選擇危害嚴重、影響較大的污染流域或縣(市)域為典型區域,以成熟技術成果的規模化工程示范為切入點,以污染土壤的安全利用為目的, 將經濟和生態效益統一,“一區一策”、“分類分級” 設計污染修復技術體系,建立國家級重金屬污染 土壤修復技術綜合性試驗示范區。在示范區內創立土壤重金屬污染修復技術轉化應用平臺,突破個性技術,推廣共性技術,進行關鍵技術創新與技術體系集成,為全國樹立典型。
我國土壤重金屬污染特征
污染成因與分布
土壤重金屬污染來源有金屬礦山開采冶煉、化工工業生產、重金屬農藥化肥施用以及自然高地質背景值等,其中有色金屬礦業采選和冶煉所排放的含重金屬的廢氣沉降和廢水灌溉,或因廢渣等固體廢料溶蝕擴散進入土壤等,是重金屬污染的主要途徑。礦冶活動導致周邊及下游江河沿岸土壤重金屬大量積累,在地理空間上沿重有色金屬礦冶活動地區呈流域性或典型區域性分布。我國土壤重金屬污染區域主要相對集中于云南、貴州、廣西等西南地區,江西、 湖南等中南地區,以及珠三角地區和長三角地區等。
污染類型
這些典型區域重金屬污染類型多樣 ,主要以鎘 、砷 、鉛 、銅 、鉻 、汞等為主 ,不同區域間又呈現一定的差異性。整體而言,以鎘-銅、砷-鎘-鉛等為主的多金屬復合污染,是代表我國大部分國土面積的土壤重金屬污染類型。
我國土壤重金屬污染修復治理存在的問題
治理示范規模小、試點少。
目前，國內不同部門在土壤重金屬污染修復治理技術多是小規模的試驗性示范,不足以有效遏制土壤重金屬污染的惡化趨勢,將其實際應用推廣需要進一步示范實踐。只有建設大規模的連片治理綜合示范, 方能充分體現土壤重金屬污染治理的技術發展趨 勢與社會推廣前景。
缺少符合我國土壤重金屬污染特征的“分 類分區”治理技術模式。
我國土壤重金屬污染區域特征明顯、土壤屬性差異大,重金屬污染物類型 多樣,污染治理技術與模式在不同區域、不同污染 物類型及土地利用方式上實用效果差異度顯著。 只有建設具有區域代表性的綜合治理示范區,方能充分展示土壤重金屬污染修復“一區一策”的治 理理念。
土壤重金屬污染修復技術工程化 、技術 (裝備)產業化亟待加強。
國內現有的土壤重金屬污染修復治理技術缺少產業化目標,缺乏跨部門、 行業( 包括企業 )的聯動 ,難于形成低成本 、環境友好型、具有市場競爭力的土壤修復產品、易操作性 的技術和設備。亟待通過綜合示范區建設,加強對重金屬污染土壤修復技術與模式的工程化程度,體現技術的明確工程指標,推動修復治理技術和機械設備的配套與可植入性。
建設土壤重金屬污染綜合治理示范區
從我國土壤重金屬污染特征和治理技術問題出發,理清我國土壤重金屬污染修復治理戰略思路,以污染土壤的安全利用為目的,將經濟和生態 效益統一,分區、分類、分級設計污染土壤修復技術體系,建立我國不同區域重金屬污染土壤修復治理技術綜合治理示范區。 選擇危害嚴重、影響較大的國家重金屬污染防治重點區域內的污染流域或涉重工礦企業周邊區域或縣(市)域為典型示范區域,在已有治理工作基礎上,聯合相關力量,進一步研發和完善土壤重金屬污染修復技術,開展集成創新,形成因地制宜的修復技術體系和科學合理的治理模式,建設土壤重金屬污染大規模連片治理示范樣板。通過綜合示范區建設,展示實用技術,積累應用 經驗,以點帶面,在同類區域大規模推廣應用。
示范區主要示范內容
“分區、分類、分級”治理的關鍵配套技術
針對土壤類型、土地利用方式、作物 種類與植被類型和水文條件等不同地理背景下不同種類的重金屬元素,結合國土、環 保和農業等部門的區劃部署,按照不同區域、不同污染程度,進行修復治理的關鍵技術集成示范,將修復藥劑、制劑、菌劑、化學 穩定劑和誘導劑等修復劑產品,超富集、強 耐性、低積累修復植物或作物的品種選育與 規?；耘?以及相關設備裝置等組成完整 的關鍵與配套技術,通過示范不斷優化完 善,是土壤重金屬污染修復治理的關鍵。
覆蓋控源-阻斷-治理全污染鏈條的完整技術體系
重金屬污染區的治理是源 頭控制、擴散路徑截斷、水氣綜合治理和土 壤修復的控制全過程。單純進行土壤治理 只可能是“邊治理、邊污染”,難以達到治理 的預期目的。重金屬污染治理需要具備對 應全污染鏈條各環節的完整技術體系:在源 頭上,發展廢氣、廢水、廢渣的處理技術;在路徑的截斷方面,結合工程措施發展污染阻 斷和攔截技術;在土壤治理方面,應針對污染區的不同土地利用類型,開展修復技術示范。
支撐工程化、規?；彤a業化的土壤清潔與安全生產技術
實現連片重金屬污染土壤的清潔與安全生產,需要相關技術 的工程化、規?；彤a業化,包括修復藥劑 和修復植物種苗的規模化生產、修復設備的放大,以及修復材料噴淋、混翻機械和修復 植物的安全處置與資源化設備研發等。修復機械與裝備的研制是實現修復技術大規模推廣的重要因素,這方面的相關技術在我國尤為薄弱。
成套高效經濟的重金屬鈍化、去除 技術與修復過程中資源化和無害化處理技術
我國農田土壤重金屬污染治理需研發切合我國當前污染現狀和污染區經濟與社會現狀的經濟適用技術,主要包括去除修復 和鈍化穩定等修復成套技術。修復技術需充分利用當地資源優勢,實現以廢治廢;在修復技術規?；茝V后,還需對修復工程中 產生的廢水、廢氣、有毒植物等進行無害化和資源化處置,發展相關處置技術。
因地制宜發展修復產業
土壤修復過程帶動當地產業發展,是修復技術推廣的動力。在中科院廣西環江重金屬污染土壤修復示范工程中,修復土壤面積 1200余畝, 篩選桑樹、甘蔗等非糧作物與超富集植物蜈蚣草間種,利用修復土壤發展桑蠶產業,農產品和蠶絲重金屬含量符合國家飼料和紡織標準和要求,每畝創收超過 1 500 元,解決了當地 6 000 余人 的生計問題。
建立污染土壤規模化工程修復的管理體系、規范和評價標準
基于“污染源頭控制-污染 物擴散阻斷-土壤修復”的全過程工程管理,涉及 施工設備安全性、藥劑的管理與安全使用、修復過 程中二次污染的控制、地下水和空氣的動態監測等各項管理規范。結合污染土壤的生態效應評價和快速污染診斷設備,需對不同典型污染區土壤 修復建立從污染物總量到有效性的聯合評價標準體系。
示范區建設選點
選點依據
我國土壤重金屬污染主要集中于西南、中南、長三角和珠三角等地區。國家土壤重金屬污染治理“十二五”規劃確定了廣西、湖 南、江西、廣東等 14 個重點省區作為重金屬土壤污 染重點防治地區。同時,這些地區也是國家糧食 等農產品的主產區。中科院等在上述地區長期開展過修復技術試驗研究,針對西南、中南、珠三角 以及長三角等地區土壤特征、種植習慣、重金屬類 型和污染程度等特征,選擇了部分典型地區,開展 了土壤重金屬污染修復相關的去除、鈍化、農藝調 控、功能制劑、裝備制造等共性關鍵技術和一般配套技術的小范圍試驗示范,建立了小規模的技術研發團隊和平臺,為大規模推廣應用奠定了良好基礎。
示范區域
根據上述依據,結合《土壤環境保護和污染治理行動計劃》等國家和部門的土 壤重金屬治理規劃,建議在污染嚴重、影響較大的污染流域或涉重大型礦冶企業周邊區域設立萬畝 級的綜合治理示范區,如:廣西環江流域土壤砷鎘污染修復示范區、江西貴冶周邊及樂安河流域土 壤鎘鉛銅鋅污染修復示范區、湖南湘江流域土壤 鎘鉛污染修復示范區、長三角太湖流域土壤銅鋅 鎘鉛污染修復示范區、珠三角珠江流域土壤銅鋅鎘鉛污染治理示范區等。
關于代表性綜合示范區的建議
廣西環江流域重金屬污染土壤治理修復示范
以廣西地區砷、鎘等污染土壤為對象,針對農田重金屬污染修復的工程化設計和經濟合理的修復模式需求,研發相關的污染土壤植物修復技術、修復劑生產技術、超富集植物的組培繁殖、土 壤重金屬現場監測技術與設備、含重金屬物質安全焚燒技術。研發針對提取土壤中的砷、鎘等重金屬的超富集植物萃取修復技術及其物化強化技術,研發利用超富集植物提取土壤重金屬、促進經濟作物生長的間、套作修復模式,研發利用鈍化劑降低重金屬活性鈍化修復技術,研發針對減少重金屬進入農作物可食部位的植物阻隔技術,開展土壤重金屬治理的全產業鏈清潔生產與植物安全種植技術示范。
江西貴溪冶煉廠周邊區域及樂安河流域 鎘銅污染農田土壤修復治理技術示范
以涉重大型工礦企業周邊及流域內銅、鎘等重金屬與含硫、 氟等酸性物質疊加污染土壤為對象,開展污染土壤重金屬含量物理調節、化學調理技術研發,開展無機修復劑、有機-無機復合調理劑等土壤鎘銅污染鈍化技術,以及超耐性、超富集植物選育以及綜合農藝管理等配套技術研發,開展針對調理污染土壤重金屬介質環境的“物理調節-化學改良技 術”研發,針對降低污染土壤重金屬銅和鎘總量或有效態含量的“物理化學-植物/生物聯合技術”研 發,針對土壤生態功能恢復的“調理污染土壤介質 環境-消減土壤重金屬銅和鎘濃度-聯合生物及農藝管理技術 ”研發 ,開展輕度 、中度 、重度重 金屬污染土壤的“物理-化學-生物”聯合修復技術示范。
湖南湘江流域重金屬污染土壤的農業安全利用與技術集成示范
選擇湖南省湘江流域等重金屬污染土壤典型區域建設示范區,研發針對流域鎘、鉛、砷等重金屬污染土壤的消減重金屬含量的功能復合肥、降低重金屬活性的復合鈍化劑、 強耐與低積累重金屬水稻新品種選育、強耐重金屬經濟作物栽培等技術,針對輕度污染農田 農藝綜合調控的科學施肥與田間水分管理 技術,針對中度污染原位鈍化修復技術的復 合鈍化劑產品,針對重度污染區污染土壤的 種植制度調整技術,開展稻米降鎘技術模式的示范。
長三角太湖流域土壤重金屬污染修復治理示范
以水網密集地區銅 、鋅 、鎘 、鉛等重金屬污染土壤為對象,研發針對減弱重金遷移性的重金屬固化技術,研發富集植物 的育苗、移栽、密植以及土地深松與平整技 術,研發針對田間科學管理的田間肥料選擇 施用、水分管理以及農藝調控技術,針對減 少修復過程中二次污染的有毒修復植物的安全焚燒裝備和污染物控制技術,研發針對增加重金屬富集的不同重金屬富集植物的 套種技術、鋅鎘超富集植物伴礦景天-鎘低 積累水稻輪作模式與技術,研發針對減少農作物對重金屬的吸收和積累的修復植物與農作物套種技術,開展針對不同污染程度的土壤重金屬污染治理示范。
珠三角珠江流域土壤重金屬污染修復治理示范
以鎘、鉛、鋅等重金屬污染土壤為對象,研發針對不同“控源-調理-品種 選育-農藝管理”農田污染源修復技術體系, 研發污染尾砂安全填埋技術,研發針對調理 污染土壤酸堿度的調理劑技術,研發針對不同污染程度的重金屬鈍化劑和土壤修復劑 以及相應的生態噴播技術,研發污染土壤修 復區域的植物群落構建、生態恢復技術、風險評估與控制技術,并研發針對不同污染類型的抗性修復植物選育技術,全面開展污染 土壤的植物安全種植與土壤安全利用技術示范。
預期效果
通過 5~10 年左右綜合修復治理,在我國西南地區、中南地區 、珠三角和長三角等典型污染區域,初步建成若干個技術體系完備、示范效果突出的重金屬污染治理示范區,形成萬畝級規模的重金屬污染耕地示范樣板。通過綜合治理技術的示范推廣應用, 促進這些地區環保產業的發展并產生可觀 的經濟效益。
據中科院在江西試點示范效果分析,中度和輕度污染土壤修復后,種植業可以安全利用,單位面積糧食(水稻)產量可以提高10%以上,寸草不生的重度污染土壤修復后可以種植非食物鏈作物,產生一定經濟效益。依據利用方式,年均每畝產值可達 1 000—2 000 元。據不完全估計,我國受鎘、 砷等重金屬污染的耕地土壤面積約 1.5 億 畝,約占全國耕地總面積的 8%,我國每年因 土壤污染而減產糧食約 100 億公斤,另有120 億公斤糧食受污染,二者之和直接經濟 損失 200 多億元。全國重污染土壤治理修 復后,每年可為國家增加糧食 100 億公斤產 量,而且還提高產品質量,增強區域農業和 農村的可持續發展能力,產生更優的環境和 社會效益。增加我國農產品的競爭力等。 另外就土壤修復產業而言,“十三五”期間國 內市場規模將超過 1 000 億元,通過綜合示 范區建設,提升修復劑產品及配套技術水 平,形成高效合理治理模式,若降低修復成 本 25%—30%,近期就可節省成本 250 億—300億。
總體上,我國土壤重金屬污染問題日益突出,建立土壤重金屬污染綜合治理示范區是有效緩解土壤重金屬污染的重要途徑。 目前我國已具備了開展大規模土壤重金屬污染治理的技術條件,環保部、國土部、農業 部、中科院等國家有關部門共同努力,在我國土壤重金屬污染防控和治理方面發揮引 領作用,促進我國土壤重金屬污染現狀的根本好轉,助力我國經濟社會綠色發展和生態文明建設。
作者：周桔 周建軍
來源：農業環境科學 生態修復網
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