土壤修复工程程序及修复技术概述.docx

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土壤修复工程程序及修复技术概述

土壤修复工程流程及修复方法概述土壤污染常见修复技术国内现阶段常见修复技术主要包括工程修复技术、物理-化学修复技术、生物修复技术和联合修复技术等。

1、土壤的工程修复技术主要包括排土、换土、去表土、客土和深耕翻土等措施。

2、物理-化学修复技术主要包括：

热处理技术、土壤固化-稳定化技术、淋洗技术、氧化还原技术、电动力学修复技术和土壤性能改良技术等。

3、生物修复技术包括植物修复、微生物修复、生物联合修复等技术。

4、联合修复技术主要包括微生物/动物-植物联合修复技术、化学/物化-生物联合修复技术、物理-化学联合修复技术等。

土壤修复工程流程污染场地修复的工作内容包括污染土壤评估、修复技术选择与方案制定、施工管理与运行、后续监测与修复效果评价四个部分。

1、污染土地评估主要包括污染场地资料收集与调查、现场踏勘、布点与采样、样品检测与分析和风险评估；

2、修复技术选择与方案制定

3、施工管理与运行主要包括详细修复方案制定、修复工程设计与施工、修复工程运行与维护和污染土壤清理；

4、后续监测与修复效果评价

后附土壤修复工程流程及修复方法概述

1第一阶段污染土地评估2

1.1污染场地资料收集与调查2

1.2现场踏勘3

1.3布点与采样4

1.4样品检测与分析5

1.5风险评估6

2第二阶段修复技术选择7

2.1修复技术选择原则7

2.2修复技术筛选步骤7

2.3国内现阶段常见修复技术8

2.3.1工程修复技术8

2.3.2物理-化学修复技术8

2.3.3生物修复技术11

2.3.4联合修复技术12

2.3.5小结12

3第三阶段施工管理与运行13

3.1详细修复方案制定13

3.2修复工程设计与施工13

3.3修复工程运行与维护14

3.4污染土壤清理14

4第四阶段后续监测与评价14

4.1监测原则14

4.2监测工作程序15

4.3修复效果评价16

土壤修复工程流程及修复万法概述

污染场地修复的工作按照下图规定的程序进行，内容包括污染土壤评估、

修复技术选择与方案制定、施工管理与运行、后续监测与修复效果评价四个部分。

1第一阶段污染土地评估

1.1污染场地资料收集与调查

资料的收集主要包括：

场地利用变迁资料、场地环境资料、场地相关记录、

有关政府文件、以及场地所在区域自然社会信息五部分。

1、场地利用变迁资料

用来辨识场地及其邻近区域的开发及活动状况的航片或卫星照片，土地管理

机构的土地登记资料，场地的土地使用和规划资料，其它有助于评价场地污染的历史资料如平面布置图、地形图等。

场地利用变迁过程中的场地内建筑、设施、工艺流程和生产污染等的变化情况。

2、场地环境资料

场地内土壤及地下水污染记录、场地内危险废弃物堆放记录、场地与自然保护区和水源地保护区的位置关系等。

3、场地相关记录

产品、原辅材料和中间体清单、平面布置图、工艺流程图、地下管线图、化学品储存和使用清单、泄漏记录、废物管理记录、地上和地下储罐清单、环境监测数据、环境影响报告书或表、环境审计报告、地勘报告等。

由政府机关和权

威机构所保存和发布的环境资料，如区域环境保护规划、环境质量公告、企业在政府部门相关环境备案和批复、生态和水源保护区和规划等。

4、场地所在区域的自然和社会经济信息

场地所在地的自然地理信息，如地理位置图、地形、地貌、土壤、水文、地质、气象资料；场地所在地的社会信息，如人口密度和分布，敏感目标分布，及土地利用的历史、现状和规划等；区域所在地的经济现状和发展规划等。

5、资料的分析

调查人员应根据专业知识和经验识别资料中的错误和不合理的信息，如资料

缺失影响判断场地污染状况时，应在报告中说明。

资料收集应注意资料的有效性，避免取得错误或过时的资料。

1.2现场踏勘

1、安全防护准备

在现场踏勘前，调查人员应根据场地的具体情况掌握相应的安全卫生防护知识，并装备必要的防护用品。

2、现场踏勘的范围

以场地内为主，并应包括场地周边区域，在勘查场地时，除非受环境或障碍物所阻碍，或其它无法克服的原因，应尽可能勘查场地的设施、建筑物、构筑物,如罐、槽、沟等，同时观察是否有敏感目标存在，并在报告中说明。

3、现场踏勘的主要内容

a.现场踏勘的主要内容包括：

场地的现状，场地历史，相邻场地的现状，相邻场地的历史情况，周围区域的现状与历史情况，地质、水文地质、地形的描述,建筑物、构筑物、设施或设备的描述。

b.场地的现状：

可能造成土壤和地下水污染的物质的使用、生产、贮存或处理以及泄漏状况，都应观察和记录。

c.场地历史：

场地过去使用留下的任何迹象及可能造成土壤和地下水污染的物质的使用、生产、贮存、处理应观察和记录。

d.相邻场地的现状：

相邻场地的使用现况及可能存在的污染应尽可能观察和记录。

e.相邻场地的历史情况：

相邻场地利用历史及造成土壤和地下水污染的可能性，应尽可能观察和记录。

f.周围区域的现状与历史情况：

对于周围区域目前或过去土地利用的类型，如住宅、商店、工厂等，应尽可能观察和记录；周围区域的废弃和正在使用的各类井，如水井等；污水处理和排放系统；化学品和废弃物的储存和处置设施；地面上的沟/河/池；地表水体、雨水排放和径流及道路和公用设施都应识别和描述。

g.地质、水文地质、地形的描述：

场地及其周围区域的地质、水文地质与地形应观察、记录，并加以分析，以协助判断周边污染物是否会迁移到调查场地，以及场地内污染物迁移到地下水和场地外。

4、现场踏勘的重点

一般重点踏勘对象包括：

有毒有害物质的使用、处理、储存、处置或生产，

土壤修复工程流程及修复方法概述储槽与管线，恶臭、化学品味道和刺激性气味，污染和腐蚀的遗迹，各种储罐与容器，排水管与污水池或其它地表水，废弃物，井，污水系统，其它可供评价场地状态的对象。

5、现场踏勘的方法

调查人员可通过对异常气味的辨识、异常痕迹的观察等方式判断场地污染的状况。

6、人员访谈

访谈内容：

应包括资料分析和现场踏勘所涉及的问题，由调查人员提前准备

设计。

访谈对象：

受访者为场地现状或历史的知情人，应包括：

场地管理机构和地方政府的官员，环境保护行政主管部门的官员，场地过去和现在的不同阶段使用者，场地所在地或熟悉当地事物的第三方，如邻近场地的工作人员、过去的雇员和附近的居民。

访谈方法：

可采取当面交流、电话交流、电子或书面调查表等方式进行。

7、内容整理

应对访谈内容进行整理，并对照已有资料，对其中可疑处和不完善处进行再次核实和补充。

基于1.1和1.2调查收集资料编制《XX区域污染土壤初步调查报告》。

1.3布点与采样

1、采样准备

a.工具类：

铁锹、铁铲、圆状取土钻、螺旋取土钻、竹片以及适合特殊采样要求的工具等。

b.器材类：

GPS罗盘、照相机、胶卷、卷尺、铝盒、样品袋、样品箱等。

c.文具类：

样品标签、采样记录表、铅笔、资料夹等。

e.安全防护用品：

手套、工作服、工作鞋、安全帽、药品箱等。

2、采样点水平方向的布设

采样点水平方向的布设参照表1进行，并应说明采样点布设的理由。

表1几种常见的布点方法及适用条件

布点方法

使用条件

简单随机布点法

适用于污染分布均匀的场地

专业判断法

适用于潜在污染明确的场地

分区布点法

:

适用于污染分布不均匀，并获得污染分布情况的场地

系统布点法

适用于各类场地情况，特别是污染分布不明确或污染分布范围大的情况。

可以获得污染分布。

但其精度受到网格间距大小影响，一般费用较咼

采样点垂直方向的采样深度可根据污染源的位置、迁移和地层结构、水文地质等进行判断设置。

若对场地信息了解不足，难以合理判断采样深度，可按0.5-2米等间距设置采样深度。

现场测定土壤水分、容重等信息，填制《场地调查登记表》。

3、地下水采样点

场地内如有地下水，应在场地内地下水径流的下游布点。

如场地内没有地下水，贝U在场地所在区域的地下水径流的下游汇水区内布点。

4、地表水采样点

如果场地内有流经的或汇集的地表水，则在场地内地表水布点，如果场地内没有流经的或汇集的地表水，则在下游3km内的汇水区域内寻找地表水源，并进行布点；如果场地有市政排水设施，则无需进行地表水布点。

5、环境空气采样点

在场地中心和场地当时下风向主要环境敏感点布点；对于有机污染物、恶臭

污染物和汞等挥发性重金属污染场地，应在污染最重的地块布点。

6、场地内残余废弃物采样点

对各类可能为危险废物的残余废弃物及与当地土壤特征有明显区别的可疑物质进行布点。

采样等详细操作参照《土壤环境监测技术规范》。

1.4样品检测与分析

土壤的常规理化特征土壤pH、粒径分布、密度、孔隙度、有机质含量、渗透系数等的分析测试应按照GB50021执行。

土壤样品的分析应按照HJ/T'166和《污染场地风险评估技术导则》中指定的方法进行。

污染土壤的危险废物特征分析，应按照GB5085和HJ/T298中指定的方法进行。

其他样品分析：

地下水样品、地表水样品、空气样品、残余废弃污染物样品

的分析应分别按照HJ/T164HJ/T91、HJ/T194GB14554GB5085和HJ/T298中指定的方法进行。

1.5风险评估

1、危害识别

根据污染土壤调查获取的资料，结合土地的规划利用方式，确定污染土壤的关注污染物、土壤内污染物的空间分布和可能的敏感受体，如儿童、成人、地下水体等。

2、暴露评估

在危害识别的工作基础上，分析土壤中关注污染物进入并危害敏感受体的情景，确定土壤污染物对敏感人群的暴露途径，确定污染物在环境介质中的迁移模型和敏感人群的暴露模型，确定与土壤污染状况、土壤性质、地下水特征、敏感人群和关注污染物性质等相关的模型参数值，计算敏感人群摄入来自土壤和地下水的污染物所对应的土壤和地下水的暴露量。

3、毒性评估

在危害识别的工作基础上，分析关注污染物对人体健康的危害效应，包括致癌效应和非致癌效应，确定与关注污染物相关的的毒性参数，包括参考剂量、参考浓度、致癌斜率因子和单位致癌因子等。

4、风险表征:

在暴露评估和毒性评估的工作基础上，采用风险评估模型计算

单一污染物经单一暴露途径的风险值、单一污染物经所有暴露途径的风险值、所有污染物经所有暴露途径的风险值；进行不确定性分析，包括对关注污染物经不同暴露途径产生健康风险的贡献率和关键参数取值的敏感性分析；根据需要进行

风险的空间表征。

风险表征计算的风险值包括单一污染物的致癌风险值、所有关

注污染物的总致癌风险值、单一污染物的危害商（非致癌风险值）和多个关注污染物的危害指数（非致癌风险值）。

5、修复建议目标值的确定

在风险表征的工作基础上，判断计算得到的风险值是否超过可接受风险水平。

如污染土壤风险评估结果未超过可接受风险，则结束风险评估工作；如污染土壤风险评估结果超过可接受风险水平，则计算关注污染物基于致癌风险的修复限值和/或基于非致癌风险的修复限值，并进行关键参数取值的敏感性分析；如暴露情景分析表明，污染土壤中的关注污染物可淋溶进入地下水，影响地下水环境质量，则计算保护地下水的土壤修复限值。

污染土壤修复建议目标值，应根据上述基于致癌风险的土壤修复限值、基于非致癌风险的土壤修复限值和保护地下水的土壤修复限值确定。

6基于风险评价的修复目标：

基于风险评价的修复目标以人体健康风险评价

为出发点来指导污染土壤修复目标的确定，既充分考虑了污染土壤的功能和对人体健康的危害程度，同时可根据风险评价的结果合理确定修复的目标和程度避免不必要的投入与花费。

2第二阶段修复技术选择

污染土壤的修复技术体系包括修复技术的选择、修复方案的确定和现场实施等，是污染土壤修复的核心和实现其功能的支撑。

2.1修复技术选择原则

1、场地特征依赖性：

指标主要包括土壤温度依赖性、土壤湿度依赖性、土壤颗粒粒径、渗透性/粘土含量、空间需求等。

2、资源需求：

指标主要包括修复前的预处理、对水电消耗、添加剂或酶、

修复监测、运输、技工、土壤气体处理和后处理。

3、环境影响、安全和健康因素：

指标主要包括修复工程对环境的影响程度、二次污染的危险程度、对周边人群健康的影响。

4、经济因素：

指标主要包括预处理成本、劳动力成本、监测成本、燃料成本、装置成本、安装/拆卸成本、操作维护成本、处理成本、运输成本、水电成本、专利成本、后处理成本等。

2.2修复技术筛选步骤

1、污染土壤条件的再确认

进一步确认和验证污染土壤及周边地区的地面环境状况：

土地利用、产业结

构、植被；地表水文状况；地层结构、岩性分布、地质构造类型；含水层动力学特征；污染介质的结构、类型与空间分布；污染物类型与分布等。

2、技术特性分析

分析现有成熟的物理、化学和生物技术特点，确定技术的使用条件，了解技术的使用历史，评价技术应用效果。

识别某类技术在特定的污染土壤的严重缺陷。

3、初步选定修复技术

4、修复技术的初步验证

通过不同尺度的物理模拟模型的数字模拟模型实际评价，初步确认修复技术的有效性和相应的工艺组合。

通过构建污染土壤的概念模型和数学模拟模型，选择标志性污染物作为模拟因子，结合初步筛选修复技术的应用，模拟污染物在介质中的净化过程，评价修复技术的有效性，确定备选技术。

5、备选技术的确认

2.3国内现阶段常见修复技术

2.3.1工程修复技术

土壤的工程修复技术主要包括排土、换土、去表土、客土和深耕翻土等措施。

客土法是向污染土壤内加入大量的干净土壤，覆盖在表层或混匀，使污染物浓度

降低或减少污染物与植物根系的接触。

换土就是把污染土壤取走，换入新的干净土壤。

翻土就是深翻土壤，使聚集在表层的污染物分散到土壤深层，达到稀释和自处理的目的。

通过这些方法可以降低土壤中污染物的含量，减少污染物对土壤-植物系统产生毒害，从而使农产品达到食品卫生标准。

翻土用于轻度污染的土壤，动土比较少，而客土和换土则是用于重污染区的常见方法。

工程措施是比较经典的土壤污染治理措施，它具有彻底、稳定的优点，但工程量大、投资费用高，会破坏土体结构，引起土壤肥力下降，并且还要对换出的污土进行堆放或处理。

2.3.2物理-化学修复技术

物理-化学修复是利用污染物或污染介质的物理化学特性，以破坏（如改变化学性质）、分离或固化污染物，具有实施周期短、可用于处理各种污染物等优点。

主要包括：

热处理技术、土壤固化-稳定化技术、淋洗技术、氧化还原技术、电动力学修复技术和土壤性能改良技术等。

（1）热处理技术

热处理技术是指通过直接或间接热交换，将污染介质及其所含的有机污染物加热到足够的温度（150C〜540C）,使有机污染物挥发或分离的过程，按温度可分为低温热处理技术（土壤温度为150C〜315C）和高温热处理技术（土壤温度为315C〜540C）。

该技术是应用于工业企业场地土壤有机污染物污染的主要物理修复技术，包括热脱附、微波加热和蒸气浸提等技术。

热处理修复技术适用于处理土壤中挥发性有机污染物、半挥发性有机污染物、农药、高沸点氯代化合物，不适用于处理土壤中的重金属（Hg和Se除外）、腐蚀性有机物、活性氧化剂和还原剂等［3］。

该技术已经应用于苯系物、多环芳烃、多氯联苯和二英等污染土壤的修复。

（2）固化-稳定化技术

固化-稳定化技术是将污染物在污染介质中固定，使其处于长期稳定状态，是较普遍应用于土壤污染的快速控制修复方法。

该技术可分为原位和异位稳定-

固化修复技术。

原位稳定-固化技术适用于重金属污染土壤的修复，一般不适用于有机污染物土壤的修复；异位稳定-固化技术通常适用于处理无机污染物质，不适用于半挥发性有机污染物和农药杀虫剂污染土壤的修复。

该处理技术费用比较低廉，对一些非敏感区的污染土壤可大大降低污染治理成本。

常用的固化稳定

剂有飞灰、石灰、沥青和硅酸盐水泥等，其中水泥应用最为广泛［4］。

但其所需的设备较多，如螺旋转井、混合设备、集尘系统、大型储存池等。

另外，污染物埋藏深度、土壤pH值和有机质含量等都会在一定程度上影响该技术的应用以及有效性。

（3）土壤淋洗技术

土壤淋洗技术指借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移作用的溶剂，通过

水力压头推动清洗液，将其注入被污染土层中，然后再将包含污染物的液体从土层中抽提出来，进行分离和处理的技术，可分为原位和异位化学淋洗技术。

原位化学淋洗技术适用于水力传导系数大于10-3cm/s的多孔隙、易渗透的土壤，女口沙土、砂砾土壤、冲积土和滨海土，不适用于红壤、黄壤等质地较细的土壤；异

位化学淋洗技术适用于土壤粘粒含量低于25%、被重金属、放射性核素、石油烃类、挥发性有机污染物、多氯联苯和多环芳烃等污染的土壤。

常用的淋洗剂有水、酸/碱溶液、络合剂、表面活性剂、氧化剂和超临界C02流体等。

该技术的关键是提取剂的选择，既能提取污染物又不破坏土壤结构，但事实上很难找到。

而且,如果处理不当的话，引入的提取剂很有可能造成二次污染。

因此研发高效的表面活性剂，提高修复效率，降低设备与污水处理费用，防止二次污染等是该技术重要的研究课题。

土壤淋洗技术的周期短，效率高［5］。

由于该技术需要用水，所以修复场地要求靠近水源，同时因需要处理废水而增加了成本。

土壤淋洗以柱淋洗或堆积淋洗更为实际和经济，这对该修复技术的商业化具有一定的促进作用，该技术在美国、英国、日本等国家已有很多成功的工程实例，商业化程度较高。

（4）土壤氧化-还原技术

土壤氧化-还原技术是通过向土壤中投加氧化剂或还原剂，使其与污染物质发生化学反应来实现净化土壤的目的。

通常化学还原法修复对还原作用敏感的有机污染物是当前研究的热点。

例如，纳米级粉末零价铁的强脱氯作用已经被接受和运用于土壤与地下水的修复。

但是，目前零价铁还原脱氯降解含氯有机化合物技术的应用还存在诸如铁表面活性的钝化、被土壤吸附失效等问题，需要开发新的催化剂和表面激活技术。

土壤光催化降解技术是一项新兴的深度土壤氧化修复技术，可应用于农药等污染土壤的修复。

土壤质地、粒径、氧化铁含量、土壤水分、土壤pH值和土壤厚度等对光催化氧化有机污染物有明显的影响⑹。

（5）土壤电动力学修复技术

电动力学修复是通过电化学和电动力学的复合作用驱动污染物富集到电极

区，进行集中或分离的过程。

研究发现，土壤pH值、缓冲能力、土壤组分及污染金属种类会影响修复的效果。

目前，国外科研人员已经发展了多种土壤电动修复技术，如LasagnaTM技术、Electro-KleanTM电动力学分离技术，并成功应用于污染土壤的修复［7］。

该技术不需要投入化学药剂，修复过程对环境几乎没有任何负面影响，修复速度较快、成本较低，特别适用于小范围的黏质的多种重金属污染土壤和可溶性有机物污染土壤的修复。

但电动力学修复技术对电荷缺乏的非极性有机污染物去除效果不好，对于不溶性有机污染物，需要化学增溶，易产生二次污染［8］。

（6）土壤性能改良技术

改良剂能有效降低污染物的水溶性、扩散性和生物有效性，减轻它们对生态环境的危害。

土壤改良技术的关键是根据土壤物化特性、污染物的类型选择试剂。

应用较多的改良剂有：

石灰性物质、有机物质、离子拮抗剂以及化学沉淀剂等。

总之，土壤物理-化学修复技术虽然各自都有较好的修复效果，但是各技术都有一定的适用范围的限制；而且各个修复技术之间缺乏交融性，很少有人将多种方法融合起来构成一个技术体系，以发挥各自优势，摈弃各自缺点。

2.3.3生物修复技术

生物修复技术是近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术，是指综合运用现代生物技术，使土壤中的有害污染物得以去除，土壤质量得以提高或改善的过程。

土壤生物修复技术，包括植物修复、微生物修复、生物联合修复等技术。

生物修复技术适用于烃类及衍生物，如汽油、燃油、乙醇、酮、乙醚等污染物的治理，不适合处理持久性有机污染物。

（1）植物修复技术

植物修复技术包括利用植物超积累或积累性功能的植物吸取修复、利用植物

根系控制污染扩散和恢复生态功能的植物稳定修复、利用植物转化功能的植物挥发修复、利用植物根系吸附的植物过滤修复技术。

可被植物修复的污染物有重金属、农药、放射性元素等［9］。

其中，重金属污染土壤的植物吸取修复技术在国内外都得到了广泛研究，已经应用于砷、镉、铜、锌、镍、铅等重金属以及与多环芳烃复合污染土壤的修复，并发展出包括络合诱导强化修复、不同植物套作联合修复、修复后植物处理处置的成套集成技术。

该技术不仅应用于农田土壤中污染物的去除，而且还可以应用于人工湿地建设、填埋场表层覆盖与生态恢复、生物栖身地重建等。

这种技术的应用关键在于筛选具有高产和高去污能力的植物，摸清植物对土壤条件和生态环境的适应性。

然而目前已知的超富集植物虽然体内重金属的含量高，但绝大多数生长慢、生物量小，且大多数为莲座生长，很难进行机械操作。

（2）微生物修复技术

微生物修复是指利用微生物的代谢过程将土壤中的污染物转化为二氧化碳、水、脂肪酸和生物体等无毒物质的修复过程。

微生物修复主要应用于地下储油罐污染地、原油污染海湾、石油泄漏污染地及其废弃物堆置场，含氯溶剂、苯、菲

等多种有机物污染土壤的生物修复。

微生物修复有时并不能去除土壤中的全部污染物，只有与物理和化学处理方法组成统一的处理技术体系时，才能真正达到对

污染土壤的完全修复。

因此如何提高微生物修复的效率也是当前该领域研究的热点之一[10]。

由于人们对基因工程菌应用于环境的潜在风险性仍存在种种担忧，如美国、

日本、欧洲等大多数国家和地区对基因工程菌的实际应用有严格的立法控制，实

际应用并非易事，因此在研究应用中生态风险与安全评价尤为重要。

在我国微生物修复研究工作主要体现在筛选和驯化特异性高效降解微生物菌株，提高功能微

生物在土壤中的活性、寿命和安全性，修复过程参数的优化和养分、温度、湿度等关键因子的调控等方面。

生物修复与其它的污染土壤修复技术相比，具有成本低、无二次污染、处理效果好、易于管理等优点，日益受到人们重视。

与物理修复技术相比，生物修复技术的成本往往只占前者的1/100~110，而且安全性高，对大面积急需治理的受污染农田比较适用。

目前，该技术处于实验室或模拟试验阶段的研究成果较多，商业性应用有待该技术的进一步成熟和创新性技术的开发。

2・3・4联合修复技术

协同两种或两种以上修复方法，形成联合修复技术，不仅可以提高污染土壤的修复速率与效率，而且可以克服单项修复技术的局限性，实现对多种污染物复合/混合污染土壤的修复，已成为土壤修复技术中的重要研究内容。

联合修复技术主要包括微生物/动物-植物联合修复技术、化学/物化-生物联合修复技术、物理牝学联合修复技术等。

2.3.5小结

目前土壤修复的各种技术都有特定的应用范围和局限性。

尤其是物理、化学的方法，容易导致土壤结构破坏，土壤养分流失和生物活性下降。

生物修复尤其是植物修复目前是环境友好的修复方法，但土壤污染多是复合型污染，植物修复也面临技术难题。

此外，我国土壤修复的设备大部分依赖进口，缺乏自主技术。

目前，国内有关污染土壤修复技术的研究还处在起步阶段，很多试验都处于实验室模拟阶段，而且尚没有人提出一套行之有效的修复技术体系。

大规模的工程应用时，尚需解决很多实际问题，如投资