重磅中国土壤污染与修复科技研究进展和展望

↑广告中国土壤污染与修复科技研究进展和展望作者：骆永明，滕应（中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室（南京土壤研究所））来源：《土壤学报》年第57卷第5期摘要：土壤污染与修复是土壤学的一个重要分支学科，对推进中国土壤污染管控与修复工作、保障国家土壤环境安全和生态文明建设发挥着重要的科技支撑作用。简要分析了中国土壤污染状况，介绍了国内外土壤污染与修复技术研究现状与发展趋势，指出了我国土壤污染防治科技研发中存在的若干问题，提出了今后我国土壤污染与修复科技研究与发展的总体思路与主要方向等对策建议。我国土壤污染防治形势严峻。当前，农用地污染面广、量大，工矿企业场地土壤与地下水污染问题突出，流域性或区域性土壤污染态势凸显，土壤污染风险增大，威胁我国农产品质量安全、人居环境安全和生态环境安全[1-2]。习近平总书记曾多次强调“强化土壤污染管控和修复，有效防范风险，让老百姓吃得放心、住得安心”。开展土壤污染过程与风险基础研究，推进土壤污染管控与修复共性关键技术研发，强化土壤环境监管，保障土壤环境安全，既是加大《土壤污染防治行动计划》科技支撑力度的现实需要，也是支撑美丽中国、生态文明建设的长期需要。本文简要分析了我国土壤污染状况，介绍了国内外土壤污染与修复技术研究现状与发展趋势，指出了我国土壤污染防治科技研发中存在的若干问题，提出了我国土壤污染与修复科技研究与发展今后的总体策略与主要方向等对策建议。1、我国耕地和工矿场地土壤环境污染状况我国土壤污染在区域上涉及西南、华中、华南、华东、华北、西北、东北七大区的各省市区，空间上遍布城市、城郊、农村及自然环境（例如地质高背景区），在利用方式上涵盖农用地、建设用地、矿区、油田和军事用地[2-3]。在污染物类型上，耕地土壤以重金属为主，包括镉、砷、汞、铬、铅、铊、锑等；工矿场地，除重金属外，常出现有机污染物，包括苯系物、卤代烃、石油烃、持久性有机污染物等。有的土壤还存在病原菌、病毒等生物性污染，有的则存在爆炸物、化学武器残留物、放射性核素、抗生素及抗性基因、塑料及微塑料等[4-5]。这些污染物在土壤中以不同的赋存形态、含量、污染方式及污染程度存在，具有不同的释放性、迁移性、有效性和风险性[5-6]。对土壤环境中这些污染物的源径-汇和过程-含量-效应-风险，人们研究和了解得相当有限。年发布的《全国土壤污染状况调查公报》[7]显示，总的调查点位超标率为16.1%，中度和重度污染点位分别为1.5%和1.1%。耕地土壤的超标率高达19.4%，面广、量大，危及农产品质量安全和生物生态安全。工矿业场地土壤污染问题突出，点位超标率达36.3%，有色金属矿采选、有色金属冶炼、石油开采、石油加工、化工、焦化、电镀、制革、造纸、废物处置、电子废旧产品拆解等重点行业用地及周边土壤污染风险高，危及人居环境安全和生态系统健康。2、国内外土壤污染与修复技术研究现状与发展趋势近20年来，我国农用地和工矿用地土壤污染过程与修复科技快速发展。根据全球文献计量分析，我国近20年发表英文（SCI）论文数量逐年增加，在年就超过美国，位居第一；我国土壤修复技术专利在全球的占比呈直线增加，比例达60%以上，远高于世界其他国家或地区，美国位于第二位。2.1土壤污染成因和过程研究与发展现状近40多年来，欧美发达国家在土壤污染来源、过程、机制、效应、风险、预测等基础理论与方法上开展了系列研究[8]。在土壤-植物和土壤-地下水系统污染物迁移转化机制，特别是微观分子机制、多介质传输机制、多界面分配机制、多尺度预测模型等方面，取得了长足的研究进展[9]。解析了多尺度污染物源-径-汇和形态/剂量-受体关系，建立了污染源数据库、生物毒性数据库和环境基准体系；在对土壤环境背景及基准研究的基础上，建立了污染物的迁移风险、生态风险和健康风险评估方法；形成了土壤污染防治的基础理论、方法及技术原理，发展了基于界面行为调控的土壤-植物和土壤-地下水污染物有效性调控方法；为污染土壤环境质量标准制定及修复新技术设计奠定了理论与方法基础。在国内，近40年来，通过20世纪80年代第二次土壤普查和21世纪初第一次全国土壤污染调查，积累了大量基础性数据，建立了全国土壤背景值图集[10]，分析了我国土壤污染特征，评价了土壤环境质量状况，提出了土壤污染防治对策[11]。近20年来，在国家“”计划项目支持下，围绕农业生产、环境保护和生态文明建设，在京津冀、长江三角洲（长三角）、珠江三角洲（珠三角）、东北老工业基地、西南矿区和地质高背景地区等区域，开展了多尺度土壤污染特征、污染物迁移转化机制、界面过程和环境风险等方面的系列研究，了解了土壤中污染物迁移转化规律、生物有效性和污染风险，初步阐明了重金属与持久性有机污染物复合污染及生态效应，建立了部分土壤环境基准与标准，发展了土壤污染风险管控与修复技术原理，为土壤污染防治提供了理论与方法指导[12]。“十三五”期间，在国家重点研发计划项目支持下，土壤污染成因、过程及风险研究进入了新阶段，未来5年内将在土壤污染源汇关系与源解析、污染物积累与转化机制、污染物扩散与驱动机制和污染风险评估方法与指标体系等方面取得系统性、创新性研究进展。2.2、土壤污染管控与修复技术研究与发展现状近20年来，在国家“”计划项目等支持下，我国土壤污染修复技术研究，于“十五”起步，“十一五”进步，“十二五”发展，“十三五”跨越；20年的进展，带动了土壤修复技术应用和绿色修复产业化发展，在修复技术、装备及规模化应用上与先进国家的距离在加快缩短。技术支撑上，初步建立了场地土壤修复技术体系，快速、原位的土壤修复技术得到研究与应用；技术装备上，研制了能支持快速土壤修复的多种装备；技术产业上，研发的技术支撑了规模化应用及产业化运作。总体上，在农用地土壤污染管控与修复技术上，我国与发达国家并驾齐驱，有的已处领先地位；在建设用地方面，我国的土壤污染管控与修复技术水平与欧美国家相比尚有距离[13-14]。（1）在农用地方面，根据国际技术的研发历程、产业化程度和应用推广的分析，侧重发展农用地土壤重金属污染管控与修复技术，可归纳为三类：I类技术（植物提取与资源化技术）相对成熟，已经实现产业化，仍是研究热点；II类技术（重金属钝化与替代种植技术）正逐渐成熟，开始进入产业化阶段，缓慢发展；III类技术（植物阻隔与稳定化技术）已有研究基础，正在加快产业化进程，快速发展。相对于发达国家，我国农用地土壤污染治理技术研究起步较晚，但进步迅速。在我国，植物阻隔/稳定化技术研发早于国际，植物提取与资源化技术已处国际领先地位。我国的相关论文、专利数量增幅明显，但篇均引用频次大幅落后美国等发达国家①，指明需要继续加强提升研究质量和学术影响力。正在努力的方向是丰富修复植物种质资源[15]、提升修复功能材料产品效益[16]、发展资源-材料-技术-效评体系[17]，继续加大投入，形成高效、廉价、安全、普适的农用地土壤污染管控与修复技术模式。（2）在工矿用地方面，欧美国家已经形成场地土壤污染调查、风险评估、标准制定、管理控制、修复技术和法规体系[18-19]；正在着力研发高效、安全、低能耗、低成本、低碳排的生物修复技术及多技术耦合智能系统。近20年来，我国场地-地下水污染风险管控与修复技术发展上，发表的英文（SCI）论文数量快速增加，已经超越美国；虽然在多种新技术发明的时间上落后于美国平均约十年，但我国发明专利占国际的比例接近三分之二①。然而，我国的相关技术转化率较低，总体上仍处于跟踪阶段。在重金属污染修复方面，国内外的共同热点在植物修复、固化/稳定化药剂及设备、淋洗设备，电动修复的电极材料研发和微生物修复的菌剂研发等。有机污染修复方面，发表的论文数量明显少于重金属；我国的不少工作集中于有机污染物的热脱附设备以及微生物修复药剂的研发。热脱附及相关技术在国际上已步入产业化阶段，在国内异位和原位热脱附技术广泛应用于难降解性或持久性有机物污染场地土壤的修复。近年来，国内外生物修复技术研究与发展迅速。近10年我国的相关技术研发明显增强[20]。微生物转化技术、生物质炭复合纳米技术、强化氧化/还原技术、多相抽提技术、深度垂向阻隔技术、可渗透反应屏障技术等在国内得到发展，并应用于场地土壤与地下水管控与修复。现正努力创新研发绿色高效环境功能材料，研制智能化、模块化装备，提升绿色和可持续的土壤污染管控与修复技术、产品与装备水平，致力于土壤污染综合防治与安全利用技术体系及模式的形成，提升土壤环境管理与风险监管能力及土壤污染协同治理水平。2.3、土壤污染与修复科技研究与发展趋势纵览国内外土壤污染与修复科技研究与发展，其总体趋势表现为：（1）在过程与效应上，从传统污染物、单一污染过程与生态效应

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