土壤修复-新兴的土壤科学分支学科
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土壤工程修复技术方案土壤工程修复技术是指通过科学的手段和方法,修复受损土壤,恢复其功能和生产力,达到生态环境保护和可持续利用的目的。
本文将从土壤修复的原理与方法、技术流程和案例分析等方面展开研究,提出一套完整的土壤工程修复技术方案。
一、土壤修复的原理与方法1.1 土壤修复的原理土壤修复的原理主要包括生物修复、化学修复和物理修复三种类型。
生物修复是指通过微生物、植物和土壤动物等生物活动,降解和清除土壤中的有机和无机污染物,起到净化土壤的作用。
这种方法具有成本低、效果好和环保等优点,适用于污染物浓度较低的土壤修复。
化学修复是指采用化学物质或化学方法来清除和降解土壤中的污染物,以达到修复土壤的目的。
这种方法在处理高浓度有机和无机污染物的土壤修复中具有一定的效果。
物理修复是指采用物理方法,如土壤挖掘、填充、覆盖等手段,对受损土壤进行处理和修复。
这种方法适用于土壤污染轻、污染范围局部的修复工程。
1.2 土壤修复的方法土壤修复的方法主要包括植物修复、淋溶修复、生物堆肥、土壤通气和固源治理等技术。
植物修复是指通过植物的生长,吸收土壤中的污染物,达到净化土壤的目的。
植物修复在大面积污染土壤的修复中具有较好的效果和环保性能。
淋溶修复是指通过淋溶液浸渍土壤,将土壤中的污染物浸出,达到土壤修复的目的。
这种方法适用于土壤浸出液变迁较好的污染土壤修复。
生物堆肥是指采用土壤生物堆肥技术,将污染土壤中的有机污染物和有机氮化合物降解为无害物质,达到土壤修复的目的。
土壤通气是指采用土壤通气技术,通过地下管道引导空气进入土壤,促进土壤降解和清除污染物,达到土壤修复的目的。
固源治理是指通过固源污染物治理技术,对土壤中的污染物进行固定和处理,达到净化土壤的目的。
二、土壤工程修复技术流程2.1 项目启动和方案研究土壤工程修复项目启动前,应进行现场调查和污染物浓度分析,确定受损土壤的类型和污染程度,然后编制土壤修复方案,确定土壤修复的技术流程和装备设备。
土壤修复项目方案土壤是地球上最重要的自然资源之一,它支撑着植物生长,提供了人类所需的粮食和其他农产品的生长环境。
然而,由于工业化和农业活动的不当管理,土壤受到了严重的污染,这对生态系统和人类健康都造成了严重的威胁。
因此,土壤修复项目变得至关重要,以恢复土壤的健康和生产力。
土壤修复项目的方案需要根据具体的污染情况和土壤类型来制定。
一般而言,土壤修复项目包括以下几个关键步骤:1. 调查和评估,首先需要对受污染的土壤进行调查和评估,以确定污染的类型、程度和范围。
这一步骤需要使用现代化的科学技术和设备,例如土壤采样和化验技术,以确保对污染情况的准确了解。
2. 制定修复方案,根据调查和评估的结果,制定适合的土壤修复方案。
这可能包括物理方法(如土壤剥离和曝气)、化学方法(如化学还原和氧化)、生物方法(如植物修复和微生物修复)等。
选择合适的修复方法需要考虑到土壤类型、污染类型和修复成本等因素。
3. 实施修复方案,一旦修复方案确定,就需要实施修复工作。
这可能包括清除污染物、添加修复剂、种植修复植物等步骤。
在实施过程中,需要密切监测土壤的变化,以确保修复效果符合预期。
4. 监测和评估,修复工作完成后,需要进行长期的监测和评估,以确保土壤的健康和生产力得到恢复。
这可能需要进行定期的土壤采样和化验,以及监测植物生长情况等。
除了上述基本步骤外,土壤修复项目还需要考虑到社会经济因素和环境影响。
例如,修复项目可能会对当地居民的生活和生计产生影响,因此需要进行社会影响评估,并与当地政府和社区进行沟通和协商。
此外,修复项目还需要考虑到生态系统的保护和恢复,以确保修复工作不会对周围的环境造成负面影响。
总之,土壤修复项目是一项复杂而艰巨的任务,需要综合考虑土壤科学、环境工程、生态学等多个学科的知识和技术。
只有通过科学规划和精心实施,才能有效地恢复受污染的土壤,保护生态环境和人类健康。
土壤污染修复技术研究进展土壤是地球上一个至关重要的自然资源,它为植物提供营养物质,储存水分,维持生物多样性,并且在水循环和碳循环中具有关键作用。
然而,随着人类活动的快速发展,土壤遭受到了严重的污染。
土壤污染对生态系统的健康和人类健康造成了严重的威胁。
因此,研究和开发土壤污染修复技术成为人们的迫切需求。
土壤污染修复技术是通过一系列方法和工程措施来清除或减少土壤中污染物的浓度和毒性,从而恢复土壤的健康和生产力。
现代土壤污染修复技术可以分为物理方法、化学方法和生物方法三大类。
物理方法是通过物理处理来清除土壤中的污染物。
常用的物理方法包括渗透抽提、原位热处理和原位气体提取。
渗透抽提是通过水或其他溶剂将污染物从土壤中抽出。
原位热处理利用热能将污染物挥发或破坏。
原位气体提取则是利用气体将污染物抽取并气化。
物理方法能够快速清除土壤中的污染物,但对土壤结构和生物活性有一定的影响。
化学方法通过添加化学物质来清除土壤中的污染物。
化学方法通常包括氧化还原、酸化碱化和配位沉淀等处理。
氧化还原反应是通过加入氧化剂或还原剂来改变污染物的化学性质,从而实现清除的目的。
酸化碱化则是通过改变土壤的pH值来改变污染物的溶解度,促进其去除。
配位沉淀利用添加配位剂使得污染物生成稳定的沉淀,并将其从土壤中分离出来。
化学方法特别适用于重金属和有机污染物的修复,但需要谨慎使用,以免引入新的环境问题。
生物方法是利用土壤中的微生物和植物来清除污染物。
生物方法包括生物降解、生物吸附和植物修复等。
生物降解是通过土壤中的微生物将污染物转化为无害物质。
生物吸附则是利用微生物表面的活性物质吸附污染物。
植物修复则是通过植物的吸收、转运和降解作用来清除土壤中的污染物。
生物方法具有环境友好、成本低廉等优点,但由于受到环境因素的限制,修复效果不稳定。
除了这三大类方法之外,还有一些新兴的土壤污染修复技术获得了广泛的关注和研究。
其中包括电化学修复技术、超声波修复技术和纳米材料修复技术等。
土壤修复技术第一篇:土壤修复技术概述随着城市化进程不断加快,环境问题引起了人们越来越多的关注。
其中,土壤污染是一个非常严重的问题,它不仅直接影响着我们的食品安全,而且对我们的健康和生态环境也产生着深远的影响。
如何进行土壤修复是当前急需解决的问题。
土壤修复技术主要是指将受到污染的土壤转变为符合一定标准的土壤,使其能够满足人类的需求,同时不对环境造成危害。
它通过各种方法和技术,将土壤中的有害物质进行分解、清除和转化,从而达到净化土壤的目的。
随着技术水平的不断提高,土壤修复技术也不断得到发展和完善。
根据不同的修复方式和方法,它可以分为生物修复、化学修复、物理修复和电化学修复等多种类型。
具体如下:生物修复:通过使用特定的微生物,将有害物质降解为无害物质的方式来修复受污染的土壤。
这种方法的优点是能够在不破坏土壤结构的情况下进行修复,而且对环境和人体没有危害。
化学修复:使用化学物质对有害物质进行化学反应,将其转化为无害物质。
这种方法对于一些难以降解的化学物质非常有效,但是容易破坏土壤结构,从而影响土壤的肥力。
物理修复:通过运用物理手段,如热处理、超声波处理等,对土壤中的有害物质进行物理清除。
这种方法操作简单、快速,并且不会对环境造成二次污染,但是其降解效果较低。
电化学修复:使用电位差将有害物质转移至阳极或阴极上,从而进行修复。
它采用电化学反应将有害物质分解转换为无害物质,在环保方面效果显著,但是技术成本较高。
总的来说,目前土壤修复技术的发展还存在很多问题,需要不断地进行研究和探索。
未来,我们应该更多关注和投入到这个领域,共同推进土壤修复技术的发展,保护我们的生态环境和人民健康。
第二篇:土壤修复技术的应用前景目前,我国在城市化进程中所面临的土壤污染问题越来越严重,尤其是在一些工业化程度较高的城市,土壤污染情况尤为突出。
因此,研发和推广土壤修复技术将是未来应对土壤污染的关键。
土壤修复技术的应用前景非常广阔,以下是其主要应用方向:农业生产:土壤是农业生产的重要基础。
土壤修复技术包括哪些主要类型污染土壤修复技术的研究起步于20世纪70年代后期。
在过去的30年期间,欧、美、日、澳等国家纷纷制定了土壤修复计划,巨额投资研究了土壤修复技术与设备,积累了丰富的现场修复技术与工程应用经验,成立了许多土壤修复公司和网络组织,使土壤修复技术得到了快速的发展。
中国的污染土壤修复技术研究起步较晚,在“十五”期间才得到重视,列入了高技术研究规划发展计划[1],其研发水平和应用经验都与美、英、德、荷等发达国家存在相当大的差距。
近年来,顺应土壤环境保护的现实需求和土壤环境科学技术的发展需求,科学技术部、国家自然科学基金委、中国科学院、环境保护部等部门有计划地部署了一些土壤修复研究项目和专题,有力地促进和带动了全国范围的土壤污染控制与修复科学技术的研究与发展工作。
期间,以土壤修复为主题的国内一系列学术性活动也为中国污染土壤修复技术的研究和发展起到了很好的引领性和推动性作用。
土壤修复理论与技术已成为土壤科学、环境科学以及地表过程研究的新内容。
土壤修复学已经成为一门新兴的环境科学分支学科,修复土壤学也将发展成为一门新兴的土壤科学分支学科。
原位固化稳定化土壤修复技术原位修复技术又可分为原位处理技术和原位控制技术,常用的原位处理技术包括物理、化学和生物方法等。
异位修复技术可分为挖掘和异位处理处置技术。
原位微生物修复技术:不需要将土壤挖走,直接向污染土壤中投加氮、磷等营养物质和供氧,这种方法不仅操作简单成本低,而且不破坏植物生长所需要的土壤环境,污染物氧化安全、无二次污染,处理效果好,是一种高效、经济和生态可承受的清洁技术。
异位微生物修复技术:在土壤污染严重的情况下,把污染土壤挖出进行集中生物降解,通过向土壤中投入一些填充剂,如木片、树皮等,它们可以改善土壤结构,使之疏松通气又可保持一定的温度,有利于降解污染物的的微生物繁殖,处理后的土壤要运回原处。
土壤修复技术的现状和发展趋势近年来,土壤污染已经成为了一个日渐严重的问题,而随着人们对于环境问题的更多关注,土壤修复技术也愈发得到了广泛的关注。
本文将对土壤修复技术的现状和未来发展趋势进行探讨。
一、土壤修复技术的现状在土壤修复技术的运用中,有一些常用的技术,包括化学修复、物理修复和生物修复。
化学修复是应用化学方法,将土壤中的毒性物质转化为不易富集、不易释放或不易吸收和转移的物质,以减少对生态环境的危害。
物理修复主要是通过土地改造等方法,将毒性物质从土壤中经过物理手段去除。
生物修复则是通过微生物等生物体的作用来修复受污土壤,将污染物质降解或固化为较少毒性,不易释放的物质,降低污染程度。
这些技术都有着各自的适用范围,能够有效帮助修复受污染的土壤。
在各种修复技术中,生物修复技术是应用最广泛的一种方法。
生物修复技术包括生物增强、生物固化、生物转化、生物钝化等。
生物增强是指在污染的土壤中,通过添加适宜的生物大量繁殖微生物群体,以实现改变土壤环境和降解污染物的目的。
生物固化则是指通过微生物作用将土壤中的污染物质固化,使其不易被土壤吸收和迁移。
生物转化则是指将有毒有害的污染物质物质转化位无毒或较少毒的物质。
生物钝化则是指通过添加生物剂,使受污染土壤中的污染物质被微生物消除。
二、土壤修复技术的未来发展趋势尽管目前土壤修复技术在应用上取得了一定的进展,但仍然存在许多问题和不足,需要不断地进行改善和完善。
因此,未来土壤修复技术的发展趋势主要体现在以下几个方面。
1.新型材料的开发目前土壤修复技术主要依赖化学物质、土改等手段进行修复,难以做到完全无害化,而新型材料的应用能够更好地解决这一问题。
新型材料可以有效地解决传统化学物质修复过程中对环境和人体健康的影响问题。
因此,在未来的土壤修复技术中,新材料的研发和应用将会是重要的发展方向。
2.研究微生物的应用微生物是生物修复技术中最为重要的一环。
目前,已有大量的研究显示,微生物可以通过生物增强、生物固化等手段,对受污染的土壤进行有效的修复。
二级学科修复生态学研究方向
修复生态学是一门综合性的学科,其研究内容涉及到生态系统恢复和重建,生物多样性保护和管理,生态工程等方面。
在修复生态学的研究中,二级学科可以更加具体地定位研究方向,以下是一些针对二级学科修复生态学的研究方向。
1. 水环境修复生态学:主要研究水体污染、富营养化等问题的生态修复机理、修复技术和修复效果评价。
2. 土地生态修复学:主要研究土壤污染、退化和沙漠化等问题的生态修复机理、修复技术和修复效果评价。
3. 植物修复生态学:主要研究植物在生态修复过程中的作用机理、种类筛选和应用等方面。
4. 生态系统修复学:主要研究退化生态系统的修复机理、技术和评价等方面。
5. 生物多样性修复学:主要研究生物多样性的保护、恢复和重建机制、技术和策略等方面。
6. 生态工程修复学:主要研究生态工程在修复生态系统中的应用、技术和效果等方面。
以上是二级学科修复生态学的一些研究方向,希望能够为研究者提供一些参考和启示。
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土壤污染控制与修复教学大纲土壤污染控制与修复教学大纲一、课程概述土壤污染控制与修复是一门涉及土壤污染检测、评估、控制、修复和监测的综合性学科。
本课程旨在培养学生掌握土壤污染控制与修复的基本理论和实践技能,为从事相关领域的工作奠定坚实基础。
二、课程目标1、掌握土壤污染检测、评估、控制和修复的基本概念和方法;2、了解土壤污染源、污染物种类及对环境和人类健康的影响;3、熟悉国内外土壤污染控制与修复相关的法规、政策及标准;4、掌握土壤修复工程的设计、施工和管理技能;5、能够运用所学知识解决实际土壤污染控制与修复问题。
三、课程内容1、土壤污染检测与评估:土壤污染检测方法和技术土壤污染评估方法与标准土壤污染对人体健康和生态环境的影响2、土壤污染控制:土壤污染预防措施和政策土壤污染控制标准和政策场址调查与土壤环境质量标准3、土壤修复技术:物理、化学和生物修复技术植物修复技术复合修复技术及应用4、土壤修复工程实践:土壤修复工程设计土壤修复工程施工与管理土壤修复工程实例分析5、土壤污染监测与风险管理:土壤污染监测方法和技术土壤污染风险管理策略和措施土壤污染防治的法律和政策环境四、教学方法1、课堂讲解:讲解基本概念和理论,引导学生了解土壤污染控制与修复的重要性和紧迫性;2、案例分析:通过典型案例分析,让学生了解实际问题的复杂性和解决策略;3、实验室实践:进行土壤污染检测实验,让学生掌握实际操作技能;4、工程实践:组织学生参与土壤修复工程实践,培养其解决实际问题的能力;5、小组讨论:鼓励学生参与小组讨论,共同探讨问题解决方案,培养学生的团队合作精神。
五、教学评估1、课堂表现:考察学生对基本概念和理论的掌握程度,评价其课堂参与度和回答问题的能力;2、实验报告:评价学生在实验过程中获取信息、分析和解决问题的能力;3、工程实践报告:评价学生在实践中的表现和解决问题的能力,以及报告撰写能力;4、期末考试:考察学生对整个课程内容的掌握程度和应用能力。
土 壤(Soils), 2007, 39 (4): 497~502污染土壤的微生物修复原理与技术进展①滕 应1,2, 骆永明1,2*, 李振高1,2( 1 中国科学院南京土壤研究所土壤与环境生物修复研究中心,南京 210008;2 土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京 210008 )摘要:微生物修复是土壤环境生物修复技术的重要组成部分,是最具发展和应用前景的生物学环保新技术。
本文以土壤中重金属及典型有机污染物为对象,从土壤微生物与污染物质的相互作用入手,较为系统地综合评述国内外污染土壤的微生物修复原理与技术,并结合当前土壤污染的新特点,提出了需进一步认识和解决微生物修复过程中出现的新现象和新问题,以不断丰富和拓展土壤环境微生物修复范畴与内涵。
关键词:污染土壤;微生物;修复原理;修复技术中图分类号: S154.36土壤污染已经成为全球性的重要环境问题之一[1]。
近20年来,随着社会经济的高速发展和高强度的人类活动,我国土壤的污染面积在不断扩大,土壤质量持续恶化加剧,危害更加严重,已经影响到全面建设小康社会和实现可持续发展的战略目标,未来15年将面临着更为严峻的挑战。
在这一形势下,发展污染土壤的治理与修复技术在我国显得尤为必要而紧迫,尤其是生物修复技术。
土壤微生物是土壤生态系统的重要生命体,它不仅可以指示污染土壤的生态系统稳定性,而且还具有巨大的潜在环境修复功能。
由此,污染土壤的微生物修复理论及修复技术便应运而生。
微生物修复是指利用天然存在的或所培养的功能微生物群,在适宜环境条件下,促进或强化微生物代谢功能,从而达到降低有毒污染物活性或降解成无毒物质的生物修复技术,它已成为污染土壤生物修复技术的重要组成部分和生力军。
至此,本文以土壤中污染物(重金属及典型有机污染物) 为对象,从土壤微生物与污染物质的相互作用入手,较为系统地综合评述污染土壤的微生物修复原理与技术。
1 重金属污染土壤的微生物修复原理土壤微生物种类繁多、数量庞大,是土壤的活性有机胶体,比表面大、带电荷和代谢活动旺盛,在重金属污染物的土壤生物地球化学循环过程中起到了积极作用。
土 壤(Soils), 2005, 37 (3): 230~235土壤修复—新兴的土壤科学分支学科骆永明 滕 应 过 园(1中国科学院南京土壤研究所土壤与环境生物修复中心南京 210008;2土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所)南京 210008)摘 要本文在回顾国内外土壤修复研究与发展概况的基础上,首次提出土壤修复是一门新兴的土壤科学分支学科,全面系统地论述了我国土壤修复学科的研究任务和战略定位,并针对新形势下所面临的挑战与机遇,探讨了近期土壤修复学科研究的重要方向与科学问题。
关键词 土壤修复;分支学科;发展战略中图分类号S15土壤修复是由土壤化学、土壤生物、植物营养、化学地理、农业化学、生物化学、环境化学、环境工程、环境信息等多分支学科交叉、综合、集成发展而来的。
土壤修复涉及物理学、化学、微生物学、植物学、水文学、农学、矿物学、工程学、信息学、计算机及管理学等科学。
它的形成和发展与全球范围土壤污染的普遍性、严峻性和复杂性不无关系。
土壤是地球上各种人为的和自然的污染物的“汇”,世界上大部分的污染物最终滞留在土壤中,同时也是污染物扩散进入相邻水、气、生环境介质的“源”,可使地表水、地下水、空气和生物体污染,进而导致人类疾病。
近10年来,土壤修复在传统土壤化学等分支学科体系的基础上,借鉴汲取了大量相关学科的基本理论、方法和技术,逐步发展成为以污染场地/土壤特征、污染风险评估与预测、污染土壤控制与修复原理及技术研发应用、土壤修复效率及功能指示与标准、修复后土壤保育、综合管理和生物资源处理处置等为核心研究内容,并且具有鲜明学科交叉特点的土壤学分支学科。
2001年3月在由国家基金委地学部组织在南京召开的“十五”全国土壤科学前沿发展战略研讨会上,第一作者就以土壤修复(学)命题,作了学术报告。
在过去的4年多时间内,中国科学院、国家自然科学基金委和国家科学技术部等多部委支持,开展了重金属、石油及持久性有机污染物等污染土壤的生物和化学修复研究工作,在这期间骆永明等曾多次作为大会主席组织召开了国内外以污染土壤修复为主题的学术会议,例如SOILREM 2000[1]、SOILREM 2004[2]和2004年在海口召开的中国污染环境风险评估和修复战略研讨会。
基于与国内外同行的学术交流和自身的科学研究进展,特别是2002年中国科学院南京土壤研究所正式成立土壤与环境生物修复研究中心以来,我们对土壤修复有了新的认识,籍我国酝酿“十一五”科技发展战略之际,我们提出土壤修复是一门正在崛起的土壤科学新分支学科,并阐述其发展战略和前沿科技问题,通过同行们共同努力,推动我国乃至国际土壤科学的发展。
由于国内外还没有从学科角度系统介绍和阐述过土壤修复,本文内容也只是作者的现阶段的认识和观点,期望此文能起到抛砖引玉的作用,使土壤修复学在科学道路上发展壮大和完善。
1 土壤修复研究与发展概况1.1 简要回顾以消除污染毒害并恢复土壤功能为宗旨的土壤修复,起步于20世纪70年代后期,其理论依据是在欧美国家发展起来的土壤污染化学与控制。
为了寻找解决日趋严重的土壤污染与风险问题的方案,欧美等一些发达国家开始研究污染土壤的修复理论、方法及技术,其中20世纪80年代至90年代初在重金属污染的超积累植物修复和石油污染的微生物修复等基础理论与应用方面取得了显著进展,进一步推动了土壤污染修复领域的研究与发展。
具有划时代意义的是1994年在墨西哥召开第15届世界①国家自然科学杰出青年科学基金(40125005)、基金重点项目(40432005)和国家重点基础研究发展规划项目(2002CB410810)资助。
第3期骆永明等:土壤修复—新兴的土壤科学分支学科 231土壤科学大会期间提出组建国际土壤修复专业委员会的倡议,以及1998年在巴黎召开第16届世界土壤科学大会上国际土壤修复专业委员会的正式成立[3]。
土壤修复(Soil Remediation)一词便应运而生,在全球广泛应用。
近10年来,区域性或国际性土壤修复国际会议、专题研讨会和技术交流会不断举行,学术性和技术性网络系统蓬勃发展,论文集、编著、专著层出不穷,土壤修复理论与技术得到了长足进步[1, 2],推动了土壤科学和环境科学的发展及专业人才的培养。
进入20世纪末和21世纪初,在我国工业化、城市化和农业集约化的快速发展中,大量人为排放的污染物对土壤环境造成的负面影响日益加剧,土壤环境与健康安全的压力与日俱增,土壤污染控制与修复的社会需求迫在眉睫。
随着对生物修复(包括植物修复)基本理论与方法认识的深化,在国家自然科学基金委、中国科学院和国家科学技术部等部门的计划和资助下,我国土壤修复的科学技术研究进入了一个新阶段。
特别是1998年全球土壤修复网络-亚洲中心在南京土壤研究所挂牌,2000年第一届土壤修复国际会议(杭州)、2002年东亚地区环境污染及其修复技术国际专题研讨会(南京)、2004年更大规模的第二届土壤污染与修复国际会议(南京)和2004年中国污染环境风险评估和修复战略研讨会(海口)等一系列学术会议的召开,不仅加强了土壤修复领域的国际间交流和合作,提升了我国在相关领域的学术影响和国际形象,而且大大促进了土壤修复学科的研究与发展。
我国的相关研究从常规的无机污染元素和有机化合物向微量污染元素和痕量持久性毒害有机污染物快速转移,从单一污染向复合污染和混合污染延伸,从化学修复向植物修复、微生物修复、生态修复和综合工程修复拓展,逐渐形成了土壤修复的学科雏形。
随着更多相关学科的参与,研究手段的不断改进,以污染物为纽带的相关学科相互交叉和渗透,土壤修复势将在理论与实践研究过程中得到更快发展,形成更趋完善的学科框架。
1.2 土壤修复分支学科的发展趋势随着影响生态安全和健康的土壤污染问题的凸现,毒害持久性物质(重金属、农药、持久性有机污染物和有机金属化合物)污染土壤的风险评估和修复已成为当今国内外土壤学界的一个前沿热点研究课题[4]。
发展适合土壤污染与修复的风险评估理论与方法和发展适合大规模应用的低成本的污染土壤环境生物修复技术仍是当今国际性土壤修复研究和发展的趋势。
从科学原理上,生物学修复和物理化学修复将持续为两大主流的土壤修复;在污染土壤的类型和优先修复的目标污染物上,无机(重金属、放射性核素等)污染土壤修复和有机(持久性有机污染物、农药和石油等)污染土壤修复仍是研究重点。
其中,植物修复、微生物修复、物理化学(惰性化和强化)修复、土壤自然缓解修复以及生态修复等科学与技术问题是当前和未来全球性的焦点研究内容,特别是基于生物能的原位绿色超积累植物或积累性植物修复,及其与微生物学等联合强化修复研究将继续得到加强;以防止污染土壤侵蚀和恢复污染场地地表景观为出发点的植物稳定修复将会备受青睐;催化强化修复和生态工程修复也将越来越受到重视;复合污染和混合污染土壤的综合修复将成为刻不容缓的研究课题。
污染土壤的修复将不仅研究污染物的去除或遏制过程和机理,而且还将研究基于污染风险评估的修复始点与终点指导值或标准、修复决策支持系统和土壤功能恢复的指示和评价。
1.3 我国土壤修复分支学科研究进展我国农学家、土壤学家和生态学家在利用化学和栽培原理遏制土壤重金属等污染方面的研究基本与国际上同步。
我国利用植物恢复污染土壤生态景观和生产力的理念早在20世纪70年代就进行过田间试验[5]。
在20世纪80年代,开始运用化学平衡理论研究了As、Cr、Cu、Zn等重金属吸附、固定和沉淀的化学稳定与惰性化修复[6]。
自20世纪90年代中叶开始在重金属污染土壤的植物修复、农药、石油和多环芳烃污染土壤的微生物修复等方面进行了许多理论性和技术性的探索,取得了显著的进展[7~14]。
20世纪90年代后期在国家自然科学基金委和中国科学院等部门的资助下,重金属污染土壤的超积累植物修复研究在全国兴起[7],同时也资助并带动了电动修复、化学锁定修复等其他土壤修复方法的研究。
“十五”期间国家科学技术部“863计划”首次立项研究重金属污染土壤的植物修复技术,研发了As、Cu、Zn等污染土壤的植物修复技术,建立了植物修复示范工程,为土壤修复技术的实际应用做出了样板。
最近15年来的我国土壤修复方面文献的查询表明,1991 ~ 1997年期间的有关文章仅有3篇,1998 ~ 2000年则有35篇,而2001 ~ 2004年4年间232 土壤第37卷迅猛增至300多篇。
综观研究文献,我国土壤修复的研究范围已涉及植物、微生物、物理化学、电动以及多途径联合等修复,特别在重金属污染的植物修复机理与技术方面进行了较为广泛和深入的研究[15],在多环芳烃等有机污染土壤的生物修复机理和技术研究方面也取得了明显的进展[11,14],缩短了与国际前沿的距离,为我国土壤修复学科形成和发展奠定了良好的基础。
2 土壤修复分支学科的任务和学科战略定位土壤修复是一门新兴的土壤科学分支学科,它已经发展出赋予自身特色的研究任务和学科定位。
2.1 土壤修复分支学科的特征及研究任务作为土壤科学的分支学科,土壤修复继承了土壤学的基本特征,即强调污染土壤发生发展的自然属性和人为属性,注重对土壤污染来源、分布、过程、机制及效应的表征,强调高强度人为活动下土壤环境健康质量的演变等。
基于土壤污染的属性和过程,从化学污染、物理污染和生物污染风险及其修复过程来探索土壤修复理论、方法和技术体系已成为本学科研究与发展的基本思路。
土壤修复作为土壤科学的新学科,具有不同于土壤化学等学科的任务。
土壤修复是一门重点研究土壤污染的控制、缓解、消除、净化并恢复土壤功能的集理论、方法、技术、工程和管理于一体的基础性与应用性科学。
一方面,土壤修复的主要研究对象具有污染特征,其核心研究内容具有遏制和消除污染的理论性与技术性相结合的特征;另一方面,土壤修复赋予了与土壤环境质量、农产品安全、生态与人体健康相关的污染物风险管理、预测预警等方面的重任。
土壤修复是污染土壤资源再生、功能再现的必要途径,也是土壤与环境质量改善、生态安全与人体健康保障的必要前提。
它将以生态建设、环境保护和循环经济思想作指导,运用化学、物理、数学、生物、信息、管理等科学技术原理和方法,主要研究场地/土壤污染监测与诊断,污染土壤中污染物时空格局、环境行为及形态效应;研究污染土壤生态/健康风险和环境质量指标;研究污染物容纳、遏制、消减、净化方法及其过程和机理;研究污染土壤修复的安全性、稳定性及标准;研究修复后土壤保育、管理和生物资源的利用等,旨在揭示土壤污染规律,提供污染土壤及其修复过程的风险评估方法和标准,创建土壤污染控制和修复理论、方法和技术及其工程应用与管理规范,为土壤资源可持续利用、农产品安全、环境保护、生态与人类健康保障提供理论、方法、技术及工程示范。