中国土壤污染与修复科技研究进展和展望

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。     

场地土壤污染物归趋、风险评估和修复治理研究进展

随着城市化快速发展与产业结构的调整,“退二进三”政策的实施以及重污染企业地理位置的变迁,使得多数城市产生大量可再利用再开发的场地。当前场地土壤环境污染状况日益严峻,对场地土壤开展污染物来源识别,成因解析和防控管理等已成为场地土壤污染治理修复的研究重点。基于国内外文献,综述了场地土壤污染物迁移转化过程、风险评估、治理修复等研究进展,发现场地中污染物的来源、输送的“源－汇”关系和不同介质/界面间迁移转化机制等环境行为的综合性研究有待进一步深化;风险评估框架与方法仍具有一定的不全面性和不确定性;绿色可持续联合修复技术已成为土壤修复治理的核心。未来需加强场地土壤“多来源、多途径、多介质、多界面、多尺度”环境过程和机理以及“排放来源、输送途径、迁移转化、动态累积”生态风险评估的系统研究,发展绿色可持续修复功能材料和技术,以期为我国本土场地土壤污染防控管理与修复治理提供依据。     

土壤污染修复技术及管理模式探究

环境污染问题一直是备受关注的重点问题,紧跟其后的就是我国土壤污染及其修复问题。基于此,探讨了土壤污染修复技术及管理模式问题,分析有关土壤修复的技术分类和目前土壤修复工作中存在的一些问题和土壤修复技术实施的现状等,针对当前我国土壤污染修复问题提出了与之相关的管理模式,同时给出了一些治理措施。     

土壤污染现状及修复对策初探

随着工农业生产的快速发展，土壤污染已日益严重。本文概述土壤污染的来源及种类，主要从微生物修复、植物修复、化学修复和农业措施四个方面对各种治理技术进行探讨，为今后这方面的研究提供一些参考。     

土壤重金属—有机物复合污染环境效应与修复技术研究进展

重金属-有机物复合污染已是土壤污染的一种普遍形式,其环境危害和治理难度远大于单一污染土壤,因此,重金属-有机物复合污染土壤修复治理是我国环保领域亟需解决的现实难题。基于此,本文首先介绍了重金属与有机污染物在土壤中的复合污染现状；其次,分析了土壤中重金属与有机污染物的交互作用及其环境效应；然后从物化修复、生物修复和联合修复这3方面,综述了不同技术手段对重金属-有机物复合污染土壤修复的研究进展；最后提出了重金属-有机物复合污染土壤修复研究的发展方向。     

土壤环境污染与农产品质量

通过分析土壤污染的原因、特点、我国土壤污染现状以及与农产品质量关系，提出了协调人与自然关系，积极研究土壤环境污染的控制方法与修复技术；加强无污染生产资料的开发技术研究，减轻土壤环境污染；走节约资源，提高效率，减少污染的绿色农业发展之路，确保粮食生产和农产品食用安全。     

固定/稳定化土壤修复技术的应用与优化分析

固定/稳定化技术是污染土壤修复的常用方法之一,具有费用低、无毒、综合效益好等优点,非常适合我国典型土壤污染区的修复。本文介绍了固定/稳定化方法的作用原理与修复材料,分析了此技术的适用范围及优缺点。文章归纳了近年来固定/稳定化技术在污染土壤修复中的应用成功案例,并结合我国土壤污染的实际状况和修复需求,从加强工程技术与装备研发、优化费用结构和发展环境友好型固定/稳定化技术等角度,提出了固定/稳定化技术应用的优化建议。     

中国土壤污染防治技术体系建设思考

长期以来,中国土壤资源面临着过度开发、严峻的环境问题和巨大的发展压力,土壤污染的负面影响日益凸显,已经严重影响到土壤的生态功能、人体健康和土地可持续利用。2016年出台的《土壤污染防治行动计划》(简称"土十条")体现了党中央国务院对土壤保护的高度重视,从顶层设计的战略角度对更好地推进中国土壤污染防治工作作了系统部署。为探索能快速、有效改善土壤环境质量、保障农用地生产安全和人居环境安全的土壤污染防治新模式,本文紧密围绕"土十条"的总体思路和核心理念,立足中国基本国情,通过纲领性文件的深入解读,剖析中国土壤污染防治体系的五大指导思想和五大基本原则,系统构建不同土地用途的土壤污染防治体系。通过对中国土壤污染防治建设主题、建设目标和支撑体系的深入解读,指出农用地土壤污染防治技术体系应涵盖预防技术、监管技术、修复与安全利用技术等四个方面,建设用地土壤污染防治技术体系应涵盖污染预防、环境调查、风险评估、治理修复、全过程监管和可持续再利用等六个方面。中国土壤污染防治体系以法律体系研究为主,忽视了技术体系和管理体系的系统研究。以"土十条"为思想指导,一套系统有效的土壤污染防治体系应:(1)从"治"的角度对污染土壤开展治理修复和风险管控;(2)从"防"的角度预防新增污染和现存污染的迁移扩散,重视对污染源头的严格监管;(3)形成以融资机制、公众参与等保障机制配套支撑的土壤污染全过程防治体系;(4)在摸清土壤污染状况的基础上,突出土地功能的个性差异,建设用地以人居环境安全和土地可持续利用为目的,农用地以保障农产品质量安全和人体健康为目的。     

茶园土壤污染及其防治

茶园土壤污染状况关系到茶叶生产的可持续发展和人类健康,也是当前我国茶叶生产中倍受关注的问题之一。本文根据近年来在茶园土壤污染等方面的相关研究资料,分析了我国茶园土壤的污染类型及现状,提出了控制、治理和修复茶园污染土壤的一些方法及措施。     

中国北方碱性农田土壤镉污染修复：现状与挑战

中国土壤镉污染面积广、程度深，但针对于我国北方碱性农田土壤镉污染治理的理论研究及技术研发却较为薄弱。基于VOSviewer软件，分析了近20年来国内外关于碱性土壤镉防控领域的研究方向、主推技术与国际研究格局。在此基础上，系统梳理了碱性土壤中镉的转化过程及影响因素，结合原位化学钝化技术、植物修复和农艺调控措施，进一步总结了碱性土壤镉治理的科学与技术问题。我国碱性农田镉污染治理面临关注度不高、技术研发滞后以及转化困难、土壤-作物（小麦）镉吸收机制不清晰等诸多问题。因此，亟需提高碱性农田土壤镉污染防治的重视程度，研发、试点具有针对性的技术推广模式，构建土壤-作物（小麦）镉精准防控体系，以推动碱性土壤镉污染修复技术与理论的发展及粮食的安全生产。     

中国农田土壤重金属污染防治挑战与对策

我国农田土壤重金属污染格局多样,区域污染风险突出。发达国家对污染土壤的修复经验对我国具有借鉴意义。我国农田土壤重金属污染防治面临土壤重金属空间异质性强、土壤类型及农作物品种对重金属累积差异大、土壤酸化严重、土壤元素失衡、不科学的发展方式、土壤重金属累积趋势难以逆转、土壤—农作物重金属累积线性关系不显著,修复技术不完善、修复措施长期风险调控机制缺失等主要挑战。根据我国农田土壤污染防治现状及课题组工作基础,我们提出以预防为主、保护优先和风险管控为基本思路,建立土壤污染防治体系,通过"土壤环境质量调查、土壤污染源头管控、分类管理和土壤环境质量基准推导"等4个步骤推进农田土壤重金属污染防治工作。     

土壤和土壤悬液中1,2,4-三氯苯的微生物强化降解

Inoculating soil with an adapted microbial community is a more effective bioaugmentation approach than inoculation with pure strains in bioremediation.However,information on the potential of different inocula from sites with varying contamination levels and pollution histories in soil remediation is lacking.The objective of the study was to investigate the potential of adapted microorganisms in soil inocula,with different contamination levels and pollution histories,to degrade 1,2,4-trichlorobenzene (1,2,4-TCB).Three different soils from chlorobenzene-contaminated sites were inoculated into agricultural soils and soil suspension cultures spiked with 1,2,4-TCB.The results showed that 36.52% of the initially applied 1,2,4-TCB was present in the non-inoculated soil,whereas about 19.00% of 1,2,4-TCB was present in the agricultural soils inoculated with contaminated soils after 28 days of incubation.The soils inoculated with adapted microbial biomass (in the soil inocula) showed higher respiration and lower 1,2,4-TCB volatilization than the non-inoculated soils,suggesting the existence of 1,2,4-TCB adapted degraders in the contaminated soils used for inoculation.It was further confirmed in the contaminated soil suspension cultures that the concentration of inorganic chloride ions increased continuously over the entire experimental period.Higher contamination of the inocula led not only to higher degradation potential but also to higher residue formation.However,even inocula of low-level contamination were effective in enhancing the degradation of 1,2,4-TCB.Therefore,applying adapted microorganisms in the form of soil inocula,especially with lower contamination levels,could be an effective and environment-friendly strategy for soil remediation.     

经济发达地区县域尺度土壤重金属污染区划

土壤重金属污染是社会关注的热点问题,而其区划是污染修复的基础。该文以地处经济快速发展地区的昆山市为例,综合运用地统计学、系统聚类分析、主成分分析等方法,以乡镇为基本单元,对研究区土壤重金属污染情况进行区划。结果表明：采用重金属污染状况结合孕污环境2次聚类的方法,研究区土壤重金属污染可划分为5个一级区和10个二级亚区。此分区体现了研究区土壤重金属污染空间分布状况和各乡镇孕污环境的空间差异,可对以后土壤重金属污染的控制及治理等相关工作借鉴。     

基于主成分分析的沈阳地区水稻土镉污染修复剂修复效果评估

土壤是人类赖以生存发展的重要资源,但目前我国的土壤重金属污染问题带来的威胁日益加重。为了比较不同类别的修复剂对于镉污染水稻土的修复效果,通过盆栽培养实验,研究了以含磷物质、碳酸钙、生物炭、贝壳粉以及巯基化天然矿物为主要成分的六类重金属土壤修复剂在不同的用量条件下对水稻土土壤特性、重金属镉的生物有效性及作物中重金属含量等三个方面的影响。利用主成分分析的多元统计学方法将具有较高相关性的众多评价指标在保证原始数据信息损失最少的情况下用三个综合评价指标取代,客观确定指标权重并进行综合得分排序分级。结果表明,六类修复剂均可显著降低水稻土镉的生物有效性,降低稻米中镉的含量。根据评价结果得出主要成分为碳酸钙的修复剂效果为最佳,主要成分为生物炭的修复剂与主要成分为含磷物质的修复剂次之,巯基化天然矿物的修复效果最差。     

Phospholipid fatty acid composition of a 2,4,6-trinitrotolune contaminated soil and an uncontaminated soil as affected by a humification remediation process

Analysis of phospholipid fatty acids (PLFAs) was performed to investigate effects of 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) contamination and soil remediation on microbial biomass and community structure. A TNT-contaminated and an uncontaminated soil from a former ammunition plant were analysed before and after a humification/remediation process. TNT contamination reduced microbial biomass but indicated only minor differences in PLFA composition between the contaminated and uncontaminated soils. The humification process increased microbial biomass and altered soil PLFA patterns to a larger degree than did TNT contamination.     

Radioactive contamination as a type of soil degradation

Radioactive contamination of soils is considered as a separate type of degradation decreasing their fertility. Natural soil radioactivity is described. The main sources of technogenic radionuclides for the soil cover (global radionuclide fallout after nuclear weapons tests, the operation of nuclear facilities, radioactive waste) were shown. The phytomelioration of soils containing radionuclides was assessed. Issues were analyzed related to the remediation of agricultural soils after radiation accidents associated with the release of radionuclides into the environment: the discharge of radionuclides into the Techa River (1949–1953) and the Kyshtym (Southern Urals, 1957), Windscale (United Kingdom, 1957), and Chernobyl (Ukraine, 1986) accidents. The hazard of radioactive contamination of the soil-plant cover was assessed from two viewpoints: the anthropocentric (sanitary-hygienic) principle, when the degree of radioactive contamination of agricultural crops and the conformity of their radionuclide content to radiological standards are taken into account (maximum permissible concentrations of radionuclides), on the one hand, and the ecocentric (biospheric, environmental) approach, when the consequences of the irradiation of soil biota and living terrestrial organisms caused by radionuclides present in the soils are taken into account (conformity to the radiation standards and permissible radiation doses), on the other hand. For some technogenic radionuclides, the use of these principles for assessing the hazard of radioactive contamination of the soil was exemplified, which is of importance for determining the rehabilitation strategy of agricultural lands contaminated with radionuclides.     

农田重金属污染长期演变LIVE模型构建

  目的  我国农田重金属污染较为突出,严重威胁农产品安全。防范农田土壤重金属的长期累积增加、实现农田土壤可持续的安全利用,是保障粮食安全生产的重要前提。然而现有政策管理框架与实践重点关注已污染农田土壤的风险管控与修复,侧重重金属污染农田的高效、短期安全利用,对重金属浓度在较长时间尺度内的动态变化重视不足。针对农田重金属长期的演变规律,亟需建立有效的预测方法,为相关政策的制定提供决策支撑。  方法  基于重金属元素的入流与出流特征分析与质量衡算,构建了农田土壤重金属演变规律预测的LIVE（Long-term Influx Versus Efflux）模型。通过选取典型参数,模拟浅层与深层农田土壤中镉（Cd）、砷（As）典型污染物的长期演变规律。  结果  农田重金属的变化规律可分为单向、波动、突变等多种形式。进一步结合长期观测数据,对不同演变规律的形成原因进行了探讨。  结论  在各入流项与出流项相对恒定的理想情形下重金属的积累存在单向性特征;水通量的波动性间接导致了污染物积累的波动性特征;通过人为控源,可以明显遏制乃至扭转重金属元素的积累,使污染物含量呈现突变性特征。该模型能够为重金属污染农田土壤长期、有效的安全利用提供相应依据。     

土壤重金属迁移模拟研究的现状与展望

随着工业发展和废弃物的排放不断增加，土壤重金属污染已经成为一个世界性环境问题。土壤重金属的分布转化以及污染修复的研究受到广泛关注，数学模型及计算机模拟研究成为重要的研究手段。该文对土壤重金属迁移的模拟研究的进展进行了回顾与归纳，集中阐述了对流弥散和经验随机两大类模型的特点和应用，并指出了研究中存在的问题及今后研究的发展方向。将数学模拟与土壤重金属信息系统及地理信息系统GIS的有机结合，将有可能为环境保护和农业决策提供新的重要依据。