土壤修复技术及产业应用-综述

产业前沿技术大讲堂土壤修复技术及产业应用综述中关村天合科技成果转化促进中心2016年10月27日[内部资料仅供参考]目录前言1土壤修复技术概要介绍........................012土壤修复技术国内外发展现状..................062.1土壤修复技术国内主要研究机构...............062.2国外土壤修复技术统计.......................113土壤修复技术产业概况........................133.1土壤修复市场需求简述.......................133.2土壤修复市场发展空间.......................143.3土壤修复市场现状概述.......................163.4土壤修复技术产业链中的代表性企业介绍.......183.5土壤修复技术产业化可能存在的潜在风险.......324土壤修复技术产业化发展的政策环境............344.1土壤修复国家政策法规统计...................344.2美国超级基金经验...........................37参考资料.......................................39前言随着几十年来的经济发展对自然环境的过度利用和破坏，土壤的污染问题已经成为全球关注的热点，已经成为我国环境保护和治理的重大而紧迫的战略问题。随着科学技术的进步，经过近十多年来全球范围的研究与应用，包括生物法修复、物理法修复、化学法修复及其联合修复的土壤修复技术在内的污染土壤修复技术体系已经形成。土壤修复的庞大需求，土壤修复技术的不断成熟，使得土壤修复已经成为一个新兴的重大产业。这中间包括：土壤污染检测技术；土壤修复制剂和材料技术；土壤修复工程装备制造生产技术；土壤修复施工工程技术；土壤修复认证监理服务技术；土壤修复产业专业人才培养等等。基于现代土壤修复技术的“生态修复工程”在未来几年必将成为巨大的产业创新机会，必将成为一个全新的创业和投资的热点。配合大讲堂《土壤修复技术及产业应用》主题的开讲，天合科技成果转化促进中心编写了《土壤修复技术及产业应用综述》，仅供参考。土壤修复技术概要介绍[1,2]土壤修复是使遭受污染的土壤恢复正常功能的技术措施。在土壤修复行业，已有的土壤修复技术达到一百多种，常用技术也有十多种，大致可分为物理、化学和生物三种方法。尽管可以罗列的土壤及地下水污染的修复技术很多，但实际上经济实用的修复技术很少。土壤修复技术归纳起来常用的有以下几种：1)热力学修复技术，利用热传导(如热毯、热井或热墙等)，或热辐射(无线电波加热等)实现对污染土壤的修复。2)热解吸附修复技术，以加热方式将受有机物污染的土壤加热至有机物沸点以上使吸附土壤中的有机物挥发成气态后再分离处理。热解吸附技术是目前世界上最先进的污染废弃物处理技术之一，主要处理对象为农药污染土壤、油田含油废弃物、罐底油泥等。其作业原理为利用污染废弃物中有机物的热不稳定性，通过非焚烧的间接加热方式实现污染物与土壤的分离，并可将废弃物中的固相、油相、水相、气相绝大部分回收利用，从根本上实现无害化处理，因此该技术被广泛应用于全球的油田废弃物处理作业。3)焚烧法，将污染土壤在焚烧炉中焚烧，使高分子量的有害物质(挥发性和半挥发性)分解成低分子的烟气，经过除尘、冷却和净化处理，使烟气达到排放标准。)土地填埋法，将废物作为一种泥浆施入土壤，通过施肥、灌溉、添加石灰等方式调节土壤的营养、湿度和pH值，保持污染物在土壤上层的好氧降解。可以用土壤酸度计检测土壤ph值与湿度，用土壤EC计检测土壤EC值，查看土壤改良效果。5)化学淋洗，借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移的化学/生物化学溶剂，在重力作用下或通过水头压力推动淋洗液注入到被污染的土层中，然后再把含有污染物的溶液从土壤中抽提出来，进行分离和污水处理的技术。6)堆肥法，利用传统的堆肥方法，堆积污染土壤，将污染物与有机物，如稻草、麦秸、碎木片和树皮、粪便等混合起来，依靠堆肥过程中的微生物作用来降解土壤中难降解的有机污染物。7)植物修复，运用农业技术改善土壤对植物生长不利的化学和物理方面的限制条件，使之适于种植，并通过种植优选的植物及其根际微生物直接或间接吸收、挥发、分离、降解污染物，恢复重建自然生态环境和植被景观。8)渗透反应墙，是一种原位处理技术，在浅层土壤与地下水，构筑一个具有渗透性、含有反应材料的墙体，污染水体经过墙体时其中的污染物与墙内反应材料发生物理、化学反应而被净化除去。)生物修复，利用生物，特别是微生物催化降解有机污染物，从而修复被污染环境或消除环境中污染物的一个受控或自发进行的过程。其中微生物修复技术是利用微生物，土著菌、外来菌、基因工程菌，对污染物的代谢作用而转化、降解污染物，主要用于土壤中有机污染物的降解。通过改变各种环境条件如，营养、氧化还原电位、共代谢基质，强化微生物降解作用以达到治理目的。各种修复技术的特点及适用的污染类型类型修复技术优点缺点适用类型生物修复植物修复成本低、不改变土壤性质、没有二次污染耗时长、污染程度不能超过修复植物的正常生长范围重金属、有机物污染等原位生物修复快速、安全、费用低条件严格、不宜用于治理重金属污染有机物污染异位生物修复快速、安全、费用低条件严格、不宜用于有机物污染治理重金属污染化学修复原位化学淋洗长效性、易操作、费用合理治理深度受限，可能会造成二次污染重金属、苯系物、石油、卤代烃、多氯联苯等异位化学淋洗长效性、易操作、深度不受限费用较高、淋洗液处理问题，二次污染重金属、苯系物、石油、卤代烃、多氯联苯等溶剂浸提技术效果好、长效性、易操作、治理深度不受限费用高、需解决溶剂污染问题多氯联苯等原位化学氧化效果好、易操作、治理深度不受限使用范围较窄、费用较高、可能存在氧化剂污染多氯联苯等原位化学还原与还原脱氯效果好、易操作、治理深度不受限使用范围较窄、费用较高、可能有机物存在氧化剂污染土壤性能改良成本低、效果好使用范围窄、稳定性差重金属物理修复蒸汽浸提技术效率较高成本高、时间长VOC固化修复技术效果较好、时间短成本高、处理后不能再农用重金属等物理分离修复设备简单、费用低、可持续处理筛子可能被堵、扬尘污染、突然颗粒组成被破坏重金属等玻璃化修复效率较好成本高，处理后不能再农用有机物、重金属等热力学修复效率较好成本高，处理后不能再农用有机物、重金属等热解吸附修复效率较好成本高有机物、重金属等电动力学修复效率较好成本高有机物、重金属等，低渗透性土壤换土法效率较好成本高、污染土还需处理有机物、重金属等虽然土壤的修复技术很多，但没有一种修复技术可以针对所有污染土壤。相似的污染状况、不同的土壤性质、不同的修复需求，也会限制一些修复技术的使用。另外，大多数修复技术对土壤或多或少带来一些副作用。2土壤修复技术国内外发展现状[2,4-10]2.1土壤修复技术国内主要研究机构中科院地理科学与资源研究所环境修复中心：2010年，财政部、环保部设立重金属污染土壤修复技术示范项目，开始从国家层面推动相关技术的产业化试点工作。在中科院地理科学与资源研究所环境修复中心陈同斌、雷梅研究团队的重金属污染土壤修复技术的支持下，广西环江县土壤重金属污染修复工程获得财政部、环保部2450万元的财政专项资金支持，地方政府对工程将予以配套经费支持。广西环江县上万亩农田遭受重金属污染，严重影响当地农民生计和农业收入，对当地的社会稳定造成威胁。应当地政府邀请，并结合科技部863计划重点项目，陈同斌、雷梅等研究人员经过10多年的技术研发，开发出多种修复污染农田的技术和模式，使原来寸草不生的污染农田恢复了生产能力并获得安全的农产品。日前，雷梅博士带领中科院生态环境中心、华南农业大学、广西大学等10多名专家制定了修复技术的产业化示范方案。该方案已得到广西自治区环保厅和当地政府的高度评价。该项目是目前国际上面积最大的一项污染土壤修复工程，将会带动我国重金属污染农田的修复工作。项目的实施不仅标志着我国植物修复技术进入产业化阶段，也意味着全球植物修复技术产业迈上新台阶。中国科学院南京土壤研究所()：中国科学院南京土壤研究所成立于1953年，其前身为1930年创立的中央地质调查所土壤研究室。自成立以来，南京土壤研究所一直肩负着为中国农业发展和生态环境建设服务的重任，凝聚和培养了一大批优秀人才，面向全国的土壤资源，开展了一系列卓有成效的研究工作，先后荣获国余项，省部级科技奖励200余项，逐步发展成为在土壤科学领域研究实力雄厚、分支学科齐全并在国际上享有较高声誉的国家级研究中心和高级人才培养基地，为我国乃至世界土壤科学的发展做出了重要贡献。广东地球土壤研究院（）：广东地球土壤研究院是由鸿达兴业股份有限公司发起成立的非盈利性研究机构，依托母公司雄厚的资金实力及在土壤修复领域的技术优势、丰富的农业资源推广经验，致力于土壤防治与修复技术的研究与开发，拓展土壤修复产品品种和应用领域，推动土壤修复技术的发展。通过加强产学研合作，广东地球土壤研究院将建设以专业化和高科技含量为特色的研究院，引领土壤修复技术的最前沿。上海市环境科学研究院：上海市环境科学研究院成立于1979年，隶属上海市环境保护局。经过二十多年的建设，研究院已经发展成为集环境科学、环境规划、环境生态、环境评价、环境污染控制技术与工程设计、工程实施于一体的综合性专业机构。研究院固体废物与土壤环境研究所成立于2005年4月。研究所立足于我国尤其是上海的土壤及固体废物处理的实际问题和需求，开展污染场地土壤及地下水修复、固体废物处理处置两个领域的科学研究和工程应用工作。自成立以来，研究所以中国2010年上海世博会场地土壤修复为契机，在场地土壤及地下水修复、风险评估、固体废物（包括底泥和污泥等）处理处置等方面开展了技术研发和应用示范，承担并完成国家科技部、国家环保局、上海市科委、上海市环境保护局和其他政府部门及企业委托的科研项目40余项。目前研究所研发了土壤、污泥和底泥的稳定固化处理、土壤生物堆处理、土壤气提和高级氧化，以及地下水抽提处理和原位化学氧化等关键技术和设备，同时提供污染场地调查、风险评估、修复方案设计、工程监理和后评估的全过程技术咨询服务。南京大学环境学院：南京大学是全国最早开展环境科学研究和教学的单位之一。现有环境科学和环境工程两个系，以及“污染控制与资源化研究国家重点实验室”等10余个研究单位。环境化学方向、环境生物学方向、环境规划与管理方向、环境工程学科及方向。南京林业大学：生态与环境科学系是在熊文愈教授等老一辈生态学家的带领下组建起来的。经过60年的努力，在科研、教学、社会服务等方面均取得了大量重要成果。目前拥有生态学国家级重点学科、水土保持与荒漠化防治国家林业局重点学科、江苏省生态学一级重点学科、江苏省环境科学与工程优势学科；生态学、环境科学和水土保持与生态工程等3个本科专业（或专业方向）；生态学与水土保持与荒漠化防治2个博士点（兼硕士点），环境科学硕士点及生态学博士后流动站；江苏省林业生态工程重点实验室、国家林业局生态工程重点实验室、江苏省生态与环境实验教学示范中心等3个省部级重点实验室与教学中心；长江三角洲城市森林生态系统定位研究站、苏州太湖湿地生态定位站（与苏州市湿地站共建）、浙江凤阳山森林生态定位站（与浙江省林业厅共建）等3个国家林业局定位研究站。北京大学环境科