北京市工业污染场地修复现状、问题及对策

工业企业搬迁遗留的大量污染场地,是城市土地开发的重要来源。我国污染场地修复工作起步较晚,污染场地风险管理与修复体系尚不健全。通过北京市污染场地案例调研,分析了北京市污染场地调查评估、修复以及监管概况,探讨北京市污染场地修复工作中目前存在的标准缺失、原位绿色修复技术缺乏和监管内容不完整等问题,并从技术标准支撑体系、绿色可持续修复理念和全过程监管框架等方面提出对策,以期为北京市污染场地管理与修复体系的建立提供参考。     

Removal of heavy metals from a contaminated soil using tartaric acid

This study reports the feasibility of remediation of a heavy metal （HM） contaminated soil using tartaric acid, an environmentally-friendly extractant. Batch experiments were performed to test the factors influencing remediation of the HM contaminated soil. An empirical model was employed to describe the kinetics of riM dissolution/desorption and to predict equilibrium concentrations of HMs in soil leachate. The changes of HMs in different fractions before and after tartaric acid treatment were also investigated. Tartaric acid solution containing HMs was regenerated by chestnut shells. Results show that utilization of tartaric acid was effective for removal of riMs from the contaminated soil, attaining 50%-60% of Cd, 40%-50% of Pb, 40%-50% of Cu and 20%-30% of Zn in the pH range of 3.5-4.0 within 24 h. Mass transfer coefficients for cadmium （Cd） and lead （Pb） were much higher than those for copper （Cu） and zinc （Zn）. Sequential fractionations of treated and untreated soil samples showed that tartaric acid was effective in removing the exchangeable, carbonate fractions of Cd, Zn and Cu from the contaminated soil. The contents of Pb and Cu in Fe-Mn oxide fraciton were also significantly decreased by tartaric acid treatment. One hundred milliliters of tartaric acid solution containing HMs could be regenerated by 10 g chestnut shells in a batch reactor. Such a remediation procedure indicated that tartaric acid is a promising agent for remediation of HM contaminated soils. However, further research is needed before the method can be practically used for in situ remediation of contaminated sites.     

Bacterial resistance to lead: Chemical basis and environmental relevance

Natural bacterial isolates from heavily contaminated sites may evolve diverse tolerance strategies, including biosorption, efflux mechanism, and intracellular precipitation under the continually increased stress of toxic lead (Pb) from anthropogenic activities. These strategies utilize a large variety of functional groups in biological macromolecules (e.g., exopolysaccharides (EPSs) and metalloproteins) and inorganic ligands, including carboxyl, phosphate and amide groups, for capturing Pb. The amount and type of binding sites carried by biologically originated materials essentially determines their performance and potential for Pb removal and remediation. Many factors, e.g., metal ion radius, electronegativity, the shape of the cell surface sheath, temperature and pH, are thought to exert significant influences on the abovementioned interactions with Pb. Conclusively, understanding the chemical basis of Pb-binding in these bacteria can allow for the development of effective microbial Pb remediation technologies and further elucidation of Pb cycling in the environment.     

某铅酸蓄电池污染场地表层土壤重金属Pb空间分布预测研究

为准确界定某典型蓄电池企业污染场地土壤中特征性污染物Pb的空间分布范围,分析和比较了数据拆分后的分区预测模型(OKLG+TIN)、数据正态变换后克里格模型(OKBC)、反距离加权模型(IDW)以及样条函数模型(Spline)对土壤Pb污染空间分布预测和污染评价的影响.结果表明,原始数据集具有高偏倚特征,局部区域存在较大的空间变异性;分区预测模型取得了最高的预测精度,预测的污染物空间分布比较符合场地实际污染状况,其它3种模型受适用原理及数据特征影响,预测精度较低,预测结果不能很好反映高污染区域的细部变化特征,不适合该场地Pb的空间分布预测与制图.研究结果对于此类型工业污染场地后续的修复范围确定和修复治理决策制定提供了参考.     

不同三维模型对铅酸蓄电池污染场地土壤Pb空间分布预测的影响

为准确界定污染场地土壤中污染物三维分布范围和受污染土壤土方量并提供相关技术方法和思路,以某典型铅酸蓄电池污染场地为例,对比研究了不同三维插值模型(三维克里格、反距离加权、最邻近点)在不同水平垂直向异性系数设置,对土壤铅污染评价和污染边界分布的影响.研究结果显示,不同模型预测的精度不同,随着水平垂直比值增大,平均误差和均方根误差有增大趋势;通过对比修复目标表明,反距离加权统计的受污染土方量最大,其次是三维克里格和最邻近点,统计值相差约为13%;从污染评价结果和预测精度来看,三维克里格模型和反距离加权要优于最邻近点,选择适宜的模型和合理的参数设置对准确界定污染边界和降低不确定性具有重要影响.     

EDTA对4种花卉富集Cd、Pb的效应

植物提取修复技术(Phytoremediation)是一种环境友好的重金属污染土壤原位修复技术,但是修复植物的提取效率经常受到目标金属的低植物有效性所限制。通过盆栽试验研究了乙二胺四乙酸(ethylenedi-aminetetraacetic acid,EDTA)对4种花卉富集Cd、Pb效应的影响。结果表明:施加EDTA溶液(3mmol/kg)7d后,矮牵牛、万寿菊、彩叶草叶部Cd含量显著增加(P<0.05);所选4种花卉叶部Pb的含量均极显著增高(p<0.01)。施加EDTA后万寿菊对Cd和孔雀草对Pb的富集系数和转移系数均达到了1以上,这表明这两种植物可用于螯合辅助植物提取方式的污染土壤修复。     

Pb、Zn、Cu、Cd的超富集植物研究进展

我国矿产资源丰富,矿区重金属污染十分严重,Pb、Zn、Cu、Cd四种重金属的污染在我国极其严重。利用超富集植物修复矿区重金属污染土壤,较传统方法而言是一种可靠经济安全的技术。综述了Pb、Zn、Cu、Cd四种重金属超富集植物,分析了可用于的我国重金属超富集植物的分布情况和生活环境,为土壤重金属污染的生态恢复提供参考。     

关于污染场地治理修复的探讨

分析了污染场地管理面临的突出问题：中国在污染土壤管理的法律法规和标准不健全、公众对污染场地的关注度不高、中国污染场地修复技术框架和设施的研发尚不成熟,现有的技术支撑条件难以满足污染场地修复工作的需求。结合污染场地管理和场地风险评估、土地利用功能、场地修复技术,提出了场地修复管理急需开展的工作。指出破解污染场地管理和修复难题的关键是：健全土壤专项法律法规、优化土地空间用途、按照土壤反退化原则化解土壤环境风险、完善土壤治理修复技术框架。     

污染场地修复技术筛选方法及应用

污染场地修复技术的筛选是场地监管中的重要环节,修复技术的适用性直接影响场地修复效果及费用.确定最适修复技术时需综合考虑污染物特征、场地条件、修复费用及时间等多种因素,目前我国在污染场地修复技术筛选时多依赖专家赋值评分,在决策方法的推广上受到限制.本文在国内外相关研究基础上,考虑我国污染场地监管需求,提出土壤修复技术初筛及详细评价方法,并建立了修复技术筛选指标体系.为解决在各指标赋值及评价过程中存在的模糊性问题,利用可拓理论进行修复技术等级划分.以我国某铬渣污染场地为例,开展了土壤修复技术筛选研究,提出了最适的修复技术,研究成果可为我国污染场地监管工作提供科技支撑.     

我国工业场地地下水污染防治十大科技难题

我国工业场地地下水污染严重,污染地块省级名录中含地下水信息的地块有31%存在地下水污染. 近年来,地下水风险管控和修复工作日益得到政府和行业的高度关注,相关环境管理体系逐步完善. 2021年国务院发布的《地下水管理条例》将会进一步推动工业场地的污染地下水风险管控与修复治理工作. 但是,我国当前地下水领域的相关研究仍然比较薄弱,不能完全满足国家的重大需求. 本文根据地下水修复领域国际研究前沿和国内的发展与管理现状,提出未来污染场地地下水修复的十大科学与技术挑战:地下水修复与风险管控的绿色可持续性,污染物及水文地质条件的精准刻画与风险评估,水土协同治理,低渗透地层及透镜体的反向扩散,原位氧化和生物修复过程中的有毒副产物生成,物理分离技术的拖尾,地下水修复中的污染物反弹,大型复杂污染场地的治理与管控,岩溶裂隙水污染迁移与风险管控方法,以及地下水中新污染物. 克服这些科技挑战的过程也必将给我国地下水污染防治事业的发展带来重大的机遇.      

地下水铅污染修复技术应用与研究进展

铅是地下水重金属污染中的主要元素,目前的修复技术主要分为物理屏蔽法、抽出处理法和原位修复法。抽出处理法包括物理、化学和生物的方法,原位修复法是目前该领域的主要研究方向,包括渗透反应格栅、生物修复以及动电处理技术等。文章介绍了铅污染的主要来源及对环境和人体造成的危害,结合近几年国内外有关地下水铅污染的主要科研成果,对各种修复技术的原理、优缺点进行了综合的述评,并对今后的研究方向提出了一点建议。     

场地地下水1,2-二氯乙烷污染的修复实验与数值模拟研究

为筛选适宜的地下水中1,2-DCA(1,2-二氯乙烷)污染的修复方法,本文开展原位修复包括化学氧化清除技术、监测自然衰减技术及其集成技术的有效性研究。首先通过室内实验,研究高铁酸钾和过氧化氢这两种不同氧化剂对1,2-DCA化学清除的效率以及清除过程中对地下水化学环境的影响。结果表明,高铁酸钾和过氧化氢均能有效的进行化学清除工作,且在60 d后对1,2-DCA的去除率都超过了95%。在反应最佳作用时间内,菌落总数会急速下降,随着时间推移和氧化剂的消耗,菌落总数重新大幅度的回升,这表明即使在化学氧化清除效果减弱之后,依旧可以进行自然降解修复。在此基础上,利用野外水文地质资料与水化学监测资料,建立地下水污染修复数值模拟模型,并通过数值模拟结果分析评价监测自然衰减、化学氧化清除和化学氧化-自然衰减三种不同修复技术的可行性及效果差异,为场地地下水有机污染修复技术的筛选提供不可或缺的依据。     

重金属污染物在土壤中迁移规律及修复技术研究

世界各国都认识到重金属污染的严重性.多数国家开展了污染场地的修复工作,研究和开发出多种土壤重金属污染修复技术,重金属污染土壤修复技术有物理化学修复技术、植物修复、微生物修复技术和电动修复技术.但这些土壤修复技术的成本高,只重视土壤修复,土壤修复技术更重要的部分是地下水系统的修复,不能忽视地下水系统与土壤修复的完整性,否则会造成二次环境污染.本文在分析土壤中重金属污染物迁移规律的同时提出完整的土壤修复新技术CH-PRB工艺.     

实际污染土壤和模拟污染土壤垂直电动修复效果对比

为加深对电动修复技术理论的理解及提供实际污染土壤修复技术科学依据,以实际污染土壤和人为污染土壤为研究对象,采用垂直电动修复技术,着重对比了实际污染土壤和人为污染土壤的电流强度、pH和土壤中重金属迁移率。结果表明:1）电动修复过程中,实际污染土壤和人为污染土壤具有相似的电流峰形,但是人为污染土壤电流值约为实际污染土壤电流值的2倍,指示人为污染发生了更多的离子迁移。2）电动修复结束后,距离阳极越近的土壤pH越低,阴极附近区域的土壤pH显著升高,实际污染土壤和人为污染土壤pH变化规律相似,阴极pH的升高可起到深层固定重金属的效果。3）对于实际污染土壤,垂直电动修复技术对0~5 cm土层Cd、Pb、Cu和Zn造成一定的向下迁移,Cd和Zn在5~10 cm土层也有一定迁移,但该土层中Pb和Cu产生积累,其余土层变化不明显。4）对于人为污染土壤,Cd迁移明显且在最底层（35~40 cm）积累,Zn、Cu在表层（0~20 cm）有一定迁移,但是Pb只在最表层（0~5 cm）有一定迁移,其余土层变化不明显。5）对比实际污染土壤和人为污染土壤,实际污染土壤具有明显较低的重金属迁移率,人为污染土壤重金属由于老化时间较短（2个月）,Cd和Zn具有较高的迁移率。因此,人为污染土壤的研究结果不一定适用于实际污染土壤。     

地下水修复的技术不可达性及美国管理对策对我国的启示

由于地下水文地质条件的非均质性、污染物环境行为的多样性、修复技术应用的局限性等原因,地下水修复过程存在较大的不确定性,导致出现修复时间和资源的消耗与修复预期不匹配等问题,对地下水修复效果评估和场地再开发利用带来压力. 美国提出了地下水修复技术不可达性的概念,推行了技术不可达豁免政策,将技术不可达评估纳入地下水修复管理程序中,并提出适应性管理、低风险结案、长期监测等一系列管理要求,以保障场地修复后的健康风险和环境风险. 我国尚未建立技术不可达情景的应对措施和技术体系,在复杂污染场地地下水修复中仍存在修复目标、修复周期、修复效果评估周期等各方面的挑战. 本文围绕地下水修复的技术不可达性,借鉴美国污染场地管理经验,提出了修复技术不可达情景下的应对策略,包括建立修复过程跟踪管理技术体系、适时开展残留污染物风险评估、严格落实污染场地后期管理等建议,以期为保障修复后场地再开发安全利用提供理论依据和技术支撑.      

基于风险管控的污染地块修复模式概述

基于风险管控的理念,结合风险产生的3要素(污染源、暴露途径和风险受体),分别介绍了污染地块治理修复的多种可选修复模式。在多层次风险防控的思路下构建污染地块的修复模式,可以为污染地块的安全利用提供多样化的解决方案。     

直流电压施加对Pb/As复合污染土壤电动修复的影响

重金属复合污染土壤的治理修复对环境污染防治具有重要意义。以河南某冶炼厂地表含Pb、As复合污染土壤为对象,通过施加不同直流电压对污染土壤进行电动修复,基于迁移率和形态变化对修复效果进行评价。修复过程中,分别对电流变化、Pb/As的迁移规律、土壤含水率、电导率、pH值以及Pb/As的形态转化进行研究。结果表明:施加的直流电压变化对土壤中Pb的迁移影响显著,而对As的迁移影响较弱;当施加直流电压为10 V时,土壤中阴极区域的As含量可降至43.18 mg/kg,当施加的直流电压为30 V时,土壤中阴极区域的Pb含量可降至334 mg/kg,先施加低压后施加高压更有利于提升Pb、As复合污染土壤的电动修复效果;修复完成后Pb和As的弱酸态占比降低,可还原态占比升高,土壤中的Pb和As含量低于GB 36600—2018《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》中第1类建设用地筛选值。     

Soil heavy metal pollution from Pb/Zn smelting regions in China and the remediation potential of biomineralization

Smelting activities pose serious environmental problems due to the local and regional heavy metal pollution in soils they cause. It is therefore important to understand the pollution situation and its source in the contaminated soils. In this paper, data on heavy metal pollution in soils resulting from Pb/Zn smelting (published in the last 10 years) in China was summarized. The heavy metal pollution was analyzed from a macroscopic point of view. The results indicated that Pb, Zn, As and Cd were common contaminants that were present in soils with extremely high concentrations. Because of the extreme carcinogenicity, genotoxicity and neurotoxicity that heavy metals pose, remediation of the soils contaminated by smelting is urgently required. The primary anthropogenic activities contributing to soil pollution in smelting areas and the progressive development of accurate source identification were performed. Due to the advantages of biominerals, the potential of biomineralization for heavy metal contaminated soils was introduced. Furthermore, the prospects of geochemical fraction analysis, combined source identification methods as well as several optimization methods for biomineralization are presented, to provide a reference for pollution investigation and remediation in smelting contaminated soils in the future.     

中国工业污染场地修复发展状况分析

近十年来,污染场地修复工作得以重视和发展。目前我国已完成工业污染场地修复项目达200余例,并逐步形成产业规模。通过长期调研、咨询,收集到了国内现有的大多数工业污染场地修复项目,共计166例。通过对这些项目进行分析,初步阐述了目前我国工业污染场地修复行业的一些发展特点:行业发展前景广阔,项目数量逐年增多,但资金来源仍是主要制约因素;修复项目主要集中在土地价值较高的一线及省会城市,有机类污染场地主要分布沿海地区,而重金属污染场地主要分布于西南、中南地区;修复工期普遍较短,58.3%的项目工期小于半年;修复技术相对粗糙,以异位修复为主,固化稳定化、化学处理和水泥窑焚烧技术应用次数最多。总体而言,我国土壤修复行业还处于起步阶段。     

重金属污染场地风险评估与治理技术体系研究

在对发达国家污染场地风险评估与治理修复技术方法进行分析的基础上,针对我国重金属污染场地的实际特点,通过调查、分析、实践、优化等方式,对风险评估与治理修复技术开展了系统研究,对风险评估技术在我国的实际应用以及治理修复技术体系的构建提出了模型优化、技术路线优化等相关建议,提出了以浸出浓度为基础依据初步构建重金属污染场地理修复技术体系,并针对治理修复技术的国内产业化分析了技术标准、技术开发应用、市场引导、政府监管等关键影响因素。