技術(shù)介紹

1 技術(shù)名稱

技術(shù)名稱：土壤植物修復

英文名稱：Soil Phytoremediation

2 技術(shù)適用性

2.1 適用的介質(zhì)

污染土壤。

2.2 可處理的污染物類型

重金屬(如砷、鎘、鉛、鎳、銅、鋅、鈷、錳、鉻、汞等)，以及特定的有機污染物(如石油烴、五氯酚、多環(huán)芳烴等)。

2.3 應用限制條件

不適用于未找到修復植物的重金屬，也不適用于2.2 中指明之外的有機污染(如六六六、滴滴涕等)污染土壤修復;植物生長受氣候、土壤等條件影響，本技術(shù)不適用于污染物濃度過高或土壤理化性質(zhì)嚴重破壞不適合修復植物生長的土壤。

3 技術(shù)介紹

3.1 原理

利用植物進行提取、根際濾除、揮發(fā)和固定等方式移除﹑轉(zhuǎn)變和破壞土壤中的污染物質(zhì)，使污染土壤恢復其正常功能。目前國內(nèi)外對植物修復技術(shù)的研究和推廣應用多數(shù)側(cè)重于重金屬元素，因此狹義的植物修復技術(shù)主要指利用植物清除污染土壤中的重金屬。

3.2 系統(tǒng)構(gòu)成和主要設(shè)備

系統(tǒng)構(gòu)成和主要設(shè)備：主要由植物育苗、植物種植、管理與刈割系統(tǒng)、處理處置系統(tǒng)與再利用系統(tǒng)組成。富集植物育苗設(shè)施、種植所需的農(nóng)業(yè)機具(翻耕設(shè)備、灌溉設(shè)備、施肥器械)、焚燒并回收重金屬所需的焚燒爐、尾氣處理設(shè)備、重金屬回收設(shè)備等。

3.3 關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)或指標

關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)包括：污染物類型，污染物初始濃度，修復植物選擇，土壤pH 值，土壤通氣性，土壤養(yǎng)分含量，土壤含水率，氣溫條件，植物對重金屬的年富集率及生物量，尾氣處理系統(tǒng)污染物排放濃度，重金屬提取效率等。

(1)污染物初始濃度：采用該技術(shù)修復時，土壤中污染物的初始濃度不能過高，必要時采用清潔土或低濃度污染土對其進行稀釋，否則修復植物難以生存，處理效果受到影響。

(2)土壤pH：通常土壤pH值適合于大多數(shù)植物生長，但適宜不同植物生長的pH值不一定相同。

(3)土壤養(yǎng)分含量：土壤中有機質(zhì)或肥力應能維持植物較好生長，以滿足植物的生長繁殖和獲取最大生物量以及污染物的富集效果。

(4)土壤含水率：為確保植物生長過程中的水分需求，一般情況下土壤的水分含量應控制在確保植物較好生長的土壤田間持水量。

(5)氣溫條件：低溫條件下植物生長會受到抑制。在氣候寒冷地區(qū)，需通過地膜或冷棚等工程措施確保植物生長。

(6)植物對金屬的富集率及生物量：由于主要以植物富集為主，因此，對于生物量大且有可供選擇的超富集植物的重金屬(如砷、鉛、鎘、鋅、銅等)，植物修復技術(shù)的處理效果往往較好。但是，對于難以找到富集率高或植物生物量小的重金屬污染土壤，植物修復技術(shù)對污染重金屬的處理效果有限。

4 技術(shù)應用基礎(chǔ)和前期準備

修復前應進行相應的可行性試驗，目的在于評估該技術(shù)是否適合于特定場地的修復以及為修復工程設(shè)計提供基礎(chǔ)參數(shù)。試驗參數(shù)包括：土壤中污染物初始濃度、氣候條件、土壤肥力等，并根據(jù)已有的研究成果確定修復植物生長情況、植物對重金屬的年富集率及生物量等。

5 主要實施過程

(1)對污染土壤進行調(diào)查與評價(包括污染土壤中重金屬的含量與分布，土壤pH 值、土壤有機質(zhì)及養(yǎng)分含量、土壤含水率、土壤孔隙度、土壤顆粒均勻性等);(2)提出修復目標，制定修復計劃;(3)為了縮短修復周期，可采用潔凈土稀釋污染嚴重的土壤或?qū)⑵滢D(zhuǎn)移至污染較輕地方進行混合;(4)選取合適的修復植物并育苗;(5)污染場地田間整理、植物栽種、管理與刈割，管理時需根據(jù)土壤具體情況進行灌溉、施肥和添加金屬釋放劑;(6)植物安全焚燒。

6 運行維護和監(jiān)測

該技術(shù)田間管理相對簡單，僅需對植物生長過程進行相應的灌溉和施肥等農(nóng)業(yè)措施。為掌握污染土壤中污染物的年去除率，運行過程中需定期對污染土壤中污染物濃度等相關(guān)指標進行監(jiān)測。同時為避免二次污染，應對焚燒爐、尾氣處理設(shè)施和重金屬提取效果進行定期監(jiān)測，以便及時采取相應的應對措施。

7 修復周期及參考成本

該技術(shù)處理周期較長，一般需3-8 年。其處理成本與工程規(guī)模等因素相關(guān)。在美國應用的成本約為25-100 美元/噸，國內(nèi)的工程應用成本約為100-400 元/噸。

應用案例

8 國外應用情況

該技術(shù)修復成本相對低廉，相關(guān)配套設(shè)施已能夠成套化生產(chǎn)制造，在國外已廣泛應用于重金屬、放射性核素、鹵代烴、汽油、石油烴等污染土壤的修復，技術(shù)相對比較成熟。

9 國內(nèi)典型案例

9.1 國內(nèi)應用情況

我國對植物修復技術(shù)處理重金屬的實驗研究起步較早，相繼開展了銅、鉛、鋅、鎘和砷等污染土壤的植物修復研究。1999年起國內(nèi)開展了砷的超富集植物篩選和砷污染土壤的植物修復研究，用于砷污染農(nóng)田土壤修復。本技術(shù)在國內(nèi)發(fā)展已比較成熟，已廣泛用于重金屬污染土壤的修復。2009年，利用化學-植物修復技術(shù)處理日本遺棄化學武器引起的農(nóng)田有機砷污染土壤，對該技術(shù)進行了工程應用示范，用于修復數(shù)百公頃有機砷污染土壤。

9.2 國內(nèi)案例介紹

(1)工程背景：某地因開礦和尾礦大壩損壞引起農(nóng)田大面積砷污染，經(jīng)場地調(diào)查與風險評估，砷污染土壤面積總計約1000余畝。先期進行了17 畝蜈蚣草治理砷污染土壤示范工程，直接采用種植蜈蚣草、蜈蚣草+桑樹套種技術(shù)，將污染土壤修復至30mg/kg 以下。

(2)工程規(guī)模：17畝。

(3)主要污染物及污染程度：土壤污染物為砷，另有鉛、鋅和鎘污染。砷的檢出濃度超出國家環(huán)境標準5-10 倍，最高超出50 倍以上。

(4)土壤理化特性：土壤pH 值范圍為3.8～7.0，大部分區(qū)域呈酸性，重污染區(qū)pH值低至3.8。

(5)技術(shù)選擇：主要進行重金屬污染與酸污染修復。在進行砷、鉛等復合污染土壤的植物修復過程中，應充分考慮修復植物對這些重金屬的抗性、耐性和富集性，以及酸污染對修復植物的毒害，搭配適宜的富集植物蜈蚣草以修復重金屬復合污染與酸污染土壤。富集砷的蜈蚣草晾干后采用焚燒方式處理。

(6)工藝流程及關(guān)鍵設(shè)備：富集植物育苗設(shè)施、種植所需的農(nóng)業(yè)翻耕設(shè)備、灌溉設(shè)備、施肥器械、焚燒爐、尾氣處理設(shè)備等。

(7)主要工藝及設(shè)備參數(shù)：

主要包括場地調(diào)查、育苗、移栽、田間管理、刈割和安全焚燒。蜈蚣草采用孢子育苗，育苗溫室溫度控制在20~25℃，濕度60~70%。種植密度約7000株/畝。在田間種植條件下，

蜈蚣草葉片含砷量高達0.8%。蜈蚣草生長至0.5m時收割，年收割4次。收獲的蜈蚣草晾干后，通過添加重金屬固定劑，進行安全焚燒處理。

(8)成本分析：

包含建設(shè)施工投資、設(shè)備投資、運行管理費用。處理成本約2-3萬元/畝。運行過程中的主要能耗為灌溉、焚燒和尾氣處理的電耗，另外有田間管理的人工成本。

(9)修復效果：污染土壤中砷的濃度降低至修復目標30mg/kg 以下，滿足修復要求。