治理土壤污染刻不容缓 新技术助推土地修复

2011-1-04 13:10 来源: 北京科技报
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  一座位于武汉市江岸区的住宅小区近日成了各大媒体和百姓关注的焦点。它的出名并不源于它如画的风景,而是经环评发现,该小区建在了一个旧化工厂的土地上。

  随着城市的发展,这种来自土壤的危险,其实离每个人都很近。截止到2008年,北京市东南郊化工区和四环路内276家污染企业全部完成调整搬迁后,腾退出800万平方米的土地。但经过调查发现,这些搬迁厂房下的土壤中,或多或少都留下了污染物。

  中科院南京土壤研究所院士赵其国表示,冶金企业往往有重金属污染,化工企业则是有机污染物的比重比较大。经过常年的生产,污染物早已渗透进工厂的土壤里。它们虽然看不见,但却很可怕,经过很多年后,有些化学物质会在土壤里渗透得更深,甚至隔了30年仍然存在。

  被污染的土壤中的有害物质,能够通过人体“直接接触”等多种途径,对健康产生危害。而且一些有害的有机污染物,还能产生挥发气体侵入室内。人长期生活在这些能持续几十年甚至上百年的污染物周围,不仅可能导致中毒、诱发癌症等多种疾病,还可能导致遗传疾病,如畸形儿的出现。

  赵其国院士说,用做农田也行不通,土壤里的化学物质将全部进入食物链,最终吃到人们的肚子里。在苏州的一个地方,就是因为之前地上建筑是化工企业,搬迁好几年后,他们再去调查,发现这些污染物已经渗透进土壤几米深了,一点都没减少。

  中国科学院地理科学与资源研究所副研究员廖晓勇告诉《北京科技报》,国内目前还没有成熟的修复工业污染场地的方法。国外虽然有先进的技术和设备,但是价格昂贵,并且由于地域的差异,比如土壤条件、水文地质环境等的不同,这些技术也无法照搬进我国。

  因此,治理好北京这些被污染的土壤,成了刻不容缓的问题。在这种情况下,2008年,北京市科学技术委员会在科技计划重大项目“北京市搬迁企业污染场地再利用管理与典型场地修复技术研究与示范”中设立了“北京市典型场地污染原位修复关键技术研究与示范课题”。作为该课题的负责人,廖晓勇说,经过几年的努力,课题组研发了具有自主知识产权的原位化学氧化修复、土壤气相抽提以及微生物修复等3套高效治理技术,并研制了配套的修复设备。

  “污染土地的治理方法主要有两种,一种叫做‘异位修复’,是将污染物挖出后进行处理。另一种叫‘原位修复’,它是在原地对土壤进行治理的方法。”廖晓勇告诉记者,但即便是‘异位修复’,那些被挖到异地的土壤,还是面临着“消毒”的问题,而且搬运土壤的费用也不菲。所以在这个项目中,“原位修复”技术的研究有着十分重要的意义。

  地下的土壤对于人们来说就像是一个“黑箱”,要想清除其中的污染物,就必须摸清黑箱中的情况。利用钻探机,可以取得地表以下不同深度的土壤,通过在实验室对这些土壤进行分析和化验,就能掌握地下土壤中污染物的组成和含量等信息。利用三维建模技术,可对这些信息进行分析和模拟,将这块被污染土地中污染物的空间分布信息立体地呈现出来,然后再结合场地的水文地质特征等因素来制定相应的修复方案。

  污染土地修复课题组研发的化学氧化修复技术能够有效地去除焦化工业污染土壤中的多环芳烃和苯系物等污染物。由于它们都属于有机污染物,利用有机物可以被氧化的化学原理,课题组自主研发了专用的强氧化剂,按照污染程度和成分进行配比后,这种透明的强氧化剂将注入到地下十几米左右的位置,药剂扩散到污染区域后会和土壤中的污染物起化学反应。经过一段时间的“战斗”,二者全都变成了水和二氧化碳。

  对于土壤中那些以气体形式存在,易于挥发的污染物,如苯系物。强氧化剂的作用就不那么具有优势了。但对付它们,课题组也有自己的“独门武器”。

  在治理气体形态污染物的时候,课题组研制了“土壤气相抽提”技术。廖晓勇告诉记者,它的原理和真空泵非常相似。课题组利用自主研发的抽提设备,将埋藏于地下的有毒气体抽出,使其进入到一个专门的密闭容器中。这些抽提出来的气态污染物,如果浓度不高,就利用活性炭进行吸附处理,而如果浓度很高,则需要用催化燃烧的方法进行焚烧处理,直到达到安全的排放标准。

  此外,如果是治理污染程度不严重的地表,课题组还研发出“微生物修复”技术。廖晓勇告诉记者,在土壤中,生活着成千上万的微生物,它们能够分解各式各样的有机物作为食物来源,因此污染物作为有机物,自然也在它们的“食谱”之内。经过微生物的消化吸收,一些有毒的物质就能代谢为无毒的物质,比如水和二氧化碳等。

  但是不同的微生物,“食谱”也不尽相同,所以找到以特定污染物为食的微生物就成了课题组首先要解决的问题。廖晓勇说,课题组首先从污染场地的上千种土壤微生物中,用了近半年的时间,筛选出了6种以污染物为食的微生物菌种。

  但是土壤中的污染物的浓度极高,如果一下子就让微生物接触高浓度的污染物,微生物也会出现“不适”,失去活性。所以为了提高微生物的耐受性、对环境的适应能力及其修复能力,找到这些微生物后,还要对它们进行“强化训练”。

  廖晓勇表示,为了使微生物分解污染物的能力增强。在“训练”它们的过程中,要逐步增加污染物的剂量,使微生物的耐受能力逐步增强。经过这样的过程,普通的微生物,就逐渐训练成为专门对付污染物的“特种兵”。

  利用这些研究成果,一块污染的土地,花费大概两年的时间就能重新变得“清洁”起来。目前,污染土地修复课题组已经在原北京焦化厂粗苯生产车间建立了我国首个城市工业污染场地原位修复示范工程。

  基于这些研究成果,污染土地修复课题组已申请了相关国家发明专利6项,并培养了一支由中国青年科技奖、北京青年科技奖、北京市科技新星计划获得者等人才组成的污染场地修复科技创新团队。明年,团队将把课题组的研究成果推广到山西、广东等地的工业污染场地修复工作中去。