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污染土壤修复效果评价标准与方法
方翠1、a 和博远2
1宝鸡文理学院山西省灾害监测与机理模拟重点实验室,陕西宝鸡721013;
2西安理工大学水利水电工程研究所,西安710048;
acuifangchina@163.com
关键词:污染土壤、修复标准、修复效果、评价方法
摘要:污染土壤修复标准制定的目的是在保证污染土地再利用的前提下,在污染较严重的土壤环境中减少或削减造成受污染的污染物,不足以导致更大的生态损害和健康风险通过对土壤环境质量标准研究中污染土壤修复效果评价方法存在的不足的分析,阐述了目前常用的评价方法,如植物毒性试验、陆生无脊椎动物毒性试验、土壤微生物毒性试验和生物标志物评价方法等,并提出了建立污染土壤修复标准的建议,如清洁技术因子、土壤背景值因子、生态因子污染控制标准和毒性风险评价等并对未来的研究方向进行了展望。
引言
污染土壤修复标准最重要的功能是确定农用地尤其是农用地可以转为工业用地、建设用地或其他用地的土壤,同时也是保护耕地的科学标准同时,制定和颁布污染土壤修复标准,有利于我国环境法规和标准与国际接轨污染土壤修复标准的制定是处理突发性土壤环境事故的监管指南中国环境保护存在“少保护”和“过保护”的矛盾,在正确处理和管理环境保护方面,具有重要的指导作用和极其重要的现实意义。
近年来,国际上污染土壤修复研究已成为环境工程等相关专业和重要的研究前沿,污染土壤修复技术正在迅速发展[1-3]美国、德国、荷兰、英国等国都投入了巨大的人力和财力来研究污染土壤的修复,一些技术应用已进入商业化阶段目前,理论上和技术上可行的修复技术有物理修复、化学修复、生物修复、综合修复等范畴其中,物理方法包括物理分离法、溶液浸出法、固化稳定法、冻融法和电力定律; 化学方法包括溶剂提取法、氧化法、还原法和土壤改良剂投加技术污染土壤的生物修复是土壤修复的研究课题。它可以分为微生物修复、植物修复修复、动物修复、微生物修复和植物修复,其中应用最为广泛与物理和化学方法相比,生物修复具有保持土壤理化性质、完全降解污染物、处理成本低、应用广泛等特点生物修复包括污染物种类的局限性、受环境因素影响、恢复时间长等生物修复的局限性包括污染物种类的局限性、环境因素的影响和恢复时间的长等它可以与物理和化学方法相结合,解决生物修复的局限性。
然而,污染土壤的修复标准相对缓慢土壤修复的程度难以确定污染土壤修复标准在国际上还是一个比较新的领域,一些发达国家逐渐从国家或地区层面制定了污染土壤修复标准在我国,由于各种因素的影响,迄今为止很少开展这方面的研究我国现行环境质量标准与污染土壤修复标准存在很大差异,土壤环境质量标准不能满足污染土壤修复的要求此外,当土壤受到污染时,无论其影响是否达到项目预期的恢复目标或修复标准,其影响是否威胁到土壤生态系统和人类健康,都需要敏感和有效的诊断方法来评估受污染土壤修复的影响污染土壤修复标准和修复效果评价方法的建立已成为污染土壤修复工程试验成果的难点因此,迫切需要对这一领域进行专业化、系统化的研究。
污染土壤修复标准研究
一般来说,污染土壤修复标准是技术法规确定的清洁土壤水平或者它使用清洁的土壤补救技术,将土壤环境中污染物的浓度降低到可接受的技术和管理水平,并不对人类健康和生态系统构成威胁这些标准是通过人为修复来衡量受污染场地或受污染场地的清洁程度的角色塑造由于”清洁”的概念具有相对性和主观性,在衡量土壤的”清洁”程度时需要考虑实现的可能性、土壤的背景水平、生态系统和人类健康安全、经济承受能力和社会发展等因素因此,污染土壤修复标准的制定应充分考虑和综合设计,特别是基于多种土壤污染生态毒理学研究结果[4-5]。
国内研究。在土壤修复效果评价方面,我国采用的是《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)土壤环境质量标准在未制定污染土壤修复标准的情况下,可以在一定程度上间接作为污染土壤标准,如农田、蔬菜、园林、果园、牧场、林地和自然保护区等在土壤环境质量标准的制定过程中,研究人员主要利用“七五”成果对土壤环境背景值和环境容量进行研究然而,随着科学技术的发展,加上近20年来我国经济的快速发展,环境污染日益严重,土壤环境质量标准的缺陷日益明显特别是其选定的污染物参数很少,有机污染物只有“DDT”和”BHC” ,土壤环境中可能仍然有较高浓度的残留物,尽管这些物质已被禁止重要的有机污染物和重金属污染物未被包括在内,只有汞、镉、铅、砷、铬、镍、铜、锌等从而使得土壤环境质量标准难以应用于当今的污染土壤修复评价[2,6]。
制定土壤污染恢复标准的影响因素。随着专家们的不断研究,土壤修复技术体系已经形成,包括植物修复、生物修复、物理修复、化学污染修复和联合修复技术而技术应用的积累综合工程经验,在不同类型场地污染土壤修复中出现了新的热点技术,如原位生物修复技术,基于监测自然恢复技术[7]但是,土地是否恢复到清洁标准,是否符合各种用途的土地再利用的要求,还没有一个标准土壤修复标准化方法由多种因素构成,包括清洁技术因素、土壤背景因素、调控因素和生态毒理学基础[8]。
清洁技术因素。清洁技术因素应包括污染土壤清洁技术可以达到的发展水平和现有分析技术可以限制检测污染物的最低指标。
- 维修技术水平。首先,污染土壤修复标准应以目前污染土壤修复技术的发展水平为基础,然后根据技术水平的发展适当调整修复的目的和目标。目前,污染土壤修复技术虽然有了很大的发展,但还远远不能满足生态系统和人类健康对污染土壤修复的严格要求。已成为制约污染土壤修复标准的主要瓶颈。
- 仪器的电平可以被检测到污染土壤修复标准的可行性取决于分析技术换句话说,如果典型的污染物及其在土壤环境中的浓度不能被实验室仪器检测到,那么任何进一步的工作将是不可能的因此,为了实现准确测定土壤环境中典型污染物和准确识别低浓度污染物,需要开发适当的分析技术、标准的分析方法。
土壤背景值的影响因素。土壤背景值是指土壤基本状态的自然浓度和不受人类生产生活影响或影响不大的元素存在量一般来说,通过修复将土壤污染固定在土壤背景值水平内是最安全的,也是最能满足土壤自身生态系统特性要求的值得注意的是,由于成土因素(包括母质、生物、气候、地形和时间因素)的不同,不同土壤类型具有不同的土壤背景值。
标准与法规控制要素。1972年以来,中国高度重视环境立法经过30年的努力,一套与中国环境法规体系相一致的法规体系已经基本形成然而,由于我国环境法律制度的建立起步较晚,许多环境立法还有待完善另外,根据周启兴等人的文献[9] ,我国土壤质量标准存在许多缺陷将该标准作为土壤修复评价标准存在诸多问题因此,建立污染土壤的修复标准是十分必要的。
在已制定污染土壤修复标准的国家中,美国是第一个颁布和实施污染土壤修复国家标准的国家,甚至有更多的国家制定了污染土壤修复标准例如,在1998年初,纽约已经制定并颁布了清洁碳氢化合物污染土壤的标准(表1)[10]一些欧洲国家为了土壤保护、污染土壤管理和恢复,制定了一系列污染土壤标准例如,丹麦是欧洲较早制定土壤污染治理标准的国家,分别为 As、 Cd、 Cr、 Hg 和 PAH 等制定了必要的土壤污染治理标准。
表1纽约州碳氢化合物污染清洁土壤标准,micro;g/kg
产品 |
参数或组件 |
实验室试验条件及编号 |
侦测水平 |
通知级别 |
行动级别 |
清洁 |
汽油 |
苯 |
EPA 8021or8020 |
2 |
任何数量 |
14 |
特殊的点 |
乙苯 |
EPA 8021or8020 |
2 |
任何数量 |
100 |
特殊的点 |
|
甲苯 |
EPA 8021or8020 |
2 |
任何数量 |
100 |
特殊的点 |
|
二甲基苯 |
EPA 8021or8020 |
2 |
任何数量 |
100 |
特殊的点 |
|
甲基叔丁基醚 |
EPA 8021or8020 |
1 |
任何数量 |
1000 |
特殊的点 |
|
柴油 |
萘 |
EPA 8021 |
1 |
任何数量 |
200 |
特殊的点 |
蒽 |
EPA 8270 |
330 |
任何数量 |
1000 |
特殊的点 |
|
芴 |
EPA 8270 |
330 |
任何数量 |
1000 |
特殊的点 |
|
芘 |
EPA 8270 |
330 |
任何数量 |
1000 |
特殊的点 |
|
废油 |
多氯联苯 |
EPA 8270 |
特殊化合物 |
特殊化合物 |
特殊化合物 |
特殊化合物 |
有机卤化物 |
EPA 8021 |
特殊化合物 |
特殊化合物 |
特殊化合物 |
特殊化合物 |
表2丹麦土壤污染控制标准
污染物 |
达到水平所需的污染治理(干重)/mg/Kg |
As |
20 |
Cd |
5 |
Cr |
1000 |
Hg |
3 |
PAH |
15 |
苯并(a)芘 |
1 |
联苯(a,h)蒽 |
1 |
污染的生态毒理学评价土壤的生态效应是指土壤中污染物对生态系统各组分的影响,从而确定污染土壤的修复标准其基本思想是确定污染土壤可对其生命组成部分产生不可逆转影响的阈值,进一步确定污染土壤的修复程度达到何种程度才算“清洁” 原则上,以健康为基础的清洁卫生标准可分为两类: 一般类型的健康风险标准和受污染场所的特殊性健康风险标准因此,有两种评价方法: 接触评价和毒性评价[8,11,12]其中,化学品摄入量可用来显示人体接触污染物的情况,接触某种特定方式对化学品摄入量有重大影响在已知的点污染中,有许多生物暴露的途径,最常见的来源是生命和工业的来源[13]除上述四点外,还应认真考虑和分析污染物的选择、分析测试方法、修复标准的分类和地下水的保护[14]。
污染土壤修复评价效果研究
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