污染土壤修复技术与应用（第二版）

前言
土壤资源是人类生活和生产最基本、最广泛、最重要的自然资源之一，是地球上陆地生态系统的重要组成部分。人类在享受社会发展和科技进步成果的同时，土壤污染问题也日益严重。随着环境修复科学理论和实践的不断充实和发展，人类对土壤环境问题的认识在不断深化，控制土壤污染的技术和措施也在不断完善，对环境与发展的关系也有了进一步的认识。
党的十八大将生态文明纳入中国特色社会主义事业“五位一体”总体布局，提出了建设美丽中国的目标，“绿水青山就是金山银山”是贯穿其中的根本理念。2016年11月，由国务院印发并实施的《“十三五”生态环境保护规划》是落实统筹推进“五位一体”总体布局和协调推进“四个全面”战略布局的重大举措。《“十三五”生态环境保护规划》提出以提高环境质量为核心，实施最严格的环境保护制度，打好大气、水、土壤污染防治三大战役，加强生态保护与修复，严密防控生态环境风险。《土壤污染防治行动计划》于2016年5月由国务院印发并实施，是当前和今后一个时期内全国土壤污染防治工作的行动纲领，目的是为了切实加强土壤污染防治，逐步改善土壤环境质量。
本书第1版发行至今已三年有余。承蒙读者厚爱，第1版多次重印。随着环保产业和环境修复学科的不断发展，新的政策、法律、法规的颁布，以及国家生态文明可持续发展战略的进一步实施，这都要求本书的内容也必须与时俱进，修订再版。第2版与第1版相比，主要在以下几个方面进行了修编：
1.第1章，补充更新了一些数据，对“1.3.3.2土壤污染修复技术的应用”进行了修改和完善，并更新了相关图、表。
2.第2章，删去了污染场地相关术语、工业企业场地环境调查评估与修复工作指南等已废止法规，增加了2015年后发布的土壤相关政策法规和指南，补充更新了众多土壤相关质量标准和统计数据。
3.第3章，增加了土壤调查主要布点策略及国内外污染土壤风险评估发展的历史，补充更新了土壤调查的一些研究现状和土地管理经验等方面的一些相关数据。
4.第4章，未进行大量删减或增加，主要对第一版中的一些疏漏进行了修改和少量语句进行了完善，对参考文献进行了订正和补充。
5.第5章，增加5.1.8 SVE系统设计计算，增加5.2.5土壤淋洗效率计算，修改5.6固化/稳定化技术，增加5.7.6异位热脱附反应器的设计、5.9.4超声波修复技术、5.9.5化学还原技术、5.9.6超临界流体萃取技术。
6.第6章，增加了生物修复的强化技术。
7.第7章，对“7.2修复工程实施流程与工作内容”进行了修改和完善。
8.新增了“第8章 污染场地土壤修复工程项目典型案例”，列举了多个工程案例，既有重金属污染的，也有有机物污染的；既有国内的，也有国外的；案例中涉及化学氧化、固化/稳定化、水泥窑协同处置、原位注入-高压旋喷注射氧化、异位淋洗等多种修复技术。
9.原来的第8章调整为第9章，修改了我国土壤修复行业面临的主要问题，更新了我国污染土壤修复的技术发展趋势，补充完善了我国土壤修复行业代表性单位的介绍。
本书在编撰、审阅和出版过程中，得到了中南民族大学、中冶南方都市环保工程技术股份有限公司相关部门和同仁的大力支持，得到了湖北省环境科学研究院蔡俊雄博士、韩国西海环境科学研究院申哲昊博士等众多朋友和家人的鼎力相助。作者在进行土壤污染修复的研究实践活动中，得到了国家重点研发计划“场地土壤污染成因与治理技术”重点专项“重金属尾矿库污染高效固化/稳定化材料、技术与装备”项目（2018YFC1801700）、湖北省技术创新专项（重大项目）“典型工业污染场地土壤修复关键技术研究”（2016ACA171）、湖北省科技创新战略团队项目（鄂组办〔2016〕20号）等的大力支持，在此一并深致谢忱。
如果本书对土壤修复的业内同仁或有志于从事土壤修复事业的学者和学生有所帮助，我们将感到无比欣慰。由于水平和时间有限，疏漏在所难免，恳请读者批评指正。

编者
于武汉2020年8月


第一版前言
土壤资源是人类生活和生产最基本、最广泛、最重要的自然资源之一，是地球上陆地生态系统的重要组成部分。土壤环境是由植物和土壤生物及其生存环境要素，包括土壤矿物质、有机质、土壤空气和土壤水构成的一个有机统一整体，是90%污染物的最终受体，比如大气污染造成的污染物沉降、污水的灌溉和下渗、固体废弃物的填埋，“受害者”都是土壤。土壤污染源复杂，污染物种类繁多。近30年来，随着我国工业化、城市化、农业高度集约化的快速发展，土壤环境污染日益加剧，并呈现出多样化的特点。我国土壤污染点位在增加，污染范围在扩大，污染物种类在增多，出现了复合型、混合型的高风险区域，呈现出城郊向农村延伸、局部向流域及区域蔓延的趋势，形成了点源与面源污染共存，工矿企业排放、肥药污染、种植养殖业污染与生活污染叠加，多种污染物相互复合、混合的态势。土壤环境污染已对粮食及食品安全、饮用水安全、区域生态安全、人居环境健康、全球气候变化以及经济社会可持续发展构成了严重威胁。近年来，我国一些地方的土壤污染危害事件暴露出我国土壤污染问题不容忽视。国内在污染土壤修复技术方面的研究从20世纪70年代就已经开始，当时以农业修复措施的研究为主。随着时间的推移，其他修复技术的研究(如化学修复和物理修复技术等)也逐渐展开。到了20世纪末，污染土壤的生物修复技术研究在我国也迅速开展起来。总体而言，虽然我国在土壤修复技术研究方面取得了可喜的进展，但在修复技术研究的广度和深度方面与发达国家尚有一定差距，特别是工程修复方面差距较大。
本书在编撰、审阅和出版过程中，得到了武汉都市环保工程技术股份有限公司领导的关怀和支持。同时，韩国全北大学校丁泰燮教授，湖北省环境科学研究院蔡俊雄教授、余江研究员，韩国西海环境科学研究院申哲昊博士，韩国LG环境安洪逸博士等众多朋友和家人也给予了鼎力相助。编者在进行土壤污染修复的研究实践活动中，得到了国家火炬计划项目“污染土壤修复技术及产业化”（2013GH061656）、湖北省普通高等学校战略性新兴（支柱）产业人才培养计划、湖北省2015年科技创新战略团队项目（鄂组办〔2016〕20号）、中国中冶“三五”重大科技专项（0012012010）、武汉市青年科技晨光计划项目（2015070404010208）等的大力支持，在此一并深致谢忱。我们编撰本书的初衷是将研究成果，工程实践经验及有关资料等通过综合归纳供同行朋友参考，希望对大家的工作有所帮助。
本书在编写过程中，除了编写团队的研究成果之外，还参考了很多国外专家学者的研究成果和专业资料，在此一并表示感谢。由于时间仓促，本书中难免有疏漏和不妥之处，请读者朋友们不吝指正。

中南民族大学 崔龙哲
武汉都市环保工程技术股份有限公司 李社锋
2016年6月

熊敬超，中冶南方都市环保工程技术股份有限公司，总经理，教授级高工，多年来一直致力于环境保护的科技创新和推广应用工作，研究方向包括污染土壤修复、固废处理、废气治理、污水处理等。先后承担了国家重点研发计划项目、省市级科技项目等20余项，发表论文20余篇。并获得多项科技成果鉴定5项，获得湖北省科技进步一等奖1项、中冶集团技术发明奖2项，五矿集团科技进步一等奖1项。曾获第二届中国生态文明奖先进个人、武汉市“劳模”称号、第二届武汉 优 秀 科技青年创业奖、武汉地区第五届 优 秀 青年企业家、建国60周年武汉十大创业功勋、中国环境保护产业优 秀企业家、环保产业突出贡献者等荣誉称号。

《污染土壤修复技术与应用》（第二版）在介绍土壤污染的特点和修复原理、土壤污染政策法规标准的基础上，依次介绍了土壤污染调查与风险评价、污染物在土壤中的迁移和转化、污染土壤物理化学修复技术、污染土壤生物修复、污染场地土壤修复工程实施与管理、污染场地土壤修复工程项目典型案例等内容，并对污染土壤修复技术的发展前景进行了展望。本次修订增加了固化/稳定化技术、超声波修复技术、化学还原技术、超临界流体萃取技术等新技术和新方法，对污染场地土壤修复工程项目典型案例以单独一章进行介绍，对环保企业具有很强的指导作用和参考价值。
本书可供环境类专业本科生、研究生、科研工作者和相关环保企业使用、参考。

第1章概论
1.1土壤及其组成、性质和功能1
1.1.1土壤1
1.1.2土壤的组成1
1.1.3土壤的性质4
1.1.4土壤环境质量及其功能8
1.2土壤污染9
1.2.1土壤污染的定义与特点9
1.2.2土壤污染物10
1.2.3土壤污染物的来源13
1.2.4土壤污染典型事件16
1.2.5我国土壤污染概况18
1.3土壤污染修复技术23
1.3.1土壤污染修复概述23
1.3.2土壤污染修复技术24
1.3.3土壤污染修复技术的研究及应用26
1.3.4土壤污染修复技术的发展趋势33
习题34
参考文献35

第2章土壤污染政策法规标准
2.1政策概况37
2.2土壤污染法律法规39
2.2.1土壤污染防治法律制度的概念39
2.2.2国外土壤污染防治法律39
2.2.3我国现行土壤污染防治法律制度43
2.3土壤质量相关标准45
2.3.1国外土壤环境质量标准概况46
2.3.2我国土壤环境质量标准概况51
2.3.3我国土壤环境质量标准存在的问题56
2.4我国新发布的土壤污染技术导则与指南57
2.4.1建设用地土壤相关技术导则57
2.4.2建设用地土壤环境调查评估技术指南58
习题58
参考文献58

第3章土壤污染调查与风险评价
3.1土壤污染调查60
3.1.1土壤调查概述60
3.1.2土壤环境监测63
3.1.3土壤污染生态毒理诊断72
3.1.4土壤调查的国内外研究进展74
3.2土壤污染风险评价与管理75
3.2.1风险评价概述75
3.2.2土壤污染的生态风险评价及管理77
3.2.3土壤污染的健康风险评价89
3.2.4国内外污染土壤风险评估进展98
3.3重金属污染土壤的风险评价101
3.3.1风险评价基本框架101
3.3.2土壤重金属污染途径与暴露分析101
3.3.3生态风险评价104
3.3.4人体健康风险评价105
3.3.5土壤重金属风险评估研究现状106
3.4有机物污染土壤的风险评价——以农药为例107
3.4.1风险评价基本框架107
3.4.2土壤农药污染途径与暴露分析108
3.4.3生态风险评价111
3.4.4人体健康风险评价115
3.5污染土壤防范及国内外土壤管理116
3.5.1减少危害的防范措施116
3.5.2应急措施预案118
3.5.3国外污染土壤管理119
3.5.4对中国污染土壤管理的启示127
习题127
参考文献127

第4章污染物在土壤中的迁移和转化
4.1污染物在土壤中的形态132
4.1.1土壤中重金属的形态132
4.1.2土壤中有机污染物的形态134
4.1.3典型重金属在土壤中的形态与分布135
4.1.4典型有机污染物在土壤中的形态与分布138
4.2污染物在土壤中的迁移142
4.2.1机械迁移142
4.2.2物理-化学迁移142
4.2.3生物迁移142
4.3污染物在土壤中的转化142
4.3.1物理转化142
4.3.2化学转化143
4.3.3生物转化143
4.4影响污染物在土壤中转化的因素144
4.4.1影响重金属在土壤中转化的因素144
4.4.2影响有机污染物在土壤中转化的因素145
4.5典型重金属在土壤中的迁移与转化147
4.5.1汞在土壤环境中的迁移转化147
4.5.2砷在土壤环境中的迁移转化148
4.5.3铅在土壤环境中的迁移转化149
4.5.4镉在土壤环境中的迁移转化150
4.5.5铬在土壤环境中的迁移转化152
4.6典型有机污染物在土壤中的迁移转化153
4.6.1有机氯农药153
4.6.2有机磷农药155
4.6.3多环芳烃157
4.6.4石油烃159
4.6.5多氯联苯159
习题162
参考文献162

第5章污染土壤物理化学修复技术
5.1土壤气相抽提技术164
5.1.1基本原理164
5.1.2系统构成165
5.1.3影响因素166
5.1.4适用性169
5.1.5费用171
5.1.6应用概况与理论研究进展171
5.1.7气相抽提增强技术171
5.1.8SVE系统设计计算176
5.2土壤淋洗技术180
5.2.1基本原理180
5.2.2技术分类180
5.2.3影响因素183
5.2.4适用性185
5.2.5土壤淋洗效率计算185
5.3电动修复技术185
5.3.1基本原理185
5.3.2系统构成187
5.3.3影响因素188
5.3.4适用性191
5.3.5改进技术工艺192
5.4化学氧化技术195
5.4.1技术概要195
5.4.2系统构成和主要设备196
5.4.3影响因素196
5.4.4常用氧化剂198
5.4.5适用性200
5.5溶剂萃取技术200
5.5.1基本原理200
5.5.2系统构成201
5.5.3影响因素201
5.5.4适用性202
5.5.5工艺举例203
5.6固化/稳定化技术204
5.6.1基本原理205
5.6.2常用系统207
5.6.3影响因素209
5.6.4固化/稳定化工艺211
5.6.5工作流程212
5.6.6固化/稳定化优缺点214
5.7热脱附技术215
5.7.1基本原理215
5.7.2系统构成和主要设备218
5.7.3影响因素218
5.7.4适用性219
5.7.5热脱附技术的工程应用219
5.7.6异位热脱附反应器的设计219
5.8水泥窑协同处置技术220
5.8.1基本原理220
5.8.2系统构成和主要设备221
5.8.3影响因素221
5.8.4水泥窑协同处置技术工艺222
5.8.5技术应用223
5.9其他物理化学修复技术223
5.9.1物理分离技术223
5.9.2阻隔填埋技术225
5.9.3可渗透反应墙技术226
5.9.4超声波修复技术227
5.9.5化学还原技术228
5.9.6超临界流体萃取技术228
习题229
参考文献229

第6章污染土壤生物修复
6.1生物修复简介231
6.2微生物修复233
6.2.1重金属污染土壤的微生物修复234
6.2.2有机污染土壤的微生物修复239
6.3植物修复249
6.3.1重金属污染土壤的植物修复250
6.3.2有机污染土壤的植物修复258
6.4生物修复的强化技术264
6.4.1微生物修复的强化技术264
6.4.2植物修复的强化技术269
习题273
参考文献273

第7章污染场地土壤修复工程实施与管理
7.1污染场地土壤修复工程实施的特点与影响因素277
7.1.1修复工程实施的特点277
7.1.2修复工程实施的影响因素278
7.2修复工程实施流程与工作内容279
7.2.1实施流程280
7.2.2工作内容283
7.3土壤修复工程技术筛选及方案制订299
7.3.1目的及意义299
7.3.2基本原则299
7.3.3工作程序和内容300
7.3.4确定修复策略及修复模式301
7.3.5修复技术筛选与评估303
7.3.6形成修复技术备选方案与方案比选317
7.3.7制订环境管理计划330
7.3.8编制修复方案331
7.4土壤修复工程实施过程中的仪器设备332
7.4.1现场检测仪器设备332
7.4.2实验室仪器设备335
7.4.3工程修复设备343
7.5土壤修复工程实施过程中的药剂355
7.5.1稳定固化药剂355
7.5.2化学淋洗药剂356
7.5.3化学氧化还原药剂357
7.5.4生物修复药剂358
7.6土壤修复工程项目管理359
7.6.1项目组织结构359
7.6.2施工组织及过程管理359
7.6.3安全保障363
7.6.4二次污染控制363
7.6.5监理363
习题364
参考文献364

第8章污染场地土壤修复工程项目典型案例
8.1广州某香料厂地块修复项目366
8.1.1项目基本情况366
8.1.2场地状况367
8.1.3治理修复371
8.1.4修复环境监理379
8.1.5修复效果评估379
8.1.6案例特色380
8.1.7案例总结381
8.2武汉某制药厂、涂料厂搬迁遗留场地土壤修复项目381
8.2.1项目基本情况381
8.2.2场地状况382
8.2.3治理修复386
8.2.4修复环境监理399
8.2.5修复验收400
8.2.6案例特色403
8.2.7案例总结405
8.3南方某化工厂有机污染土壤修复治理项目405
8.3.1项目基本情况405
8.3.2场地状况406
8.3.3治理修复407
8.3.4案例总结410
8.4美国科罗拉多州某农药厂有机污染土壤治理项目410
8.4.1项目基本情况410
8.4.2场地状况411
8.4.3治理修复412
8.4.4案例总结416
8.5韩国某重金属污染土壤修复治理项目416
8.5.1项目基本情况416
8.5.2场地状况417
8.5.3治理修复418
8.5.4案例总结424
习题424
参考文献425

第9章展望
9.1我国土壤修复行业面临的主要问题426
9.1.1土壤污染详细情况有待进一步摸清426
9.1.2土壤污染防治政策、法规、标准亟须完善426
9.1.3土壤污染防治与修复技术研究基础薄弱427
9.1.4土壤污染修复设备化、工程化、产业化研究滞后427
9.1.5土壤污染防治与修复资金不明确427
9.1.6土壤环境保护管理体制不完善427
9.2我国污染土壤修复的技术局限性428
9.3我国污染土壤修复的技术发展趋势429
9.3.1向绿色与环境友好的土壤生物修复技术发展429
9.3.2从单项向协同、联合的土壤综合修复技术发展430
9.3.3从异位向原位的土壤修复技术发展430
9.3.4基于环境功能修复材料的土壤修复技术发展430
9.3.5基于设备化的快速场地污染土壤修复技术发展430
9.3.6从土壤修复向土壤-水体联合修复发展431
9.3.7从点源污染场地修复向流域生态修复发展431
9.3.8土壤修复决策支持系统及后评估技术发展431
9.4我国污染土壤修复商业模式建议431
9.4.1第三方治理和PPP模式431
9.4.2几种土壤修复商业模式建议432
9.5我国土壤修复行业代表性单位介绍434
9.5.1中国科学院沈阳应用生态研究所434
9.5.2中国科学院南京土壤研究所435
9.5.3中国环境科学研究院土壤污染与控制研究室435
9.5.4上海市环境科学研究院固体废物与土壤环境研究所435
9.5.5中冶南方都市环保工程技术股份有限公司436
9.5.6北京建工环境修复有限责任公司437
9.5.7北京高能时代环境技术股份有限公司437
9.5.8中节能大地环境修复有限公司437
9.5.9上田环境修复股份有限公司438
9.6我国土壤修复工作展望438
习题440
参考文献440