土壤污染是一个全球性环境问题,可以发生在农用地,也可以出现在建设用地,还可以存在于矿区和油田。
早在20 世纪70 年代,世界上工业先进、农业发达的国家就开始调查研究工业场地和农业土壤的污染问题,寻找其解决的技术途径。在同一时期,我国进行了污灌区农田土壤污染与防治研究,开启了土壤环境保护工作。进入上世纪80年代,我国在土壤有机氯农药和砷、铬等重金属污染及其控制研究上取得了明显进展;90 年代初基于第二次全国土壤调查数据确定了土壤环境背景值,揭示了其区域分异性,并于1995 年首次颁布了土壤环境质量标准,为全国土壤污染防治与环境保护奠定了新基础。至90 年代末,土壤重金属、农药、石油污染的微观机制和物化控制、微生物转化技术研究取得了新进展,重金属污染土壤的植物修复研究在我国起步。2000 年10 月在杭州召开了第一届“International Conference of Soil Remediation”,标志着我国土壤修复科学、技术、工程和管理研究与发展序幕的全方位拉开。
迈入新世纪后,我国土壤污染与修复工作得到进一步重视。科技部、国家自然科学基金委员会、中国科学院等相继部署了土壤污染与控制修复科技研究项目;2001 年污染土壤修复技术与大气、水环境控制技术同步纳入国家“863”计划。2006 年环保部和国土资源部首次联合开展了全国土壤污染调查与防治专项工作,2014 年两部委联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》明确指出,全国土壤环境状况总体不容乐观,部分地区土壤污染较重,耕地土壤环境质量堪忧,工矿业废弃地土壤环境问题突出。土壤污染防治与修复成为国家环境治理和生态文明建设的重大现实需求。土壤修复的基础研究、技术研发、监管支撑和产业发展已是新时期我国土壤环境保护的重要任务。
恰逢其时,我应聘了1997 年度中国科学院“百人计划”,于1998 年回国,在南京土壤研究所开辟了土壤污染与修复研究方向。近20 年来,在国家、地方和国际合作项目资助下和各方支持下,率领研究团队,系统研究了在我国经济快速发展过程中不同区域和不同土地利用方式下土壤重金属和有机污染规律,建立了土壤污染诊断、风险评估、基准与标准制定方法,发展了土壤污染的风险管理和修复技术,提出了“土壤修复”学科。
“土壤污染与修复理论和实践研究丛书”就是这些研究工作及其进展的系统总结,分成四册,分别为《土壤污染特征、过程与有效性》、《土壤污染毒性、基准与风险管理》、《重金属污染土壤的修复机制与技术发展》和《有机污染土壤的修复机制与技术发展》。希望该丛书的出版有助于全国各地土壤污染防治行动计划的设计与实施,有益于我国土壤污染与修复的创新研究和产业化发展。
《土壤污染特征、过程与有效性》为第一册,系统介绍了典型区域农田、菜地、果园、长期施肥定位试验站、污水污泥农用地、电子废旧产品拆解场地及周边、冶炼场地及周边、矿区及周边、石油开采场地及周边、化工场地及周边、地球化学高背景区等农用地和建设用地土壤污染特征,及其污染源解析方法,并分析了污染成因。同时,以镉、铜、锌、铅、砷、汞等重金属和多环芳烃、多氯联苯、酞酸酯、抗生素、二苯砷酸、二噁英等有机污染物为研究对象,阐明了其在土壤中的形态、吸附、分配、富集、迁移等特性、过程及预测模型。这些研究成果对认识区域土壤环境质量演变和制定土壤污染防控修复策略具有重要的科学价值和指导意义。
《土壤污染毒性、基准与风险管理》为第二册,系统介绍了土壤污染的生物毒性、风险评估和诊断指标等研究方法,阐明了土壤中重金属、有机污染物及重金属-有机复合污染物的生物毒性及其机制。以电子废旧产品拆解区、冶炼区、化工区等为典型案例,介绍了工业场地及周边土壤污染的生态风险、健康风险和环境迁移风险的评估与临界值制定方法,建立土壤环境信息系统和安全预警方法及指标体系。构建了基于风险削减—环境改善—成本降低(REC)模型的污染场地土壤修复决策支持系统,提出了基于驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)关联分析的土壤环境质量管理策略,以及土壤环境风险管理对策建议。这些研究成果对认清土壤污染风险、制定土壤环境标准和监管土壤环境质量具有重要的学术价值和实践指导意义。
《重金属污染土壤的修复机制与技术发展》为第三册,重点介绍了重金属的超积累植物吸取机制、高耐性植物根际稳定机制、配位诱导强化吸取机制、配位蒸发浓缩机制和物化稳定机制。并以镉、锌、铜等 污染农田土壤为例,系统介绍了修复植物的筛选与鉴定、耐性与积累、修复技术发展与 评估、田间示范应用与修复后植物安全处置与资源利用技术。同时介绍了重金属-有机复 合污染土壤的植物修复、蒸发修复及钝化修复技术发展,以及矿区尾矿基质改良与稳定 化修复技术发展。此外,还介绍了重金属污染土壤修复效果的生物学评估方法与指标, 提出了既不改变土壤肥力、又能净化土壤重金属污染的绿色植物修复新途径。这些研究 成果对发展重金属污染土壤的可持续修复原理与技术、推动土壤修复学和修复土壤学建设具有重要的理论和实践指导价值。
《有机污染土壤的修复机制与技术发展》为第四册,重点介绍了有机氯农药(滴滴涕)、持久性有机污染物(多氯联苯、多环芳烃)、石油(石油烃、油泥)、农膜(酞酸酯)及化学武器(二苯砷酸)等单一或复合污染土壤的修复机制与技术发展,包括低温等离子体氧化、光催化分解、络合蒸发浓缩、芬顿氧化、植物吸收、微生物降解、植物-微生物联合及物化-生物联合修复等研究进展。此外,还介绍了多孔炭、改性膨润土和纤维吸附材料等修复剂的研制及应用方面的新认识、新资源、新方法和新产品。提出了既能提高土壤肥力、又能净化土壤有机污染的豆科植物-根瘤菌共生联合生物修复新途径。这些研究成果对发展有机污染土壤的绿色可持续修复原理与技术、推动土壤修复学和修复土壤学建设具有重要的理论和实践指导价值。
丛书吸收了国家科技部“十五”“973”计划项目(2002CB410800)、“十二五”“863”计划重大项目(2012AA06A200),国家自然科学基金委杰出青年科学基金(40125005)、重点(40432005、41230858)、面上(49871042)及重大国际合作项目(40821140539),中国科学院“百人计划”项目(重金属污染土壤的评价与生物修复)、创新团队国际合作伙伴计划项目(CXTD-Z2005-4)、知识创新工程重要方向项目(KZCX2-YW-404)、环保部公益性行业科技专项项目(201009016)、江苏省攀登学者计划项目(BK2009016)等科研项目的部分研究成果,是在研究团队成员(包括博士后和研究生)的辛勤努力下共同完成的。
“土壤污染与修复理论和实践研究丛书”正是骆永明及其团队(包括博士后、研究生)近20 年来研究工作的系统总结。这是目前我国乃至全球土壤污染与修复研究领域的大作,既有先进的理论与方法,又有实用的技术与规范,还有田间实践经验与基准标准建议,为土壤科学进步与区域可持续发展做出了重大贡献。该丛书的出版,正逢国家“土壤污染防治行动计划”(“土十条”)颁布和各省(市、区)制定“土壤污染防治行动计划”实施方案之际。相信,该丛书可供全国土壤污染防治行动计划的实施借鉴,将推进我国土壤污染与修复的创新研究和产业化发展。
中国科学院院士、南京土壤研究所研究员
2016 年12 月于南京
(本文编辑:刘四旦)
地球为你而转!
欢迎关注:赛杰奥(sci_geo)
科学出版社地球科学订阅号