土壤污染修复原理与应用

我国土壤环境污染趋势尽管得到初步遏制，但其状况还相当严峻。土壤污染会恶化土壤环境质量，直接关系到农用地和建设用地质量、农产品安全、人居环境安全和生态安全。因而，土壤污染防治是事关老百姓能否吃得放心、住得安心和地表生物能否过得舒心的重要问题，也是生态环境保护与健康保障的重大需求。

我国农用地和建设用地土壤环境总体状况不容乐观，土壤中传统的重金属、有机物污染问题突出，土壤污染管控与修复治理工作刻不容缓。与此同时，土壤中出现了抗生素、微塑料、人工纳米颗粒等新污染物并呈现出多样化的特点，给土壤科学和环境科学等学科领域的科研人员带来了新的挑战。污染土壤的修复是当今土壤科学和环境科学的研究热点。我国污染土壤修复原理与技术在近十年得到了迅速发展，但总体上在修复理论与技术研究的广度和深度方面与欧美等发达国家尚有差距，包括土壤污染成因，复合污染机制，污染物多介质、多界面、多过程、迁移转化与管控修复，以及新污染物检测和新技术研发等方面。

为了促进土壤污染修复理论与技术的深入了解、深化发展和普及应用，笔者根据近几年的自身工作积累，结合查阅大量的国内外资料，经概括集成，综合归纳，撰写了本教材，旨在将科技成果、工程应用、实践经验等提供给从事土壤污染修复相关领域的教学、科研人员参考，希望对大家的工作有所帮助。

本教材共分为8章，第1章介绍土壤及土壤污染相关内容；第2章介绍国内外在土壤污染修复方面的政策、法规及标准；第3章介绍污染物在土壤中的迁移转化行为；第4～第6章分类介绍了重金属和有机物污染土壤修复技术及其工程应用；第7章总结了土壤新污染物及新型土壤修复技术；第8章总结了我国土壤污染修复领域存在的问题、土壤污染的绿色修复与管理、我国污染土壤修复商业模式，并展望了土壤修复行业的发展前景。本教材在书末列出了参考文献，供读者查阅。

本书由东南大学宋敏、南京工业大学徐海涛、中国科学院南京土壤研究所骆永明等编著，东南大学在读研究生李成明、林陈彬、周江、邓荣、孟凡跃、宋兵、赵炎等为本书的案例整理做了大量的工作。在编写过程中，参考了诸多国内外专家的研究成果，在此一并致以谢意。同时，本书的出版得到“东南大学校级规划教材”立项的支持和资助，诚致谢忱！

由于笔者水平及时间有限，书中难免存在疏漏或不足之处，敬请广大读者批评指正。

编著者

《土壤污染修复原理与应用》在系统介绍土壤污染现状、来源、特征及风险和土壤污染的相关法律法规及政策标准的基础上，着重阐述了污染物在土壤中的迁移转化、受重金属和有机物污染土壤的不同类型修复技术及工程应用现状，详细分析了现有修复技术所存在的问题与局限性，并展望了解决这些问题的方法途径与修复技术发展前景，为污染土壤修复提供了理论方法和技术指导。该教材还介绍了近年来全球关注的新污染物及新型修复技术，弥补了以往教材只介绍传统污染物及常规修复技术的不足；此外，还回顾了土壤修复的行业现状并展望了其发展趋势。

本书可作为土壤修复工程相关领域各专业本科生、研究生的教材，也可作为相关领域教学、科研人员、工程技术人员和管理人员的参考书。

《土壤污染修复原理与应用》在系统介绍土壤污染现状、来源、特征及风险和土壤污染的相关法律法规及政策标准的基础上，着重阐述了污染物在土壤中的迁移转化、受重金属和有机物污染土壤的不同类型修复技术及工程应用现状，详细分析了现有修复技术所存在的问题与局限性，并展望了解决这些问题的方法途径与修复技术发展前景，为污染土壤修复提供了理论方法和技术指导。该教材还介绍了近年来全球关注的新污染物及新型修复技术，弥补了以往教材只介绍传统污染物及常规修复技术的不足；此外，还回顾了土壤修复的行业现状并展望了其发展趋势。

本书可作为土壤修复工程相关领域各专业本科生、研究生的教材，也可作为相关领域教学、科研人员、工程技术人员和管理人员的参考书。

宋敏，工学博士，东南大学能源与环境学院教授、博导，主要从事土壤场地修复技术及材料的研发。2008年取得东南大学博士学位后留校任教，2011年晋升为副教授，2013年晋升为博导，2020年晋升为教授、博导。2013年、2018年作为访问学者、高级访问学者分别前往美国佐治亚理工大学、澳大利亚新南威尔士大学进行学术交流。

独立主持完成国家自然科学青年基金、国家自然科学基金面上项目、国家973子课题、国家重点研发计划专项、*博士点基金、省环保科研项目等国家/部省级和企业攻关课题科研项目30余项；作为主要技术骨干先后参与完成3项国家自然科学基金、2项国家863项目、1项国际合作项目、2项*博士点基金、6项省级科研课题等。

以一作者或通讯作者身份在SCI收录论文40余篇，申报国家发明专利30余件，已获发明专利授权20件，实用新型专利授权2件。工作期间曾获多项荣誉奖励：2019年荣获江苏省杰出青年基金；2019年荣获江苏省科技进步三等奖（排2）；2018年入选江苏省“六大人才高峰”高层次人才；2017年荣获“*高等学校科学研究优 秀成果奖”科技进步二等奖（排5）；2013年荣获“霍英东优 秀青年教师基金资助”；2012年入选“*新世纪优 秀人才支持计划”；2012年入选江苏省高校“青蓝工程”优 秀青年教师资助计划等多项荣誉。

第1章绪论1

1.1土壤1

1.1.1土壤的概念1

1.1.2土壤组成1

1.1.3土壤性质8

1.1.4土壤环境质量及其功能17

1.2土壤污染18

1.2.1土壤污染的概念和特征18

1.2.2土壤污染物类型19

1.2.3土壤污染物来源20

1.2.4我国土壤污染现状21

1.3土壤污染调查及风险评估24

1.3.1土壤污染调查24

1.3.2土壤污染风险评估与管理27

1.4土壤修复技术36

1.4.1土壤修复技术概述36

1.4.2土壤修复技术类型37

思考题38

第2章土壤污染法律法规与标准40

2.1土壤污染法律法规40

2.1.1国外土壤污染防治法律法规40

2.1.2我国土壤污染防治发展进程44

2.1.3我国土壤污染防治工作的不足46

2.1.4我国现行土壤污染防治政策与法律法规48

2.2土壤环境质量标准概况53

2.2.1国外土壤环境质量标准53

2.2.2我国土壤环境质量标准与技术导则59

思考题73

第3章土壤中污染物的迁移转化74

3.1污染物在土壤中的形态与分布74

3.1.1土壤中重金属的形态分类74

3.1.2土壤中典型重金属的形态与分布76

3.1.3土壤中有机污染物的形态与分布79

3.1.4土壤中典型有机污染物的形态与分布79

3.2污染物在土壤中的迁移81

3.2.1概述81

3.2.2土壤污染物的运移机理83

3.2.3土壤污染物的迁移模型87

3.2.4土壤中重金属的迁移93

3.2.5土壤中有机污染物的迁移94

3.3污染物在土壤中的转化95

3.3.1基本概述95

3.3.2土壤中重金属的转化95

3.3.3土壤中有机污染物的转化96

3.4土壤环境因子对污染物迁移转化的影响97

3.4.1影响土壤中重金属迁移转化的因素97

3.4.2影响土壤中有机污染物迁移转化的因素99

3.5典型污染物在土壤中的迁移转化102

3.5.1土壤中典型重金属的迁移转化102

3.5.2土壤中典型有机污染物的迁移转化104

思考题106

第4章重金属污染土壤修复技术107

4.1概述107

4.2物理修复技术110

4.2.1置换技术110

4.2.2表面覆盖技术110

4.2.3物理分离技术111

4.2.4固化/稳定化技术114

4.2.5热脱附技术116

4.2.6电动修复技术120

4.2.7玻璃化技术124

4.2.8冷冻修复技术125

4.3化学修复技术126

4.3.1淋洗技术126

4.3.2化学萃取技术128

4.3.3化学改良技术129

4.3.4化学氧化/还原技术130

4.4生物修复技术131

4.4.1植物修复132

4.4.2微生物修复137

4.4.3动物修复141

4.5联合修复技术141

4.5.1植物联合修复141

4.5.2物理化学联合修复143

4.5.3电动联合修复143

思考题143

第5章有机污染土壤修复技术145

5.1概述145

5.2物理修复技术145

5.2.1置换技术146

5.2.2气相抽提技术146

5.2.3电动修复技术150

5.2.4热脱附技术152

5.3化学修复技术153

5.3.1化学氧化技术154

5.3.2焚烧技术156

5.3.3光催化降解技术157

5.3.4溶剂萃取技术158

5.3.5水泥窑协同处置技术160

5.3.6土壤淋洗技术161

5.4植物修复技术164

5.4.1根际降解165

5.4.2植物降解167

5.4.3植物挥发167

5.4.4植物提取167

5.5微生物修复技术167

5.5.1生物刺激168

5.5.2生物通风169

5.5.3生物强化169

5.5.4生物耕作170

5.5.5生物堆肥170

5.5.6微生物共代谢172

思考题173

第6章土壤修复工程175

6.1修复工程实施的特点175

6.2修复工程实施流程与工作内容176

6.2.1实施流程176

6.2.2工作内容177

6.3重金属土壤修复技术应用案例简介189

6.3.1固化/稳定化技术189

6.3.2化学还原稳定化技术193

6.3.3植物提取技术196

6.3.4联合修复技术197

6.4有机污染土壤修复案例简介199

6.4.1化学氧化技术199

6.4.2气相抽提技术205

6.4.3淋洗技术205

6.4.4热脱附技术206

6.4.5联合修复技术207

思考题210

第7章土壤新污染物及新型修复技术211

7.1新污染物211

7.1.1农药212

7.1.2药品和个人护理产品215

7.1.3内分泌干扰物218

7.1.4微塑料220

7.2新型修复技术222

7.2.1纳米技术222

7.2.2超声波技术228

7.2.3基于过硫酸盐的高级氧化技术231

7.2.4低温等离子体技术234

7.2.5电动耦合技术239

7.2.6生物电化学技术248

7.2.7生物炭技术252

思考题255

第8章总结与展望256

8.1我国土壤修复行业面临的主要问题256

8.2土壤污染的绿色修复与管理257

8.2.1推动我国污染土壤绿色可持续修复的必要性257

8.2.2土壤污染的绿色修复与管理258

8.3我国污染土壤修复商业模式259

8.4土壤修复行业展望260

思考题261

参考文献262

《土壤污染修复原理与应用》在系统介绍土壤污染现状、来源、特征及风险和土壤污染的相关法律法规及政策标准的基础上，着重阐述了污染物在土壤中的迁移转化、受重金属和有机物污染土壤的不同类型修复技术及工程应用现状，详细分析了现有修复技术所存在的问题与局限性，并展望了解决这些问题的方法途径与修复技术发展前景，为污染土壤修复提供了理论方法和技术指导。该教材还介绍了近年来全球关注的新污染物及新型修复技术，弥补了以往教材只介绍传统污染物及常规修复技术的不足；此外，还回顾了土壤修复的行业现状并展望了其发展趋势。

本书可作为土壤修复工程相关领域各专业本科生、研究生的教材，也可作为相关领域教学、科研人员、工程技术人员和管理人员的参考书。

宋敏，工学博士，东南大学能源与环境学院教授、博导，主要从事土壤场地修复技术及材料的研发。2008年取得东南大学博士学位后留校任教，2011年晋升为副教授，2013年晋升为博导，2020年晋升为教授、博导。2013年、2018年作为访问学者、高级访问学者分别前往美国佐治亚理工大学、澳大利亚新南威尔士大学进行学术交流。

独立主持完成国家自然科学青年基金、国家自然科学基金面上项目、国家973子课题、国家重点研发计划专项、*博士点基金、省环保科研项目等国家/部省级和企业攻关课题科研项目30余项；作为主要技术骨干先后参与完成3项国家自然科学基金、2项国家863项目、1项国际合作项目、2项*博士点基金、6项省级科研课题等。

以一作者或通讯作者身份在SCI收录论文40余篇，申报国家发明专利30余件，已获发明专利授权20件，实用新型专利授权2件。工作期间曾获多项荣誉奖励：2019年荣获江苏省杰出青年基金；2019年荣获江苏省科技进步三等奖（排2）；2018年入选江苏省“六大人才高峰”高层次人才；2017年荣获“*高等学校科学研究优 秀成果奖”科技进步二等奖（排5）；2013年荣获“霍英东优 秀青年教师基金资助”；2012年入选“*新世纪优 秀人才支持计划”；2012年入选江苏省高校“青蓝工程”优 秀青年教师资助计划等多项荣誉。