土壤是人類生產活動的重要物質基礎，是不可缺少、難以再生的自然資源，其管理使用的好壞直接決定著農業生產的成敗和人類文明的興衰。近40年來，隨著社會經濟的高速發展和高強度的人類活動，土壤受污染面積不斷擴大，危害越來越嚴重，影響到實現可持續發展的戰略目標。
現代農業改變了自然界原有狀況，為追求高產優質，導致化肥和農藥大量使用，使土壤污染成為全球性的主要環境問題之一。此外，工業生產、石油開采、交通運輸、畜禽養殖及居民生活等工農業生產生活過程中也會排出大量污染物，如多環芳烴、多氯聯苯及重金屬等，使土壤污染進一步加劇。
我國現有耕地約1.3億hm2，其中約0.2億hm2耕地受到不同程度的污染，由土壤污染導致的農產品的生態安全問題已不容忽視。由于土壤對環境污染具有匯的作用，土壤中有毒有害化學物質通過大氣和水體傳遞，已危及人類和動物的生存繁衍與生命安全，土壤污染已成為全球性的主要環境問題之一，引起了世界各國的高度重視。因此，開展污染土壤修復活動，對阻斷污染物進入食物鏈，防止對人體健康造成危害，實現社會經濟可持續發展是非常重要的。基于此，本文就目前的污染土壤修復技術進行詳細綜述，以期為土壤污染修復研究提供一些參考。
1污染土壤的修復研究及其發展
污染土壤修復是指利用物理、化學或生物的方法，轉移、吸收、降解和轉化土壤中的污染物，使其濃度降低到可接受的水平，或將有毒有害污染物轉化為無害物質的過程。污染土壤修復的研究起步于20世紀70年代后期，在過去的將近40年的時間里，歐、美、日、澳等國制定了大量的土壤修復計劃，并投資研究了大量土壤修復技術與設備，積累了豐富的現場修復技術與工程應用經驗，成立了許多土壤修復公司和網絡組織，使土壤修復技術得到了迅猛發展。
我國的污染土壤修復研究起步較晚，在“十五”期間才得到重視，隨后列入國家高技術研究規劃發展計劃，但研發水平和應用經驗與美、英等發達國家存在很大差距。近年來，科學技術部、國家自然科學基金委、環境保護部等部門有計劃地部署了一些土壤修復研究項目和專題，有力促進和帶動了土壤污染控制與土壤修復科學技術的研究與發展。期間，以土壤修復為主題的一系列學術活動也為我國污染土壤修復技術的研究和發展起到了引領和推動作用，土壤修復理論與技術成為土壤科學、環境科學領域研究的新內容。
2污染土壤修復技術
根據修復原理的不同，污染土壤修復可分為物理修復、化學修復和生物修復3種類型。目前，污染土壤修復技術研究和應用已經比較廣泛，包括冶金及化工等污染場地修復、農田污染土壤修復、礦區污染修復及油田污染等的修復，由于不同污染的土壤類型和性質的不同，使用的修復手段也不完全相同，并出現了一些修復技術手段的交叉融合使用。
2.1污染土壤物理修復技術
物理修復是指通過各種物理過程將污染物從污染土壤中去除或分離的技術。其中熱處理技術是應用于場地土壤有機物污染去除的主要物理修復技術，常用的包括土壤蒸氣浸提、微波加熱、熱脫附等技術。
2.1.1熱脫附技術
熱脫附技術是指通過直接或間接的熱交換，加熱土壤中有機污染組分到足夠高的溫度，使其蒸發并與土壤介質相分離的過程。熱脫附技術具有污染物處理范圍寬、設備可移動、修復后土壤可再利用等優點，特別是對PCBs等含氯有機污染物，非氧化燃燒的處理方式可以顯著減少二噁英的生成。目前，歐美國家已將土壤熱脫附技術工程化，廣泛應用于高濃度污染場地的有機物污染土壤的離位或原位修復，但是諸如相關設備價格昂貴、脫附時間過長、處理成本過高等問題尚未得到很好解決，限制了熱脫附技術在持久性有機物污染土壤修復中的應用。
2.1.2土壤蒸氣浸提技術
土壤蒸氣浸提技術是能有效去除土壤中揮發性有機污染物（VOCs）的一種原位修復技術。該技術是將新鮮空氣通過注射井注入污染區域，利用真空泵產生負壓，空氣流經污染區域時，解吸并夾帶土壤孔隙中的VOCs經由抽取井流回地上；抽取出的氣體在地上經過活性炭吸附法以及生物處理法等凈化處理，可排放到大氣中或重新注入地下循環使用。該方法具有成本低、可操作性強、可采用標準設備、處理有機物的范圍寬、不破壞土壤結構和不引起二次污染等優點。應用該方法可使苯系物等輕組分石油烴類污染物的去除率達90%。
2.1.3超聲/微波加熱技術
超聲/微波加熱技術是利用超聲空化現象所產生的機械效應、熱效應和化學效應對污染物進行物理解吸、絮凝沉淀和化學氧化作用，從而使污染物從土壤顆粒上解吸，并在液相中被氧化降解成CO2和H2O或環境易降解的小分子化合。Song等研究表明，超聲波不僅能對土壤有機污染物進行物理解吸，還能通過氧化作用將有機污染物徹底清除。張文等用超聲波凈化石油污染土壤，結果表明，超聲波技術可有效修復石油污染土壤。
2.2污染土壤化學修復技術
污染土壤的化學修復技術發展較早，主要有土壤固化—穩定化技術、淋洗技術、氧化—還原技術、光催化降解技術和電動力學修復技術等。
2.2.1固定/穩定化技術
固定/穩定化技術是指將污染物固定在土壤中，使其長期處于穩定狀態，防止或降低污染土壤釋放有害化學物質的修復技術。該技術通過將特殊添加劑與污染土壤相混合，利用化學、物理或熱力學過程來降低污染物的物理、化學溶解性或在環境中的活潑性。該處理技術的費用比較低廉，對一些非敏感區的污染土壤可大大降低場地污染治理成本。常用的固化/穩定劑有飛灰、石灰、瀝青和硅酸鹽水泥等，其中水泥應用最為廣泛，國際上已有利用水泥固化/穩定化處理有機與無機污染土壤的報道。
固定/穩定化技術可以處理多種復雜金屬廢棄物，形成的固體毒性低，穩定性強，處置費用也較低，但其所需的儀器設備較多，如螺旋轉井、混合設備、集塵系統等。另外，污染物埋藏深度、土壤PH值和有機質含量等都會在一定程度上影響該技術的應用及有效性的發揮。
固化/穩定化技術在美國處理各類污染物已有40多年的歷史，有30%已完成的美國超級資助項目是用于污染源控制的，平均運行時間約為1個月，比其他修復技術（如土壤蒸氣提取、堆肥等）的運行時間短許多。固化/穩定化技術也應用于我國部分重金屬污染土壤和鉻渣清理后的堆場的修復，獲得了較好效果。
2.2.2淋洗/浸提技術
淋洗/浸提是將水或含有沖洗助劑的水溶液、酸/堿溶液、絡合劑或表面活性劑等淋洗劑注入到污染土壤或沉積物中，洗脫土壤中的污染物的過程。淋洗的廢水經處理后達標排放，處理后的土壤可以再安全利用。這種離位修復技術在多個國家已被工程化應用于修復重金屬污染或多污染物混合污染介質的處理。
同其他修復技術相比，淋洗/浸提技術的優勢在于其可用來處理難以從土壤中去除的有機污染物，如PCBs、油脂類等易于吸附或黏附在土壤中的物質，溶劑浸提技術可輕易去除該類土壤污染物。該技術用水較多，修復場地要求靠近水源，需要處理廢水而增加成本。研發高效、專性的表面增溶劑、提高修復效率，降低設備與污水處理費用、防止二次污染等是該技術領域重要的研究課題。
2.2.3化學氧化—還原技術
化學氧化—還原技術是通過向土壤中投加化學氧化劑（Fenton試劑、臭氧、H2O2、KMnO4等）或還原劑（SO2、FeO、氣態H2S等），使其與污染物發生化學反應來實現凈化土壤的目的。化學氧化法可用于土壤和地下水同時被有機污染物污染的修復。
運用化學還原法修復對還原作用敏感的有機污染物是當前研究的熱點。例如，納米級粉末零價鐵的強脫氯作用已被接受和運用于土壤與地下水的修復。但是，目前零價鐵還原脫氯降解含氯有機化合物技術的應用還存在諸如鐵表面活性的鈍化、被土壤吸附產生聚合失效等問題，需要開發新的催化劑和表面激活技術。
2.2.4光催化降解技術
土壤光催化降解技術是一項新興的深度土壤氧化修復技術，可應用于農藥等有機污染物污染土壤的修復。土壤質地、粒徑、氧化鐵含量、土壤水分、土壤PH值和土壤厚度等對光催化氧化有機污染物有明顯的影響，如高孔隙度的土壤中污染物遷移速率快，黏粒含量越低，光解越快；土壤中氧化鐵對有機物光解起著重要調控作用。
2.2.5電動力學修復技術
電動力學修復是通過電化學和電動力學的復合作用（電滲、電遷移和電泳等）驅動污染物富集到電極區，再進行集中處理或分離的過程。即通過在污染土壤兩側施加直流電壓形成電場梯度，土壤中污染物質在電場作用下通過電遷移、電滲流或電泳的方式被帶到電極兩端從而修復污染土壤。目前，電動修復技術已進入現場修復應用階段，我國也先后開展了菲和五氯酚等有機污染土壤的電動修復技術研究。
電動修復速度較快、成本較低，特別適用于小范圍的粘質的可溶性有機物污染土壤的修復，其不需要化學藥劑的投入，修復過程對環境幾乎沒有任何負面影響，與其他技術相比，電動修復技術也更容易為大眾所接受。但電動修復技術對電荷缺乏的非極性有機污染物去除效果不好，對于不溶性有機污染物，需要化學增溶，易產生二次污染。
2.3污染土壤生物修復技術
生物修復技術研究開始于20世紀80年代中期，到20世紀90年代有了成功應用的實例。廣義的污染土壤生物修復技術是指利用土壤中的各種生物（包括植物、動物和微生物）吸收、降解和轉化土壤中的污染物，使污染物含量降低到可接受的水平或將有毒有害的污染物轉化為無害物質的過程。根據污染土壤生物修復主體的不同，分為微生物修復、植物修復和動物修復3種，其中以微生物修復與植物修復應用最為廣泛。
狹義的污染土壤生物修復是指微生物修復，即利用土壤微生物將有機污染物作為碳源和能源，將土壤中有害的有機污染物降解為無害的無機物（CO2和H2O）或其他無害物質的過程。
生物修復技術近幾年發展非常迅速，不僅較物理、化學方法經濟，同時也不易產生二次污染，適于大面積污染土壤的修復。同時由于其具有低耗、高效、環境安全、純生態過程的顯著優點，已成為土壤環境保護技術的最活躍的領域。
2.3.1植物修復技術
植物修復技術是指利用植物忍耐和超量積累某種或某些化學元素的功能，或利用植物及其根際微生物體系將污染物降解轉化為無毒物質的特性，通過植物在生長過程中對環境中的金屬元素、有機污染物以及放射性物質等的吸收、降解、過濾和固定等功能來凈化環境污染的技術。包括利用植物超積累功能的植物吸取修復、利用植物根系控制污染擴散和恢復生態功能的植物穩定修復、利用植物代謝功能的植物降解修復、利用植物轉化功能的植物揮發修復、利用植物根系吸附的植物過濾修復等技術。
可被植物修復的污染物有重金屬、農藥、石油、持久性有機污染物、炸藥和放射性核素等。其中，污染土壤的植物吸取修復技術在國內外都得到了廣泛研究，已經應用于砷、鎘、銅、鋅、鎳、鉛等重金屬以及與多環芳烴復合污染土壤的研究與修復，并發展出包括絡合誘導強化修復、不同植物套作聯合修復、修復后植物處理處置的成套集成技術。該技術應用的關鍵在于篩選具有高產和高去污能力的植物，摸清植物對土壤條件和生態環境的適應性。
污染土壤的植物修復技術與其他修復技術相比，有著許多優點，如技術成本低、對環境影響小、能使地表長期穩定、可在清除土壤污染的同時清除污染土壤周圍的大氣和水體中的污染物，從而有利于改善生態環境。
2.3.2微生物修復技術
微生物修復是指利用天然存在的或篩選培養的功能微生物群（土著微生物、外源微生物和基因工程菌），并在人為優化的適宜環境條件下，促進或強化微生物代謝功能，從而達到降低有毒污染物活性或降解成無毒物質以修復受污染土壤的修復技術。另外，微生物也可通過改變土壤環境的理化特征降低有機污染物的有效性，從而間接起到修復污染土壤的作用。通常一種微生物能降解多種有機污染物，如假單胞桿菌降解DDT、艾氏劑、毒殺酚和敵敵畏等。因此，微生物已成為污染土壤生物修復技術的重要組成部分和生力軍。
目前，微生物修復研究工作主要體現在篩選和馴化特異性高效降解微生物菌株，提高功能微生物在土壤中的活性、壽命和安全性，以及修復過程參數的優化和養分、溫度、濕度等關鍵因子的調控等方面。如：劉憲華等用分離篩選出的假單胞菌AEBL3降解呋喃丹，結果發現未加菌土壤呋喃丹在0—7cm土層中含量達90mg/kg，加菌土壤呋喃丹含量為48mg/kg，降解率達96.4%。
當前，微生物修復有機污染物的研究已進入基因水平，通過基因重組、構建基因工程菌來提高微生物降解有機污染物的能力。在我國，已構建了有機污染物高效降解菌篩選技術、微生物修復制劑制備技術和有機污染物殘留微生物降解田間應用技術。蔣建東等通過同源重組法構建多功能農藥降解基因工程菌CD-mps和CDs-2mpd，在1~24小時內便可迅速降解甲基對硫磷（MP），呋喃丹也可在30小時內被完全降解。
2.3.3動物修復技術
近幾十年來，微生物修復和植物修復污染土壤已經有了長足的發展，但動物修復污染土壤的研究相對很少。動物修復是指通過土壤動物群的直接（吸收、轉化和分解）或間接作用（改善土壤理化性質、提高土壤肥力、促進植物和微生物的生長）而修復土壤污染的過程。
土壤中的一些大型土生動物，如蚯蚓和某些鼠類，能吸收或富集土壤中的污染物，并通過自身的代謝作用，把部分污染物分解為低毒或無毒產物。此外，土壤中豐富的小型動物種群，如線蟲綱、彈尾類、稗螨屬、蜈蚣目、蜘蛛目、土蜂科等，均對土壤中的污染物有一定的吸收和富集作用，可以從土壤中帶走部分污染物。
寇永綱等通過研究污染土壤不同鉛濃度梯度下，蚯蚓在培養期內對鉛的富集量，結果表明，蚯蚓對鉛有較強的富集作用，且隨鉛濃度的增加蚯蚓體內的鉛含量也增加；蚯蚓培養期內吸收鉛量與鉛濃度梯度表現出極顯著相關性。Zhou等研究發現食細菌線蟲與土壤微生物相互作用可以促進污染土壤中撲草凈的降解。但關于土壤微型動物在污染土壤修復方面卻少有研究，今后還需進一步加強對土壤微型動物在污染土壤修復中作用的研究。
2.4污染土壤聯合修復技術
協同兩種或兩種以上修復方法，形成聯合修復技術，不僅可以提高單一污染土壤的修復速率與效率，而且可以克服單項修復技術的局限，實現對多種污染物的復合污染土壤的修復，成為土壤修復技術的重要研究內容。
2.4.1物理—化學聯合修復技術
土壤物理—化學聯合修復技術是適用于污染土壤離位處理的修復技術。例如，利用環己烷和乙醇將污染土壤中的多環芳烴提取出來后進行光催化降解，利用Pd/Rh支持的催化—熱脫附聯合技術或微波熱解—活性炭吸附技術修復多氯聯苯污染土壤；電動力學—芬頓聯合技術用來去除污染黏土礦物中的菲；利用光調節的TiO2催化修復農藥污染土壤等。溶劑萃取—光降解聯合修復技術是利用有機溶劑或表面活性劑提取有機污染物后進行光解的物理—化學聯合修復新技術。
2.4.2微生物/動物—植物聯合修復技術
微生物（細菌、真菌）—植物、動物（如蚯蚓、線蟲）—植物聯合修復是土壤生物修復技術研究的新內容。研究表明，種植紫花苜蓿和土壤微生物互作可大幅度降低土壤中多氯聯苯濃度；根瘤菌和菌根真菌雙接種能強化紫花苜蓿對多氯聯苯的修復作用；接種食細菌線蟲可以促進污染土壤撲草凈的去除。利用能促進植物生長的根際細菌或真菌，發展植物—降解菌群協同修復、動物—微生物協同修復及其根際強化技術，促進有機污染物的吸收、代謝和降解是生物聯合修復技術新的研究方向。
2.4.3化學/物化—生物聯合修復技術
發揮化學或物理化學修復的快速優勢，結合非破壞性的生物修復特點，發展基于化學—生物修復的聯合修復技術，是最具應用潛力的污染土壤修復方法之一。
化學淋洗—生物聯合修復是基于化學淋溶劑作用，通過增加污染物的生物可利用性來提高生物修復效率；利用有機絡合劑的配位溶出，增加土壤溶液中重金屬濃度，提高植物有效性，從而實現強化誘導植物吸取修復；化學預氧化—生物降解和臭氧氧化—生物降解等聯合技術已經應用于污染土壤中多環芳烴的修復；電動力學—微生物修復技術可以克服單獨的電動修復或生物修復技術的缺點，在不破壞土壤質量的前提下，加快污染土壤修復進程；硫氧化細菌與電動綜合修復技術用于強化污染土壤中銅的去除；應用光降解—生物聯合修復技術可以提高石油中pahs污染物的去除效率。
3問題與展望
污染土壤的修復治理是一個綜合的復雜過程，涉及眾多因素，單一的修復技術必然受到制約，影響修復效果。由于不同污染物本身的特性、污染場地的環境條件、各種修復技術都有一定的適用范圍、各個修復技術之間缺乏交融性等，導致不管是物理的、化學的，還是生物的修復方法與技術都不能完全修復某種污染，一種修復方法也不能修復所有種類的污染物，到目前為止還沒有一種通用可行的污染土壤修復方法。
基于此，今后污染土壤修復的研究可在如下幾個方面開展：
（1）植物修復技術。從植物的生理、栽培、遺傳的角度進行研究，篩選能超量積累污染物的植物；改善植物吸收性能，發掘高效污染修復植物；開展植物修復的機理研究，探索有效修復污染環境的植物修復技術；應用分子生物學和基因工程技術，鑒定和克隆抵抗重金屬或降解有機污染物的植物基因，通過轉基因技術創造一批新的植物品種，培育轉基因植物，從而構建出高效去除污染物的植物；其他，如污染物在植物體系中的遷移轉化規律、植物—微生物體系的作用規律、植物物種的搭配、工程設計規范及工程治理標準等，也是使植物修復技術最優化的重要研究。
（2）微生物修復技術。運用分子生物學、遺傳學和基因工程等新理論、新技術分離和選育高效降解菌，培育基因工程菌，增強它們對污染物的降解能力，是提高土壤微生物修復效果的研究熱點；通過工程化措施，利用土著、外源微生物或基因工程菌進行污染土壤的生物修復；基于微生物的復合修復：微生物—土壤物理改良、微生物—化學活化、微生物—動物、微生物—植物、甚至于微生物—植物—動物等多生命體的系統組合研究。
（3）酶學修復技術。利用已經分離篩選出來的具有特定降解功能的微生物、植物，通過發酵工程及酶工程手段，提取、分離純化相關酶類及酶系，制成酶制劑或生產固定化酶，用于有機污染場地的修復。
（4）生態修復技術。從生態學角度出發，修復土壤污染的同時，維護正常的生態系統結構和功能，實現綠色意義的污染土壤修復。在修復污染土壤時，必須盡量考慮工程實施給環境帶來的影響，阻止次生污染的發生，或防止次生有害效應的產生。污染土壤生態修復研究的重點在于超積累植物和高效降解微生物的篩選及合理搭配、修復機理的探索和基于植物與微生物聯合修復的根際圈效應、以廣義生物修復為核心的聯合修復以及修復強化措施。可以預見，污染土壤的生態修復將成為解決土壤污染問題的根本技術。
（5）復合污染修復技術及綜合修復技術。一方面，由于土壤復合污染的普遍性、復雜性和特殊性，復合污染土壤的修復不可能單獨依靠一種修復措施就能徹底解決，往往需要多途徑、多方式的修復手段，可以將多種方法融合起來構成一個復合污染修復技術體系，以發揮各自優勢，摒棄各自缺點；另一方面，即使是單一污染土壤，也必須綜合考慮各種因素，采用多種修復技術結合，形成適應于現場污染土壤狀況及條件、集多種方法優點于一體的綜合修復技術，以達到徹底修復污染土壤的目的。
