中国环境科学研究院
中央级公益性科研院所基本科研业务专项
申 请 书
( 格 式 )
专项名称：企业搬迁后土壤重金属污染生态恢复技术研究
专项类别：□ 重点项目 √ 一般项目 □探索项目
项目编号：
申请者姓名： 肖能文 电话所在部门：中国环境科学研究院生态所
电子邮件：xiaonw@163.com
申请日期：2007-10-15
中国环境科学研究院制
2007 年 10 月15 日
填 报 说 明
一、中央级公益性科研院所基本科研业务专项（以下简称基本科研业务专项）申请书为A4开本，于左侧装订成册，各栏空间不够时，请自行加页。
二、字体仿宋四号，行间距适中。
三、应依据财政部、科技部发布的相关财务管理规定和标准编制专项经费预算和说明。原则上专项经费不能外拨，确需外拨的，应在预算编制中单独进行详细说明。
四、申请者所在部门指所、中心等。
五、 项目编号由科技处统一编制。
一、简表
专项名称 中央级公益性科研院所基本科研业务专项 专项类别 □ 重点项目 √一般项目 □探索项目 申请金额 28 万元 起止年月 2008年 1 月 — 2009 年 12 月 申
请
者 姓 名 肖能文 性别 男 出生年月 1973 年 04 月 职 称 副研究员 学位 博士 所在部门 生态所 研究领域 生态恢复 Email xiaonw@163.com 电 话 课题组主要成员 姓名 出生年月 职称 工作单位 分工 每年工
作时间（月） 签字 肖能文 1973.04 副研究员 生态所 总体设计、技术集成 10 研究员 生态所 单元修复技术 7 助理研究员 生态所 单元修复技术 7 助理研究员 生态所 单元修复技术 6 助理研究员 生态所 植物修复 3 研究内容和意义 摘 要（限300字以内） 本研究以城市企业搬迁后场地为研究区，参考场地重金属污染空间分布模式，针对各种代表类型的重金属污染土壤，研究开发出各种重金属污染土壤治理与修复实用单元技术。同时针对典型工业重金属污染场地，将治理与修复实用单元技术进行系统集成，开发出有代表性的典型实用集成技术。本项目的实施将解决我国工业污染场地环境整治面临的关键技术、综合处理技术体系和典型场地治理工程示范空缺的重大问题，也将服务于我国工业污染场地环境整治技术法规体系的初步建立。项目的实施将为我院提供一个生态恢复学科稳定的研究团队，并提升我院生态恢复学科持续发展能力。 预期成果 限200字 (1) 针对各种代表类型的重金属污染土壤，应用较为成熟的单元基础科技，研究开发出各种重金属污染土壤治理与修复实用单元技术。(2) 将治理与修复实用单元技术进行系统集成，开发出有代表性的典型实用集成技术，达到可直接适用于典型场地的综合治理与修复工程项目。(3) 预期在国际或国内核心学术期刊上发表论文1-2篇；
二、申请专项的意义
（包括与所属学科发展（或多个学科交叉发展）和提升我院持续发展能力的关系；或对所属学科占领国际科技发展前沿、实现科学技术创新的意义；或相关研究面向国民经济和社会发展需求的重要公益性服务意义；或服务于总局重点工作的意义；对国内外研究现状的简要分析，须附主要参考文献及出处）
研究意义
在产业结构、城市规划布局调整中，国内位于城市市区的大中型工业企业多数都经过重组、转换经营机制，迁出或规划迁出。由于历史原因，工业场地长时期在没有足够安全防护情况下使用，许多工厂搬迁后形成了工业污染场地。主要的污染类型为重金属污染和有机污染，其中一大部分为重金属污染场地。许多企业搬迁后，其污染的土地未经治理无法开发利用而闲置，随着刮风扬尘将污染物夹带进入大气，自然降雨造成雨水渗入土壤淋溶污染物不断进入下层土壤和地下水，造成污染物持续迁移扩散，环境风险不断增大，成为一些历史遗留的环境问题。污染场地本身无疑是宝贵的土地资源，一般都有较大的占地面积。在形成污染扩散环境风险的同时，因其闲置浪费使土地价值无法实现，环境效益损失的同时，在经济、社会效益上也造成直接的损失。
对污染场地实施综合治理工程，是根本避免场地污染扩散、控制和减少场地及周边区域的环境风险的有效举措；同时，恢复原污染场地的土地使用功能，使土地资源又能充分发挥其应有的效能。目前为止，国内大面积、重污染场地的土壤、地下水体治理和修复还没有成熟的范例，相应治理实用技术的研究、实验和工程化实践不足，污染场地的环境治理技术法规也存在较大的空缺。
本项目提出的研究内容是我国环境领域所急需的。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》确定环境领域为11个国民经济和社会发展的重点领域之一，中央财政设立公益性行业科研专项经费支持开展公益性行业科研工作。国家环保总局结合落实《国家环境保护“十一五”科技发展规划》，围绕《规划纲要》重点领域和优先主题，在中央财政环境保护公益性行业科研专项经费的支持下，组织开展本行业应急性、培育性、基础性科研工作，以实现提高环保科技整体水平、保障我国国家环境安全的目标。行业实用技术的研究开发是其中重要内容之一。本项目是针对工业重金属污染场地的综合治理提出的，属于国内目前急需的环境保护行业实用技术的研究开发。 本项目立项的目的是进行重金属污染场地治理与修复实用单元技术研究开发，根据典型污染场地特征进行各单元技术的优化集成，为建立系统的重金属污染场地治理与修复技术体系提供技术支持。项目的实施将解决我国工业污染场地环境整治面临的关键技术、综合处理技术体系和典型场地治理工程示范空缺的重大问题，为国内各地将要开展的工业污染场地环境整治工程提供实用的成套技术；同时项目实施取得的成果，也将服务于我国工业污染场地环境整治技术法规体系的初步建立。
项目的研究成果首先可有针对性地应用于各地染土壤综合治理与修复工程；应用本项目总结的研究方法、研究技术路线和治理工程技术示范的模式，可在国内全面开展的工业污染场地的治理修复进程中发挥领军示范的作用。项目的实施将为我院在生态恢复学科的发展提供一个稳定的研究团队，为发展我院在生态恢复学科的研究和提升我院持续发展能力有重要作用。
2．国内外研究现状
工业化是推动城市化发展的主要动力之一，然而，随着城市化发展，人们越来越意识到镶嵌于城市中的许多工业企业是影响城市环境质量的重要污染源，并成为影响城市生态系统健康运行的重要生态破坏区。为此，许多城市已开始把一些影响城市生态环境的工业企业陆续迁出城市重要生态功能区，如北京“十五”期间已有百余家工厂陆续迁出市区，“十一五”期间仍将进一步加大产业结构调整力度，如首钢等上个世纪五六十年代建设的重污染企业陆续停产或搬迁。城市土壤是城市生态环境的重要组成部分，也是城市环境污染的一个重要汇，对城市的可持续发展有着重要意义。这些企业停产搬迁后的场地土壤是否受到污染、有哪些生态风险？如果被污染了又怎样修复？已经成为公众密切关注的问题，也成为未来城市发展无法避开的一个“门槛”。
重金属是城市土壤一个重要污染源（张磊等，2004），由于其毒性较大，易致癌、致畸变，且难以被自然界降解分化，其产生的生态风险尤为严重（张甘霖等，2003）。研究证实：工业“三废”排放、矿物加工和冶炼、电镀、塑料、电池、化工等行业是主要的重金属污染源（吴新民等，2003）。在城市已经搬迁和即将搬迁的污染企业中，含有许多冶炼、塑料和化工企业，理论上说，这些企业最易造成工厂及周边大面积土壤重金属污染，尤其值得关注 的是，象即将搬迁的首钢等大型钢铁厂，不但占地面积大，且位于人口和商业比较集中的市区，企业搬迁后的重金属污染不但影响范围大，而且易给城市生态环境和人体身体健康将造成巨大威胁（Mielke et al., 1999; Kelly et al., 1996）。如何合理的修复重金属的污染不仅为城市生态环境建设、城市化与生态安全提供保障，而且加快城市生态建设与环境保护、提高城市环境品质。
城市土壤中的重金属可通过直接吸入、食物链等途径直接影响人体健康(管东生等，2001)，并通过对生物、水体等影响城市生态环境质量（Abrahams，2002）。现有的城市土壤重金属污染修复方法主要有化学固定、植物修复、电动修复等技术。化学固定法是通过向城市土壤中加入不同形式改良剂（如磷矿粉、铁锰氧化物、红泥等）将土壤中非残渣态的重金属通过吸附、化学沉淀等机理转化成为残渣态的形式，从而降低重金属的移动性与生物有效性。但部分磷改良剂的施用可能会导致城市土壤中磷的富集,影响到地下水中磷的含量。化学淋溶法是通过采用HCl与EDTA溶液对城市土壤中Cu、Zn、Cd、Pb的淋溶去除而修复土壤的一种方法（Chung & Li, 2002），初步的试验证明采用EDTA溶液淋溶是去除城市土壤重金属的一种更有应用前景的方法（Harrison et al., 1981）。植物修复技术是利用植物的生长过程来吸收、降解、固定和挥发土壤中的污染物（包括重金属和有机污染物）(FDEP, 1999)。已有针对城市主要绿化树种根际对重?金属的钝化作用和机理，通过调控根际环境修复重金属污染初步尝试(Remon et al.,2005; Li et al., 2007)。城市土壤污染修复中的另一方法是电动修复技术，它是利用电场产生的各种电动效应如电渗、电迁移、电泳和介电泳等，驱动土壤污染物沿电场方向定向迁移，从而将污染物富集到电极区，然后进行集中处理或分离土壤污染（Gautam et al., 2004）。国际上已有将电动技术与植物修复结合起来形成复合型的原位电动-植物联合修复技术，利用电场产生的迁移效应加快植物修复过程的试验。我国上海世博会规划区域现有企业土壤污染控制及土壤修复研究中，已针对城市土壤受污染的重金属元素种类而有目的选择植物种类并进行合理搭配,以有效修复城市污染土壤重金属污染。
本研究以城市首钢场地为研究区，参考首钢场地重金属污染空间分布模式，针对不同的污染进行重金属污染场地治理与修复实用单元技术研究开发，根据典型污染场地特征进行各单元技术的优化集成，为建立系统的重金属污染场地治理与修复技术体系提供技术支持。
参考文献
张 磊，宋凤斌，王晓波. 中国城市土壤重金属污染研究现状及对策. 生态环境，2004，13（3）: 258-260.
张甘霖，朱永官，傅伯杰. 城市土壤质量演变及其生态环境效应. 生态学报, 2003，23:539-5461.
吴新民，李恋卿，潘根兴等. 南京市不同功能区土壤中重金属Cu、Zn、Pb 和Cd 的污染特征.?环境科学, 2003，24:105-111.
管东生，陈玉娟，阮国标. 2001. 广州城市及近郊土壤重金属含量特征及人为活动的影响. 中山大学学报(自然科学版)，40:93-98
Abrahams, P.W. Soils: their implications to human health. The Science of the Total Environment. 2002, 291: 1–32.
Chung, C.S.C., Li, X.D. Pb contamination and isotopic composition of urban soils in Hong Kong. Sci. Total Environ. 2002, 319:185-195
Florida Department of Environmental Proptect (FDEP). Contaminant clean-up target levels. Department of Environment Protect, Tallahassee, FL, Chapter. 1999, 62-777
Gautam, P., Blaha, U., Appel, E., Neupane, G. Environmental magnetic approach towards the quantification of pollution in Kathmandu urban area, Nepal. Phys. Chem. Earth. 2004, 29: 973-984
Harrison, R. M., Laxen, D. P. H., Wilson, S. J. Chemical association of lead, cadmium, copper, and zinc in street dusts and roadside soils. Environ. Sci. Technol. 1981, 15: 1378-1383?
Kelly, J., Thornton, I. Urban geochemistry: a study of the influence of anthropogenic activity on the heavy metal content of soils in traditionally industrial and non-industrial areas of Britain. Applied Geochem. 1996, 11:363-370?
Li, M.S. Luo Y.P., Su Z.Y. Heavy metal concentrations in soils and plant accumulation in a restored manganese mineland in Guangxi, South China. Environmental Pollution,?2007,?147(1):168-175
Mielke, H. W., Gonzales, C. R., Smith, M. K., Mielker, P. W. The urban environment and children’s health: soils as an integrator of lead, zinc and cadmium in New Orleans, Louisiana, U. S. A. Environ. Res. Section A. 1999, 81:117-129
Remon E., Bouchardon J.L., Cornier B., Guy B., Leclerc J.C., Faure O. Soil characteristics, heavy metal availability and vegetation recovery at a former metallurgical landfill: Implications in risk assessment and site restoration. Environmental Pollution, 2005,?137(2):316-323
三、研究思路
1. 研究目标、内容
研究目标
（1）项目总体目标
项目的总体目标是，针对工业场地重金属污染土壤的治理需求，研究开发出实用、有效的重金属污染土壤治理与修复的单元技术，针对典型工业场地污染特征研究开发工程治理的集成技术，以形成我国工业重金属污染治理与修复实用技术体系的雏形。
（2）项目的阶段目标
单元技术研究开发阶段的目标：根据国内重点工业污染场地状况调查结果，针对各种代表类型的重金属污染土壤，应用较为成熟的单元基础科技，借鉴国外治理工程经验，结合国内的技术工艺实施条件状况，研究开发出各种重金属污染土壤治理与修复实用单元技术。
系统技术集成阶段的目标：针对典型工业重金属污染场地，将治理与修复实用单元技术进行系统集成，开发出有代表性的典型实用集成技术，达到可直接适用于典型场地的综合治理与修复工程项目。
项目的研究内容
（1）治理修复单元技术的研究开发
本部分研究内容是项目的核心部分。根据国内典型重金属污染场地基本污染状况的治理需求，针对代表性的污染场地的土壤特征，通过的重金属特征污染物存在的形态、污染扩散速率的研究分析，按照治理修复目标的要求，对不同类型的土壤分别进行各种不同单元技术的研究开发。包括实验研究和必要的中试。
（2）典型场地治理修复集成技术的研究
结合有代表性的典型工业重金属污染场地，对特征污染物及污染状况进行监测评估的方法进行研究；根据治理后场地的土地用途的基本环境质量要求，对污染土壤进行分级分类；选择适用的单元技术，对技术使用的衔接、阶段效果的指标要求等进行实验研究；研究编制综合治理技术路线及工艺技术方案；经过各种单元技术的适配性实验研究，最终形成典型污染场地治理修复的集成技术。
2. 拟采取的研究方法
技术路线
调整、修订
研究方法：
污染土壤固化稳定化处理技术：针对各种特征污染物和两种以上污染物的复合条件，选择各种单质和进行复配的化学、矿物药剂，以不同的配比浓度，对不同污染特征的土壤样品进行处理效果实验。通过实验研究摸索出规律，研制出针对有代表性的污染土壤固化稳定化处理的各种药剂。同时对药剂施用的工艺方法进行实验研究。
溶洗技术：是以水或对土壤特征无害的化学成份的水溶液，对污染土壤中特征污染物进行溶洗，较多地降低其含量的工艺技术。实验研究的重点是保持土壤基本特性的程度和工程化的可实施性条件。
污染土壤植物修复技术：可通过植物的富集有效去除土壤中重金属含量。包括重金属富集植物的筛选等。
表层土壤的微生物植物修复技术：通过微生物作用以改变污染物存在的化学价态、通过植物的吸收富集作用等对污染土壤进行修复的技术研发。适用微生物筛选、菌种培养及修复工艺和适用植物筛选是实验研究的重点。
典型场地治理修复集成技术的研究开发：根据治理后场地的土地用途的基本环境质量要求，对污染土壤进行分级分类；选择适用的单元技术，对技术使用的衔接、阶段效果的指标要求等进行实验研究；最终形成典型污染场地治理修复的集成技术。
四、考核指标和预期成果
1. 专项预期成果
(1) 针对各种代表类型的重金属污染土壤，应用较为成熟的单元基础科技，研究开发出各种重金属污染土壤治理与修复实用单元技术。
(2) 将治理与修复实用单元技术进行系统集成，开发出有代表性的典型实用集成技术，达到可直接适用于典型场地的综合治理与修复工程项目。
(3) 预期在国际或国内核心学术期刊上发表论文1-2篇；
(4) 培养研究生1名。
2. 专项考核指标
（1）研究开发出各种重金属污染土壤治理与修复实用单元技术；
（2）开发出有代表性的典型实用集成技术；
（3）学术论文1-2篇。
五、研究基础
1. 与本专项有关的研究工作积累和已取得的研究工作成绩
项目主持人曾参加国家“九五”科技攻关资助项目“矿山废弃地生态恢复的生物技术与有毒物质生物去除研究”，利用不同植物和土壤动物蚯蚓去除矿山废弃地土壤重金属，取得良好的效果。对土壤重金属污染的生态恢复提供了新的方法和理论。
本研究所初步建设了污染胁迫土壤生物生态过程模拟观测实验室，用于研究污染胁迫对土壤生态系统的影响，2006－2007年主要购置了土壤N循环分析系统、非饱和导水率测量系统、实验室土壤呼吸系统、土壤粒径分析系统、重金属检测分析仪，通过购置实验室土壤根系观测系统设备以及土壤生物生长、抗逆性生理测试仪器，初步形成研究不同胁迫条件下土壤生物的生理生态反应过程、作用机理等的能力，为环境变化对土壤生态系统健康诊断与安全评价提供实验能力。为项目的开展提供了良好的试验条件。 2. 申请者的简历，近期已发表与本专项有关的主要论著目录*（3年内限5篇）和获得学术奖励情况
* 论文：作者·题目·刊名·年份·卷（期）·页码
专著：作者·书名·出版者·年份
六、经费预算
支 出 科 目 预算经费
（万元） 所占比例
（%） 外拨单位 外拨金额
( 万元 ) 专项经费 28 100 一、材料费 7 25.0 二、测试化验加工费 10 35.8 三、差旅费 3.5 12.5 四、会议费 1 3.5 五、出版/文献/信息传
播/知识产权事务费 2.0 7.2 六、专家咨询费 0.5 1.8 七、劳务费 4 14.2 年度预算
( 万元) 2008 年度 2009 年度 20 年度 14 14 与本专项相关的其他经费来源 国家其它拨款（万元） 0 其他资金来源（万元） 0 经费预算说明
根据财务管理规定和标准,对每项列支详细说明
一、材料费：9.0万元
（1）原材料/试剂/药品购置费：6.0万元，用于购买化学修复的试剂
（2）其他：3.0万元，用于土壤修复相关设备
二、测试化验加工费：8.0万元
土壤样品、植物样品重金属含量测定：400元/样×100样＝4.0万元
土壤理化性质测定：4.0万元
三、差旅费：3.5万元（场地试验7次/年×0.25万元/次×2年）
四、会议费：1.0万元（参加国内会议1人次）
五、出版和文献费
出版费：1.0万元
文献费：1.0万元
六、专家咨询费：0.5万元（开题论证和项目结题）
七、劳务费：4.0万元（付1名研究生10个月的劳务费，1名临时工田间试验） 七、申请者承诺
我保证上述填报内容的真实性。如果获得资助，我将严格遵守基本科研业务专项的有关规定，切实保证研究工作时间，按计划认真开展研究工作。
申请者（签字）
年 月 日
八、单位的审查意见
所、中心审核意见
已对项目申请书进行了认真审核，保证内容真实可靠。
负责人（签章） 单位（公章） 年 月 日
专项专家委员会审核意见
主任或副主任（签章） 年 月 日
院务会审查意见
单位法人 （签章） 单位（公章） 年 月 日
8
12
项目立项
国内污染状况
信息收集
收集、汇总相关技术
信息分析研究
编制单元技术
研究实施计划
编制研究实验方案
实验条件、监测分析落实
污染土壤植物修复试验研究
污染土壤溶洗技术实验研究
表层土壤的微生物植物修复技术实验研究
污染土壤固化稳定化处理技术实验研究
实验研究结果分析、整理技术工艺
集成技术试验研究
项目验收、评估