重金属污染农田土壤
修复示范项目
技 术 方 案
目 录
一、立项依据 ................................................................................................................................... 1 二、修复面积、周期及目标 ........................................................................................................... 4
2.1 修复面积............................................................................................................................ 4 2.2 修复周期............................................................................................................................ 4 2.3 修复目标............................................................................................................................ 4 三、修复技术比选 ........................................................................................................................... 7
3.1可用技术筛选 ..................................................................................................................... 7
3.1.1农业工程修复技术 .................................................................................................. 7 3.1.2 化学和物理化学修复技术 ..................................................................................... 7 3.1.3 生物修复技术 ......................................................................................................... 8 3.2 可用技术比选 .................................................................................................................... 9 3.3 修复技术方案 .................................................................................................................. 12 四、修复工程方案 ......................................................................................................................... 18
4.1 修复工艺流程 .................................................................................................................. 18 4.2 主体工程.......................................................................................................................... 22 4.3 配套工程.......................................................................................................................... 25 4.4 主要设备.......................................................................................................................... 26 4.5 二次污染防范和安全防护措施 ...................................................................................... 26 4.6 环境监测计划 .................................................................................................................. 27 4.7 环境影响评价 .................................................................................................................. 28 五、经费预算 ................................................................................................................................. 29
5.1 经费预算.......................................................................................................................... 29
5.1.1 编制依据及定额 ................................................................................................... 29 5.1.2 有关其它建设费用的确定 ................................................................................... 29 5.1.3 工程总投资 ........................................................................................................... 30 5.2 经费使用计划 .................................................................................................................. 31 5.3 资金筹措.......................................................................................................................... 31 六、效益分析 ................................................................................................................................. 33
6.1环境效益........................................................................................................................... 33 6.2社会效益........................................................................................................................... 33 6.3 经济效益.......................................................................................................................... 34 七、项目可行性分析 ..................................................................................................................... 35
7.1政策风险........................................................................................................................... 35 7.2技术风险........................................................................................................................... 35 7.3财务风险........................................................................................................................... 35 7.4管理风险........................................................................................................................... 35 八、项目申报单位研究基础及案例介绍 ..................................................................................... 37
8.2 案例介绍.......................................................................................................................... 37
8.2.1案例一.................................................................................................................... 37 8.2.3案例二.................................................................................................................... 39 8.2.4案例三.................................................................................................................... 40
九、 技术团队介绍 ....................................................................................................................... 43 十、附件......................................................................................................................................... 44
一、立项依据
耕地是人类赖以生存的最基本资源，具有不可替代的生产和生态功能，是食物安全的基础和保障，对地表水、食物链、生物多样性和大气层的保护起到至关重要的作用。然而目前，我国耕地面临土地污染加重、优质耕地减少、土壤退化日益突出等问题，严重制约着耕地质量。耕地的污染直接影响到整个农业生态系统的结构和功能以及生态平衡，耕地中的重金属、有机污染物和放射性核素等有害物质既可导致农作物减产和农产品品质下降，又可通过食物链危害人体健康，引发癌症或其他疾病，同时也会影响我国经济和社会的整体发展。随着我国工业化、城市化、农业集约化进程的不断加快，工业污染对耕地土壤的危害正在由局部向整体蔓延，而农业活动自身产生的环境问题也变得越来越严重。在这一背景下，我国耕地土壤污染面积在逐年扩大，污染程度也正在加剧，污染类型日趋多样，污染途径日趋复杂。
2014年4月环境保护部和国土资源部联合公布的全国土壤污染状况调查公报中指出：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。对于耕地土壤，其土壤点位超标率达到19.4%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别占到13.7%、2.8%、1.8%和1.1%，主要污染物为镉、镍、铜、砷、汞、铅、滴滴涕和多环芳烃。在重污染企业或工业密集区、工矿开采区及冶炼区、城市和城郊地区出现了耕地土壤的重污染区和高风险区。土壤污染途径多，原因复杂，控制难度大。耕地土壤环境监督管理体系不健全，土壤污染防治投入不足，全社会防治意识不强。由耕地土壤污染引发的农产品质量安全问题和群体性事件频发，耕地土壤污染风险已经成为影响群众身体健康和社会稳定的重要因素。
国家高度重视耕地土壤的环境保护工作，并将其作为保障和改善民生的重要内容以及推进生态文明建设的重要举措。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》将“综合治污与废弃物循环利用”作为环境领域的优先主题。2011年12月国务院印发的《国家环境保护“十二五”科技发展规划》中，明确指出应“加强土壤环境保护制度建设，完善土壤环境质量标准，制定农产品产地土壤环境保护监督管理办法和技术规范”；并围绕“土壤污染防治领域”的科技需求，提出了“农村土壤环境污染防治领域”的科技需求，提出了“农村土壤环境
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管理与土壤污染环境风险管控技术研究”。国务院关于《近期土壤环境保护和综合治理工作安排的通知》中也明确了近期土壤环境保护的主要任务，提出要强化被污染土壤的环境风险控制等。为了进一步落实通知精神，环保部也启动了《土壤污染防治行动计划》的编制工作，包括耕地土壤环境优先保护区的划定、耕地污染治理与修复的具体措施等多项内容。此外，2014年中央一号文件也明确指出，“要在重视粮食数量的同时，更加注重其品质和质量安全；在保障当期供给的同时，更加注重农业的可持续发展；启动重金属污染耕地修复试点”等相关内容。在今年召开的两会工作报告中也指出，要“坚守耕地红线，提高耕地土壤质量，增强农业的综合生产能力”。
XX是有色金属之乡。世界已发现的160多种矿藏中，XX就有140多种。其中，钨、锑、铋、锌、铅等储量均在全国前列，开采历史长达2700多年。作为我国重要的重金属矿区，分布着大量优质的铅锌矿和铜锌矿等重金属矿。20世纪80年代以来，XX有色金属开采与冶炼提速，成为不少地区经济发展的支柱产业。数十年的疯狂开采后，周边生态环境遭到严重破坏。据调查表明，有色金属采选冶炼等工业行业的粗放发展是造成XX重金属污染的最主要原因。XX有色金属平均开采回收率仅为50％左右，伴生矿综合回收利用率仅为25％，大量低品位矿石及伴生矿石被当做废矿渣遗弃，工业废水、废渣、废气等排放给周边生态环境造成了严重污染。对于土壤环境来说，矿产资源开发利用过程中对其造成的污染主要体现在以下方面：首先，尾矿和矿渣的无序堆放所造成的土壤污染，尤其是一些中小型的矿山企业，将尾矿和矿渣乱堆乱放，势必造成对周边土地资源的破坏和污染；其次，在采矿及冶炼过程中会产生大量的烟尘及有害气体，可通过大气沉降作用而最终落到地表，造成土壤污染；第三，由于矿区水资源受到污染，当地农田土壤在利用矿山废水长期灌溉后，势必导致土壤中的重金属含量严重超标；第四，采选矿过程产生的大量废水在未经处理的条件下排入河流及暗沟，造成土壤及地下水的污染。据调查表明，在湘江下游株洲等县基本农田中采集的稻米样品中，镉含量超标严重，超标率超过80％以上。
目前，XX针对重金属污染土壤的治理，还没有按土地进行分类，且治理方法是统一的，主要是撒石灰、施有机肥和调整作物结构。虽然近年来有一些植物修复或钝化技术的应用及推广，但修复处理效果一般，且尚未形成规模，仍处于研究示范阶段。2014年7月，XX省政府在湘江流域长沙、株洲和湘潭三市进行试点，重点研究重金属污染农田土壤的修复与种植结构调整等方面的工作，要求集
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中治理170万亩污染耕地，主要目标是有效缓解重金属对当地农产品的污染，而不是将重金属从土壤中抽离。针对XX严峻的土壤污染状况，近三年来国家已先后支持XX省55多亿元，实施了500多个项目用于治理重金属污染。其中，湘江流域项目数占全省的77％、安排资金占全省的81％；XX省本级也已安排14亿元重金属污染治理专项资金；湘江流域的市、州政府通过发行重金属污染治理专项债券的方式，已投入67亿元。若在加上企业的投入，XX省在湘江重金属污染治理方面的投入已在170亿元左右。目前，纳入《湘江流域重金属污染治理实施方案》的各项重点项目共927个，其中2015年前计划完成项目856个，已启动711个，已完成571个。2010年以来，全省已累计淘汰关闭涉重企业1018家，涉重企业减少了42％。其中湘江流域淘汰关闭了878家，减少了45％。对历史遗留问题多、环境安全隐患大的老工业基地，实行工业企业整体搬迁或退出。
基于此，为了进一步贯彻、落实好国家有关耕地土壤环境保护工作的重要任务和要求，亟需开展针对XX耕地土壤修复技术方面的研究及应用示范推广工作，构建先进的修复技术模式及工程方案，核算修复技术的处理成本，为XX耕地土壤的可持续利用及管理提供重要的技术支撑。
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二、修复面积、周期及目标
2.1 修复面积
基于对XX省污染农田土壤的调查分析及综合评价结果，依据环保部《全国土壤污染状况调查重点区域土壤污染风险评估技术规定》（环发[2008]115号）中的内容，可将农田土壤划分为高风险、中风险、低风险以及无风险土壤。本项目拟针对不同风险等级的污染农田土壤，将“翻土+综合农艺调控”及“钝化+低积累品种种植+叶面肥喷施+水分管控”相结合的控源、消减、阻控修复技术分别应用于重金属污染农田，计划开展的修复示范区面积总共为1000亩。其中，200亩为高风险污染农田，800亩为中低风险污染农田。
2.2 修复周期
示范区重金属污染农田土壤的修复周期为三年，即2017年1月至2019年12月。基于修复技术的周期及成本考虑，对于中低风险污染农田来说，钝化+低积累品种种植+叶面肥喷施+水分管控修复工程将持续三年，即2017年至2019年；而对于高风险污染农田来说，翻土+综合农艺调控的修复工程仅在第三年完成，即2019年。
2.3 修复目标
本项目的总体目标：示范区农用地污染土壤修复以尽量恢复土壤原始状态、维持土壤基本功能、保障农作物正常生长和农产品质量安全为主要目标，修复后土壤及农作物中目标污染物的达标率均超过95％。具体来说，修复后土壤中目标污染物的总量低于《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）、《食用农产品产地环境质量评价标准》（HJ 332-2006）中的限量标准值；同时农产品中污染物含量低于（等于）《粮食卫生标准》（GB 2715-2003）、《农产品安全质量无公害蔬菜安全要求》（GB 18406.1-2001）、《食品安全国家标准-食品中污染物限量》（GB 2762-2012）中目标污染物的限量标准值。
具体的修复目标将分年度、依照不同的修复区域及修复技术情况进行分类，
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详细的年度修复目标参见第五章的经费使用计划部分。
本项目的修复目标污染物：主要为镉、铅、锌、汞等重金属。
本项目具体目标和考核基数指标：基于修复示范区污染土壤的风险等级，结合修复技术比选，确定了本示范区耕地土壤修复工程拟采取的两套技术方案，即：高风险示范区---采用翻土+综合农艺调控修复技术；中低风险示范区---采用钝化+低积累品种种植+叶面肥喷施+水分管控修复技术。示范区污染土壤修复工程应达到的具体目标和考核技术指标如下所述。
（1）高风险示范区
该技术方案为降低土壤表层污染物含量的技术修复方案。首先，修复后耕层土壤中镉、铅、锌、汞等重金属低于《土壤环境质量标准》中的二级标准的限量值，同时满足《食用农产品产地环境质量评价标准》中的土壤标准限量值（种植蔬菜：镉0.4 mg/kg、铅50 mg.kg、锌300 mg/kg、汞0.35 mg/kg；种植水稻：镉0.6 mg/kg、铅80 mg/kg、锌300 mg/kg、汞1.0 mg/kg）。其次，修复后示范区种植的蔬菜作物可食部分中镉、铅的含量低于0.05-0.2 mg/kg（镉的限量值因蔬菜种类不同而不同）和0.1-0.3 mg/kg（铅的限量值因蔬菜种类不同而不同）、《食品安全国家标准-食品中污染物限量》（GB 2762-2012）；种植的粮食作物水稻可食部分中的镉、铅、汞含量均低于《食品安全国家标准-食品中污染物限量》（GB 2762-2012）中的规定的限量值（0.2 mg/kg、0.2 mg/kg、0.02 mg/kg）。
（2）中低风险示范区
该技术方案为降低土壤污染物活性的技术修复方案。首先，修复后土壤中各重金属的有效态含量降低50%以上。其次，污染土壤修复后，修复后示范区种植的蔬菜作物可食部分中镉、铅的含量分别低于0.05-0.2 mg/kg（镉的限量值因蔬菜种类不同而不同）和0.1-0.3 mg/kg（铅的限量值因蔬菜种类不同而不同）《食品安全国家标准-食品中污染物限量》（GB 2762-2012）；种植的粮食作物水稻可食部分中的镉、铅、汞含量分别低于《食品安全国家标准-食品中污染物限量》（GB 2762-2012）中的规定的限量值（0.2 mg/kg、0.2 mg/kg、0.02 mg/kg）。
表1 不同修复方案应用示范区的修复目标值
单位：mg/kg
风险评价类别 级别 高风
镉 0.4 5
汞 0.35 铅 50 标准来源 《食用农产品产地土壤 种植蔬菜地
险区 种植水稻地 0.6 1.0 80 环境质量评价标准》 食品安全国家标准-食品中污染物蔬菜 0.05-0.2 - 0.1-0.3 限量》（GB 农产品 2762-2012） 食品安全国家标准-食品中污染物水稻 0.2 0.02 0.2 限量》（GB 2762-2012） 降低50%土壤 有效态 以上 上 - 上 0.1-0.3 食品安全国家标准-食品中污染物蔬菜 0.05-0.2 降低50%以降低50%以氯化钙提取法 中低风险区 农产品 水稻 0.2 0.02 0.2 限量》（GB 2762-2012） 6
三、修复技术比选
3.1可用技术筛选
农田土壤重金属污染修复技术主要体现在三个方面：
①采用稀释法降低土壤中重金属的浓度，如农业工程修复技术； ②将重金属元素通过生物提取出来，如植物修复等；
③将重金属元素固封于土壤，如土壤改良、重金属固化/稳定化技术。农田重金属污染土壤的修复技术按学科分类，可分为农业工程技术、化学和物理化学修复技术及生物修复技术。 3.1.1农业工程修复技术
农业工程修复技术主要有客土法、深耕法、工程去除法等。
客土法，就是在污染土壤上覆盖新土、或将污染土壤挖走换上未被污染的土壤，从而减少重金属污染成分与植物根系的接触。该方法能有效减少重金属对环境的影响，但是工程量大、费用高，同时也会对环境和地质产生一定风险。对治理农田低浓度的重金属污染切实有效，但对地区性的重金属污染修复时，客土法基本是不现实的。
深耕土层法，即将污染土壤通过深翻到土壤底层，或上下翻动土壤充分混合，使得土表层土壤重金属的含量降低，这种方法工程量较小，适合于较重污染地区，但在特别严重污染地区应结合实际再考虑。
工程去除法，先去除污染表层土壤15cm后，再在此基础上压实新土。例如采用工程去除法先去除污染表层土壤15cm后，再利用客土法客土20cm新土，采用间隙灌溉生产的水稻中Cd含量也不超标，当采用工程法先去除污染表层土壤15cm后，客土厚度超过30cm，无论采用什么水分条件生产出的水稻都能达标。 3.1.2 化学和物理化学修复技术
化学和物理化学修复技术主要包括化学固化/稳定化法、土壤性能改良法、电动修复法、热处理法等。
化学固化/稳定化法是通过向土壤中添加固化剂(稳定剂)改变土壤的理化性
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质，通过吸附或沉淀作用来降低重金属的生物有效性。该法的特点是土壤结构不受扰动，适用于修复污染面积地区大，修复成本主要取决于稳定剂的单位成本和添加量。固化/稳定化技术是工程中常用的修复技术，具有修复时间短、易操作的优点，在我国的应用已达70%以上，但是该方法会在一定程度上破坏土壤结构。
土壤性能改良法通过施用改良剂，如石灰、有机肥、离子拮抗剂、化学沉淀剂等，用来改变污染重金属的价态或化学形态，降低重金属物质的水溶性、扩散性和生物有效性等，进而减少重金属在食物链中的传递，但该法可能破坏土壤微生物系统，易对环境造成二次污染的可能，只适合小面积严重污染土壤的处理。
电动修复法是一种原位修复技术，可直接在污染农田田间进行现场操作，主要是将电极插入受污染土壤，通过施加微弱电流形成电场，利用电场产生的电渗析、电迁移和电泳等效应，驱动土壤污染物沿电场方向定向迁移，从而将污染物富集至电极区进行集中处理或分离。电动修复过程中，主要的物质迁移有电渗、离子迁移、自由扩散和电泳等。该法具有修复成本低，修复效率高，后处理方便等优点，非常适合低渗透性的粘性土壤。但对难用水饱和的旱地土壤实用性较差，易受土壤性质、组分，重金属种类、金属离子组成等多原因限制，且该法尚处于实验摸索阶段，技术尚不够成熟。
热处理法是通过对土壤加热升温，将挥发性污染物从土壤中解析出来，并收集进行处理。具有工艺简单的优点，但能耗大，且操作费用较高，主要用于有机物污染土壤的修复，也适用于易挥发的重金属如汞等污染物。但该法易使土壤有机质和结构水遭到破坏而不能被再次利用，同时挥发的汞蒸汽等收集措施不完善会容易进人大气造成二次污染。 3.1.3 生物修复技术
生物修复技术是利用动、植物或微生物的生命代谢活动，对土壤中的重金属进行固化、分离、降解和富集，改变重金属在土壤中的生物有效形态，降低重金属对动、植物的危害。生物修复技术主要包括动物修复技术、微生物修复技术、植物修复技术和联合修复技术。
动物修复技术主要是利用土壤中的某些低等动物（如蚯蚓、鼠类等）吸收和富集土壤中的重金属，进而在一定程度上降低污染土壤重金属的含量。蚯蚓、鼠等动物能改善土壤物理结构、通气性和透水性、增强土壤肥力，被誉为“改良土壤的能手”，蚯蚓体内携带的各种微生物，提高土壤中活性微生物量，有利于退
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化的污染土壤生态系统的恢复。
植物修复法是以植物忍耐和超量积累某种或某些化学元素的生理功能为基础，利用植物及其共存微生物体系清除农田土壤中重金属污染物。污染物分去除过程和稳定过程两步走，第一步包括植物提取和植物挥发，利用重金属积累植物或超积累植物将农田土壤中的重金属提取出来，富集并搬运到植物根部可收割部分和植物地上的枝条部位或是挥发到大气中；第二步稳定过程，为植物稳定和植物过滤，植物通过分泌有机酸等生化过程改变根际环境（pH、Eh）或利用植物系统庞大根系的过滤吸收和富集作用将土壤环境中重金属的流动性降低，生物可利用性下降。
微生物修复技术是利用土壤中的各种微生物的吸附富集作用、氧化还原作用、成矿沉淀作用、淋滤作用和协同效应，达到对重金属的亲和吸附或转化为低度物质，从而降低重金属的污染程度，这些微生物包括与土壤环境安全和肥力息息相关的藻类、细菌、真菌等。
联合生物修复技术就是协同两种或两种以上生物修复方法，克服单项修复技术的局限性,实现对多种污染物的同时处理和对复合污染土壤的修复,提高污染土壤的修复速率与效率。该方法已成为土壤修复技术中的重要研究内容，其中植物-微生物联合修复是广泛采用的联合生物修复技术。
3.2 可用技术比选
我国环境保护部提出农用地污染土壤修复原则上应采用原位或原地修复模式，鼓励使用绿色、可持续的修复方法和技术。凡与土壤修复目标相违背的技术不应在筛选范围。根据这一意见，客土法、异位填埋法以及一些对土壤功能破坏较大的方法将不在考虑范围之内，同时考虑有成功应用案例、有前期科研示范、当地适宜这三项原则，选用翻土法、稳定化和生物修复三种常用方法进行比较，将三种技术比选情况汇总如下：
表2 重金属污染土壤主要修复技术的对比评价
方法 技术可靠性 技术安全性
翻土法 可靠 存在一定风险 稳定化修复 可靠 存在一定风险 9
植物修复 可靠，有一定经验 风险很小
修复面积 应用条件 实施条件 后处置 中等 小 大 适用于污染强度较轻的土壤，要求土壤的可种植性强 原位 植物需定期收割，并需要干化焚烧等处理 富集重金属的植物干化焚烧可产生热量，焚烧灰份可作为冶炼原料 无 无 基本无破坏 较低 适用于中重度污染土壤，适用于中轻度但过重污染不适合 污染的土壤 原位 无后处理要求 原位或异位 无后处理要求 资源利用 地表水污染 地下水污染 土壤性质改变 投资和运行成本 无资源利用 较小 有一定风险 有一定改变 最高 无资源利用 无 无 破坏性较大 较高 对上表具体比较分析如下：
（1）翻土法。日本最初尝试翻土修复法，包括上世纪90年代我国台湾地区的污染土壤中，翻土法也是一种主要做法，对于重金属镉、铜、镍、锌，原则上建议采用土壤翻土混合稀释法。该方法实施性较强，在国内外有较多成功的案例。与其他方法相比，该方法能够迅速的降低项目所在地土壤中重金属的浓度，并减少耕作层中对作物风险性较高的重金属浓度的作用。但是该方法并没有从根本上从土壤中去除污染物质，因此在实施过程中存在一定的风险，同时会改变土壤的理化性质，造成耕层土壤肥力下降等负面作用，因此该方法适宜在特定的条件下使用。但是在项目中结合相关的钝化技术和农艺措施等能够保证该方法的使用效果。
（2）稳定化/钝化修复。稳定化/钝化修复可实施性强，在国外有很多的应用案例。但是在耕地土壤修复方面，由于稳定化药剂的引入会对土壤性质、结构和土壤生物等造成一定的危害，而且由于重金属污染物只是改变了形态，并未从土壤中去除，因而存在一定的潜在风险。因而在大面积的农田土壤中进行稳定化修复经济性较差，而且农田中水力流较多，容易造成稳定化效果的下降和药剂的流失。但是，对于重金属污染土壤，采用钝化方法进行修复同时结合对土壤生态功能的保护措施是较为可行的。钝化修复还可以通过改变耕作方式和种植产物类型，避免钝化后土壤重金属对人体健康的危害。
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（3）植物修复。植物修复是目前最为热门的重金属污染土壤修复技术，而且在国内外许多修复案例中用到。特别是针对中轻度重金属污染耕地土壤，植物修复表现出很大的优势。但是植物修复会影响土壤的正常农耕活动，给农民的经济收益造成不利影响。如果全面实施植物修复，必须停止耕作数年。在保证耕作前提下，需要采用间作或者套作的方式来种植超积累植物，使重金属污染耕地得到有效修复。
从上表对比评价可以看出，三种技术各有其适应面和优缺点，在实际修复过程中，需要根据耕地土壤性质和污染特征综合考虑修复技术。结合XX省土壤理化性质特征和污染特征分析，XX省农田土壤主要为水田类型，普遍存在酸化现象，主要污染物是镉、铅、锌、汞等重金属，污染程度呈现出以中轻度污染为主，重度污染为辅的特征。结合上述各个修复技术特点，翻土法适宜用于示范区高风险区污染土壤的修复；钝化技术比较适宜中低风险区污染土壤的修复。以植物修复为主的生物修复方法属于绿色可持续的修复方法，对于保证农田以后的土壤生态功能最为有力，虽然符合政策导向和现实需求，但从修复周期、效率以及农民的可接受度等方面考虑，暂不将其做为示范区重金属污染农田的修复技术予以推广应用。
表3 重金属污染土壤的钝化修复方法
钝化修复 优缺点及对修复区域的适应性 可吸附及诱导污染物吸附，又能与重金属生成沉淀，效果较为显著。缺点是增加磷的淋失，造成水体富营养化，同时引起作物生长环境营养失衡，影响Mn、Ca等微量元素吸收，鲜见修复农田重金属污染土壤。 生物提取修复 优缺点及对修复区域的适应性 磷酸盐 汞植物提取：油菜，同时添加硫代硫酸铵，每公顷提取0.54kg汞 不破坏农田土壤结构，具备一定经济价值，技术适合目标区域 重金属 环境矿物材料（如沸石、硅藻土、海泡石、蒙脱石）等 可使土壤中的重金属元素进入矿物内，避免导致地下水、地表水及土壤污染，效果较汞植物提取：苎好，且廉价易操作，同时增强麻，年净化率土壤自净能力。但易产生二次41% 污染，改变土壤理化性质。目前此方法与微生物方法结合是目前热门交叉研究领域。 11
效率高，绿色修复技术。可惜不适合目标区域，苎麻主要生长在南方。
有机肥料 （如腐植酸、厩肥等） 对土壤污染物具有显著的吸附作用，并具有很好的络合性能，降低土壤重金属水溶态及有效态含量，对提高土壤肥力有利，取材方便，经济实惠，适用于盐碱化土壤。缺点是随着有机物质矿化分解，可导致被吸附的污染物重新释放。 可提高土壤pH，促进重金属生成硅酸盐、碳酸盐、氢氧化物沉淀。对于酸性土壤效果较好，且成本低廉。缺点是容易对土壤功能造成影响，且不适用于当地盐碱化土壤。 镉植物提取：印度芥菜，修复效率：1800mg/kg 不破坏土壤结构，可持续，但生物量较低。比较适合目标区域 石灰、粉煤灰、钢渣、高炉渣、碱性肥料 镉植物提取+农艺调控：宝山堇菜，并与油菜互作 绿色可持续的修复技术，与油菜互作，既有经济价值又能维护土壤功能。符合目标区域。 通过以上技术方法比选分析，翻土法和钝化修复分别适合高风险和中低风险等级的重金属污染农田修复需求。翻土法在技术层面比较单一固定，主要以上下层土壤对调为技术基础。而钝化修复在技术参数选择上面比较多样化，因此还要针对XX农田土壤的实际情况，将控源和水分管控也加入到综合的修复技术当中。
3.3 修复技术方案
通过对可用技术进行比选，综合考虑经济、可持续和技术实际应用性，根据XX污染农田土壤的特性和污染特征，拟采取两种技术组合的修复方案进行示范：对于少量存在的高风险污染区域，采用翻土+综合农艺调控的修复方案；对于大面积存在的中轻度风险污染区域，采用钝化+低积累品种种植+叶面肥喷施+水分管控的修复技术建立两个修复示范。这一技术组合充分考虑了XX农田土壤的污染特征，因地制宜，可以充分发挥各个修复技术的优势和适应性，同时结合农艺调控措施，弥补技术本身的缺点，在修复污染土壤的同时，也保障农田土壤最重要的生态功能的恢复。这一技术组合方案属于边生产边修复的模式，即保障了农民的基本收益，又有利于以后的推广。XX污染农田土壤修复示范的总方案工艺流程见图1所示。
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重金属污染土壤 高风险 中中轻度风险 翻土+综合农艺调控 钝化+低积累品种种植+叶面肥喷施+水分管控 修复目标
规范化农作 图1 示范区污染农田土壤修复示范的总方案工艺流程
翻土+综合农艺调控修复技术方案如下：首先将表层污染土壤剥离出来，之后将深层土壤挖出，并建立土壤犁底层，与表层污染土壤置换。表层污染土壤放入之后加入改性粘土修复剂重金属固定剂，在充分混合翻动的时候加强固定剂的作用。压实之后放入原有的土壤，并且通过机械碾压保证土壤的紧实度，避免重金属通过地下水的迁移，造成污染风险。制备的新表层土壤加入氮肥，磷肥，有机质，鸡粪等有肥料，并充分的混匀后返填入土壤上层，通过一定时间的腐熟保证土壤表层的肥力。在进行了以上的土壤翻土法之后，土壤恢复正常的生态功能，通过综合农艺调控措施（清水灌溉、叶面肥喷施、水稻全生育期淹苗等）避免污染物的再次进入，最后长期监测土壤和农作物中的重金属浓度。
翻土+综合农艺调控修复技术的可行性分析：
翻土法与其它土壤修复方法相比，修复速度快，不用改变当地的土壤种植结构，对农民的影响较小，因此在改修复区域使用这种方法是可行的。
项目组前期一直与日本Enbio holdings株式会社有紧密的技术交流，并且与日本Enbio holdings株式会社的西村和山内博士有经常性的项目合作。日本Enbio holdings株式会社是日本的最大的土壤修复公司之一，有丰富和成熟的田间土壤改良技术和方法，并且参与了日本政府在耕地项目上的修复工程。在项目组前期的实验条件下，通过与国际公司合作，能够保证土壤修复技术在国际上的先进性。
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1970年，环境污染成为日本公害事件之时，日本政府开始研究如何减少植物对土壤中重金属的吸收，如何减少土壤污染。上世纪70年代，日本经历了高速发展，环境保护让位于工业和矿产开掘，重金属污染事件在全国各地都有发现。之后多位科学家一起做土壤试验，研究用什么办法减少土壤中的镉。但是当时试验了很多种办法，包括稀释，但效果都不理想。于是科学家们在1975年向政府提出了一个方法，置换土壤，从神冈山区取走干净的土，把镉土埋到25厘米深的地下。严格来说，这不叫修复，而叫“客土”，通过研究，证明植物根系很少到达25厘米以下的土壤，深层污染土壤对植物的影响更小。直到2013年，日本富山县的土壤修复完全完成。车行在富山县的乡间道路上，仍不时能看到一大片正处在修复状态的田地，刚刚被卡车拉来的新土覆盖。在目前，这是唯一的比较可行和实施的办法。日本环境省土壤环境课农用地污染对策组则说明，至今，客土仍然在日本各地广泛使用。通过该方法使得污染土壤能够达到土壤环境标准，并且对植物的影响最小。并且该方法在台湾的也被应用于土壤修复工程，并且有成熟的案例。
从经济方面考虑，在日本经过长期的试验和工程，该方法的成本已经从最初的大约五万元人民币每亩，降低到现在的约1万元人民币每亩，在目前我国的人力成本和实际情况而言，该方法在大范围推广的情况下能够将成本降低到5000元人民币每亩，目前来说是可以接受的范围。
在技术方法方面，通过对示范区的多个剖面进行的重金属含量的测定可以看出，在土壤表层中重金属的浓度较高，远远高于土壤的背景值，同时在土壤剖面中，在20-50cm的土壤中，重金属的浓度明显下降，并接近于土壤背景值。因此通过翻土置换法之后，能够是表层土壤中的重金属浓度显著下降，达到土壤环境质量二级标准之下，也能够满足绿色蔬菜产地土壤质量标准。同时翻土置换法之后，设立了隔离层，并对深层污染土壤做了固定化的处理，避免污染物随着灌溉水的淋溶而产生对地下水的风险。翻土之后，对表层土壤使用了一定量的有几和无机肥料，增加了土壤表层的肥力，避免了翻土之后对农业生产造成的影响。
在实际的工程进行方面，通过对当地的种植户的调查和走访，翻土置换法与其它两种方法相比可用度最高，也最为当地所接受。在翻土置换法的修复过程中，可以选择冬季当地没有农业生产的农闲时间进行，避免了对当地农民的种植生产的影响。同时根据当地的实际情况出发，当地土壤大多数种植了蔬菜等经济作物，对后期的种植结构的改变等建议方法有较大的抵触情绪，并且补偿费用较高。但
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是翻土置换法不存在这种种植结构的改变，对农民的农业生产影响较小，为广大农民所接受。同时在工程施工的过程中，应为当地的农业产权存在小规模的情况，翻土置换法可以因地制宜的根据每家每户的农田的大小来实际制定修复的规模和工程，避免了大规模的工程对农田边界和产权造成的干扰和纠纷。这样也能够为当地农民所接受。同时在工程的可行性方面，当地研究区域地势比较平整，海拔差不超过10米，同时离交通主干线较近，大型机械可以方便快捷的进入场地施工，不存在施工障碍。因此总结上述理论和实际方面的研究，翻土置换法可以在研究区域进行，可行性较高。
表层污染土壤 深层清洁土壤 0-30cm 挖出 固定剂 回填 30-60cm 挖出 施肥 污染层 回填层 耕层
恢复土壤生态功能 跟踪监测制定后续方案 图2 翻土+综合农艺调控修复技术方案工艺流程
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钝化+低积累品种种植+叶面肥喷施+水分管控修复示范技术方案：首先，播种前，在翻耕土壤过程中，加入赤泥、海泡石、磷矿粉、蒙脱石等环境矿物材料和有机肥料等钝化剂，降低土壤中重金属的生物可利用态；其次，种植低积累品种的水稻，降低水稻从土壤中吸收重金属的量，并喷施叶面调理剂抑制污染物从农作物根系系统向籽粒中的转运和阻止大气沉降对作物影响；第三，对于农作物籽粒中污染物含量达标的农田土壤，将进行规范化的农作。钝化+低积累品种种植+叶面肥喷施+水分管控修复示范技术方案工艺流程图见3。
钝化+低积累品种种植+叶面肥喷施+水分管控修复示范技术可行性分析： 首先，从前期研究应用的角度来说，钝化+低积累品种种植+叶面肥喷施+水分管控的修复方式虽未在我国农田土壤中大面积推广，但已有较多成熟的小试、中试规模试验、专利及验证结果，比如：2013年中国农科院马义兵研究员申请获得的《一种土壤镉钝化剂及其制备方法和应用》专利，主要原料为赤泥、石灰、磷肥、锌及油菜秸秆；2013年武汉理工大学申请获得的《一种修复重金属镉污染土壤的复合钝化剂及应用方法》专利，钝化剂的主要成分为钙镁磷肥和草炭；2010年华中农业大学研究开发的治理土壤重金属铅、镉污染的钝化剂等，据不完全统计，目前国内已有针对重金属污染土壤治理修复相关的钝化技术专利及其应用成果50余项。另外，对于低积累作物修复技术来说，也有较多的实验研究结果及应用专利，如：2011年中科院沈阳生态研究所开发的降解重金属污染物的混合菌剂等，相关的应用研究成果约有40多项。本项目组也正在XX长沙县的中轻度污染农田及常宁豹市岭地区的一块儿重度污染农田上进行钝化及低积累作物种植等修复技术的示范研究工作。总之，钝化+低积累品种种植+叶面肥喷施+水分管控修复技术具有良好的前期研究基础，具备开展大面积示范推广的价值和潜力；其次，从技术可行性角度来说，该修复技术方案的操作总体较为简单，且考虑了当地的实际情况，将钝化技术、低积累作物种植的方法及叶面肥喷施技术结合起来，基本做到不改变当地的种植结构及种植习惯，在技术上具有较好的可行性；第三，从当地农民的接受度方面来说，通过与当地村委领导及农户的座谈，他们对该修复技术的认可度较高，认为该技术具有较好的应用前景及推广价值，指出在不影响农民正常收益的情况下，建议将该修复技术应用于污染农田的修复治理过程；第四，从预期修复效果方面来说，钝化+低积累品种种植+叶面肥喷施+水分管控修复技术主要是考虑将土壤中的污染物从可利用态转变为稳定态，以避免其从土壤而转移到农作物中；并利用叶面调理剂抑制污染物从土壤中向农
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作物运输，且阻止通过大气沉降方式积累于叶面的污染物从叶面转移至农作物籽粒。通过该组合修复技术的处理后，农田土壤农作物中的污染物含量达标率可高于95％。
重金属污染农田土壤 钝化剂（赤泥、海泡石、磷矿粉等） 低积累水稻品种 水分管控 叶面肥喷施 农产品重金属含量 修复目标 规范化农作 图3 钝化+低积累品种种植+叶面肥喷施+水分管控修复示范技术方案工艺流程图
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四、修复工程方案
4.1 修复工艺流程
在农田土壤修复技术筛选的基础上，依照“绿色、原位、可持续”的修复原则，遵循“因地制宜、就地取材、简易可行”的修复方针，提出了两套较为成熟的修复技术方案。具体的修复工艺流程和具体步骤如下所述：
高风险示范区：位于湘江流域中下游，农田土壤中的污染物以镉、铅、锌、汞等重金属为主，污染程度相对较重，将采用翻土置换+综合农艺调控的方法对其进行修复。具体来说，即将表层（0-30cm）污染浓度较高的耕作层翻置于下层，而将下层干净土壤置换至表层，并进行熟化，施以有机肥、牛粪、鸡粪等，原先的种植结构保持不变，修复工艺流程如图4所示。
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图4 示范区污染农田土壤修复方案 翻土+综合农艺调控工艺流程图
具体步骤如下：
1）具体的修复方案分两部分进行，首先进行100亩的修复，将污染区表层0-30cm土壤剥离，挖掘设备采用2台小型安装有筛分斗的挖掘机，将从农田中挖出的污染土转运至另一半未修复的土壤。在挖掘过程中，裸露的土地应尽快采取封闭措施，以防扬尘，造成空气污染。堆放之前，铺上防渗膜，防止土壤污染物的对堆放地的影响。
2）之后挖出将污染区表层0-30cm土壤剥离，将挖掘出的表层污染土壤和深层土壤隔离开，同样在堆放地铺上防渗膜，防止污染土与清洁土之间的干扰。
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3）在挖掘出深层土壤之后，将土壤平面铺平，加入改性粘土固定剂，通过搅拌机或者旋耕机将改性粘土固定剂均匀的混合到土壤中，并喷施一定量的清水（保证含水量20%左右），之后放置三个月，每个月搅拌一次，并保证土壤的含水量。之后在土壤中通过打夯机将原有的土壤压实，放置晾晒，风干。通过这种方法设立隔离层，避免污染物在土壤中的迁移。
4）将挖掘出的污染土壤回填至隔离层之上，同时使用改性粘土固定剂等重金属固定剂。添加生物炭固定剂之后，通过旋耕机或者搅拌机将土壤充分混合均匀，并喷施一定的清洁水，在一定的温度下堆放3个月，期间每隔一个月对土壤进行充分的翻动，以保证菌剂和固定剂的作用。
5）最后将深层清洁土壤回填至土壤表层，添加磷肥，氮肥，有机质（鸡粪，牛粪或者其它腐殖酸肥料），加入肥料之后通过旋耕机混合均匀，最后通过旋耕机平整土地表层，达到耕种的水平。在修复完成的土壤上，恢复土壤的生态功能。之后长期对土壤和植物进行污染物的定期检测，并对结果进行分析，制定相关的后续政策。
中低风险示范区：湘江流域中下游，农田土壤中的污染物以镉、铅、锌、汞等重金属为主，污染程度处于中、轻度污染，将采用钝化+低积累品种种植+叶面肥喷施+水分管控的方式对农田土壤中的重金属进行处理，修复工艺流程如图5所示。
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图5 示范区污染农田土壤修复示范方案
钝化+低积累品种种植+叶面肥喷施+水分管控工艺流程图
具体步骤如下：
1）农田土壤性质及污染物的含量水平监测：布点监测示范区土壤中N、P、K等营养元素含量、有机质含量、土壤盐分及碱化度等相关指标，为农用品施用量及后续修复提供基础数据；对于拟修复的中、轻度风险污染农田土壤，根据农户及种植结构等不同，详细布点监测重金属等污染物的污染情况；
2）灌溉水渠布置：在修复农田中根据水利工程布置等情况，调整现有的灌溉水渠，以利于实时灌溉，避免继续使用选矿废水及污水灌溉；另外，也要清挖
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原来污灌沟渠中的污泥，避免沟渠中的污泥对灌溉清洁水再次产生不利影响；
3）精细整地及施肥：对修复区土地进行平整、对大块土粒进行细碎化处理，以利于幼苗移栽；并在播种之前，每亩施加适量有机肥作基肥，以保证植物的生物学产量；
4）钝化实施过程：租用旋耕机，在当地作物休耕期内施入修复材料，并通过翻耕等方法与土壤尽量混合均匀。可通过室内模拟正交试验及田间验证得到修复材料的最佳配比；
5）低积累作物种植：通过测定植物对重金属的富集效应，筛选种植低积累品种的水稻；
6）叶面肥喷施：在种植低积累品种的同时，于水稻生长的分蘖期和灌浆期分别喷施含有农用有机硅成分的叶面肥，以抑制重金属等污染物从水稻根系系统向籽粒中的运输；
7）修复效果评价：修复处理一个周期后，布点监测土壤及农作物籽粒中重金属等污染物的浓度情况，通过籽粒中的污染物浓度对比及分析来评价修复效果，当尚未达到修复效果时可重复进行修复流程，最终使农作物籽粒中的重金属含量达到安全生产的水平。
4.2 主体工程
针对XX重点示范区农田土壤依照风险等级划分的不同修复区域，采用的翻土+综合农艺调控和钝化+低积累品种种植+叶面肥喷施+水分管控两套修复技术方案均属原位修复方式，详细的土壤修复方案如下：
高风险区：翻土+综合农艺调控。主体工程包括土壤的深挖，堆放，混合，回填等等，具体工程如下：污染区表层0-30cm土壤剥离，挖掘设备采用2台小型安装有筛分斗的挖掘机，挖掘机的铲斗宽度为1.9m，臂长约为4m。将从农田中挖出的污染土放置于农田土壤旁边。在挖掘过程中，裸露的土地应尽快采取封闭措施，以防扬尘和污染物的迁移，造成空气污染。挖掘好的基坑应该做好防雨和排水沟的准备，放置降雨造成的积水，影响后续的工程。
土壤堆放在特定的场地，并在土壤底部铺上防渗膜（HDPE膜,具体参数如下），避免降雨等过程造成地表径流，携带污染物。并在土壤表层覆盖防尘网，避免大风造成的扬尘和大气污染。堆放场地应将不同性质和作用的回填土分开放置，防
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止互相之间的干扰。堆放场地应于原有的土壤距离不宜过远，避免长途运输，并且不宜占用过大的面积，土地平整，适合大型机械的使用，避免占用耕地。堆放期间每隔一个月对土壤进行充分的翻动，并喷施一定的清洁水，以保证菌剂和固定剂的作用。
表4 HDPE膜（1.5mm厚）的主要性能指标要求
性能 单位 指标 厚度 偏差 mm ±0.25 密度 (最小值) g/cm3 0.94 碳黑 含量 % ≧2~3 拉伸 强度 MPa 0.94 断裂 伸长率 % ≧100 抗穿刺 强度 N ≧400 氧化诱导 时间 Min ≧100 水蒸气 渗透系数 ≧1×10-13 土壤通过运输车辆和挖掘机回填回原有的基坑，回填之后，保证将土壤平面平整，之后深层通过打夯机将原有的土壤通过打夯机压缩，机械填土碾压的压实系数达到0.9，并将施工过程中翻出的石块等杂物放置回基坑中。之后再上面铺上56%的混合土壤。最终表层的回填土添加磷肥，氮肥，有机质（鸡粪，牛粪或者其它腐殖酸肥料），加入肥料之后通过机器混合均匀，混合深度保证在30cm，通过运输车辆放回原有的基坑表层，最后通过旋耕机平整土地表层，达到耕种的水平。
整个翻土+综合农艺调控修复工程中用到的主要设备材料如下表所示。
表5 翻土+综合农艺调控法工程主要设备材料一览表
序号 1 名称 改性土固剂 防渗与防网 粘定布尘规格 巯基改性膨润土 吨 HDPE膜（1.5mm厚） m2 全营养复合有机菌肥 3 有机肥 吨 复合肥料（N:12-P2O5:18-K2O:15） 吨 CAT320C 东方红T160S 1GKN-220A1 50 80004 30 单位 数量 备注 用于稳定和隔离深层土壤中的重金属污染物 防止在施工过程中的粉尘污染 对挖掘出的深层土壤进行熟化和增肥，增加耕层土壤中的有机质含量 对挖掘出的深层土壤进行熟化和增肥，增加耕层土壤中的有机养分的含量 用于项目过程中的土方的挖掘和填埋 用于项目过程中土壤的平整挖掘 用于项目过程中的土方的平整 2 4 无机肥料 挖掘机 推土机 旋耕机 4.0 5 6 7 台 台 台 23
2 2 2
序号 8 9 10 11 12 13 名称 喷药设备 振动平板夯 运输车 规格 ZMB480 HCP-B30 9ETX6 单位 台 台 辆 吨 天/人 万方 数量 4 4 6 10 50人×90天 15 备注 用于药剂的喷洒 用于土壤的压实 用于土壤的运输 用于项目工程仪器和车辆的燃料 用于项目过程中的相关施工人员费用 用于使用了固定剂和菌剂后土壤的湿润和老化使用 燃料费 （柴油） 人工费 工程用水 满足灌溉水标准 中低风险区：钝化+低积累品种种植+叶面肥喷施+水分管控。首先，采用赤泥、海泡石、磷矿粉等钝化剂或改良剂对污染农田土壤进行钝化修复及综合改良。将以上钝化剂与底肥混合后施入土壤，并利用旋耕机翻耕的方式将添加的钝化剂/改良剂与土壤尽量混合均匀。需保证各种钝化剂在土壤中的处理周期30天以上；其次，选用针对镉等重金属低积累的水稻品种进行种植，降低农作物从土壤中吸收重金属的量，并在水稻生长的分蘖期和灌浆期，分别两次向水稻叶面喷施叶面肥（稀释300～500倍随水浇施），抑制污染物从农作物根系系统向籽粒中的转运以及大气沉降的污染物进入水稻籽粒，种植一个周期后，对土壤及水稻中的重金属含量进行测定，并与之前的结果进行对比分析，确保农产品的食用安全；第三，对于农作物籽粒中污染物含量仍超标的农田土壤，需再次重复进行修复处理措施，可酌情增大钝化剂的用量及叶面肥喷施的量和次数，确保水稻籽粒中的重金属含量降低到标准限值以下，严禁重金属超标的水稻籽粒进入食物链，从而保护人民群众的身体健康。
整个钝化+低积累品种种植+叶面肥喷施+水分管控修复工程中用到的主要设备材料如下表所示。
表6 钝化+低积累品种种植+叶面肥喷施+水分管控修复工程主要设备材料一览表 序号 1 2 3 4
名称 旋耕机 赤泥 海泡石 磷矿粉 规格 1GKN-220A1 24
单位 台 吨 吨 吨 数量 4 120 100 100 备注 用于翻耕土壤及将钝化剂与土壤混匀 用于配置钝化剂 用于配置钝化剂 用于配置钝化剂
5 6 7 8 9 叶面肥 基肥 追肥 水稻种子 工程用水 0.3%磷酸二氢钾及含硅成本的调理剂等 全营养复合肥 氮钾追肥 湘籼稻 满足灌溉水标准 kg kg kg kg m3 2000 4000 4000 2400 233,360 50人×3年×100天/年 4 4 40 用于阻止污染物从叶面和土壤向作物籽粒的运输 用于提高作物产量 用于提高作物产量 用于种植 用于作物正常生长所需水分 用于种植作物的全过程管理及除草工作，一年按100天计 用于播种 用于作物收割 用于喷洒叶面调理剂 10 11 12 13 人工费 播种机 收割机 喷药设备 2BYF-3/4 4LZ-8 ZMB480 天/人 台 台 套 4.3 配套工程
由于示范区采用选矿废水等污水灌溉是导致农田土壤污染的主要原因，因此，在实施修复过程前，切断污水灌溉源是首要的措施，继而设计实施切实可行的灌溉用水配套工程，采用符合灌溉要求的水来对示范区以及以后推广区的土壤进行灌溉。经研究分析，目前可行的代替污水灌溉的方案包括以下几种：
（1）人工湿地。即建立人工湿地、污水处理厂或者更小规模的处理厂等设施，确保示范区农田土壤的灌溉用水的安全。但是，污水处理厂的用地问题、造价问题和建设时间问题值得考虑。
（2）灌溉水井。即构建灌溉用的水井（深度为200 m左右），用来灌溉示范区周围的农田。但是，水井的造价和对周围水井（饮用水来源）的影响，也必须考虑。
（3）跨区域调水。即从周边的水库购买水用于灌溉。可以等污水处理厂或人工湿地等建成后，再将灌溉用水换成污水处理厂的出水，从而解决以往的污水灌溉问题。但是，从水库购买水也必须考虑价格、灌溉形式和是否需要建立蓄水池等问题。
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4.4 主要设备
XX重点示范区两种修复方案所涉及的主要购买或租赁设备如下表所示。
表7 主要购买或租赁设备
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 设备名称 挖掘机 推土机 材料喷洒装置 喷药设备 联合收割机 密封运输车 洒水车 旋耕机 夯土机 焚烧炉 搅拌机 小型离心机 补光灯 湿水帘 抽水泵 规格型号 ZE48 ZD220S(H)-3 ZMB480 4LZ-8 9t 10m3 1GKN-220A1 WJ101-778 AL-Z SMJ2000 MPC-P25 YT-W24 AR-7090 单位 台 台 套 台 台 台 台 台 台 台 台 台 套 数量 2 2 4 20 4 6 2 4 4 1 2 1 5 3 2 备注 3WPZ-2400-1 套 CSB-ZX80-40 台 4.5 二次污染防范和安全防护措施
在示范区农田土壤修复过程中，钝化过程中可能会对农田土壤产生二次污染，翻土置换时可能会对周边农田土壤、地表、地下水和大气产生二次污染。由于污染土壤的修复工作本身即为环境保护项目，因此，二次污染的产生将会对项目工程的实施造成负面影响，因此需要对修复工程项目的二次污染进行防治。
针对本方案的二次污染防治工作内容包括：
（1）严格按照本方案制定的修复工艺程序进行污染农田土壤修复； （2）做好临时堆放土壤的污染防渗及覆盖工作； （3）注意在引入有机肥时的监测，防治污染物的进入； （4）在植物收获后，防止焚烧过程对大气的污染； （5）防止使用的污染物降解菌剂对土壤生态群落的干扰。
安全防护措施工作主要包括：
（1）修复施工期间前，应对施工人员进行安全防护知识培训；施工期间，施工
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人员应穿着安全防护衣、佩戴草帽、手套、口罩等基本健康防护用具； （2）在修复施工区域加强管理，设立安全警示信号和标志，严禁周围村民和无关人员进入修复工程区；
（3）修复区域建筑物应设置安全警戒线，避免因修复工程实施而影响建筑物或构筑物结构；
（4）严格控制钝化剂、有机肥料及微生物菌剂进入土壤中的量，保护区域内珍稀生物的群落结构；
（5）建立环境应急预案体系，尽可能主动地把修复施工过程产生的不良影响和不利因素降到最低程度。
4.6 环境监测计划
在整个修复工程的建设过程中，需要对各种介质的不同指标进行监测。环境监测包括修复过程中的全过程跟踪监测、验收监测和可能需要的修复后长期监测等。其中具体的监测方案如下所示。
监理监测计划包括对整个农田修复过程的过程中，对所有进出场地的车辆进行管理，防止对周围环境造成影响，包括引起的粉尘和废气等。同时，需要对任务书中所有监测指标的采样过程进行监理。
验收监测计划包括对土壤、水、粮食作物及经济作物等的监测，其中第一年的监测布点按修复面积1000亩计算，一共布置100个土壤监测点和对应的农作物样品，灌溉用水，处理前后的污水，而监测污染物包括土壤和水稻中重金属（镉、铅、锌等）的全量，土壤中镉、铅、锌、汞的有效态。第二、三年的监测布点也同样按修复面积1000亩计算。监测频次为每年播种前监测一次，收割后监测一次，每年共计监测4次。水中污染物的浓度根据灌溉计划和次数确定，即每次灌溉前后均对水样进行测定。时间节点为每年4月、9月、10月和次年3月。
后监测计划包括在项目完成后，必需对该XX重点示范区农田土壤和灌溉用水的质量进行跟踪和监测，主要包括农田土壤、处理前后的污水、灌溉水和农产品，监测指标也为土壤、植物和水体中重金属的全量，以及土壤中镉、铅、锌、汞等重金属的有效态。监测频次为每年3次，即每年的4月、8月和12月。
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4.7 环境影响评价
重金属污染农田土壤修复治理工程是对农产品安全、土壤保护等方面进行的生态环境保护措施。在保护环境的大前提下，本工程设计时，对钝化过程中可能会对农田土壤产生二次污染，翻土置换时可能会对周边农田土壤、地表、地下水和大气产生二次污染，植物修复时可能产生大量的植物废弃秸秆等问题给予了高度重视。
在修复工程实施过程中，可能存在的污染及控制措施为：噪声污染和粉尘、飞扬物污染。主要的噪声源是：挖土机、筛分机、破碎机、运输车辆等，采取的主要控制措施包括：对设备采取减震、安装消声器、隔音等方式，或者选择低噪声型设备，避免在夜间进行运输活动，以减小噪声对周边村民的影响。另外，粉尘与飞扬物主要来自于翻土置换工程及运输过程等环节。设计采用自卸汽车运输废物，运输过程中进行覆盖等封闭措施，同时配备洒水车，当土壤堆体干燥时适当洒水防治粉尘，同时周边的树木对粉尘控制也可起到一定作用。针对装卸运输粉尘，在装卸过程中进行洒水降尘，以控制对环境的影响。
遵循“分级治理、分质利用、安全处置”的原则，本工程对重金属污染农田土壤的修复治理造福于民，不仅社会群体受益，土地价值提升，而且本工程产生的污染物对环境质量影响很小，达到了社会效益、经济效益和环境效益的统一。从环境保护的角度来看，本工程建设具有重要的意义。
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五、经费预算
5.1 经费预算
经费估算依据采用单价乘以工程量的合价法，根据选矿废水处理工程和修复实施项目的技术方案、按估算指标和估算工程量计算编制。 5.1.1 编制依据及定额
1、基本依据
本示范工程项目修复方案所确定的工艺方案及工程设计内容； 《市政工程可行性研究投资估算编制办法》（建标[2007]164号）； 《市政工程投资估算指标》（建标[2007]163号）； 《XX省市政工程预算定额》； 《XX省安装工程预算定额》。 2、定额
结合近期类似工程的预决算资料单位造价指标估算。 5.1.2 有关其它建设费用的确定
1、建设单位管理费
按照财政部财建[2002]394号文规定计取。 2、工程监理费：
按发改价格〔2007〕670号文规定计取。 3、项目前期工作费
按国家计委价格[1999]1283号《建设项目前期工作咨询收费暂行规定》计取。 4、环境影响评价费
依据《关于规范环境影响咨询收费有关问题的通知》（国家计委、国家环境保护总局计价格[2002]125号）中的有关标准计取。
5、招标代理服务费：
按《关于印发招标代理服务收费管理暂行办法的通知》（国家计委计价格[2002]1980号）中的有关标准计取。
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6、勘察费
包括工程地质勘察和工程测量两部分费用，按第一部分建筑安装工程费用的0.8%计取。
7、项目工程实施过程和后期的环境监理费
包括建设工程施工阶段的环境监理服务收费和设计、试生产、验收等阶段的相关环境监理服务收费。即：环境监理收费=施工环境监理收费+环境监理相关服务收费。该部分将按照《XX省环境监理服务收费标准》中有关规定计取。
8、租地费
按2000元/亩计取。 9、工程预备费 （1）基本预备费
按第一、二部分费用（即工程费用和工程建设其他费用）之和的8%计取。 （2）涨价预备费
按国家计委计投资[1999]1340号文规定，投资价格指数为零。 5.1.3 工程总投资
本项目工程总投资XXX万元，其中第一部分工程费用XXX万元。
表8 XX重点示范区重金属污染农田土壤修复工程投资分析表
序号 一 1 2 3 4 项目名称 第一部分费用（工程费用） 建筑工程 安装工程 设备购置/租赁 材料费（药剂、种子、肥料等） 二 第二部分费用（工程建设其他费用） 三 四 基本预备费 项目总投资 费用（万元） 资金来源 30
5.2 经费使用计划
根据XX重点区域重金属污染农田土壤修复示范工程的方案和进度要求，共需安排实施三年（2017年1月至2019年12月）。具体的经费使用年度计划如下：
第一年：380万元。主要包括第一部分的工程费用，首先完成中低风险修复示范区域（800亩）第一年的田间小试及修复示范工程，中低风险示范区采用钝化+低积累品种种植+叶面肥喷施+水分管控的修复工程，包括田间小试、组合配比优化及示范工程。另外，400万元还包括第二部分-其他建设工程和第三部分-预备费的部分费用（按年度计算）。
第一年修复完成后，中低风险农田土壤示范区水稻稻米中镉等重金属含量80％低于《食品安全国家标准-食品中污染物限量》（GB 2762-2012），土壤中重金属有效态含量降低20％。
第二年：400万元。主要完成（1）中低风险修复示范区（800亩）第二年的修复示范工程；（2）进行实时监测和工程监理。
第二修复完成后，中低风险农田土壤示范区水稻稻米中镉等重金属含量90％低于《食品安全国家标准-食品中污染物限量》（GB 2762-2012），土壤中重金属有效态含量在第一年基础上再降低20％。
第三年：686.7万元。主要完成（1）中低风险修复示范区（800亩）第三年的修复示范工程；（2）高风险修复示范区（200亩）的修复示范工程，采用翻土+综合农艺调控的修复工程，包括田间小试、配比优化及示范工程；（3）进行监测验收和工程监理；（4）对整个修复工程进行验收。
第三年修复完成后，中低风险农田土壤示范区水稻稻米中镉等重金属含量95％低于《食品安全国家标准-食品中污染物限量》（GB 2762-2012）。高风险农田土壤示范区土壤中重金属总量90％达到《土壤环境质量标准》中的二级标准，且水稻稻米中镉等重金属含量95％低于《食品安全国家标准-食品中污染物限量》（GB 2762-2012）。
5.3 资金筹措
本项目示范工程估算第一年投资380万元，第二年、第三年分别投资400
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万元和686.7万元，总计投资1466.7万元将全部来自于XX省财政，即重金属污染土壤治理与修复试点项目专项资金。
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六、效益分析
6.1环境效益
本项目是一个区域农田土壤环境综合治理的公益性环保工程，特有的环保工程性质决定了其直接投资收益率低，而且投资效益比较分散，因此产生的间接经济效益难以通过准确数据表示出来。本项目中，可以根据监测的农田土壤中镉、铅、锌、汞等重金属浓度的减少量，来估计对环境中的减排量。土壤得到修复后，根据修复示范区所在区域的规划，可以种植大面积的水稻等作物，有助于改善该地区的环境，同时具有非常的观赏价值和经济价值。
（1）本项目着重解决了XX省重点区域遗留已久的农田重金属土壤污染问题，有利于农产品安全、环境保护和生态平衡；
（2）项目实施后，可以安全处置镉、铅、锌、汞等污染物，既可消除农田土壤中重金属对农作物生长的抑制作用，也可以极大地降低农产品中重金属的含量，可以提高该地区农产品的质量和价格；
（3）本项目完成后，1000亩示范区农田土壤，将不会对人群的身体健康造成威胁，可以为XX省提供更健康的粮食作物，提高区域环境质量，对构建和谐社会将会起到积极作用，环境效益非常显著。
6.2社会效益
（1）周围环境质量的进一步提高，能够促进XX省湘江流域的快速发展，促进区域的经济发展，加快城市化进程。
（2）项目建设能够提高当地农产品的质量和产量，提高当地居民的生活水平和生活质量，同时也增加了一系列的就业机会。
（3）项目建设能够解除土壤中重金属和有机污染物污染对人体健康造成一定威胁，减少各种污染物通过食物链进入人体，有效改善区域土壤污染，保障人体健康。
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6.3 经济效益
本示范工程项目为重金属污染土壤修复工程，因此不能带来直接的经济效益，但是可以带来间接的经济效益。土地尤其是农田土壤是不可再生资源，所以受污染土壤存在很大的风险，会严重影响该区域的规划，其利用价值和所带来的经济效益也会大大降低。修复后的土壤的开发和利用程度会明显增加，给示范区带来更大的收益。项目的实施，能够极大地改善该区域的环境，提高土地的价值。对土壤进行修复后，其中种植的农作物和农产品中重金属和有机污染物的浓度低于国家标准，可以提高农产品的价格、增加收入，产生非常可观的经济效益。
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七、项目可行性分析
7.1政策风险
此项目为XX省环境保护厅立项的农用地污染土壤修复示范项目。国家目前高度重视环境保护，对关乎国计民生的农田土壤环境保护尤为重视，从政策上给予了保障。从宏观经济环境与经济条件来看，我国正处于经济社会快速发展阶段，目前国家经济运行平稳，各项国家经济制度、经济法规、经济政策、产业政策都比较稳定合理。项目所在区域XX省经济运行稳定，项目示范区经济结构合理稳定。因此，此项目在运行期间，政策上不存在风险。
7.2技术风险
本项目所采用的修复技术经过了实地考察-技术筛选-技术比选-方案设计一系列流程，选用的技术遵循了有成功应用案例、有前期科研示范、当地适宜这三项原则，技术本身都比较成熟可行。同时，在方案里针对每项修复技术方案都设计了配套工程，做到技术配套、相应设施、设备完善。因此，在技术上存在的风险较小。
7.3财务风险
本项目是由XX省环境保护厅立项，XX省财政拨款的重金属污染土壤修复示范项目。目前，XX省财政已下达专项资金，在资金总量上给予了充分保障。同时，项目方案根据修复示范实际结合专项资金，做了详细的财务预算，力争在专项资金范围内完成示范工作。因此，本项目在财务上存在的风险较小。
7.4管理风险
本项目由XX省环境保护厅立项，具体由各地区人民政府和各地区环境保护局管理实施，做到了层层监督落实。本项目制订了严格的项目组织与管理实施计划，设立了管理组织机构，并明确了各部门职责，包括多部门协调机制。在组织
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实施方面，分别分成准备工作、资金筹集安排、修复措施实施、验收等阶段，在进度安排方面进行了详细的划分，包括计划安排、实施阶段的划分,并设立了项目实施进度表。项目实施期间和实施后，也制订了详细的监理计划，包括监理程序、监理重点内容、监测计划、监理采样、修复效果评估(是否达到修复目标)。因此，项目在管理上是可行的。
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八、项目申报单位研究基础及案例介绍
8.1 单位介绍（略） 8.2 案例介绍
8.2.1案例一
（一）项目名称 XX省大田试验 （二）试验概况
在大量盆栽试验的基础上，为验证分子空间固定技术—土壤调理剂在大田试验中的修复效果，在湘潭竹埠港选取了5亩地进行大田试验。
表8-1 大田试验方案
处理
土壤调理剂添加量
CK 0%
T1 1%
T2 3%
T3 5%
（三）试验效果
根据大田试验结果，添加土壤调理剂可以降低稻米中镉含量，随着土壤调理剂添加量的增加，稻米中镉含量不断降低，添加量为1%时，稻米中镉含量从0.376mg/kg降低至0.175 mg/kg，已经达到《食品中污染物限制》（GB2762-2005）即：镉≤0.2mg/kg。添加量为5%时，稻米中镉含量降至0.102 mg/kg，降幅为72%。因此，本土壤调理剂的添加可以改善受镉污染农田土壤，提高粮食的食用安全性。
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稻米中镉含量mg/Kg0.40.350.30.250.20.150.10.050CKT1-1%T2-3%T3-5%稻米中镉含量
图8-1 不同处理对水稻中镉含量的影响
分蘖期 拔节期
抽穗期 灌浆期
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成熟期
图8-2 大田试验现场照片
8.2.3案例二
（一）项目名称
重金属污染耕地修复治理新产品新技术集中展示。 （二）项目意义
为加快推进我省长株潭耕地重金属污染修复试点工作，对引进的国内外镉污染耕地修复治理新技术、新产品，在长沙、株洲、湘潭3市管控专产区各设1个集中展示区，实行统一管理、统一检测、统一评价，筛选适于XX的高效、经济、简单实用的镉污染耕地修复治理的技术与产品。
（三）试验概况
（1）参展产品征集与专家审核
在征集产品规定时间内，经过“展示方案制定-参展要求公告-产品信息登记-专家审查”等环节，对核准参加展示的产品分别在长沙、株洲、湘潭开展小区试验，所有参展产品由省农还站统一编号后由各展示区进行二次编号，为严格保密，并以使用参展产品。其他栽培和水肥管理一致的处理为对照。
（2）展示区选择
展示区选择地点及土壤主要理化性质见表8-2。
表8-2 展示区地点及土壤主要理化性质
展示区 1 2
地点 全镉 mg/kg 0.26 0.98 有效镉 mg/kg 0.09 0.87 39
pH 5.89 6.32 有机质 g/kg 29.92 30.80 阳离子交换量 cmol/kg 9.46 19.60
3 0.47 0.10 6.78 37.78 17.56 （四）参展产品名称 土壤调理剂 （五）产品效果
参展产品的稻米降镉率及稻谷增产率见表8-3。
表8-3 参展产品的稻米降镉率及稻谷增产率效果
早稻 晚稻 平均 稻米降镉率 41.87 41.95 41.91 稻谷增产率 4.05 8.95 6.50 （六）现场照片
图8-3 新产品新技术集中展示现场照片
8.2.4案例三
（一）项目名称
环保公益课题-耕地土壤风险管控模式与成效评估方法研究子课题 （二）项目意义
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选取不同区域典型区耕地作为耕地土壤保护和综合治理成效评估的实证研究对象，基于上述的研究结果，选取5亩地开展实证研究的相关工程，为构建耕地土壤环境保护和综合治理成效评估的综合指标体系和评估方法奠定基础和保障。
（三）管控措施 （1）土壤调理剂 （2）水分调控技术 （3）叶面阻控剂 （四）试验效果
通过大田试验数据显示，采用以上管控措施能明显降低水稻植株和糙米中重金属含量。与空白处理比较，植株中铅、铜、镉下降率分别达34.1、42.3、36.4%；糙米中铅、锌、镉下降率分别达34、27、39.4%，其中糙米中镉、铅接近标准限值。
（五）现场照片
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图8-4 大田试验现场照片
此外，该修复技术方案已成功应用于太原市小店区污灌区重金属污染农田土壤修复工程，取得了阶段性的成果。项目合同参见附件第一部分。另外，4家单位共同承担的2015年度环保公益性行业专项中也涉及到以上的修复技术方案。
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九、技术团队介绍
略
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十、附件
略
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