土壤污染修复国际发展态势分析

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1、土壤污染修复国际发展态势分析袁建霞 张 薇 董 瑜 邢 颖 张 博（中国科学院国家科学图书馆总馆 北京 100190）摘要 土壤污染是一个全球面临的重大环境问题，其不仅严重影响土壤质量和土地生产力，还会危及食物安全、人体健康乃至生态安全。因此，土壤污染修复成为了许多国和地区关注的重要科技领域，并将其作为消除污染物和恢复土壤生态功能必不可少的技术手段。本报告选取土壤污染修复这一领域为研究对象，定性调研了国内外相关法规政策、计划和项目布局以及国际会议信息等，并对相关研究论文和专利进行了文献计量学分析。在此基础上，系统梳理了该领域的相关法律政策，分析了其研究布局，并探讨了该领域的研究重点及发展趋势，

2、另外，在报告结论与建议部分，针对中国与世界主要发达国家和地区间存在的差距，提出了几点意见和建议，旨在为土壤污染修复相关学科发展、研究布局及政策制定等提供决策参考。 关键词 土壤污染修复 法律政策 研究论文 专利 国际会议从20 世纪60 年代，荷兰、美国等发达国家因为化学废弃物的倾倒导致严重的土壤环境问题至今，土壤污染已遍及世界五大洲，并主要集中在欧洲，其次是亚洲和美洲。在我国，近20年来伴随着工业化、城市化、农村集约化进程的不断加快，土壤污染问题也日益突出，受不同程度污染的土壤面积在不断扩大，对全面建设小康社会和实现可持续发展的战略目标构成威胁。土壤污染不仅严重影响土壤质量和土地生产力，而且

3、还导致水体和大气环境质量的下降。更严重的是将直接危害食物安全、人体健康乃至生态安全。此外，土壤污染问题在一定程度上还影响着我国的农产品对外贸易和环境外交利益。面对日益严重的土壤污染问题，我国与世界上许多国家一样，已将土壤修复作为消除大面积受污染土壤中污染物和恢复土壤生态功能的必不可少的技术需求。土壤污染修复技术研究起步于20 世纪70 年代后期。在过去的30 年，美国、日本、澳大利亚等国家纷纷制定了土壤修复计划，巨额投资于土壤修复技术与设备的研发，积累了丰富的现场修复技术与工程应用经验，成立了许多土壤修复公司和网络组织，极大地促进了土壤修复技术的快速发展。正因为如此，近10年来，土壤污染修复在

4、传统土壤化学等分支学科体系的基础上，借鉴汲取了大量相关学科，包括物理学、化学、生态学、植物学、微生物学、地质学、水文学、农学、矿物学、工程学、信息学、计算机及管理学等的基本理论、方法和技术，逐步发展成为了具有鲜明学科交叉特点的分支学科。本研究选取“土壤污染修复”这一领域开展学科发展态势战略情报研究，旨在利用情报学研究方法和手段，通过定性调研和定量分析（包括研究论文和专利文献计量分析），对该领域的相关法律、政策进行系统分析，研究其学科布局，探讨其研究重点热点及技术发展趋势等，从而为相关学科发展、研究布局及政策制定等提供决策参考。1国内外土壤污染修复相关法律政策土壤污染在很多国家已经成为严重的环境

5、和发展问题，对环境和公众健康构成了巨大威胁。一些发达国家和地区建立了较为全面的污染场地管理框架和法律法规标准体系，对污染和调查修复责任的认定及相关资金机制做出了明确规定。1.1有关土壤污染修复法律框架体系的建立美国1980 年通过了综合环境响应、赔偿与责任法案（Comprehensive Environmental Response, Compensation and Liability Act, CERCLA），该法案是美国污染防治体系的法律基础，通过制定全国性计划来解决废弃或失控危险垃圾对环境和公众健康造成的风险，并规定了对污染的应急响应、信息收集和分析、责任方的责任及场地清理等措施。依据

6、该法，政府还建立了一个名为“超级基金”的信托基金，旨在对实施这部法律提供一定的资金支持，因此该法案又称超级基金法。超级基金法在此后陆续进行了几次修订，逐渐完善，2011年又补充制定了小型企业责任免除和棕色地块振兴法案。此外，美国的固体废物处置法、清洁水法、安全饮用水法、有毒物质控制法等法律也涉及土壤保护，形成了较为完备的土壤保护和污染土壤治理法规体系。在欧洲，根据欧盟第六环境行动规划（Sixth Environment Action Programme）的决定，2006年9月，欧盟委员会发布了欧洲土壤保护主题战略（Soil Thematic Strategy，COM(2006) 231）。该战

7、略包括一份欧盟委员会向其他欧洲相关机构发布的通讯、一个土壤框架指令建议（COM(2006) 232）和一份影响评价。土壤保护主题战略确定了土壤保护的战略框架，提出了战略的总目标，阐述了必须采取哪些类型的措施，并确立了一个欧盟委员会十年的工作计划。土壤框架指令建议确定了欧盟保护土壤的共同原则，在这一共同框架之下，欧盟成员国将决定如何最好地保护土壤，如何在本国内以可持续的方式应用这一指令。战略要求欧盟各成员国应基于污染场地的定义及潜在污染行为鉴别其领土内的污染场地，评估其当前和未来土地使用的风险，编制一份污染场地国家清单，清单应至少每5年公开接受一次审查，及建立国家污染土壤修复战略，合理、透明地确

8、定其对污染场地修复的优先次序，另外，还要求建立污染场地修复的资金机制。在研究方面，土壤保护主题战略指出需要在土壤保护和修复的实施程序与技术方面开展研究。英国在历经经济高速发展之后，遗留下大量的受污染土地。据估计，英国大约有30万公顷的土地受到不同程度的污染。英国在污染场地方面设置了全面的法律框架，最重要的法律是1990年颁布的环境保护法案（Environmental Protection Act 1990）。1995年在环境保护法案（1990）的基础上增加了一部分，形成了环境法，该部分针对英国的土地污染设置了法律规范体系，其主要目标是提供一种方法来发现和处理历史遗留的受到污染土地，法案要求地方

9、授权机构识别出污染场地并确保污染场地的风险得到控制，另外，法案还制定了污染土壤修复的付费规则。日本在上世纪70年代面临严重的土壤污染问题，曾经发生了数起土壤污染公害事件，造成很大的社会影响。为解决土壤污染问题，日本以环境基本法为基础，从农用地和城市用地两个方面构建起规范土壤污染的基本法律框架。日本国会将“土壤污染”追加为公害对策基本法中的典型公害之一，并制定农用地土壤污染防治法对农用地土壤污染问题进行管理。2002年制定了主要规范城市用地土壤污染的土壤污染对策法。相关法规明确了污染土壤修复的责任，规定了明确污染调查与修复流程。近年来，我国土壤污染问题日趋严峻。但是我国现行法律中尚没有专门针对土

10、壤污染修复的法律法规。有关土壤污染防治的法律规范主要包括环境保护法、水污染防治法、农业法、土地管理法、基本农田保护条例农产品质量安全法及其配套规章农产品产地安全管理办法等，还有土壤环境质量标准、土壤环境监测技术规范等一系列标准和技术规范。然而，相比主要发达国家和地区，我国法律法规和标准体系不健全，相关法规多为原则性的规定，缺少详细、可操作的具体实施条款，对如何治理、相关责任、资金机制没有明确规定。1.2有关土壤污染修复的责任认定和资金机制在美国，超级基金法规定场地修复费用按照“污染者付费”的原则由潜在的污染者承担，在某些情况下，由美国环保局使用超级基金先行支付修复费用，再通过诉讼等方式向相关责

11、任方索回。拒绝支付费用的责任者，政府可以要求其支付应付费用3倍以内的罚款。超级基金的资金来源包括对特定的化学或石油制品的生产或进口征收环境税以及联邦政府的资助。此外，美国积极采取补助金和基金的方式推动土壤修复。1994年美国实施了“棕色地块经济自主再开发计划（Brownfields Economic Redevelopment Initiative）”，该计划提供了4种基金，分别是“棕色地块修复基金”（Brownfields Cleanup Grants）、“棕色地块评估基金” （Brownfields Assessment Grants）、“棕色地块周转性贷款基金”（Brownfields

12、Revolving Loan Fund Grants）以及“棕色地块工作培训基金”（Brownfields Job Training Grants），为污染场地的评价、修复、社区参与等提供资金。英国在环境保护法案中针对土壤污染修复的责任认定和资金机制作出如下规定：地方授权机构负责调查和识别污染场地，并根据一定的程序确定污染场地，污染场地调查和识别的费用由纳税人承担；污染场地修复费用按照污染者付费的原则由污染者承担，在污染者无法找到的情况下，修复费用由纳税人负担。除政府用税收承担污染场地修复的成本外，地方授权机构和英国环境署也可以获得其他资助来调查和修复污染。如在英格兰，英格兰地方授权机构可以通

13、过提交标书的形式向环境、食品及农村事务部（DEFRA）的“污染场地资助计划”申请经费用于污染场地调查和修复；在威尔士，威尔士议会政府（WAG）管理一项独立的基金程序用于调查和修复威尔士的污染场地，地方授权机构和威尔士环境署可以向其申请资金。另外，DEFRA为英国环境署提供资金支持每年一次的特殊污染场地修复计划。日本土壤污染修复的责任认定分为两种情况，对于农用地土壤污染，由于其不仅会导致农作物的减产，还会通过农作物对人体健康产生严重损害，影响巨大，社会关注度高，为此对农用地土壤污染修复采取了由政府直接实施的模式，即由政府监测农用地的土壤污染状况，及时划定污染对策区域并制定对策计划，组织实施修复工

14、作，修复费用由污染者负担；对于城市用地污染，由于城市用地数量众多，行政资源又十分有限，如果全部由政府来组织实施非常困难，因此采取了由工业土地的所有者，包括土地的管理者、占有者和污染者具体实施的方式，即以污染者负担原则为指导，规定土地的所有者以及污染者有义务采取必要措施。如果污染是由土地所有者之外的其他人造成的，土地所有者在实施污染去除等措施后，有权要求污染者承担费用。1.3有关土壤污染修复标准的制定土壤污染修复标准制定的目的是在保证污染土地再用目的的前提下，使受到较为严重污染的土壤环境中的污染物降低或消减到不足以导致较大的或人们不可接受的生态损害和健康危害两方面的风险。因此，土壤污染修复标准的

15、制定，对于应急土壤环境事故的处理具有法规准则方面具有十分重要的指导作用。主要发达国家已基于土壤环境保护法律法规建立了较为完善的土壤质量或修复标准体系，根据土地用途及修复目标，设置了土壤污染物的筛选值、目标值或修复值等标准，同时给出了土壤污染调查、监测、污染场地筛选评估方法等技术指南性文件，为污染场地的识别、管理及修复提供技术支持。美国环保局1996年颁布了土壤筛选导则，导则包括一系列场地评估和污染修复的标准化指南。2003年颁布了土壤生态筛选导则，将土壤污染物浓度分为3个区间。加拿大环境部长委员会1997年推出了加拿大土壤质量基准，用于在土壤修复的行动中限制土壤中污染物的浓度。英国环境署和环境

16、、食品及农村事务部公布了 10 种物质的土壤指导值。荷兰2008年建立了新的土壤质量标准框架，设立 了10 种不同土壤功能的国家标准。日本2002 年的土壤污染对策法规定了一些工业污染场地、污染物及允许的浓度值。发达国家在土壤修复标准或土壤环境质量标准的制定原则方面存在以下一些共同之处。（1）标准的制定及标准值的提出是基于多种可能暴露途径的健康风险评价或生态风险评价提出的。风险评价通过污染场地暴露评估模型计算土壤指导值，假设的风险暴露途径包括皮肤摄取、直接吸入、通过地下水影响、皮肤接触的敏感性等，标准值根据致癌或毒性的参考剂量，即不会对人一生健康有影响的个人（包括敏感人群）每天的暴露剂量计算得

17、出。（2）相关机构针对污染场地和污染土壤的不同利用功能和不同保护目标，确定了土壤污染修复的不同目标，进而制定一系列标准值。如美国新泽西州和马里兰州将土壤修复标准分为居住区标准、非居住区标准和影响地下水的土壤标准。加拿大土壤质量基准中，按修复地块的使用类型分为4个水平等级：工业用地、商业用地、居住与公园用地、农业用地。英国则分为带花园的住宅区、不带花园的住宅区、园地、商用/工业用地四种利用类型。（3）此外，土壤标准的制定还综合考虑污染物的背景水平、仪器检测极限、其他相关环境标准值等。在联邦制国家，如美国与加拿大两国除了在联邦层面上均制定了土壤质量指导标准外，各州或省根据各地的具体情况在联邦标准的

18、基础上还制定了适合本州/省的标准，州/省的标准通常要比国家/联邦的标准更严格。我国至今对土壤污染修复的基准和标准了解不多，在概念上常常与土壤环境基准、土壤环境质量基准和污染土壤修复相混淆，在实践中，也都是采用土壤环境质量标准来判断农业土壤是否可以改作非农业用地，没有专门的土壤修复标准。另外，有关土壤修复基准的研究也极为缺乏。2 国内外土壤污染修复研究计划与项目布局本部分调研了美国、英国、日本、加拿大、澳大利亚和中国及中国台湾近年来在土壤污染修复领域的研究项目布局，以了解该领域当前的研发现状。2.1美国美国主要有三个联邦机构资助土壤污染修复方面的研究，分别是美国环保局（Environmental

19、 Protection Agency，EPA）、美国国家科学基金会（National Science Foundation，NSF）和美国农业部农业研究局（Agricultural Research Service，ARS），这三个机构的资助方向主要集中在土壤污染修复机理和污染修复技术研发等方面。（1）土壤污染修复机理在该资助方向上，主要集中在以下几个方面：重金属在土壤和水环境中的形态转化及其生物有效性；土壤和沉积物对污染物的吸附机理及其与生物有效性的关系；螯合剂的修复作用与机理；有机污染物的微生物修复机理等（表1）。表1 美国在土壤污染修复机理方向上的主要研究内容资助机构主要研究内容EPAl

20、 砷的地球化学形态转化与其在土壤-植物-水系统中的生物有效性之间的关系，及植物砷吸收和解毒的生理和遗传机制l 水环境中无机砷和硒的氧化还原转换、络合和土壤/沉积物的交互作用l 重金属污染物释放过程的动力学l 抗解吸污染物残留的生物扰动和生物有效性l 吸附和生物降解耦合对沉积物和土壤中污染物生态风险评价和修复的影响l 植物根系分泌物修复土壤中持久性有机污染物的机理研究l 有毒金属离子与人工合成螯合剂的互作NSFl 高含水量地质材料中污染物运移的机制和意义l 天然有机物含量对土壤中铅和氧化铁纳米颗粒的影响l 电磁刺激污染物转移的机制l 氯化合物污染土壤中类乙烯脱卤拟球菌微生物的还原脱卤素酶（rdh

21、）基因、基因转子及微生物群体变化l 聚合法合成热敏感聚合物对土壤表面积及污染物迁移的影响l 土壤/沉积物有机质在吸附过程中的非共价作用特征l 潜在的土壤污染修复剂黑炭在土壤中的再矿化研究l 活性污染物在可变饱和地下环境的归趋与运移l 污染物环境界面化学和生物过程的分子机制研究ARSl 杀虫剂对生物修复系统脱氮效果影响的研究（2）修复技术研发在该资助方向上，主要集中于植物修复、微生物修复、化学修复以及化学生物联合修复等领域，具体内容见表2。表2 美国在修复技术研发方向上的主要研究内容资助机构资助方向主要研究内容EPA植物修复l 利用植物（主要是草和树）加速吸收或降解沉积物中的污染物l 种植各种植

22、物，包括禾本科植物、草本植物、灌木和木本植物等修复多氯联苯污染土壤微生物修复l 利用丁烷氧化菌降解氯化脂肪烃有机污染物化学修复l 利用铁粉修复多氯联苯和可溶性铅复合污染土壤联合修复l 联合运用生物、物理和化学处理过程进行土壤污染物原位修复及模型拟合其他l 自然衰减测定技术与源头控制策略相结合进行污染物修复NSF植物修复l 生物能源作物对边际土地的原位修复作用的量化l 蕨类植物蜈蚣草及其亲缘物种对砷等重金属污染的耐性和富集化学及化学-生物联合修复l 基于零价铁微粒与碳微球结合体的多功能粒子对氯化烃（如三氯乙烯）污染物的修复效率研究l 控释聚合物在地下土壤污染修复中的应用l 微生物燃料电池技术在土

23、壤铬污染修复中的应用l 开发厌氧条件下环境友好的生物表面活性剂等土壤污染物修复剂模型应用与支持决策的数据库建立l 运用数值模拟和数学分析，建立针对基质降解、养分和活性细菌的集中水平对流、反应和扩散方程系统的生物修复Oya-Vallochi 模型，并应用于微生物土壤修复l 开发可以展示沿海边缘土壤“基板、沉积物”的数据系统，加强修复决策支持系统和数值模型，提供数据资源ARS植物修复l 开发可吸收TNT、RDX和其他化合物的牧草修复炸药污染土壤l 通过种植植物减少土壤中的DDT和狄氏杀虫剂等污染物微生物修复l 开发可以修复外源化学品污染物的新型微生物化学修复l 利用回收有机和无机材料修复持久性有机

24、污染物l 从农作物生产和加工副产品中开发天然的、功能性植物化学品修复污染土壤（3）其他资助方向除了常规项目布局外，NSF还在突发事件快速研究应对计划（Rapid Research Response Program）之下资助了土壤污染修复研究，如针对墨西哥湾漏油事件，开发利用离子液体（Ionic liquids，ILs）从沙子分离石油和焦油的工艺流程；EPA在修复效果评估研究和服务推广项目等方向上也进行了研究布局（表3）。表3 美国其他资助方向及其主要研究内容资助机构资助方向主要研究内容NSF突发事件快速研究应对计划l 针对墨西哥湾漏油事件，开发利用离子液体（ionic liquids，ILs）

25、从沙子分离石油和焦油的工艺流程EPA修复效果评估研究l 评估产单萜烯的植物对多氯联苯和多环芳烃污染土壤的修复服务推广项目l 将大学教育和技术资源推广到受污染的社区l 提供技术援助，帮助社区修复污染场地，并最大限度防止污染l 提供基础和应用研究、技术转移和社区服务，解决有害物质问题，尤其是污染沉积物的工程管理等问题2.2英国20092010年，英国环境、食品与农村事务部、英国自然环境研究理事会（NERC）以及工程和自然科学研究理事会（EPSRC）资助开展了多项土壤污染修复的研究项目。其中，NERC主要侧重支持了土壤修复机理方面的基础研究，EPSRC资助了利用土壤矿物进行土壤修复的研究，DEFRA

26、资助了矿区土地复垦与生态修复、综合利用田间技术进行土壤修复等研究（表4）。 表4 英国近年来资助的土壤污染修复相关项目涉及的研究方向及主要研究内容研究方向主要研究内容修复机理研究l 硫化砷形成过程中无机和生物成核现象及生长机制研究l 芥子气污染土壤中控制污染物行为和生物降解的机制和因素l 重金属/有机物污染土壤中细菌的多样性和种群结构变化研究l 基于微生物活动性分析考察重金属对土壤质量的影响修复技术研发化学修复l 利用工业废弃贵金属进行棕色地块（Brownfield site）的土壤修复l 利用废弃的锰氧化物修复污染土地l 纳米粒子对有毒金属在粘土屏障中运移的影响其 他l 利用综合田间技术恢复

27、自然生境中被压实和退化的表土层l 分析植物-土壤相互作用及明确污染土壤恢复能力的指标体系以促进草地的生物多样性l 影响污染土地修复技术选择的因素分析及针对每种技术的经济、环境和社会成本效益分析l 国际污染土地鉴定和恢复程序调研l 通过规划管理系统评价和恢复污染土地l 综合评价和模拟分析可修复城市地区土壤污染物的行为、运移和影响l 研究金属间的交互作用及其生物有效性以对修复城市棕色地块进行风险评价修复效果评估研究l 评价矿区土地复垦与恢复的成效l 评价矿区复垦5年后底土深耕对土壤结构的改良效果l 选择最优策略对污染土地恢复进行经济效益评价2.3日本日本的土壤污染修复研究主要由日本文部科学省（ME

28、XT）和日本学术振兴会（JSPS）的科研基金（grants-in aid for scientific research）资助。日本政府设置该基金的目的是为了推动科技研究，并为研究者进行自由创新学术研究提供支持，凡是具有独创性与先驱性的学术研究皆在受资助的范围，为竞争性研究经费。其资助范围涵盖由人文社会科学到自然科学，由基础研究到应用研究。20082010年，日本共资助了62项与土壤污染修复相关的研究项目，这些项目主要分布在土壤污染（重金属）的测定方法、土壤修复技术（化学修复、生物修复）、土壤修复机理和土壤污染的环境评估方面。其中资助总金额在1000万日元以上的项目共20项（表5）。表5 日本

29、土壤污染修复研究项目涉及的研究方向及主要研究内容研究方向主要研究内容修复机理研究l 利用示踪法分析农业用地地下水环境污染形成的机理l 污染物质的胶体态及其在土壤内的运移和预测分析l 污染物固液界面反应的X射线荧光分析l 土壤中离子拮抗的作用机理以及数据库的构建l 土壤气体运动的建模和环境风险评估l 土壤及地下水污染评价支撑体系的构建l 土壤中汞甲基化及环境要素对其的影响l 土壤中超微量重金属离子简易迅速化学计量法的开发l 土壤污染的冻结溶解透水系数变化的机理研究l 亚洲地域持久性有机污染物（POPs）污染状态解析和生态影响评价修复技术研发生物修复l 微生物分解石油本地化控制技术的开发和净化技术

30、的应用l 基于农业废弃物固定化担子菌的有机农药土壤污染的生物修复技术l 汞、镉等重金属污染场地的生物工程修复研究l 重金属土壤污染净化的新生物工程战略l 加速苯厌氧分解的生理生态方法研究化学修复l 以促进有机氯化合物氧化分解为目的的腐殖酸的性能改善l 土壤重金属污染的固化技术开发其 他l 水中除砷装置的优化l 应用活性污泥处理有机氟化合物等难分解性物质的新技术方法l 废弃矿山的重金属污染及水净化风险评价的新技术2.4加拿大自然科学与工程研究理事会（NSERC）是一个为全加拿大科学和技术的发展进行战略性投资的国家资助机构。19922010年，NSERC共资助开展了65项有关土壤污染修复的研究项目

31、（连续几年的滚动项目按一个项目计算）。这些项目涉及土壤污染修复机理研究、修复技术研发、环境效益评价等方向（表6）。表6 加拿大土壤污染修复项目涉及的研究方向及主要研究内容研究方向主要研究内容修复机理研究l 根际矿物质对土壤发生及环境修复的意义l 盐渍土壤修复场地土壤渗透性的时空变化特征l 土壤修复过程中生物高聚物分界面及污染物运输的流变特性l 土壤修复中植物菌根共生的动力学特性和植物生长策略l 土壤中疏水性的微观和宏观机理、成因及其在修复中的应用l 土壤修复和水液压动力学特性l 碳氢化合物污染土壤微观结构的变化以及修复过程的预测模型修复技术研发生物修复植物修复l 利用转基因油菜、烟草进行植物修

32、复重金属污染土壤l 开发多组分植物修复系统去除土壤中多环芳烃及重金属混合污染物l 对多进程植物修复系统进行实地测试和验证，以净化土壤中持久性有机金属化合物l 盐渍土壤的植物修复l 含爆炸性化合物污染土壤植物修复的可行性研究l 植物修复风化的DDT污染土壤的潜力微生物修复l 利用超微细菌原位修复土壤l 利用玻珠研磨生物反应器修复污染土壤和污泥l 利用旋转鼓轮生物反应器修复受污染土壤l 嗜冷微生物修复金属污染土壤的潜力评估l 利用生物通风法修复寒冷地区的受污染土壤l 利用设计的有机土壤改良物质和叶堆肥技术对重粘土土壤进行生物修复其他l 硝基芳烃污染土壤的生物修复l 土壤中有机污染物的解吸作用和生物

33、修复l 寒冷气候下石油烃污染土壤的生物修复技术l 有害废弃物污染土壤的生物修复l 寒冷气候下烃污染土壤的生物修复技术l 利用生物修复技术治理土壤中氯苯酚污染化学修复l 利用有机酸土壤淋洗技术清洗重金属污染土壤l 利用超临界流体萃取技术修复重金属和有机物污染土壤l 利用超临界流体技术处理工业废水和修复污染土壤l 利用萃取、超临界CO2以及即时萃取物解毒等技术清除土壤、污泥及废液污染物l 综合利用太阳能电化学修复土壤及尾矿砂l 土壤修复中的应用：腔配体用于有机环境样品复杂混合物的选择性分离l 综合利用电动修复和原位化学固化/稳定技术进行粘土土壤的修复l 用酶催化剂修复污染土壤和水体l 应用活化的过

34、硫酸盐修复土壤及地下水污染的反应过程和机理l 开发生物表面活性剂产品用于土壤修复l 利用强化生物表面活性剂的办法综合修复石油和重金属污染土壤联合修复l 综合利用吸附萃取和生物降解修复土壤中疏水性有机污染物l 动电现象对连续的生物化学修复烃污染土壤的适用性l 外加应力场下土壤的电动修复l 石油污染粘性土壤的联合生物修复l 利用高效液相色谱法监测利用生物表面活性剂修复石油污染土壤l 通过土壤蒸气萃取和生物通风法进行有效的场地修复其 他l 汞污染土壤的修复l 实验和数值模拟岩土进程以改进原位修复污染土壤l 利用多学科综合方法结合污染物行为表现修复土壤和底泥l 多氯联苯污染土壤异位修复的优化l 调查与

35、优化动电结合方法修复污染的土壤、污泥和底泥l 利用波特兰水泥修复重金属污染土壤：分析渗滤液对植物的毒害作用，并评估开发其作为促进植物生长的土壤改良剂的潜力l 开发综合模拟技术以优化土壤及地下水污染修复l 开发系统分析与过程控制方法以优化土壤及地下水污染修复l 评估各类土壤修复产品以修复氯苯和多氯联苯污染土壤l 修复富含疏水有机污染物和有毒微量金属（四甲基硅烷）污染物的土壤l 重金属污染土壤修复和废水处理系统的实验室研发l 开发修复异质土壤中有机污染物的技术l 土壤中有机污染物的归趋与修复l 数值模拟和实验研究地下水和土壤修复技术l 土壤非水相液体的润湿性：场地评估的工具及修复意义l 利用吸压裂

36、促进低渗透土壤的原位修复l 研究金属污染土壤原位修复策略的特征l 修复柴油污染土壤修复效果评估研究l 开发毒理学方法评估原位地下水/土壤修复计划的效果l 评价和优化盐渍土壤及地下水的修复l 考虑柴油排放的异位土壤修复工程的净环境效益分析2.5澳大利亚澳大利亚研究理事会（ARC）是澳大利亚资助基础研究的重要机构。自2001年开始，ARC将资助体系设立为两大计划“发现（Discovery）”计划和“联系（Linkage）”计划。其中“发现”计划对最具国际竞争力、水平最高的项目进行资源配置；“联系”计划关注拓展研究所、工业和大学之间的联合研究，并对具有战略意义的国家和国际研究基础设施进行投入。200

37、12010年，ARC共资助开展了17项有关土壤污染修复的研究项目，其中“发现”计划资助8项，绝大多数是关于修复机理方面的研究；“联系”项目9项，主要集中在修复技术的开发和应用上（表7）。表7 澳大利亚土壤污染修复项目涉及的研究方向及主要研究内容研究方向主要研究内容修复机理研究l 非饱和土壤机理研究和风险评估以解决矿山废弃物带来的环境问题l 研究磷酸盐稳定性的科学原理以解决金属矿山废弃物带来的环境问题和土壤污染修复l 研究多元环境下针铁矿中重金属的隔离和固定机制以解决土壤重金属污染问题l 在分子水平上研究土壤有机污染物的吸附作用l 拟南芥中重金属运输相关基因的特征及其在解毒和重金属积累中的潜在作

38、用l 研究金属富集植物的耐旱性和耐盐性机理以改良土壤萃取修复技术修复技术研发植物修复l 利用砷超富集植物对砷污染场地进行修复l 利用植物修复韦里比地区西部处理厂的生物固体物和重金属污染土壤l 利用当地耐重金属植物修复西北昆士兰州铅-锌-银铁等尾矿废弃物污染的策略微生物修复l 调查澳大利亚作物种类以对农田土壤中磺酰脲类除草剂残留污染开展根际修复物理修复l 生物固体和粉煤灰混合物用于修复退化土地的潜力化学修复l 利用树脂注射方法修复粘性土壤的基础原理研究l 利用新兴的生物有效性减量技术评价斑脱土作为重金属污染土壤修复剂的成效其 他l 设计更好的土壤质量指标用于完善土地和环境管理l 开发集成循环水利

39、用，生物燃料生产以及植物修复的技术体系l 分析镍和钴的生物地球化学循环以开发水稻土壤的生态功能修复实用方法修复效果评估研究l 修复和未修复的金属污染土壤和粉尘的潜在毒性评估2.6中国近十几年来，我国对土壤污染修复研究十分重视，通过科学技术部、国家自然科学基金委、环境保护部等国家机构资助了相关研究，重点包括“973”计划、“863”计划、“自然科学基金”等。2.6.1 “973”计划通过“973”计划主要资助了三个相关研究项目，分别是2002年立项的“长江、珠江三角洲地区土壤和大气环境质量变化规律与调控原理”、2004年立项的“东北老工业基地环境污染形成机理与生态修复研究”和2007年立项的“京

40、津渤区域复合污染过程、生态毒理效应及控制修复原理”。这三个项目均是针对特定区域的复合污染布局开展的，涉及的研究方向比较广泛，包括修复机理研究、修复技术研发、风险评估及策略研究制定等，具体内容见表8。表8 “973计划”资助的土壤污染修复相关项目项目名称下设相关课题名称长江、珠江三角洲地区土壤和大气环境质量变化规律与调控原理地-气物质交换及大气复合污染对地表生态系统的影响重金属在土壤-植物系统中迁移、转化和积累规律与农产品安全持久性有机污染物在农田生态系统中的环境行为与生态效应典型污染物在菜地生态系统中积累、转化机理及其对蔬菜品质的影响氮、磷在农田土壤中的迁移转化规律及其对水环境质量的影响土壤复

41、合污染过程、形成机制及其生态效应高风险污染土壤环境的生物修复与风险评价典型区土壤和作物中重要化学物质的时空分布规律和风险预测长江、珠江三角洲地区环境污染控制对策与环境质量调控战略东北老工业基地环境污染形成机理与生态修复研究东北老工业基地环境污染特征与时空演变重要水系典型污染形成过程及环境行为东北特定气候条件下复合污染生态过程、毒理效应及修复基准的方法体系典型城区与矿区水-土-气界面污染过程及生态风险污染水体生态修复与再生机理污染土壤生态修复原理与方法东北工业基地生态承载力与区域生态安全调控京津渤区域复合污染过程、生态毒理效应及控制修复原理京津渤区域主要污染物的源解析与时空分布规律重点区域水体和

42、土壤环境的复合污染特征区域复合污染的多界面过程及多介质传输机制复合污染对水体和土壤环境的生态毒理效应与健康风险复合污染胁迫下近海主要生物资源的退化机制复合污染控制及典型受损生态系统修复原理区域复合污染的生态风险评价、预警与调控策略2.6.2 “863”计划近年来，“863”计划主要从技术研发与工程示范角度资助了多个重点项目，其中包括“典型工业污染场地土壤修复关键技术研究与综合示范”（2009年启动）、“多环芳烃污染农田土壤的微生物修复技术与示范”（2007年启动）、“金属矿区及周边重金属污染土壤联合修复技术与示范”（2007年启动）、和“油田区石油污染土壤生态修复技术与示范”（2007年启动）

43、（表9）。这些项目主要针对有机氯农药、挥发性有机污染物、多氯联苯、多环芳烃、重金属（包括铬、砷、镉、铅、铜等）、石油等污染物开展植物修复、微生物修复、化学修复及植物-微生物联合修复技术研发，相关材料和设备研制及相关风险评估、修复效率评价和技术管理规范的制定等。表9 “863计划”资助的若干土壤污染修复重点项目及相关信息 项目名称下设课题名称典型工业污染场地土壤修复关键技术研究与综合示范铬渣污染场地土壤修复技术设备研发与示范挥发性有机物污染场地土壤气提修复技术设备研发与示范有机氯农药类污染场地土壤修复技术设备研发与示范 多氯联苯类污染场地修复技术设备研发与示范多环芳烃污染农田土壤的微生物修复技术

44、与示范多环芳烃高效降解菌筛选及高效微生物菌剂研制多环芳烃污染农田土壤的高效强化微生物修复技术多环芳烃污染农田土壤的植物微生物联合修复技术多环芳烃污染农田土壤的微生物修复技术集成与示范金属矿区及周边重金属污染土壤联合修复技术与示范矿区重度污染土壤中重金属的稳定化与钝化联合修复技术矿区周边中轻度污染耕地土壤中重金属的联合修复技术植物修复收获物的安全处置与资源化利用技术与设备矿区及周边重金属污染土壤联合修复技术集成示范与技术规范油田区石油污染土壤生态修复技术与示范高效石油降解微生物菌株的筛选及菌剂的研制等2.6.3 国家自然科学基金计划国家自然科学基金从2001年开始总计资助了100多项土壤污染修复

45、相关研究项目，资助的研究项目数量有逐年增加的趋势。这些研究项目主要分布在地学部的地理学和地球化学领域、化学部的环境化学领域及生命科学部的植物学和微生物学领域。项目涉及的研究方向和主要研究内容如下：（1）土壤污染修复机理的探索。其中，涉及生物修复的项目有60多项（40多项属于植物修复，20多项属于微生物修复），涉及化学修复的有30多项。其中污染物的环境生物地球化学过程及土壤污染微界面过程是重要研究内容。（2）修复技术研发。包括重点集中于超富集植物筛选的植物修复、微生物与植物联合作用强化的微生物-植物修复及重点研发电动修复和淋洗法修复的物理化学修复。针对的污染物包括重金属、农药和油矿污染物等有机污

46、染物，另外，有若干项研究针对重金属与有机物的复合污染开展的。此外，国家环保部近年来还资助了10多项土壤污染修复相关研究项目，主要资助方向集中在土壤污染状况评价、风险评估及污染物分析方法等方面。典型项目有：钢绳产业区土壤重金属污染风险评估及控制技术研究、新疆生产建设兵团土壤残膜污染状况调查研究、世博会规划区域受污染土壤修复的评价标准研究、可抛洒绿色钻井液-土壤改良与增肥技术研究、危险废物焚烧设施排放及周边土壤二恶英类可持续有机污染物监测调查、土壤中二恶英类化合物分析方法及EB联合法处理城市污泥并施用于农田改良土壤研究。2.7 中国台湾在中国台湾，主要有三个机构，包括台湾行政院科学委员会、行政院农

47、业委员会和环保署资助土壤污染修复研究。19912010年，这三个机构共资助开展了约105项研究项目（连续几年的滚动项目按一个项目计算），资助项目涉及修复机理研究（包括土壤结构、理化性质对消除污染物和对修复效率的影响及其模拟等）、修复技术研发和修复效果评估研究等（表10）。表10 中国台湾地区土壤污染修复研究项目涉及的研究方向及其主要研究内容研究方向主要研究内容修复机理研究l 土壤的物理及化学不均质性对有机污染物修复成效之影响及模拟l 土壤中的农作物残留和燃烧后之灰烬、碳质颗粒对多环芳烃的传输影响l 土壤纳米尺度的物理化学性质对于有机污染物在土壤中传输与修复成效的影响l 砂质土壤中黏土矿物与含水

48、势能对酚生物降解的影响l 应用Blue-Native PAGE与Patch-Clamp研究merA转殖小球藻之重金属运输机制修复技术研发生物修复植物修复l 土壤有机组成分与多环芳烃化合物的反应及其污染土壤的植物修复l 以功能性基因体研究法研究阿拉伯芥对重金属逆境的反应及在土壤修复中的应用l 以菌根植物修复技术处理遭受泄油污染土壤场地的研究l 以植物修复生态技术处理石油烃污染土壤的机制与应用研究l 以植物根部修复技术整治受多环芳烃芘污染的土壤l 污染农地根际土壤的重金属生物有效性与修复管理l 利用植物根部修复技术整治多环芳烃污染土壤微生物修复l 粘质沙雷氏菌（Serratia marcescen

49、s）对土壤污染之植物生长调节剂多效唑的生物分解l 土壤双重污染生物修复程序中微生物菌相消长与交互作用研究以五氯酚与戴奥辛 污染为模拟基础l 土壤污染生物修复过程中微生物菌相分布与交互作用实时分析系统研究等温循环核酸扩增法技术平台的开发与应用l 石油烃在含界面活性剂吸附微胞土壤的生物分解性l 优化自然降解条件下多花芳烃、多氯联苯及氯酚分解菌群的研究其他l 土壤污染修复的生物技术评估及应用l 生物技术在重金属污染土壤修复及农药降解的利用l 生物固体物在土壤污染生物修复上的应用l 生物技术运用于难分解的有机物污染土壤的场地整治修复研究化学修复l 土壤中长半生期毒性含氯有机农药的超临界流体与滤膜处理方

50、法研究l 土壤中多环芳烃的超临界流体与滤膜前处理及层析质谱方法研究l 土壤中邻苯二甲酸酯滤膜式前处理与超临界流体萃取方法研究l 以电渗透法改善整治受污染的土壤l 以电渗透法原位处理被镉及铅污染的土壤l 以电解程序处理受重金属污染土壤修复时模拟洗出液物理修复l 以微波原位处理受有机物污染土壤的技术研发l 土壤修复的原位注气法研究l 挥发性有机物的原位注气法之传输实验与模拟研究l 挥发性有机物污染土壤修复工程中的吸脱附动力学研究联合修复l 受重金属污染土壤场地的修复技术研究l 受有机物污染土壤的整制技术群体研究l 受污染场地的土壤及地下水修复技术开发整合型研究l 现场土壤污染整治技术开发l 应用整

51、合型修复技术处理受燃料油污染的土壤及地下水l 以电化学法修复重金属污染土壤及快速分析土壤重金属总浓度的研究l 以电动力-界面活性剂法处理苯系有机物污染土壤研究l 以电动力结合氨作为复合剂修复铜污染土壤其他l 纳米材料在受污染土壤修复中的应用l 土壤有机质吸持有机污染物与土壤污染程度审核标准研究l 土壤污染源的探讨与污染土壤的改良与利用修复效果评估研究l 比较各种不同有机质材和化学还原剂还原整治铬污染土壤的效果l 以序列萃取法评估生物界面活性剂去除污染土壤中镉和铅的成效l 利用化学与毒性分析评估土壤有机污染物臭氧处理的效能l 以地电阻剖面法评估植物修复以及土壤电动修复重金属污染土壤的效果3土壤污

52、染修复相关研究论文分析本部分以汤森路透的科学引文索引数据库扩展版（SCI-E）作为数据源，利用关键词设计检索式：TS=(remediat* OR bio-remediat* OR phytoremediat* OR co-remediat*) AND TS=(contaminat* soil* OR pollut* soil* OR soil* pollut* OR soil* contaminat*) NOT PY=2011，检索历年来（不包括2011年）发表的土壤污染修复相关研究论文（文献类型为Article，检索时间是2011年3月15日），共检索到5545篇。然后，以这些论文作为分析的

53、数据集，利用汤森路透开发的分析工具汤森数据分析器（Thomson Data Analyzer，TDA）对发文量变化趋势、发文重要国家和机构，以及研究主题等进行了挖掘和分析。3.1 相关研究论文的数量和研究主题分析3.1.1 发文量的变化趋势根据检索结果，从20世纪80年代末开始有土壤污染修复相关研究论文发表，截至2010年共发表了5500多篇，年度发文量呈逐年上升发展趋势（图1），从1989年的1篇增长到了2009年的650篇，年均增长率 年均增长率计算公式：【(末期数据/基期数据)（1/(n-1)）-1】100%，n是指年数。约为37.8%。由于数据库的滞后性，2010年的数据不完整，仅供参

54、考。图1 土壤污染修复相关研究论文数量的年度变化趋势（19892010年）3.1.2 涉及的学科领域分析根据SCI-E数据库对期刊进行的学科分类，分析了土壤污染修复相关研究论文涉及的学科领域，结果显示，土壤污染修复论文共涉及107个学科类别。其中，论文数量最多的前20个学科类别及其论文数和占该领域论文总量的百分比见表11。由表11可知，其中，属于环境科学的论文数量最多，有3569篇，占该领域论文总量的64.4%，其次是环境工程，有1286篇论文，占23.2%。由此表明，土壤污染修复已成为一个多学科交叉领域，其发展所形成的学科是一个环境科学的分支学科。表11 土壤污染修复相关研究论文分布最多的前

55、20个学科类别及其论文数 排序学科类别论文数（篇）占比（%）排序学科类别论文数（篇）占比（%）1环境科学356964.411农艺学2063.72环境工程128623.212毒理学1733.13水资源57510.413微生物学1392.54土木工程5499.914化学1302.35土壤科学4428.015分析化学1292.36生物技术与应用微生物学3566.416能源与燃料1031.97植物科学3406.117公共、环境与职业卫生1021.88地质科学2875.218生态学821.59化学工程2574.619农业731.310气象与大气科学 2123.820生物化学与分子生物学721.33.1.

56、3 基于关键词的研究主题分析关键词作为学术文献的必备要素，能鲜明而直观地表述文献论述或表达的主题。数据清洗后得到的土壤污染修复相关研究论文中出现频次最高的前100个作者关键词（Authors keywords 在论文作者提供的关键词（Authors keywords）中出现频率居于前20位的关键词。）（表12）表明，在土壤污染修复领域：（1）大量的研究工作集中在植物修复，及包括植物修复在内的生物修复，特别是重金属的植物修复和持久性有机污染物的微生物修复；（2）在植物修复研究中采用较多的修复植物有柳属植物、印度芥菜、遏蓝菜、紫花苜蓿、杨树和蜈蚣草；（3）最受关注的污染物是重金属，其次是持久性有机

57、污染物，重金属污染物依次包括镉、铅、砷 虽然砷是非金属，但由于其环境行为的类金属特性，在土壤污染修复中或环境科学中习惯上把As作为一种重金属。、锌、铜、铬、镍、汞和铁等，有机污染物主要有多环芳烃化合物、烃类、多氯联苯、菲、石油烃、三硝基甲苯、三氯乙烯、芘、五氯苯酚及农药、柴油、除草剂阿特拉津和原油中的有机成分等。另外，放射性物质铀和铯也是备受关注的污染物；（4）除了生物修复外，电动修复、稳定化/固化和淋洗等也是研究较多的修复方法；（5）有关污染物的生物有效性、形态和植物毒性，土壤微生物群落，丛枝菌根真菌对植物修复的加强作用，表面活性剂和环糊精对有机污染物的增溶作用，酶活性及动力学等方面的修复机

58、理研究也开展的比较多；（6）污染修复效果评价和监测也是一个重要的研究方向，其中利用指示生物（包括植物和动物）的方法比较多，用到的指示植物主要有玉米、向日葵、烟草和水稻，指示动物主要是蚯蚓。表12 土壤污染修复相关研究论文中出现频次最高的前100个关键词排序关键词出现频次（次）排序关键词出现频次（次）1植物修复87451降解422重金属62552三氯乙烯423生物修复31353非水相液体414镉27454遏蓝菜415多环芳烃化合物27055吸收416铅24156粘土407植物提取21457原位修复408砷17358淋洗409生物降解17259植物毒性4010超富集15360耐受性3911乙二胺四

59、乙酸15161丛枝菌根3712锌15162石油3713铜12363芘3714表面活性剂12164五氯苯酚3615根际10165地下水污染3516生物有效性9966植物固定3517电动力学9467铀3418地下水9468丛枝菌根真菌3319土壤清洗9269微量元素3320金属8670细菌3221铬8571生物表面活性剂3222电动修复8572污水污泥3223螯合剂8073臭氧化3124稳定化/固化8074微生物群落3025附着7075零价铁3026烃类6576紫花苜蓿2927柳属6577铯2928镍6178蚯蚓2929多氯联苯6179农药2930沉积物6180生物富集2731菲6081过氧化氢2

60、732解析附5982动力学2733吸附5683有机污染物2734富集5584石油污染2735印度芥菜5585烟草2736汞5586柠檬酸2637建模5387环糊精2638连续提取5388炸药2639毒性5289自然衰减2640石油烃5190阿特拉津2541三硝基甲苯5191芬顿试剂2542玉米5192增溶2543堆肥4993生物刺激2444柴油4794原油2445形态4595酶活性2446总石油烃4596尾矿2447提取4497持续有机污染物2448风险评估4498杨树2449向日葵4499蜈蚣草2450生物强化技术42100水稻243.1.4 近三年出现的新主题土壤污染修复相关研究非常活跃，自上世纪90年代以来，每年新出现的技术术语（Technology terms）占当年所有技术术语的比例均超过了一半（图2）。图2 土壤污染修复相关研究论文现有技术术语和新技术术语的年度分布另外，从近三年（20082010年）首次出现的高频关键词（表13）可以看出近年来该领域的一些研究趋势：（1）开始研究利用观赏植物、麻疯树、多花黑麦草和亚麻进行土壤污染植物修复；（2）将促进植物生长和植物管理与土壤污染修复相结合；（3）研究利用植