技術介紹
1 技術名稱
技術名稱：土壤植物修復
英文名稱：Soil Phytoremediation
2 技術適用性
2.1 適用的介質
汙染土壤。
2.2 可處理的汙染物類型
重金屬(如砷、鎘、鉛、鎳、銅、鋅、鈷、錳、鉻、汞等)，以及特定的有機汙染物(如石油烴、五氯酚、多環芳烴等)。
2.3 應用限制條件
不適用於未找到修復植物的重金屬，也不適用於2.2 中指明之外的有機汙染(如六六六、滴滴涕等)汙染土壤修復;植物生長受氣候、土壤等條件影響，本技術不適用於汙染物濃度過高或土壤理化性質嚴重破壞不適合修復植物生長的土壤。
3 技術介紹
3.1 原理
利用植物進行提取、根際濾除、揮發和固定等方式移除﹑轉變和破壞土壤中的汙染物質，使汙染土壤恢復其正常功能。目前國內外對植物修復技術的研究和推廣應用多數側重於重金屬元素，因此狹義的植物修復技術主要指利用植物清除汙染土壤中的重金屬。
3.2 系統構成和主要設備
系統構成和主要設備：主要由植物育苗、植物種植、管理與刈割系統、處理處置系統與再利用系統組成。富集植物育苗設施、種植所需的農業機具(翻耕設備、灌溉設備、施肥器械)、焚燒並回收重金屬所需的焚燒爐、尾氣處理設備、重金屬回收設備等。
3.3 關鍵技術參數或指標
關鍵技術參數包括：汙染物類型，汙染物初始濃度，修復植物選擇，土壤pH 值，土壤通氣性，土壤養分含量，土壤含水率，氣溫條件，植物對重金屬的年富集率及生物量，尾氣處理系統汙染物排放濃度，重金屬提取效率等。
(1)汙染物初始濃度：採用該技術修復時，土壤中汙染物的初始濃度不能過高，必要時採用清潔土或低濃度汙染土對其進行稀釋，否則修復植物難以生存，處理效果受到影響。
(2)土壤pH：通常土壤pH值適合於大多數植物生長，但適宜不同植物生長的pH值不一定相同。
(3)土壤養分含量：土壤中有機質或肥力應能維持植物較好生長，以滿足植物的生長繁殖和獲取最大生物量以及汙染物的富集效果。
(4)土壤含水率：為確保植物生長過程中的水分需求，一般情況下土壤的水分含量應控制在確保植物較好生長的土壤田間持水量。
(5)氣溫條件：低溫條件下植物生長會受到抑制。在氣候寒冷地區，需通過地膜或冷棚等工程措施確保植物生長。
(6)植物對金屬的富集率及生物量：由於主要以植物富集為主，因此，對於生物量大且有可供選擇的超富集植物的重金屬(如砷、鉛、鎘、鋅、銅等)，植物修復技術的處理效果往往較好。但是，對於難以找到富集率高或植物生物量小的重金屬汙染土壤，植物修復技術對汙染重金屬的處理效果有限。
4 技術應用基礎和前期準備
修復前應進行相應的可行性試驗，目的在於評估該技術是否適合於特定場地的修復以及為修復工程設計提供基礎參數。試驗參數包括：土壤中汙染物初始濃度、氣候條件、土壤肥力等，並根據已有的研究成果確定修復植物生長情況、植物對重金屬的年富集率及生物量等。
5 主要實施過程
(1)對汙染土壤進行調查與評價(包括汙染土壤中重金屬的含量與分布，土壤pH 值、土壤有機質及養分含量、土壤含水率、土壤孔隙度、土壤顆粒均勻性等);(2)提出修複目標，制定修復計劃;(3)為了縮短修復周期，可採用潔淨土稀釋汙染嚴重的土壤或將其轉移至汙染較輕地方進行混合;(4)選取合適的修復植物並育苗;(5)汙染場地田間整理、植物栽種、管理與刈割，管理時需根據土壤具體情況進行灌溉、施肥和添加金屬釋放劑;(6)植物安全焚燒。
6 運行維護和監測
該技術田間管理相對簡單，僅需對植物生長過程進行相應的灌溉和施肥等農業措施。為掌握汙染土壤中汙染物的年去除率，運行過程中需定期對汙染土壤中汙染物濃度等相關指標進行監測。同時為避免二次汙染，應對焚燒爐、尾氣處理設施和重金屬提取效果進行定期監測，以便及時採取相應的應對措施。
7 修復周期及參考成本
該技術處理周期較長，一般需3-8 年。其處理成本與工程規模等因素相關。在美國應用的成本約為25-100 美元/噸，國內的工程應用成本約為100-400 元/噸。
應用案例
8 國外應用情況
該技術修復成本相對低廉，相關配套設施已能夠成套化生產製造，在國外已廣泛應用於重金屬、放射性核素、滷代烴、汽油、石油烴等汙染土壤的修復，技術相對比較成熟，國外部分應用案例信息如表1所示。
9 國內典型案例
9.1 國內應用情況
我國對植物修復技術處理重金屬的實驗研究起步較早，相繼開展了銅、鉛、鋅、鎘和砷等汙染土壤的植物修復研究。1999年起國內開展了砷的超富集植物篩選和砷汙染土壤的植物修復研究，用於砷汙染農田土壤修復。本技術在國內發展已比較成熟，已廣泛用於重金屬汙染土壤的修復。2009年，利用化學-植物修復技術處理日本遺棄化學武器引起的農田有機砷汙染土壤，對該技術進行了工程應用示範，用於修複數百公頃有機砷汙染土壤。
9.2 國內案例介紹
(1)工程背景：某地因開礦和尾礦大壩損壞引起農田大面積砷汙染，經場地調查與風險評估，砷汙染土壤面積總計約1000餘畝。先期進行了17 畝蜈蚣草治理砷汙染土壤示範工程，直接採用種植蜈蚣草、蜈蚣草+桑樹套種技術，將汙染土壤修復至30mg/kg 以下。
(2)工程規模：17畝。
(3)主要汙染物及汙染程度：土壤汙染物為砷，另有鉛、鋅和鎘汙染。砷的檢出濃度超出國家環境標準5-10 倍，最高超出50 倍以上。
(4)土壤理化特性：土壤pH 值範圍為3.8～7.0，大部分區域呈酸性，重汙染區pH值低至3.8。
(5)技術選擇：主要進行重金屬汙染與酸汙染修復。在進行砷、鉛等複合汙染土壤的植物修復過程中，應充分考慮修復植物對這些重金屬的抗性、耐性和富集性，以及酸汙染對修復植物的毒害，搭配適宜的富集植物蜈蚣草以修復重金屬複合汙染與酸汙染土壤。富集砷的蜈蚣草晾乾後採用焚燒方式處理。
(6)工藝流程及關鍵設備：富集植物育苗設施、種植所需的農業翻耕設備、灌溉設備、施肥器械、焚燒爐、尾氣處理設備等。
(7)主要工藝及設備參數：
主要包括場地調查、育苗、移栽、田間管理、刈割和安全焚燒。蜈蚣草採用孢子育苗，育苗溫室溫度控制在20~25℃，溼度60~70%。種植密度約7000株/畝。在田間種植條件下，
蜈蚣草葉片含砷量高達0.8%。蜈蚣草生長至0.5m時收割，年收割4次。收穫的蜈蚣草晾乾後，通過添加重金屬固定劑，進行安全焚燒處理。
(8)成本分析：
包含建設施工投資、設備投資、運行管理費用。處理成本約2-3萬元/畝。運行過程中的主要能耗為灌溉、焚燒和尾氣處理的電耗，另外有田間管理的人工成本。
(9)修復效果：汙染土壤中砷的濃度降低至修複目標30mg/kg 以下，滿足修復要求。