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预测未来之污染土壤修复技术

2017-08-30 08:57来源:《环境工程学报》作者:郭书海 吴波等关键词:土壤污染土壤修复重金属污染收藏点赞

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2.2.2技术研究程度比较

基于污染土壤修复的12项主要技术国内外首篇研究论文报道年份的统计分析(图7),国际研究时间平均超国内约12年,根据技术研发投入、成熟程度、产业化情况,大致可分为三类研究方向。

第一类研究方向,起步早(20世纪90年代之前),时间间隔长(>15年),该类研究相对成熟,已实现产业化和设备化,如气体抽提;第二类研究方向,时间间隔较短(<10年)、原理简单、技术难度不大、研究成本低、易于追踪,仅从论文数量开看,该类研究国内外差别不大,如生物修复、化学淋洗;第三类方向,时间间隔约10~15年,具有新的思路和方法,便于实施应用,有可能实现产业化突破,如矿化稳定化,电动力修复等技术,值得大力跟踪研发。

从中英文专利的首篇报道年份的时间差距来看,国际相关专利始于20世纪80年代末。经10余年的发展,在20世纪90年代已经形成完整的修复技术体系,涵盖了工艺、材料和设备等。而我国专利发展是始于本世纪初期,技术均有一定程度的发展,但发展程度不均,尚未形成技术体系(图8)。

2.2.3技术应用程度比较

我国针对污染土壤修复的国际专利数量相对较少。从在中国优先权使用的国际专利的聚类分析看来,结果并无显著的聚类特征。但在工艺与装备方面,热脱附及相关热处理技术的专利较多,一方面该类技术在国际上已完全步入产业化阶段,另一方面该类技术是目前我国有机污染场地修复的首选技术(图10)。在药剂与功能材料方面,以重金属淋洗、稳定化等药剂为主,也包括部分有机污染场地生物修复中的功能菌株与菌剂。这是由于研究投入相对较小,应用与产业化程度较低的药剂与材料研发占据了主要地位。虽然国内植物修复技术论文研究数量最多,但多集中在理论研究,工程实用性不足,产业化仍有待发展。国内污染土壤修复技术的专利技术要点少、应用范围窄,这已成为我国污染土壤修复技术发展的瓶颈。

从专利景观图的分布来看(图10),国际专利的技术体系已经成型,基本上涵盖了有机污染物降解与重金属钝化的主流修复技术,包括传统的物化技术和生物修复技术,以及新型的有机污染电动力修复技术。

与国际技术发展态势有所不同,国内专利技术主要集中在有机物的热脱附工艺以及重金属的稳定化药剂方面。虽然有机物污染土壤的生物修复和重金属污染土壤植物修复的研究论文年发表量远高于其他技术,但这两类的专利数量较少(图10)。这表明我国对生物修复技术与植物修复技术的研究更侧重于理论探索或室内实验,实用性缺乏,并且重复性工作较多。导致本现象的深层次原因可能还与我国的科研投入体制和成果考核体系有关,如这2项技术的科研条件要求不高,研究成本较低,容易刊发研究论文。整体而言,越是需要高标准、高投入、大团队来进行研发的技术,国内与国外的差距越大。

虽然生物修复技术等是国际重要的主流修复技术,但是国内研发出的技术仍有很多缺欠,如理论上创新不足,产业化方面实用性较差。为改善生物技术效率不高的问题,我国应重点发展组合型强化生物修复技术,即将其他的高效修复方法与生物技术相结合,形成协同性生物修复技术。

此外,我国是农业大国,但耕地近1/5的超标率,这要求我国修复技术发展与选择时,要充分重视农田土壤的修复与风险防控。近年来,以钝化(稳定化)、植物修复、生物修复为代表的农田污染土壤修复技术研发,论文发表量较高(图1和图4),且随着我国科技部、环保部和农业部等对农田污染土壤修复技术研发提供了持续性资助,国内外在技术研发上差距不大。但根据相关文献报道,国内外农田污染土壤修复技术,普遍存在成熟度低、技术实用性差、成本较高等问题,技术研发仍处于实验室研究阶段,辅以小规模田间实验,尚未进入产业化阶段。因此,针对我国农田污染土壤面积大、土壤理化性质与污染物差别显著等问题,应以风险防控与安全利用为目标,着重解决技术的适用性与成本等难题。

延伸阅读:

尚未充分打开的土壤修复市场已经引来了哪些跨界巨头?

原标题:污染土壤修复技术预测
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