污染土壤修复技术专利分析

摘要:土壤污染已成为世界性环境问题之一。因此,污染土壤修复技术开始逐渐受到重视并发展起来。我国土壤污染也是在经济社会发展过程中长期累积形成的,工矿企业、农业生产等人类活动和镉砷元素自然背景高是造成土壤镉砷污染超标的主要原因。我国土壤污染类型以重金属代表的无机污染物为主,其超标点位占全部超标点位的82.8%,其中镉和砷的污染面积大、污染范围广。基于此,本文对污染土壤修复技术专利进行了简单的分析。
关键词:污染;土壤修复技术;专利
引言
土壤是人类生产活动的重要物质基础,是不可缺少、难以再生的自然资源,其管理使用的好坏,直接决定着农业生产的成败和人类文明的兴衰。随着社会经济、科技、工业、建筑的飞速发展和高强度的人类活动,以及对后备土地的过度开发利用,可供使用的土壤资源日益紧张,土壤的流失和污染极为严重,已经影响到可持续发展的战略目标。因此,对污染土壤进行分析和修复势在必行。本文调查研究了我国利用微生物修复污染土壤的专利申请概况,结
合具体专利文献对微生物修复专利技术进行了介绍。微生物修复土壤污染是一种高效、经济、绿环保的生态修复技术。一方面,在降解、转化及固定污染物的微生物筛选、广谱性、高效性的研究工作还有待进一步开展。另一方面,应加强已有技术成果的转化,有序促进土壤修复产业发展,使基础的理论研究用于指导实践,发挥更大的社会和经济效益。
1我国土壤污染修复现状
随着我国工农业生产和城市化进程的发展,土壤污染迅速蔓延、污染程度加深。与此同时,我国土壤修复技术研究起步较晚,区域发展不均衡,土壤类型和污染类型具有多样化、复杂化的特点,污染土壤修复技术的发展远远不能适应日益加剧的土壤污染现状。由于土壤污染具有隐蔽性、滞后性、累积性和长期性等特点,土壤污染并未及时得到应有的重视,这导致了土壤污染情况仍在进一步恶化。土壤污染不仅会破坏土壤原本的质量和土地生产力,而且还会对水体和大气造成不同程度的污染,也将直接危害人体健康与生态安全。
2污染土壤修复技术
2.1化学修复技术
化学修复技术也是土壤镉砷污染修复的重要研究领域。在传统的化学修复技术中,钝化和活化是修复土壤中重金属的2个主要修复手段。土壤修复原位钝化技术就是向土壤中施加钝化剂,使土壤中的重金属在钝化剂的作用下调节土壤理化性质,将土壤中有毒重金属固定起来,或者将重金属污染物转化为化学性质不活泼的物质,从而去除的原位修复方法;土壤修复活化技术就是通过物理或者化学的方法提高重金属的可浸提性,从而让它更容易被植物所吸收富集降解。土壤中的钝化和活化技术都可以降低镉砷污染物对土壤中生物的侵害,阻止这些污染物沿着植物根系被进一步吸收,从而危害到人类健康。同时,土壤中的钝化和活化技术有修复效率高、稳定性好、费用低的特点,可以做到边修复边生产,很适合大面积重金属污染农田污染的修复。
2.2物理修复技术
①热脱附技术。目前欧美国家已将土壤热脱附技术工程化,广泛应用于高污染的场地有机污染土壤的离位或原位修复,但是诸如相关设备价格昂贵、脱附时间过长、处理成本过高等问题尚未得到很好解决,限制了热脱附技术在持久性有机污染土壤修复中的应用。②生物法。生物修复技术是利用生物特别是微生物的生命代谢活动,降解环境污染物,与物理
、化学修复方法相比,生物修复技术的主要优点为,不产生二次污染,而且处理费用低,是一种经济安全的处理技术。 解决高浓度石油污染土壤的生物修复技术,以高效、安全的恢复土壤的生态功能是非常必要的。
3专利技术分析
3.1技术构成发展趋势
我国土壤改良领域近20年的排名前10位的技术构成发展趋势。排名前10位的大组依次为:C05G3(1种或多种肥料与无特殊肥效组分的混合物)、C09K17(土壤调节材料或土壤稳定材料)、A01B79(整地方法)、C09K101(农业用途)、C05F17(以堆制肥料步骤为特征的肥料的制备)、A01G1(园艺;蔬菜的栽培)、C05G1(分属于C05大类下各小类中肥料的混合物)、C09K109(调节pH)、A01C21(施肥方法)、A01G17(啤酒花、葡萄、果树或类似树木的栽培)。C05G3专利数量约占排名前10位大组的36%,表明,我国土壤改良领域技术构成主要集中于C05G3。虽然在1999年,我国专利申请人就已经在C05G3、C09K17、A01B79、C09K101、A01G1、C05G1领域提出了专利申请,但在2008年以前发展均极为缓慢,这主要是,由于我国知识产权意识较为薄弱及对土壤环境质
量问题重视度较低造成的。2008年国家颁布实施知识产权战略,召开了第1次全国性的土壤污染防治工作会议,此后C05G3领域发展势头迅猛,专利申请量快速增长,并位居各领域之首。C09K17、A01B79、C09K101领域发展态势稍弱于C05G3,但其专利申请量亦随时间快速增长,在土壤改良领域占据主要地位,而C05G1领域的专利申请亦在1999年就已有提出,主要是利用化学方法制造加工制成肥料,如氮肥、磷肥、钾肥等无机肥料,虽然能有效提升土壤肥力,但也导致土壤板结、营养失调等问题。因此,该领域发展相对缓慢,渐渐被其他领域超越。C09K109、A01C21、A01G17领域起步较晚,截至2006年,C09K109领域仅有1个专利申请,A01C21领域仅有4个专利申请,A01G17领域仅有1个专利申请,但截至2018年,三者的专利申请量分别为856件、690件、660件,发展势头不容小觑。
3.2土壤改良细分领域分析
根据土壤改良的主要覆盖领域及改良土壤类型,可将其细分为酸碱土壤、盐碱土壤、物理性质退化土壤、贫瘠土壤、沙漠化土壤及特定植物种植土壤。对我国1999—2018年土壤改良细分领域分析。1999—2007年各细分领域土壤改良专利申请量较少,发展极为缓慢,研
究热点不明显。2008—2011年研究热点开始显现,主要集中在盐碱土壤及某种植物种植土壤。自2012年以后,这2种细分领域呈逐年变热的趋势,截至2017年,其专利申请量占比达到69%。盐碱土壤领域专利申请量的大幅增长,与我国耕地面积变化息息相关。在2008年以前,我国耕地面积下降趋势较快,但未引起足够的警觉,同年发布的《全国土地利用总体规划纲要(2006—2020)》,提出“坚守18亿亩耕地红线”,在2017年发布的《全国国土规划纲要(2016—2030年)》再次提出,“2030年耕地保有量保持在18.25亿亩以上”。在此背景下,盐碱地作为我国重要的后备耕地战略资源,为提高耕地面积、加大土地利用率,盐碱土改良成为当下研究的热点。
结束语
近年来,国内土壤修复技术虽然发展很快,但反观国内土壤修复的制约性和局限性,最需要加强修复设备的创新与修复药剂研发等方面。高效土壤修复设备的研发不仅能提升场地修复的效率,同时也能促进我国场地修复技术在世界的进步和发展。除了提升硬件设备研发水平,土壤修复药剂,尤其是环境友好的生物复合药剂的深度研发也尤为重要,这将有利于提升污染场地的原位修复效果。
参考文献
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