《土壤污染防治法》的实施与城市更新改造的快速推进,使过去不规范的工业生产给城市土壤环境带来的负面影响日益显露,场地污染土壤治理需求不断扩大。当前,土壤重金属污染治理是以风险管控为目的固化/稳定化-阻隔填埋技术为主,重金属仍存留在土壤当中,土地占用量大,风险监测周期长,二次污染风险突出,无法适应土壤环境政策日趋严格的发展态势,直接制约了城市土地资源快速可持续安全利用。因此,开发以减量为目的的淋洗新技术是解决这一问题的根本出路,特别是针对具有“跷跷板”效应的砷、铅共存的重金属污染。同时,由于重金属污染具有隐蔽性、异质性、复杂性等特点,对污染土壤的三维全息精准刻画,精确表达、精准定位、精细开挖,是实现高效、低耗、精准修复的前提。基于此,开展以下研究并获得结论如下:1.为解决现行技术难以获得精确场地土壤信息的难点,突破土壤污染地质调查的局限性,完整、精确的精准刻画污染土壤信息,通过污染场地调查和地质水文勘察获取数据信息,选取影响重金属淋洗修复的关键参数,建立污染土壤信息数据库,耦合无人机倾斜摄影技术与BIM（Building Information Modeling）建模技术,构建全新的CIM（City Information Modeling）全息三维可视模型。基于此,实现了地上、地下两个界面的场地、土壤信息交互和场地及污染土壤信息的可视化表达;进一步,创新结合无人机RTK（Real-time kinematic）定位和CIM全息三维可视化模型,实现了快速查询、校对、复核污染土壤基坑拐点坐标,污染边界,基坑高程,精准土方测量等功能,实现污染土壤的精细开挖和流转管理,为精准修复奠定基础。2.选取华南地区具有代表性的典型砷、铅、锌等多种重金属复合污染的污染场地作为研究对象。首先利用物相、粒径、微区成像等手段,对影响重金属提取的关键赋存态和分布进行了精准识别研究,发现重金属主要富集在0.28 mm粒径以下土壤样品中,细颗粒相多呈微纳结构,并均匀分布在颗粒上,含有砷、铅、锌化合物等物相,且重金属主要以铁锰氧化态和碳酸盐结合态存在。基于上述研究,提出了强化解离重金属关键赋存态释放分离重金属的新理念,研发了对关键赋存形态具有强解离和对重金属具有强洗脱作用的新型铁基淋洗药剂。并确定了最佳淋洗参数为:浓度0.06mol·L-1,固液比1:5,时间30 min。同时为了解决二次污染和废水回用的问题,确定了低成本、高效率的淋洗废水处理剂Ca O,反应时间30 min,废水回用率为90%以上。3.根据土壤粒径分布规律和重金属淋洗药剂特点与工艺条件,开发了“物理筛分-化学淋洗”组合式梯级减量淋洗处理工艺,配套研发了相应的“泥砂分离器-搅拌强化淋洗反应器-压滤脱水装置”淋洗关键装备,减少污染土壤淋洗量80%以上。同时,结合不同污染土壤的重金属离子浓度,基于神经算法设计了一个MLP网络来预测智能化投药系统的药剂添加量,提高了重金属去除率,达到了减药、节水、节能和土壤修复目标。在广州某场地进行大规模的工程应用研究,结果表明:设计的“螺旋泥砂分离器-强化搅拌淋洗反应器-布袋压滤脱水装置”一体化成套淋洗减量装备,结构简单,处理量可达20-50t/h,处理后污染土壤达标率可达95%以上,与传统淋洗装置相比处理效率有显著提升。利用作者编著的《广东省土壤修复工程造价指引》及其配套软件对修复工程进行成本经济分析,较广州同类项目成本降低46%以上,大大提高了效费比。本论文创建了重金属污染场地CIM全息三维可视化模型,研发了新型铁基纳米淋洗材料、“粒径筛分-机械化学淋洗”组合式梯级减量工艺,配套研制了土壤异位筛分设备-搅拌强化淋洗反应器-压滤脱水装置等关键装备,并进行了工程化应用。所开展的研究具有普适性,为今后土壤修复模式、技术、工程管理均提供借鉴意义。