第九章 污染土壤的修復(fù)

1、第九章第九章 污染土壤的修復(fù)污染土壤的修復(fù) http:/ 2007.72009.7 20000萬英鎊（萬英鎊（rmb28億）億） 第一節(jié)第一節(jié) 土壤修復(fù)概念與分類土壤修復(fù)概念與分類 土壤修復(fù)：土壤修復(fù)：通過技術(shù)手段促使受污染土通過技術(shù)手段促使受污染土 壤恢復(fù)其基本功能和重建生產(chǎn)力的過程壤恢復(fù)其基本功能和重建生產(chǎn)力的過程 物理修復(fù)：物理修復(fù)：移除、覆蓋、稀釋、熱揮發(fā)移除、覆蓋、稀釋、熱揮發(fā) 化學(xué)修復(fù)：化學(xué)修復(fù)：物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)或環(huán)境物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)或環(huán)境 條件的改變條件的改變 生物修復(fù)：生物修復(fù)：動(dòng)植物、微生物動(dòng)植物、微生物 第二節(jié)第二節(jié) 污染土壤的物理修復(fù)污染土壤的物理修復(fù) 一、翻土和客土

2、一、翻土和客土 污染集中在表層污染集中在表層 翻土：翻土：使聚集在表層的污染物分散到較深使聚集在表層的污染物分散到較深 的層次的層次稀釋法稀釋法 適用于污染濃度適用于污染濃度較低較低的土壤的土壤 案例：臺(tái)灣大米鎘污染案例：臺(tái)灣大米鎘污染 表層表層30cm 30-150cm 稀釋稀釋 cd 15mg/kg 黏粒黏粒 （2 2）污染物類型及賦存狀態(tài)）污染物類型及賦存狀態(tài) （3 3）淋洗劑類型的適宜性）淋洗劑類型的適宜性 有機(jī)淋洗劑：表面活性劑、有機(jī)淋洗劑：表面活性劑、edtaedta 無機(jī)淋洗劑：酸堿溶液無機(jī)淋洗劑：酸堿溶液 氧化劑和還原劑氧化劑和還原劑 泵出處理（泵出處理（p/t） 土壤深層污染

3、土壤深層污染 注入井、抽水井注入井、抽水井 萃取萃取 適用適用pcbs、pahs等有機(jī)污染物污等有機(jī)污染物污 染的土壤染的土壤 三、電動(dòng)修復(fù)三、電動(dòng)修復(fù) 直流電壓直流電壓 電遷移：電遷移：帶電離子帶電離子 電滲流：土壤帶電雙電層中的陽離子電滲流：土壤帶電雙電層中的陽離子 電泳：電泳：帶電膠體粒子帶電膠體粒子 在兩極產(chǎn)生大量在兩極產(chǎn)生大量h+、oh- 陰極陰極ph控制：控制：加有機(jī)酸鹽加有機(jī)酸鹽naac、更新堿溶、更新堿溶 液、陽離子交換膜液、陽離子交換膜 第四節(jié)第四節(jié) 污染土壤的微生物修復(fù)污染土壤的微生物修復(fù) 降解：降解：有機(jī)污染物有機(jī)污染物 改變存在形態(tài)：改變存在形態(tài)：重金屬重金屬 對(duì)土壤擾

4、動(dòng)：對(duì)土壤擾動(dòng)：原位修復(fù)、異位修復(fù)原位修復(fù)、異位修復(fù) 一、有機(jī)物污染土壤的微生物修復(fù)一、有機(jī)物污染土壤的微生物修復(fù) 存在降解或轉(zhuǎn)化污染物的微生物存在降解或轉(zhuǎn)化污染物的微生物 有機(jī)化合物大部分可生物降解有機(jī)化合物大部分可生物降解 可利用微生物的來源：可利用微生物的來源： 土著微生物、外源微生物、基因工程菌土著微生物、外源微生物、基因工程菌 土著微生物土著微生物 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 可在誘導(dǎo)下產(chǎn)生相應(yīng)的酶系可在誘導(dǎo)下產(chǎn)生相應(yīng)的酶系 在實(shí)際中廣為應(yīng)用在實(shí)際中廣為應(yīng)用 一般只具有單一降解性一般只具有單一降解性 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：生長(zhǎng)速度緩慢，代謝活性不高生長(zhǎng)速度緩慢，代謝活性不高 數(shù)量下降、降解能力降低數(shù)量下降、

5、降解能力降低 外源微生物外源微生物 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：促進(jìn)污染物的降解促進(jìn)污染物的降解 難點(diǎn)：難點(diǎn)：與土著微生物競(jìng)爭(zhēng)（大量接種）與土著微生物競(jìng)爭(zhēng)（大量接種） 美國(guó)美國(guó) 小球狀反硝化細(xì)菌小球狀反硝化細(xì)菌 三氯丙三氯丙(丁丁)酸酸 意大利意大利 2,4-d 除草劑除草劑 日本日本 紅酵母紅酵母 pcbs 基因工程菌基因工程菌 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：高效降解性高效降解性 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：與土著微生物競(jìng)爭(zhēng)與土著微生物競(jìng)爭(zhēng) 引入外加碳源選擇性基質(zhì)引入外加碳源選擇性基質(zhì) 基因交流基因交流 二、重金屬污染土壤的微生物修復(fù)二、重金屬污染土壤的微生物修復(fù) 降低重金屬毒性改變存在形態(tài)降低重金屬毒性改變存在形態(tài) cr6+ cr3+ c

6、o3+-edta co2+-edta u、pb、cd形成難溶磷酸鹽形成難溶磷酸鹽 微生物吸附微生物吸附 三、微生物修復(fù)優(yōu)缺點(diǎn)三、微生物修復(fù)優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 對(duì)有機(jī)污染物的降解完全對(duì)有機(jī)污染物的降解完全 對(duì)環(huán)境的擾動(dòng)小，費(fèi)用低廉對(duì)環(huán)境的擾動(dòng)小，費(fèi)用低廉 可處理多種有機(jī)污染物可處理多種有機(jī)污染物 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 專一性強(qiáng)、濃度限制專一性強(qiáng)、濃度限制 污染物與土壤結(jié)合緊密就難以降解污染物與土壤結(jié)合緊密就難以降解 受環(huán)境條件的限制，修復(fù)周期較長(zhǎng)受環(huán)境條件的限制，修復(fù)周期較長(zhǎng) 四、原位微生物修復(fù)四、原位微生物修復(fù) 補(bǔ)充氧氣、營(yíng)養(yǎng)物、接種微生物補(bǔ)充氧氣、營(yíng)養(yǎng)物、接種微生物 （一）泵處理工藝（一）泵處理工

7、藝 優(yōu)缺點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單優(yōu)缺點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單, 費(fèi)用??；處理時(shí)間長(zhǎng)費(fèi)用??；處理時(shí)間長(zhǎng) 抽水井抽水井 注入井注入井 （二）生物通氣工藝（二）生物通氣工藝 揮發(fā)性有機(jī)污染物揮發(fā)性有機(jī)污染物 石油石油 補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分，強(qiáng)化分解補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分，強(qiáng)化分解 影響因素：土壤結(jié)構(gòu)影響因素：土壤結(jié)構(gòu) 地下水地下水 vocsvocs （三）滲濾工藝與空氣擴(kuò)散工藝（三）滲濾工藝與空氣擴(kuò)散工藝 滲濾工藝：滲濾工藝：將污染地下水抽吸出來后將污染地下水抽吸出來后 加入營(yíng)養(yǎng)物和降解菌然后散布在污染區(qū)加入營(yíng)養(yǎng)物和降解菌然后散布在污染區(qū) 域表面域表面 空氣擴(kuò)散工藝：空氣擴(kuò)散工藝：直接將空氣注入土壤直接將空氣注入土壤 和地下水，

8、同時(shí)加入營(yíng)養(yǎng)物和降解菌和地下水，同時(shí)加入營(yíng)養(yǎng)物和降解菌 地點(diǎn)：地點(diǎn)：河南濮陽五星鄉(xiāng)后港村河南濮陽五星鄉(xiāng)后港村 場(chǎng)地背景：場(chǎng)地背景：試驗(yàn)場(chǎng)地面積試驗(yàn)場(chǎng)地面積11畝，被原油污染畝，被原油污染18年；年； 土壤板結(jié)嚴(yán)重，鹽含量為正常耕地的土壤板結(jié)嚴(yán)重，鹽含量為正常耕地的24倍。地塊倍。地塊 中降解有機(jī)質(zhì)的微生物活性低。中降解有機(jī)質(zhì)的微生物活性低。 生物選擇：真菌生物選擇：真菌 + 細(xì)菌細(xì)菌(生物反應(yīng)耦合生物反應(yīng)耦合) 真菌：芳香烴真菌：芳香烴 直鏈烴直鏈烴 細(xì)菌：分解直鏈烴，并產(chǎn)生表面活性劑細(xì)菌：分解直鏈烴，并產(chǎn)生表面活性劑 鹽漬化控制：鹽漬化控制： 在在25cm的土層下鋪的土層下鋪5cm厚的秸稈厚

9、的秸稈 五、異位微生物修復(fù)五、異位微生物修復(fù) （一）堆肥修復(fù)工藝（一）堆肥修復(fù)工藝 污染土壤污染土壤 + 改良劑改良劑 改良劑：枯枝落葉、稻草、秸稈、糞便等改良劑：枯枝落葉、稻草、秸稈、糞便等 應(yīng)用：應(yīng)用：易揮發(fā)、高濃度的石油污染易揮發(fā)、高濃度的石油污染 供氧、水分、供氧、水分、c:n:p比比 （二）挖掘堆置處理工藝（二）挖掘堆置處理工藝 將污染土壤挖掘運(yùn)輸?shù)狡渌攸c(diǎn)堆放將污染土壤挖掘運(yùn)輸?shù)狡渌攸c(diǎn)堆放 工程措施：布置襯里、設(shè)置通氣管道工程措施：布置襯里、設(shè)置通氣管道 （三）土地耕作工藝（三）土地耕作工藝 淋灑水、營(yíng)養(yǎng)物、接種降解菌株；翻淋灑水、營(yíng)養(yǎng)物、接種降解菌株；翻 動(dòng)充氧；滲出液回淋動(dòng)充

10、氧；滲出液回淋 處理對(duì)象：處理對(duì)象：五氯酚、雜酚油、石油廢五氯酚、雜酚油、石油廢 水污泥、焦油、農(nóng)藥水污泥、焦油、農(nóng)藥 （四）生物反應(yīng)器處理（四）生物反應(yīng)器處理 油污染土壤 高濃度 污染土壤 低濃度 污染土壤 無污染土壤回填 清潔土壤 土壤淋洗 表面活性劑污染土壤 洗凈土壤 洗凈水 油水分離 油層 吸附處理或回收 材料 廢棄材料 水層 排水處理排水處理 處理水 達(dá)標(biāo)排放 原位或異位生物修復(fù) 營(yíng)養(yǎng)鹽 加熱系統(tǒng) 污染土壤 air 第五節(jié)第五節(jié) 污染土壤的植物修復(fù)污染土壤的植物修復(fù) 植物修復(fù)：植物修復(fù)：利用可以忍耐和超利用可以忍耐和超富集富集有有 毒元素的植物及其共存微生物體系清毒元素的植物及其共存

11、微生物體系清 除污染物的一種治理技術(shù)。除污染物的一種治理技術(shù)。 對(duì)象：對(duì)象：重金屬和類金屬、有機(jī)污染物、重金屬和類金屬、有機(jī)污染物、 放射性元素放射性元素 植物修復(fù)的分類植物修復(fù)的分類 1) 植物萃取技術(shù)植物萃取技術(shù) 吸收吸收-收割收割-處理處理 2) 植物鈍化技術(shù)植物鈍化技術(shù) 降低生物有效性和遷移性降低生物有效性和遷移性 3) 植物揮發(fā)植物揮發(fā) se、as、hg等甲基化等甲基化 4) 植物轉(zhuǎn)化植物轉(zhuǎn)化 降低毒性降低毒性 5) 植物降解植物降解 降解有機(jī)污染物降解有機(jī)污染物 6) 植物刺激植物刺激 根系分泌物促進(jìn)微生物的活性根系分泌物促進(jìn)微生物的活性 植物修復(fù)技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)植物修復(fù)技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn) （1

12、）價(jià)格便宜）價(jià)格便宜 （2）對(duì)環(huán)境擾動(dòng)少，減少水土流失）對(duì)環(huán)境擾動(dòng)少，減少水土流失 （3）對(duì)植物集中處理可減少二次污染或）對(duì)植物集中處理可減少二次污染或 回收有用物質(zhì)回收有用物質(zhì) （4）不破壞景觀生態(tài)，能綠化環(huán)境，大）不破壞景觀生態(tài)，能綠化環(huán)境，大 眾易接受眾易接受 缺缺 點(diǎn)點(diǎn) （1）一種植物通常只富集）一種植物通常只富集12種重金屬種重金屬 （2）修復(fù)周期長(zhǎng)）修復(fù)周期長(zhǎng) （3）生長(zhǎng)緩慢，生物量低）生長(zhǎng)緩慢，生物量低 （4）受環(huán)境條件的影響大）受環(huán)境條件的影響大 （5）污染物必須是處于植物根系區(qū)域）污染物必須是處于植物根系區(qū)域 （6）防止往復(fù)污染）防止往復(fù)污染 （7）與當(dāng)?shù)刂参锔?jìng)爭(zhēng)，影響生態(tài)平

13、衡）與當(dāng)?shù)刂参锔?jìng)爭(zhēng)，影響生態(tài)平衡 一、重金屬污染土壤的植物修復(fù)一、重金屬污染土壤的植物修復(fù) ( (一）一）植物萃取：超富集植物植物萃?。撼患参?鎳鎳 berkheya coddii 鋅：天藍(lán)遏藍(lán)菜鋅：天藍(lán)遏藍(lán)菜 鎘鎘arabidopsis halleri 鉛印度芥菜鉛印度芥菜 砷蜈蚣草砷蜈蚣草 應(yīng)用中的問題應(yīng)用中的問題 生物量小生物量小 蜈蚣草、印度芥菜應(yīng)用前景廣闊蜈蚣草、印度芥菜應(yīng)用前景廣闊 （二）植物揮發(fā)（二）植物揮發(fā) 硒硒 seo42- se還原還原 水稻、大麥水稻、大麥 根際微生物促進(jìn)植物對(duì)根際微生物促進(jìn)植物對(duì)se的吸收的吸收 汞汞 mehg、hg2+ hg0 砷植物根部砷植物根部

14、 植物植物+微生物微生物 甲基砷化物甲基砷化物 atp硫化酶硫化酶 抗汞細(xì)菌抗汞細(xì)菌 （三）植物鈍化（三）植物鈍化/ /穩(wěn)定化穩(wěn)定化 保護(hù)土壤不受侵蝕，減少淋溶保護(hù)土壤不受侵蝕，減少淋溶 通過根部積累和沉淀減少生物有效性通過根部積累和沉淀減少生物有效性 鉛的磷酸鹽形成鉛的磷酸鹽形成 二、有機(jī)物污染土壤的植物修復(fù)二、有機(jī)物污染土壤的植物修復(fù) （1）有機(jī)污染物的直接吸收和代謝）有機(jī)污染物的直接吸收和代謝 kow 植物種類植物種類 土壤環(huán)境條件：吸附表面活性劑土壤環(huán)境條件：吸附表面活性劑 （2）酶的作用）酶的作用 （3）植物刺激效應(yīng)，強(qiáng)化根際生物降解）植物刺激效應(yīng)，強(qiáng)化根際生物降解 植物微生物聯(lián)合作用植物微生物聯(lián)合作用 （物質(zhì)供應(yīng)、微環(huán)境調(diào)節(jié)）（物質(zhì)供應(yīng)、微環(huán)境調(diào)節(jié)） 三、放射性核素污染土壤的植物修復(fù)三、放射性核素污染土壤的植物修復(fù) (1) 真菌真菌 137cs (2) 植物提取植物提取植物的