環(huán)境化學(xué)第7章受污染環(huán)境的修復(fù)

1、第七章 受污染環(huán)境的修復(fù)v修復(fù)修復(fù)(remediation)是指采取人為或自是指采取人為或自然過(guò)程，使環(huán)境介質(zhì)中的污染物去除然過(guò)程，使環(huán)境介質(zhì)中的污染物去除或無(wú)害化，使受污染場(chǎng)址恢復(fù)原有功或無(wú)害化，使受污染場(chǎng)址恢復(fù)原有功能的技術(shù)。能的技術(shù)。修復(fù)修復(fù)3 主要內(nèi)容微生物修復(fù)技術(shù)微生物修復(fù)技術(shù)植物修復(fù)技術(shù)植物修復(fù)技術(shù)化學(xué)氧化技術(shù)化學(xué)氧化技術(shù)電動(dòng)力修復(fù)電動(dòng)力修復(fù)地下水修復(fù)的可滲透反應(yīng)格柵技術(shù)地下水修復(fù)的可滲透反應(yīng)格柵技術(shù)表面活性劑及共溶劑淋洗技術(shù)表面活性劑及共溶劑淋洗技術(shù)4 7.1 微生物修復(fù)技術(shù)微生物修復(fù)技術(shù)7.1.1 概述概述&概念：微生物修復(fù)技術(shù)是指通過(guò)微生物的作用清概念：微生物修復(fù)技術(shù)

2、是指通過(guò)微生物的作用清除土壤和水體中的污染物，或是使污染物無(wú)害化的過(guò)除土壤和水體中的污染物，或是使污染物無(wú)害化的過(guò)程。它包括自然和人為條件下的降解和無(wú)害化過(guò)程。程。它包括自然和人為條件下的降解和無(wú)害化過(guò)程。 &強(qiáng)化生物修復(fù)強(qiáng)化生物修復(fù)： 人為修復(fù)工程一般采用有降解能人為修復(fù)工程一般采用有降解能力的外源微生物，用工程化手段來(lái)加速生物修復(fù)的進(jìn)力的外源微生物，用工程化手段來(lái)加速生物修復(fù)的進(jìn)程，這種在受控條件的修復(fù)又稱程，這種在受控條件的修復(fù)又稱強(qiáng)化生物修復(fù)或工程強(qiáng)化生物修復(fù)或工程化的生物修復(fù)?；纳镄迯?fù)。強(qiáng)化生物修復(fù)技術(shù)常采用的手段有生強(qiáng)化生物修復(fù)技術(shù)常采用的手段有生物刺激和生物強(qiáng)化兩種。

3、物刺激和生物強(qiáng)化兩種。 77.1.1 概述概述從生物修復(fù)實(shí)施的場(chǎng)址，可以將微生物修復(fù)分為從生物修復(fù)實(shí)施的場(chǎng)址，可以將微生物修復(fù)分為原位原位生物修復(fù)和異位生物修復(fù)生物修復(fù)和異位生物修復(fù)。前者在污染源的原點(diǎn)進(jìn)行，前者在污染源的原點(diǎn)進(jìn)行，不挖出或抽取需要修復(fù)的土壤及地下水，采用一定的不挖出或抽取需要修復(fù)的土壤及地下水，采用一定的工程措施，利用生物通氣、生物沖淋等一些方式進(jìn)行。工程措施，利用生物通氣、生物沖淋等一些方式進(jìn)行。異位生物修復(fù)需要挖掘土壤或抽取地下水，將污染物異位生物修復(fù)需要挖掘土壤或抽取地下水，將污染物移到臨近地點(diǎn)或反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。移到臨近地點(diǎn)或反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。 7.1 微生物修復(fù)技術(shù)微生物修

4、復(fù)技術(shù)87.1.2 影響微生物修復(fù)效率的因素影響微生物修復(fù)效率的因素1、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 微生物分解的有機(jī)污染物一般利用有機(jī)污染物的碳源，但微生物分解的有機(jī)污染物一般利用有機(jī)污染物的碳源，但是微生物將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為自身增長(zhǎng)的生長(zhǎng)物質(zhì)，還需要其是微生物將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為自身增長(zhǎng)的生長(zhǎng)物質(zhì)，還需要其他營(yíng)養(yǎng)元素。他營(yíng)養(yǎng)元素。典型的細(xì)菌細(xì)胞組成為典型的細(xì)菌細(xì)胞組成為50%碳，碳，14%氮，氮，3%磷，磷，1%硫，硫，0.2%鐵，鐵，0.5%鈣、鎂和氯鈣、鎂和氯。 土壤和地下水中，土壤和地下水中，N、P往往是限制微生物活動(dòng)的重要因素。往往是限制微生物活動(dòng)的重要因素。為達(dá)到良好的降解效果，必須在添加營(yíng)

5、養(yǎng)鹽之前確定營(yíng)養(yǎng)鹽的為達(dá)到良好的降解效果，必須在添加營(yíng)養(yǎng)鹽之前確定營(yíng)養(yǎng)鹽的形式、合適的濃度以及適當(dāng)?shù)谋壤?。形式、合適的濃度以及適當(dāng)?shù)谋壤?7.1 微生物修復(fù)技術(shù)微生物修復(fù)技術(shù)92、電子受體、電子受體 微生物的活性除了受到營(yíng)養(yǎng)鹽的限制外，土壤中污染物氧微生物的活性除了受到營(yíng)養(yǎng)鹽的限制外，土壤中污染物氧化分解的最終電子受體的種類和濃度也極大地影響著污染物降化分解的最終電子受體的種類和濃度也極大地影響著污染物降解的速率和程度，微生物氧化還原反應(yīng)的最終電子受體分為三解的速率和程度，微生物氧化還原反應(yīng)的最終電子受體分為三大類，包括大類，包括溶解氧、有機(jī)物分解的中間產(chǎn)物和無(wú)機(jī)酸根（如硝溶解氧、有機(jī)物分解

6、的中間產(chǎn)物和無(wú)機(jī)酸根（如硝酸根、硫酸根和碳酸根）。酸根、硫酸根和碳酸根）。 可以將壓縮空氣送入土壤，添加過(guò)氧化物及其它產(chǎn)氧劑等?？梢詫嚎s空氣送入土壤，添加過(guò)氧化物及其它產(chǎn)氧劑等。厭氧環(huán)境中厭氧環(huán)境中CH4、NO3-、SO42-和和Fe3+子等都可以作為有機(jī)物降子等都可以作為有機(jī)物降解的電子受體。解的電子受體。 當(dāng)所加當(dāng)所加H2O2的量適當(dāng)時(shí)，土壤樣品中烴類污染物的生物降的量適當(dāng)時(shí)，土壤樣品中烴類污染物的生物降解速率較加入前增加解速率較加入前增加3倍。這是因?yàn)楸丁＿@是因?yàn)镠2O2不僅能直接降解部分不僅能直接降解部分有機(jī)污染物，還能為生物降解提供所需的電子受體。有機(jī)污染物，還能為生物降解提供所需

7、的電子受體。 7.1 微生物修復(fù)技術(shù)微生物修復(fù)技術(shù)107.1.2 影響微生物修復(fù)效率的因素影響微生物修復(fù)效率的因素3、污染物的性質(zhì)、污染物的性質(zhì) 對(duì)于微生物修復(fù)技術(shù)，污染物的對(duì)于微生物修復(fù)技術(shù)，污染物的可降解性可降解性是關(guān)鍵。對(duì)于系是關(guān)鍵。對(duì)于系列污染物，如多環(huán)芳烴，其微生物降解性隨著分子的增大而增列污染物，如多環(huán)芳烴，其微生物降解性隨著分子的增大而增大。污染物對(duì)生物的毒性以及其降解中間產(chǎn)物的毒性，也是決大。污染物對(duì)生物的毒性以及其降解中間產(chǎn)物的毒性，也是決定微生物修復(fù)技術(shù)是否適用的關(guān)鍵。另外污染物其他性質(zhì)也很定微生物修復(fù)技術(shù)是否適用的關(guān)鍵。另外污染物其他性質(zhì)也很重要，如揮發(fā)性。重要，如揮發(fā)性

8、。 微生物往往只能利用土壤溶液溶解態(tài)的污染物。微生物往往只能利用土壤溶液溶解態(tài)的污染物。 鎖定鎖定：土壤環(huán)境中污染物由于與土壤顆粒相互作用，生物有效：土壤環(huán)境中污染物由于與土壤顆粒相互作用，生物有效性下降。性下降。 7.1 微生物修復(fù)技術(shù)微生物修復(fù)技術(shù)117.1.2 影響微生物修復(fù)效率的因素影響微生物修復(fù)效率的因素4、環(huán)境條件、環(huán)境條件 環(huán)境因素指的是土壤顆粒的性質(zhì)（有機(jī)質(zhì)及黏土含量等）環(huán)境因素指的是土壤顆粒的性質(zhì)（有機(jī)質(zhì)及黏土含量等）及介質(zhì)條件（酸堿度、溫度、濕度、空隙率）。及介質(zhì)條件（酸堿度、溫度、濕度、空隙率）。有機(jī)質(zhì)含量及有機(jī)質(zhì)含量及結(jié)構(gòu)決定著污染物的吸附特性，從而決定其微生物降解的生

9、物結(jié)構(gòu)決定著污染物的吸附特性，從而決定其微生物降解的生物可利用性，進(jìn)入到有機(jī)質(zhì)致密的剛性結(jié)構(gòu)中的污染物很難再返可利用性，進(jìn)入到有機(jī)質(zhì)致密的剛性結(jié)構(gòu)中的污染物很難再返回到土壤顆粒表面或土壤溶液中，被微生物利用，這種現(xiàn)象被回到土壤顆粒表面或土壤溶液中，被微生物利用，這種現(xiàn)象被稱為不可逆吸附。稱為不可逆吸附。 7.1 微生物修復(fù)技術(shù)微生物修復(fù)技術(shù)127.1.2 影響微生物修復(fù)效率的因素影響微生物修復(fù)效率的因素5、微生物的協(xié)同作用、微生物的協(xié)同作用 在自然界，多數(shù)生物降解過(guò)程需要兩種或更多種類微生物的協(xié)在自然界，多數(shù)生物降解過(guò)程需要兩種或更多種類微生物的協(xié)同作用才能完成。同作用才能完成。一種或多種微生

10、物為其他微生物提供一種或多種微生物為其他微生物提供B族維生素、氨基酸及其族維生素、氨基酸及其它生長(zhǎng)因素。它生長(zhǎng)因素。一種微生物將目標(biāo)化合物分解成一種或幾種中間有機(jī)物，第二一種微生物將目標(biāo)化合物分解成一種或幾種中間有機(jī)物，第二種微生物繼續(xù)分解中間產(chǎn)物。種微生物繼續(xù)分解中間產(chǎn)物。一種微生物通過(guò)共代謝作用對(duì)目標(biāo)化合物進(jìn)行轉(zhuǎn)化，形成中間一種微生物通過(guò)共代謝作用對(duì)目標(biāo)化合物進(jìn)行轉(zhuǎn)化，形成中間產(chǎn)物不能被其進(jìn)一步降解，只有在其他微生物的作用下才能得到產(chǎn)物不能被其進(jìn)一步降解，只有在其他微生物的作用下才能得到徹底分解。徹底分解。一種微生物分解目標(biāo)化合物形成有毒中間產(chǎn)物，使分解率下降，一種微生物分解目標(biāo)化合物形成

11、有毒中間產(chǎn)物，使分解率下降，其他微生物則可能以這種有毒中間產(chǎn)物作為碳源加以利用。其他微生物則可能以這種有毒中間產(chǎn)物作為碳源加以利用。137.1.3 強(qiáng)化生物修復(fù)的主要類型強(qiáng)化生物修復(fù)的主要類型1、原位強(qiáng)化修復(fù)技術(shù)、原位強(qiáng)化修復(fù)技術(shù) 原位強(qiáng)化修復(fù)技術(shù)：生物強(qiáng)化法、生物通氣法、原位強(qiáng)化修復(fù)技術(shù)：生物強(qiáng)化法、生物通氣法、生物注射法、生物沖淋法及土地耕作法等。生物注射法、生物沖淋法及土地耕作法等。2、異位生物修復(fù)、異位生物修復(fù)異位生物修復(fù)主要包括堆肥法、生物反應(yīng)器處理和厭異位生物修復(fù)主要包括堆肥法、生物反應(yīng)器處理和厭氧處理。氧處理。 7.1 微生物修復(fù)技術(shù)微生物修復(fù)技術(shù)147.1.4 生物修復(fù)的優(yōu)缺點(diǎn)

12、生物修復(fù)的優(yōu)缺點(diǎn) 1、優(yōu)點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)（1）生物修復(fù)可現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，這樣減少了運(yùn)輸費(fèi)用和人類直接接觸）生物修復(fù)可現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，這樣減少了運(yùn)輸費(fèi)用和人類直接接觸污染物的的機(jī)會(huì)；污染物的的機(jī)會(huì)；（2）常以原位方式進(jìn)行，這樣可使對(duì)污染位點(diǎn)的干擾和破壞達(dá)到）常以原位方式進(jìn)行，這樣可使對(duì)污染位點(diǎn)的干擾和破壞達(dá)到最?。蛔钚?；（3）生物修復(fù)使有機(jī)物分解為二氧化碳和水，可以永久地消除污）生物修復(fù)使有機(jī)物分解為二氧化碳和水，可以永久地消除污染物和長(zhǎng)期的隱患，無(wú)二次污染，不會(huì)使污染轉(zhuǎn)移；染物和長(zhǎng)期的隱患，無(wú)二次污染，不會(huì)使污染轉(zhuǎn)移；（4）生物修復(fù)可與其他處理技術(shù)結(jié)合，處理復(fù)合污染；）生物修復(fù)可與其他處理技術(shù)結(jié)合，處理復(fù)合污染；

13、（5）降解過(guò)程迅速，處理費(fèi)用低。）降解過(guò)程迅速，處理費(fèi)用低。 7.1 微生物修復(fù)技術(shù)微生物修復(fù)技術(shù)157.1.4 生物修復(fù)的優(yōu)缺點(diǎn)生物修復(fù)的優(yōu)缺點(diǎn)2、缺點(diǎn)、缺點(diǎn)（1）不是所有污染物都適用于生物修復(fù)；）不是所有污染物都適用于生物修復(fù)；（2）有些化學(xué)品經(jīng)微生物分解后，其產(chǎn)物的毒性和移動(dòng)性比）有些化學(xué)品經(jīng)微生物分解后，其產(chǎn)物的毒性和移動(dòng)性比母體化合物反而增加；母體化合物反而增加；（3）生物修復(fù)是一種科技含量較高的的處理方法，它的運(yùn)作）生物修復(fù)是一種科技含量較高的的處理方法，它的運(yùn)作必須符合污染地的特殊條件；必須符合污染地的特殊條件； 7.1 微生物修復(fù)技術(shù)微生物修復(fù)技術(shù)167.2.1 概述概述植物修

14、復(fù)技術(shù)直接利用各種活體植物、通過(guò)提取、降植物修復(fù)技術(shù)直接利用各種活體植物、通過(guò)提取、降解和固定等過(guò)程清除環(huán)境中的污染物，或消除污染物解和固定等過(guò)程清除環(huán)境中的污染物，或消除污染物的毒性，可以用于受污染的地下水、沉積物和土壤的的毒性，可以用于受污染的地下水、沉積物和土壤的原位處理。原位處理。植物修復(fù)去除污染物的方式有四種：植物修復(fù)去除污染物的方式有四種：（1）植物提取；（）植物提??；（2）植物降解）植物降解；（3）植物穩(wěn)定；（）植物穩(wěn)定；（4）植物揮發(fā)。）植物揮發(fā)。 7.2 植物修復(fù)技術(shù)植物修復(fù)技術(shù)197.2.2 植物修復(fù)植物修復(fù)重金屬污染重金屬污染的主要過(guò)程和機(jī)理的主要過(guò)程和機(jī)理1、植物修復(fù)重

15、金屬污染的主要過(guò)程、植物修復(fù)重金屬污染的主要過(guò)程根據(jù)其作用過(guò)程和機(jī)理，重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)可分根據(jù)其作用過(guò)程和機(jī)理，重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)可分為三種類型。為三種類型。（1）植物提?。┲参锾崛?植物提取是利用重金屬超積累植物從土壤中植物提取是利用重金屬超積累植物從土壤中吸取一種或幾種重金屬，并將其轉(zhuǎn)移、儲(chǔ)存到地上部分，隨后吸取一種或幾種重金屬，并將其轉(zhuǎn)移、儲(chǔ)存到地上部分，隨后收割地上部分并集中處理，連續(xù)種植這種植物，即可使土壤中收割地上部分并集中處理，連續(xù)種植這種植物，即可使土壤中重金屬含量降低到可接受的水平。重金屬含量降低到可接受的水平。As-蜈蚣草蜈蚣草 7.2 植物修復(fù)技術(shù)植

16、物修復(fù)技術(shù)21（2）植物穩(wěn)定）植物穩(wěn)定 植物穩(wěn)定是利用耐重金屬植物的根際的一些分泌物，增加植物穩(wěn)定是利用耐重金屬植物的根際的一些分泌物，增加土壤中有毒金屬的穩(wěn)定性，從而減少重金屬向作物的遷移，以土壤中有毒金屬的穩(wěn)定性，從而減少重金屬向作物的遷移，以及被淋濾到地下水或通過(guò)空氣擴(kuò)散進(jìn)一步污染環(huán)境的可能性。及被淋濾到地下水或通過(guò)空氣擴(kuò)散進(jìn)一步污染環(huán)境的可能性。其中包括沉淀、螯合、氧化還原等多種過(guò)程。其中包括沉淀、螯合、氧化還原等多種過(guò)程。印度芥菜印度芥菜-六價(jià)鉻還原為低毒的三價(jià)鉻六價(jià)鉻還原為低毒的三價(jià)鉻 7.2 植物修復(fù)技術(shù)植物修復(fù)技術(shù)22（3）植物揮發(fā)）植物揮發(fā) 植物揮發(fā)是利用植物的吸收、積累和揮

17、發(fā)而減少土壤中一植物揮發(fā)是利用植物的吸收、積累和揮發(fā)而減少土壤中一些揮發(fā)性污染物，即植物將污染物吸收到體內(nèi)后將其轉(zhuǎn)化為氣些揮發(fā)性污染物，即植物將污染物吸收到體內(nèi)后將其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)，釋放到大氣中，目前這方面研究最多的是類金屬元素態(tài)物質(zhì)，釋放到大氣中，目前這方面研究最多的是類金屬元素汞和非金屬元素硒。汞和非金屬元素硒。 7.2 植物修復(fù)技術(shù)植物修復(fù)技術(shù)237.2.2 植物修復(fù)重金屬污染的主要過(guò)程和機(jī)理植物修復(fù)重金屬污染的主要過(guò)程和機(jī)理2、植物耐受重金屬毒害的機(jī)制、植物耐受重金屬毒害的機(jī)制 無(wú)論是超級(jí)積累植物，還是植物穩(wěn)定及植物揮發(fā)中的植物，無(wú)論是超級(jí)積累植物，還是植物穩(wěn)定及植物揮發(fā)中的植物，對(duì)重

18、金屬的毒害都具有忍耐機(jī)制，統(tǒng)稱為耐性植物。耐性植物對(duì)重金屬的毒害都具有忍耐機(jī)制，統(tǒng)稱為耐性植物。耐性植物分為基因型和生態(tài)型兩類。植物耐金屬毒害的機(jī)制復(fù)雜多樣，分為基因型和生態(tài)型兩類。植物耐金屬毒害的機(jī)制復(fù)雜多樣，包括細(xì)胞壁鈍化、跨膜運(yùn)輸減少、主動(dòng)外排、區(qū)域化分布、螯包括細(xì)胞壁鈍化、跨膜運(yùn)輸減少、主動(dòng)外排、區(qū)域化分布、螯合、合成逆境蛋白、生產(chǎn)乙烯。其中最主要、最普遍的機(jī)制是合、合成逆境蛋白、生產(chǎn)乙烯。其中最主要、最普遍的機(jī)制是通過(guò)誘導(dǎo)金屬配體的形成，形成金屬配體化合物。通過(guò)誘導(dǎo)金屬配體的形成，形成金屬配體化合物。 7.2 植物修復(fù)技術(shù)植物修復(fù)技術(shù)247.2.3 植物修復(fù)植物修復(fù)有機(jī)污染物有機(jī)污染

19、物的過(guò)程和機(jī)理的過(guò)程和機(jī)理 植物去除有機(jī)污染物的機(jī)理主要有：直接吸收污植物去除有機(jī)污染物的機(jī)理主要有：直接吸收污染物，經(jīng)體內(nèi)代謝，積累在植物組織內(nèi)，或揮發(fā)釋放；染物，經(jīng)體內(nèi)代謝，積累在植物組織內(nèi)，或揮發(fā)釋放；根系產(chǎn)生一些分泌物和酶，促進(jìn)污染物在體外發(fā)生生根系產(chǎn)生一些分泌物和酶，促進(jìn)污染物在體外發(fā)生生化轉(zhuǎn)化；根系的作用增強(qiáng)土壤中微生物的降解活性，化轉(zhuǎn)化；根系的作用增強(qiáng)土壤中微生物的降解活性，有利于污染物的礦化。有利于污染物的礦化。 7.2 植物修復(fù)技術(shù)植物修復(fù)技術(shù)25 7.2.3 植物修復(fù)有機(jī)污染物的過(guò)程和機(jī)理植物修復(fù)有機(jī)污染物的過(guò)程和機(jī)理1、直接吸收、直接吸收有機(jī)污染物被植物吸收后，可直接以母

20、體化合物或以有機(jī)污染物被植物吸收后，可直接以母體化合物或以不具有植物毒性的代謝產(chǎn)物的形態(tài)，通過(guò)木質(zhì)化作用不具有植物毒性的代謝產(chǎn)物的形態(tài)，通過(guò)木質(zhì)化作用在植物組織貯藏，也可代謝或礦化為水和二氧化碳等，在植物組織貯藏，也可代謝或礦化為水和二氧化碳等，或隨植物的蒸騰作用排出植物體?；螂S植物的蒸騰作用排出植物體。 7.2 植物修復(fù)技術(shù)植物修復(fù)技術(shù)267.2.3 植物修復(fù)有機(jī)污染物的過(guò)程和機(jī)理植物修復(fù)有機(jī)污染物的過(guò)程和機(jī)理2、植物分泌物的降解作用、植物分泌物的降解作用 植物的根系根系可向土壤環(huán)境釋放大量分泌物，植物的根系根系可向土壤環(huán)境釋放大量分泌物，其數(shù)量約占植物年光合作用的其數(shù)量約占植物年光合作用的

21、10%20%。植物產(chǎn)生。植物產(chǎn)生的各種天然有機(jī)物或酶類，可以促進(jìn)有機(jī)污染物在植的各種天然有機(jī)物或酶類，可以促進(jìn)有機(jī)污染物在植物體外發(fā)生生物降解。物體外發(fā)生生物降解。 7.2 植物修復(fù)技術(shù)植物修復(fù)技術(shù)27 7.2.3 植物修復(fù)有機(jī)污染物的過(guò)程和機(jī)理植物修復(fù)有機(jī)污染物的過(guò)程和機(jī)理3、增強(qiáng)根際微生物降解、增強(qiáng)根際微生物降解直接圍繞在植物根周圍的土壤環(huán)境，一般稱作根際，直接圍繞在植物根周圍的土壤環(huán)境，一般稱作根際，植物根系分泌的一些物質(zhì)和酶進(jìn)入土壤，不但可以降植物根系分泌的一些物質(zhì)和酶進(jìn)入土壤，不但可以降解有機(jī)污染物，還向生活在根際的微生物提供營(yíng)養(yǎng)和解有機(jī)污染物，還向生活在根際的微生物提供營(yíng)養(yǎng)和能量，

22、支持根際微生物的生長(zhǎng)和活性，使根際環(huán)境的能量，支持根際微生物的生長(zhǎng)和活性，使根際環(huán)境的微生物數(shù)量明顯高于非根際土壤，生物降解作用增強(qiáng)。微生物數(shù)量明顯高于非根際土壤，生物降解作用增強(qiáng)。 7.2 植物修復(fù)技術(shù)植物修復(fù)技術(shù) 根際（根際（rhizosphere）的作用）的作用植物根系分泌的一些植物根系分泌的一些物質(zhì)及酶進(jìn)入土壤，可以降解有機(jī)污染物。這些分泌物物質(zhì)及酶進(jìn)入土壤，可以降解有機(jī)污染物。這些分泌物還向生活在根際的微生物提供營(yíng)養(yǎng)和能量。還向生活在根際的微生物提供營(yíng)養(yǎng)和能量。 植物根系的腐解作用向土壤中補(bǔ)充有機(jī)碳，可加速有植物根系的腐解作用向土壤中補(bǔ)充有機(jī)碳，可加速有機(jī)機(jī) 污染物在根區(qū)的降解速度。

23、根系的穿插作用還能疏污染物在根區(qū)的降解速度。根系的穿插作用還能疏松土壤。松土壤。 反過(guò)來(lái)，根際環(huán)境中微生物的作用也可促進(jìn)植物的生反過(guò)來(lái)，根際環(huán)境中微生物的作用也可促進(jìn)植物的生長(zhǎng)，從而加速對(duì)降解產(chǎn)物的吸收。這一共存體系的共同長(zhǎng)，從而加速對(duì)降解產(chǎn)物的吸收。這一共存體系的共同作用，將在很大程度上加速污染土壤的修復(fù)速度。作用，將在很大程度上加速污染土壤的修復(fù)速度。307.3.1 概述概述化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)是利用氧化劑的氧化性能，使污染化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)是利用氧化劑的氧化性能，使污染物氧化分解，轉(zhuǎn)變成無(wú)毒或毒性較小的物質(zhì)，從而消物氧化分解，轉(zhuǎn)變成無(wú)毒或毒性較小的物質(zhì)，從而消除土壤和環(huán)境水體中的污染。氧化劑能

24、使污染物轉(zhuǎn)化除土壤和環(huán)境水體中的污染。氧化劑能使污染物轉(zhuǎn)化或分解成毒性、遷移性或環(huán)境有效性較低的形態(tài)。或分解成毒性、遷移性或環(huán)境有效性較低的形態(tài)。常常用于修復(fù)的化學(xué)氧化劑包括高錳酸鉀、臭氧、過(guò)氧化用于修復(fù)的化學(xué)氧化劑包括高錳酸鉀、臭氧、過(guò)氧化氫和氫和Fenton試劑，試劑，它們已在修復(fù)過(guò)程中被廣泛應(yīng)用。它們已在修復(fù)過(guò)程中被廣泛應(yīng)用。 7.3 化學(xué)氧化技術(shù)化學(xué)氧化技術(shù)317.3.2 高錳酸鉀氧化法高錳酸鉀氧化法1、性質(zhì)簡(jiǎn)介、性質(zhì)簡(jiǎn)介高錳酸鉀是一種常用的氧化劑，高錳酸鉀在酸性溶液中具有很高錳酸鉀是一種常用的氧化劑，高錳酸鉀在酸性溶液中具有很強(qiáng)的氧化性，反應(yīng)式為強(qiáng)的氧化性，反應(yīng)式為 MnO4- +

25、8H+ + 5e-= Mn2+ + 4H2O其標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位為其標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位為E0=1.51V。高錳酸鉀在中性溶液中氧化。高錳酸鉀在中性溶液中氧化性比在酸性溶液中低得多，反應(yīng)式為性比在酸性溶液中低得多，反應(yīng)式為 MnO4-+2H2O+3e-=MnO2+4OH- E0=0.588V 7.3 化學(xué)氧化技術(shù)化學(xué)氧化技術(shù)327.3.2 高錳酸鉀氧化法高錳酸鉀氧化法2、氧化有機(jī)污染物的機(jī)理、氧化有機(jī)污染物的機(jī)理高錳酸鉀參加氧化反應(yīng)的機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜，且反應(yīng)種類繁多，影高錳酸鉀參加氧化反應(yīng)的機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜，且反應(yīng)種類繁多，影響反應(yīng)的因素也較多。對(duì)同一個(gè)反應(yīng)，介質(zhì)不同，其反應(yīng)機(jī)理響反應(yīng)的因素也較多。對(duì)同一個(gè)

26、反應(yīng)，介質(zhì)不同，其反應(yīng)機(jī)理也可能不同。如高錳酸根離子與芳香醛的反應(yīng)，在酸性介質(zhì)中也可能不同。如高錳酸根離子與芳香醛的反應(yīng)，在酸性介質(zhì)中按氧原子轉(zhuǎn)移機(jī)理，而在堿性介質(zhì)中在按自由基機(jī)理進(jìn)行；另按氧原子轉(zhuǎn)移機(jī)理，而在堿性介質(zhì)中在按自由基機(jī)理進(jìn)行；另外某一個(gè)反應(yīng)有時(shí)也很難用單一的機(jī)理來(lái)說(shuō)明，如高錳酸根離外某一個(gè)反應(yīng)有時(shí)也很難用單一的機(jī)理來(lái)說(shuō)明，如高錳酸根離子與烴的反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生了氫原子的轉(zhuǎn)移，但產(chǎn)物卻生子與烴的反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生了氫原子的轉(zhuǎn)移，但產(chǎn)物卻生成了自由基，故反應(yīng)過(guò)程中又包含了自由基反應(yīng)。成了自由基，故反應(yīng)過(guò)程中又包含了自由基反應(yīng)。 7.3 化學(xué)氧化技術(shù)化學(xué)氧化技術(shù)337.3.3 臭氧

27、氧化技術(shù)臭氧氧化技術(shù) 1、性質(zhì)簡(jiǎn)介、性質(zhì)簡(jiǎn)介臭氧在常溫常壓下是一種不穩(wěn)定、具有特殊刺激性氣臭氧在常溫常壓下是一種不穩(wěn)定、具有特殊刺激性氣味的淺藍(lán)色氣體，臭氧具有極強(qiáng)的氧化性能，在酸性味的淺藍(lán)色氣體，臭氧具有極強(qiáng)的氧化性能，在酸性介質(zhì)中氧化還原電位為介質(zhì)中氧化還原電位為2.07V，在堿性介質(zhì)中為，在堿性介質(zhì)中為1.27V，其氧化能力僅次于氟，高于氯和高錳酸鉀?；诔粞跗溲趸芰H次于氟，高于氯和高錳酸鉀?；诔粞醯膹?qiáng)氧化性，且在水中可短時(shí)間內(nèi)自行分解，沒(méi)有二的強(qiáng)氧化性，且在水中可短時(shí)間內(nèi)自行分解，沒(méi)有二次污染，因此是理想的綠色氧化劑。次污染，因此是理想的綠色氧化劑。 7.3 化學(xué)氧化技術(shù)化學(xué)氧化

28、技術(shù)347.3.3 臭氧氧化技術(shù)臭氧氧化技術(shù)2、臭氧氧化有機(jī)污染物的機(jī)理、臭氧氧化有機(jī)污染物的機(jī)理（1）臭氧分子直接氧化反應(yīng)）臭氧分子直接氧化反應(yīng)臭氧分子的結(jié)構(gòu)呈三角形，中心氧原子與其他兩個(gè)氧原子的距離臭氧分子的結(jié)構(gòu)呈三角形，中心氧原子與其他兩個(gè)氧原子的距離相等，在分子中有一個(gè)離域相等，在分子中有一個(gè)離域鍵，臭氧分子的特殊結(jié)構(gòu)使得它可作鍵，臭氧分子的特殊結(jié)構(gòu)使得它可作為偶極試劑、親電試劑和親核試劑。為偶極試劑、親電試劑和親核試劑。（2）自由基反應(yīng)）自由基反應(yīng)臭氧在堿性環(huán)境等因素作用下，產(chǎn)生活潑的自由基，主要是臭氧在堿性環(huán)境等因素作用下，產(chǎn)生活潑的自由基，主要是.OH自由基，與污染物反應(yīng)。自由基

29、，與污染物反應(yīng)。 7.3 化學(xué)氧化技術(shù)化學(xué)氧化技術(shù)v深度氧化技術(shù)（深度氧化技術(shù)（advanced oxidation process，AOP），是指在體系中能產(chǎn)生具有），是指在體系中能產(chǎn)生具有高度反應(yīng)活性高度反應(yīng)活性的自由基（如羥基自由基，的自由基（如羥基自由基，OH），充分利用自，充分利用自由基的活性，快速?gòu)氐椎匮趸袡C(jī)污染物。該方由基的活性，快速?gòu)氐椎匮趸袡C(jī)污染物。該方法具有良好的應(yīng)用前景。法具有良好的應(yīng)用前景。387.3.4 過(guò)氧化氫及過(guò)氧化氫及Fenton氧化技術(shù)氧化技術(shù)1、性質(zhì)簡(jiǎn)介、性質(zhì)簡(jiǎn)介過(guò)氧化氫是一弱酸性的無(wú)色透明液體，它的許多物理過(guò)氧化氫是一弱酸性的無(wú)色透明液體，它的許多物理

30、性質(zhì)和水相似，可與水任意比例混合，過(guò)氧化氫的水性質(zhì)和水相似，可與水任意比例混合，過(guò)氧化氫的水溶液也叫雙氧水。當(dāng)過(guò)氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到溶液也叫雙氧水。當(dāng)過(guò)氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到86%時(shí)，時(shí)，要適當(dāng)進(jìn)行其安全處理，防止爆炸。在處理污染物時(shí)，要適當(dāng)進(jìn)行其安全處理，防止爆炸。在處理污染物時(shí)，一般使用一般使用35%的過(guò)氧化氫。的過(guò)氧化氫。 7.3 化學(xué)氧化技術(shù)化學(xué)氧化技術(shù)397.3.4 過(guò)氧化氫及過(guò)氧化氫及Fenton氧化技術(shù)氧化技術(shù)1、性質(zhì)簡(jiǎn)介、性質(zhì)簡(jiǎn)介(1)過(guò)氧化氫單獨(dú)氧化過(guò)氧化氫單獨(dú)氧化產(chǎn)品穩(wěn)定，儲(chǔ)存時(shí)每年活性氧的損失低于產(chǎn)品穩(wěn)定，儲(chǔ)存時(shí)每年活性氧的損失低于1%；安全，沒(méi)有腐蝕性，能較容易地處理液體

31、安全，沒(méi)有腐蝕性，能較容易地處理液體;與水完全混溶，避免了溶解度的限制或排出泵產(chǎn)生氣栓；與水完全混溶，避免了溶解度的限制或排出泵產(chǎn)生氣栓；無(wú)二次污染，能滿足環(huán)保排放要求；無(wú)二次污染，能滿足環(huán)保排放要求；氧化選擇性高，特別是在適當(dāng)條件下選擇性更高。氧化選擇性高，特別是在適當(dāng)條件下選擇性更高。 7.3 化學(xué)氧化技術(shù)化學(xué)氧化技術(shù)407.3.4 過(guò)氧化氫及過(guò)氧化氫及Fenton氧化技術(shù)氧化技術(shù)2、反應(yīng)路徑及影響因素、反應(yīng)路徑及影響因素（1） Fenton試劑試劑過(guò)氧化氫與亞鐵離子結(jié)合形成的過(guò)氧化氫與亞鐵離子結(jié)合形成的芬頓芬頓(Fenton)試劑試劑，具有極強(qiáng)，具有極強(qiáng)的氧化能力，其氧化機(jī)理主要是在酸性

32、條件下，利用亞鐵離子的氧化能力，其氧化機(jī)理主要是在酸性條件下，利用亞鐵離子作為過(guò)氧化氫分解的催化劑，反應(yīng)過(guò)程可以生成反應(yīng)活性極高作為過(guò)氧化氫分解的催化劑，反應(yīng)過(guò)程可以生成反應(yīng)活性極高的的氫氧自由基氫氧自由基，其具有很強(qiáng)的氧化能力。氫氧自由基可進(jìn)一步，其具有很強(qiáng)的氧化能力。氫氧自由基可進(jìn)一步引發(fā)自由基鏈反應(yīng)，從而降解大部分有機(jī)物，甚至使部分有機(jī)引發(fā)自由基鏈反應(yīng)，從而降解大部分有機(jī)物，甚至使部分有機(jī)質(zhì)達(dá)到礦化。質(zhì)達(dá)到礦化。 7.3 化學(xué)氧化技術(shù)化學(xué)氧化技術(shù) 過(guò)氧自由基反應(yīng)的一般過(guò)程為：過(guò)氧自由基反應(yīng)的一般過(guò)程為： Fe2+ + H2O2 Fe3+ + HO + OH- （1） Fe3+ + H2O

33、2 Fe2+ + HOO + H+ （2） Fe2+ + HO Fe3+ + OH- （3） Fe3+ + HOO Fe2+ + O2 + H+ （4） Fe2+ + HOO Fe3+ + HO2- （5） HO + H2O2 HOO+ H2O （6） HOO + H2O2 HO+ H2O + O2 （7） 7.3 化學(xué)氧化技術(shù)化學(xué)氧化技術(shù)427.3.4 過(guò)氧化氫及過(guò)氧化氫及Fenton氧化技術(shù)氧化技術(shù)2、反應(yīng)路徑及影響因素、反應(yīng)路徑及影響因素（2）Fenton試劑試劑 Fenton試劑是在酸性條件下發(fā)生作用的，因此對(duì)環(huán)境條件試劑是在酸性條件下發(fā)生作用的，因此對(duì)環(huán)境條件要求比較苛刻。下面是影響

34、要求比較苛刻。下面是影響Fenton反應(yīng)的主要條件。反應(yīng)的主要條件。A：pH的影響的影響酸性酸性 ； B：H2O2的濃度影響的濃度影響-最適；最適；C：催化劑濃度的影響：催化劑濃度的影響-最適；最適；D：反應(yīng)溫度的影響：反應(yīng)溫度的影響 7.3 化學(xué)氧化技術(shù)化學(xué)氧化技術(shù)pH值的影響 A：pH的影響的影響酸性酸性v Fenton試劑是在酸性條件下發(fā)生作用的，在中性和堿性的試劑是在酸性條件下發(fā)生作用的，在中性和堿性的環(huán)境中，環(huán)境中，F(xiàn)e2+不能催化不能催化H2O2產(chǎn)生產(chǎn)生OH。v 按照經(jīng)典的按照經(jīng)典的Fenton試劑反應(yīng)理論，試劑反應(yīng)理論，pH升高不僅抑制了升高不僅抑制了OH的產(chǎn)生，而且使溶液中的的

35、產(chǎn)生，而且使溶液中的Fe2+以氫氧化物的形式沉淀而失以氫氧化物的形式沉淀而失去催化能力。去催化能力。v 當(dāng)當(dāng)pH值低于值低于3時(shí)，溶液中的時(shí)，溶液中的H+濃度過(guò)高，濃度過(guò)高，F(xiàn)e3+不能順利地不能順利地被還原為被還原為Fe2+，催化反應(yīng)受阻，催化反應(yīng)受阻 B：H2O2的濃度影響的濃度影響-v隨著隨著H2O2用量的增加，用量的增加，COD的去除首先增大，而后的去除首先增大，而后出現(xiàn)下降。出現(xiàn)下降。v這種現(xiàn)象被理解為在這種現(xiàn)象被理解為在H2O2的濃度較低時(shí)，的濃度較低時(shí)，H2O2的濃的濃度增加，產(chǎn)生的度增加，產(chǎn)生的OH量增加；當(dāng)量增加；當(dāng)H2O2的濃度過(guò)高時(shí)，過(guò)量的濃度過(guò)高時(shí)，過(guò)量的的H2O2不但不能通過(guò)分解產(chǎn)生更多的自由基，反而在反應(yīng)不但不能通過(guò)分解產(chǎn)生更多的自由基，反而在反應(yīng)一開(kāi)始就把一開(kāi)始就把Fe2+迅速氧化為迅速氧化為Fe3+，并且過(guò)量的，并且過(guò)量的H2O2自身會(huì)自身會(huì)分解。分解。vFe2+是催化產(chǎn)生自由基的必要條件。是催化產(chǎn)生自由基的必要條件。v在無(wú)在無(wú)Fe2+