《土壤污染與防治》課件-模塊三：任務(wù)一 土壤修復(fù)概念及分類(lèi)

模塊三：土壤污染修復(fù)與防治

任務(wù)一：土壤修復(fù)概念及分類(lèi)2024/8/151

概念篇

環(huán)境修復(fù)的概念、對(duì)象和任務(wù)、類(lèi)型、產(chǎn)生與發(fā)展土壤修復(fù)概念及分類(lèi)原理篇物理修復(fù)原理化學(xué)修復(fù)原理微生物修復(fù)原理植物修復(fù)原理2024/8/152概念篇2024/8/153

修復(fù)（remediation）是一個(gè)工程上的概念，顧名思義，是指借助外界作用力使某個(gè)受損的特定對(duì)象部分或全部恢復(fù)到原初始狀態(tài)的過(guò)程。環(huán)境修復(fù)（environmentalremediation）就是研究對(duì)被污染的環(huán)境采取物理、化學(xué)與生物學(xué)技術(shù)措施，使存在于環(huán)境中的污染物質(zhì)濃度減少或毒性降低或完全無(wú)害化，使得環(huán)境能夠部分或者全部的恢復(fù)到原始狀態(tài)。

環(huán)境污染→健康環(huán)境環(huán)境修復(fù)≠和環(huán)境凈化環(huán)境修復(fù)≠”三廢”治理

環(huán)境修復(fù)的概念2024/8/154

根據(jù)環(huán)境修復(fù)的概念可知，其對(duì)象是自然界中各種各樣因?yàn)榄h(huán)境污染和破壞等而形成的環(huán)境問(wèn)題，如污染的大氣、水體、土壤等

任務(wù)是即使得污染的環(huán)境能夠部分或者全部恢復(fù)到原始狀態(tài)。環(huán)境修復(fù)的對(duì)象和任務(wù)2024/8/155

根據(jù)環(huán)境修復(fù)的對(duì)象，環(huán)境修復(fù)可分為土壤環(huán)境修復(fù)、水體環(huán)境修復(fù)、大氣環(huán)境修復(fù)、固體廢物環(huán)境修復(fù)等幾個(gè)類(lèi)型。根據(jù)環(huán)境修復(fù)的方法和技術(shù)手段，環(huán)境修復(fù)可分為工程修復(fù)、物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)四大類(lèi)型。根據(jù)修復(fù)的形式，環(huán)境修復(fù)可分為原位修復(fù)和異位修復(fù)兩個(gè)類(lèi)型。環(huán)境修復(fù)的類(lèi)型2024/8/156

人們對(duì)環(huán)境質(zhì)量越來(lái)越高的要求與隨工業(yè)文明而來(lái)的環(huán)境污染和生態(tài)破壞之間的矛盾促使了環(huán)境修復(fù)學(xué)科的產(chǎn)生。污染預(yù)防工程、傳統(tǒng)的環(huán)境工程（即“三廢”治理工程）和環(huán)境修復(fù)工程分別屬于污染物控制的產(chǎn)前、產(chǎn)中和產(chǎn)后三個(gè)環(huán)節(jié)，它們共同構(gòu)成污染控制的全過(guò)程體系。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，環(huán)境修復(fù)的理論研究不斷深入，工程技術(shù)手段也不斷更新，形成了目前物理、化學(xué)、生物多種方法共存的局面，并有由物理化學(xué)方法向生物方法發(fā)展的趨勢(shì)。環(huán)境修復(fù)的產(chǎn)生和發(fā)展2024/8/157土壤環(huán)境大氣環(huán)境水體環(huán)境地質(zhì)環(huán)境生物環(huán)境土壤環(huán)境2024/8/158大氣

(空氣遷移)水體(水過(guò)程)生物(生物過(guò)程)巖石(風(fēng)化過(guò)程)物質(zhì)的組成、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)物質(zhì)的平衡和循環(huán)物理的化學(xué)的生物的（土壤膠體表面本質(zhì)和特性）（水、熱、能量）物質(zhì)的能量流動(dòng)和平衡土壤環(huán)境的地位、內(nèi)涵與功能大氣與痕量氣體交換放吸CO2CH4H2SN2OO2水平衡、循環(huán)、轉(zhuǎn)化土壤（固、氣、液、生）原、次生礦物、無(wú)機(jī)物組成生物養(yǎng)分物質(zhì)循環(huán)動(dòng)植物區(qū)系及微生物組成、有機(jī)物水分性質(zhì)與組成大氣與土壤氣體組成水循環(huán)平衡支調(diào)生物過(guò)程提供生物水、養(yǎng)分地質(zhì)循環(huán)地球皮膚2024/8/159人為因素導(dǎo)致某種物質(zhì)進(jìn)入陸地表層土壤，引起土壤化學(xué)、物理、生物等方面特性的改變，影響土壤功能和有效利用，危害公共健康或者破壞生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)象。指通過(guò)源頭控制、農(nóng)藝調(diào)控、土壤改良、品種替代、植物修復(fù)等措施，改善受污染耕地土壤環(huán)境容量，減少農(nóng)產(chǎn)品中污染物含量，降低農(nóng)產(chǎn)品污染物超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。指在治理的基礎(chǔ)上，通過(guò)物理、化學(xué)和生物等方法，進(jìn)一步降低耕地土壤中有毒有害的污染物含量，使其對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、農(nóng)作物生長(zhǎng)或土壤生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)降低到可以忽略的程度。關(guān)鍵詞

土壤污染

土壤污染治理

土壤污染修復(fù)2024/8/1510土壤自?xún)襞c修復(fù)2024/8/1511土壤自?xún)糇饔猛寥缹?duì)外界環(huán)境條件和外來(lái)物質(zhì)具有很大的緩沖能力導(dǎo)致土壤自?xún)糇饔媒Y(jié)合強(qiáng)化人工修復(fù)形成土壤污染控制技術(shù)體系2024/8/1512土壤自?xún)糇饔檬侵肝廴疚镞M(jìn)入土壤后經(jīng)生物和化學(xué)降解變?yōu)闊o(wú)毒害物質(zhì)，或通過(guò)化學(xué)沉淀、絡(luò)合和螯合作用、氧化還原作用變?yōu)椴蝗苄曰衔?，或?yàn)橥寥滥z體牢固地吸附，暫時(shí)退出生物小循環(huán)，脫離食物鏈或排出土壤。2024/8/1513在土壤礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)和土壤微生物的作用下，進(jìn)入土壤的重金屬通過(guò)吸附、沉淀、配位、氧化還原等作用，轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶性化合物，暫緩生物循環(huán)，減少在食物鏈的傳遞；有機(jī)污染物進(jìn)入土壤后，經(jīng)過(guò)化學(xué)、生物學(xué)等作用活性降低，一定條件下會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)毒或低毒物質(zhì)。土壤自?xún)糇饔?024/8/1514土壤自?xún)糇饔眠^(guò)程土壤環(huán)境主要的自?xún)糇饔梦?分解 遷移轉(zhuǎn)化2024/8/1515土壤自?xún)糇饔锰攸c(diǎn)土壤環(huán)境自

發(fā)存在在土壤污染控制過(guò)程應(yīng)加以充分利用，并創(chuàng)造條件，增強(qiáng)土壤自?xún)糇饔?；過(guò)程緩慢污染物輸入和自?xún)暨^(guò)程共同存在，由于自?xún)糇饔镁徛?，因此?huì)導(dǎo)致污染積累。2024/8/1516土壤自?xún)糇饔锰攸c(diǎn)影響因素復(fù)雜土壤環(huán)境容量土壤環(huán)境條件污染物性質(zhì)人類(lèi)活動(dòng)影響2024/8/1517土壤自身的凈化能力和速率通常滿(mǎn)足不了污染消除的需要，人們開(kāi)始重視土壤污染治理和修復(fù)技術(shù)的研究。通過(guò)技術(shù)手段促使受污染的土壤恢復(fù)其基本功能和重建生產(chǎn)力的過(guò)程（陳懷滿(mǎn)，2010）。外延所有降低土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、減輕土壤環(huán)境污染物危害的相關(guān)技術(shù)、措施。土壤修復(fù)2024/8/1518綠色土壤修復(fù) GreenSoil

Remediation2024/8/1519綠色土壤修復(fù) GreenSoil

RemediationSustainableremediationincludesminimizing

allimpactstotheenvironmentduringtheremediationprocessandpreventingfutureproblems

fromoccurring.“雄安新區(qū)健康土壤先行區(qū)”2024/8/15202024/8/1521污染土壤修復(fù)工程應(yīng)用上海迪士尼樂(lè)園土壤修復(fù)（2010-2012）北京市焦化廠保障性住房土壤修復(fù)項(xiàng)目（2013-2017）2024/8/1522履帶式快速取樣設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)鉆井2024/8/1523土壤柱狀圓筒采樣器光離子化檢測(cè)器（PID）土壤重金屬檢測(cè)儀2024/8/1524常溫解析設(shè)備變徑回轉(zhuǎn)窯原位土壤攪拌設(shè)備2024/8/1525修復(fù)藥劑（化學(xué)氧化）及其現(xiàn)場(chǎng)投加2024/8/1526多種原位修復(fù)集成系統(tǒng)大型修復(fù)車(chē)間及尾氣處理系統(tǒng)2024/8/1527前后土壤修復(fù)效果2024/8/1528土壤污染治理與修復(fù)的成本如何?土壤污染治理與修復(fù)的成本因污染物類(lèi)型、污染程度以及修復(fù)技術(shù)的不同，其成本差異較大。一般來(lái)說(shuō)，農(nóng)用地治理與修復(fù)成本每畝從幾千元到幾萬(wàn)元，污染地塊土壤治理與修復(fù)成本每立方米從幾百元到幾千元。污染土壤修復(fù)工程應(yīng)用2024/8/1529污染土壤修復(fù)技術(shù)分類(lèi)2024/8/1530土壤污染修復(fù)技術(shù)則是指采用化學(xué)、物理學(xué)和生物學(xué)的技術(shù)與方法以降低土壤中污染物的濃度、固定土壤污染物、將土壤污染物轉(zhuǎn)化成為低毒或無(wú)毒物質(zhì)、阻斷土壤污染物在生態(tài)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)移途徑的技術(shù)總稱(chēng)。理論上可行的修復(fù)技術(shù)有植物修復(fù)技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)、化學(xué)修復(fù)技術(shù)、物理修復(fù)技術(shù)和綜合修復(fù)技術(shù)等幾大類(lèi)。部分修復(fù)技術(shù)，如可降解有機(jī)污染物和重金屬污染土壤的修復(fù)等方面已進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用階段，并取得了較好的效果。對(duì)污染土壤實(shí)施修復(fù)阻斷污染物進(jìn)入食物鏈，防止對(duì)人體健康造成危害，促進(jìn)土地資源保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義2024/8/1531目的根據(jù)土壤污染類(lèi)型在選擇土壤污染修復(fù)技術(shù)時(shí)必須考慮修復(fù)的目的、社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況、修復(fù)技術(shù)的可行性等方面。就修復(fù)的目的而言，有的是為了使污染土壤能夠在安全地被農(nóng)業(yè)利用，而有的則是限制土壤污染物對(duì)其他環(huán)境組分(如水體和大氣等)的污染，而不考慮修復(fù)后能否被農(nóng)業(yè)利用。不同修復(fù)目的可選擇的修復(fù)技術(shù)不同，就社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況而言，有的修復(fù)工作可以在充足的經(jīng)費(fèi)支撐下進(jìn)行，此時(shí)可供選擇的修復(fù)技術(shù)比較多；有的修復(fù)工作只能在有限的經(jīng)費(fèi)支撐下進(jìn)行。此時(shí)可供選擇的修復(fù)技術(shù)就有限。土壤是一個(gè)高度復(fù)雜的體系，任何修復(fù)方案都必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況而制定，不可完全照搬其他國(guó)家、地區(qū)和其他土壤的修復(fù)方案。2024/8/1532污染土壤修復(fù)技術(shù)分類(lèi)按修復(fù)原理分物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)三大類(lèi)按實(shí)施場(chǎng)址分原位修復(fù)、異位修復(fù)和原址異位修復(fù)三大類(lèi)2024/8/1533按污染土壤修復(fù)原理分物理修復(fù)技術(shù)利用污染物在土壤的吸附、擴(kuò)散等物理學(xué)規(guī)律，以物理過(guò)程對(duì)土壤的污染物進(jìn)行清除；化學(xué)修復(fù)技術(shù)利用加入到土壤的化學(xué)修復(fù)劑與污染物發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，使污染物被降解和毒性被去除或降低的修復(fù)技術(shù)。2024/8/1534按污染土壤修復(fù)原理分物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)工程常用修復(fù)技術(shù)經(jīng)常包括物理、化學(xué)多種過(guò)程，或多種物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)聯(lián)合。電動(dòng)修復(fù) 化學(xué)氧化固化穩(wěn)定化

熱解吸

化學(xué)淋洗

氣相抽提 化學(xué)還原 物理分離2024/8/1535土壤氣相抽提技術(shù)(SoilVaporExtraction,SVE)是一種處理非飽和區(qū)土壤揮發(fā)性有機(jī)物污染的技術(shù)，其利用抽真空或注入空氣在受污染區(qū)域誘導(dǎo)產(chǎn)生氣流，將被吸附的、溶解狀態(tài)的或者自由相的污染物轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀?氣化)，抽提到地面，然后再進(jìn)行收集和處理。2024/8/15362024/8/1537按污染土壤修復(fù)原理分生物修復(fù)技術(shù)則包含了廣義和狹義兩種類(lèi)型：狹義的生物修復(fù)技術(shù)則特指通過(guò)微生物的作用消除土壤的污染物，或是使污染物無(wú)害化的過(guò)程；廣義的生物修復(fù)技術(shù)是指一切以利用生物為主體的環(huán)境污染治理技術(shù)，包括利用植物、動(dòng)物和微生物吸收、降解、轉(zhuǎn)化土壤的污染物，或是使污染物無(wú)害化的過(guò)程。2024/8/1538植物固定凈化空氣凈化水體植物凈化植物提取植物揮發(fā)植物降解根際圈生物生物修復(fù)

微生物修復(fù)植物修復(fù)微生物轉(zhuǎn)化作用微生物降解作用植物去除作用植物穩(wěn)定作用2024/8/1539按污染土壤修復(fù)實(shí)施的場(chǎng)址分原位修復(fù)（in-situ

remediation，on-site

remediation）在污染場(chǎng)地原址開(kāi)展的修復(fù)異位修復(fù)（ex-situ

remediation,

out-side

remediation）將污染土壤移出，在其他地方開(kāi)展的修復(fù)原址異位修復(fù)在污染場(chǎng)地上建異位修復(fù)車(chē)間或設(shè)施開(kāi)展修復(fù)2024/8/1540按污染土壤修復(fù)實(shí)施的場(chǎng)址分原位修復(fù)成本低避免土壤擾動(dòng)與破壞維持土壤生態(tài)功能原位修復(fù)不需開(kāi)挖，可節(jié)約大量的土方量，具有成本低、不影響土壤功能等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)場(chǎng)工程可優(yōu)先考慮的修復(fù)方式。2024/8/1541按污染土壤修復(fù)實(shí)施的場(chǎng)址分異位修復(fù)避免污染物擴(kuò)散，效率高，周期短修復(fù)后場(chǎng)地作商住等開(kāi)發(fā)用途時(shí)常用異位修復(fù)2024/8/1542按污染土壤修復(fù)實(shí)施的場(chǎng)址分原址異位修復(fù)在污染場(chǎng)地上建異位修復(fù)車(chē)間或設(shè)施開(kāi)展修復(fù)本質(zhì)上為異位修復(fù)避免長(zhǎng)距離運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)擴(kuò)散和成本提高便于就地回填北京煉焦化學(xué)廠部分土壤修復(fù)（開(kāi)挖后原址異位熱解吸）2024/8/1543土壤修復(fù)技術(shù)應(yīng)用與集成在修復(fù)實(shí)踐，很難將物理、化學(xué)和生物修復(fù)截然分開(kāi)，每一個(gè)修復(fù)過(guò)程基本上均包含了物理、化學(xué)和生物學(xué)過(guò)程，即修復(fù)技術(shù)集成（聯(lián)合修復(fù)技術(shù)）。物化修復(fù)技術(shù)植物-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)物化-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)2024/8/1544選擇原則(一)因地制宜原則土壤污染修復(fù)技術(shù)的選擇受到很多因素影響：環(huán)境條件、污染物來(lái)源和毒性、污染物潛在的危害、土壤的物理化學(xué)性質(zhì)、土地使用性質(zhì)、修復(fù)的有效期、公眾接受程度以及成本效益等。所以，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況選擇適合的技術(shù)方法。(二)可行性原則針對(duì)不同類(lèi)型的污染土壤在選擇修復(fù)方法時(shí)應(yīng)考慮兩方面可行性：經(jīng)濟(jì)可行性，應(yīng)考慮污染地的實(shí)際情況和經(jīng)濟(jì)承擔(dān)能力，花費(fèi)不宜太高；技術(shù)可行性，所采用的技術(shù)必須可靠、可行，能達(dá)到預(yù)期的修復(fù)目的。(三)保護(hù)耕地原則我國(guó)地少人多。耕地資源緊缺，選擇修復(fù)技術(shù)時(shí)，應(yīng)充分考慮土壤的二次污染和持續(xù)利用問(wèn)題，避免處理后土壤完全喪失生產(chǎn)能力，如玻璃化技術(shù)、熱處理技術(shù)和固化技術(shù)等。2024/8/1545技術(shù)策略針對(duì)受重金屬、農(nóng)藥、石油、POPs等中輕度污染的農(nóng)業(yè)土壤，應(yīng)選擇能大面積應(yīng)用的、廉價(jià)的、環(huán)境友好的生物修復(fù)技術(shù)和物化穩(wěn)定技術(shù)，實(shí)現(xiàn)邊修復(fù)邊生產(chǎn)，以保障農(nóng)村生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境和農(nóng)民居住環(huán)境安全；針對(duì)工業(yè)企業(yè)搬遷的化工、冶煉等各類(lèi)重污染場(chǎng)地土壤，應(yīng)選擇原位或異位的物理、化學(xué)及其聯(lián)合修復(fù)工程技術(shù)，選擇土壤-地下水一體化修復(fù)技術(shù)與設(shè)備，形成系統(tǒng)的場(chǎng)地土壤修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，以保障人居環(huán)境安全和人群健康；針對(duì)各類(lèi)礦區(qū)及尾礦污染土壤，應(yīng)著力選擇能控制生態(tài)退化與污染物擴(kuò)散的生物穩(wěn)定化與生態(tài)修復(fù)技術(shù)。將礦區(qū)邊際土壤開(kāi)發(fā)利用為植物固碳和生物質(zhì)能源生產(chǎn)的基地，以保障礦區(qū)及周邊生態(tài)環(huán)境安全和飲用水源2024/8/1546原理篇2024/8/1547國(guó)內(nèi)外常規(guī)修復(fù)技術(shù)應(yīng)用原位：異位=49：51

主要修復(fù)技術(shù)：69%

氣相抽提

穩(wěn)定化固化

焚燒3.微生物修復(fù)：11%4.熱脫附：8%。土壤污染修復(fù)技術(shù)

2024/8/1548原位：異位=17：81主要穩(wěn)定技術(shù)：

穩(wěn)定化固化（40%）

水泥窖處置（18%）

化學(xué)氧化（15%）

三者占總數(shù)的73%氣相抽提：7%熱脫附：9%我國(guó)現(xiàn)有修復(fù)技術(shù)應(yīng)用2024/8/1549第一步污染土壤的現(xiàn)場(chǎng)分析、調(diào)查和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)第二步根據(jù)調(diào)查結(jié)果選擇修復(fù)技術(shù)制訂修復(fù)方案第三步土壤修復(fù)工程的設(shè)計(jì)與施工、運(yùn)行、維護(hù)和監(jiān)測(cè)第四步污染土壤的清理與恢復(fù)，及修復(fù)效果評(píng)價(jià)修復(fù)技術(shù)選擇：依據(jù)污染物種類(lèi)、程度、范圍和土地功能用途2024/8/1550污染土壤的物理修復(fù)2024/8/1551

物理分離修復(fù)蒸氣浸提修復(fù)固定穩(wěn)定化修復(fù)電動(dòng)力學(xué)修復(fù)熱力學(xué)修復(fù)污染土壤的物理修復(fù)2024/8/1552物理分離修復(fù)基本過(guò)程：圖1物理分離修復(fù)的基本過(guò)程2024/8/1553物理分離修復(fù)概念和原理

粒徑分離（篩分）

干篩分、濕篩分、摩擦洗滌等水力學(xué)分離

淘選機(jī)、機(jī)械粒度分級(jí)機(jī)、水力旋風(fēng)分離器密度（重力）分離

振動(dòng)篩、螺旋富集器、搖床脫水分離

過(guò)濾、壓濾、離心、沉淀泡沫浮選分離磁分離圖2物理分離修復(fù)設(shè)備2024/8/1554物理分離修復(fù)特點(diǎn)和應(yīng)用

物理分離技術(shù)主要應(yīng)用在污染土壤中無(wú)機(jī)污染物的修復(fù)技術(shù)上，它最適合用來(lái)處理小范內(nèi)射擊場(chǎng)污染的土壤，從土壤、沉積物、廢渣中分離重金屬、清潔土壤、恢復(fù)土壤正常功能。大多數(shù)物理分離修復(fù)技術(shù)都有設(shè)備簡(jiǎn)單、費(fèi)用低廉、可持續(xù)高產(chǎn)出等優(yōu)點(diǎn)，但是在具體分離過(guò)程中，其技術(shù)的可行性，要考慮各種因素的影響。例如：①物理分離技術(shù)要求污染物具有較高的濃度并且存在于具有不同物理特征的相介質(zhì)中；②篩分干污染物時(shí)會(huì)產(chǎn)生粉塵；③固體基質(zhì)中的細(xì)粒徑部分和廢液中的污染物需要進(jìn)行再處理。2024/8/1555蒸氣浸提修復(fù)概念和原理圖3蒸氣浸提修復(fù)原理

蒸氣浸提技術(shù)是通過(guò)降低土壤空氣蒸氣壓，把土壤中的污染物轉(zhuǎn)化為蒸氣的形式而加以去除，是通過(guò)物理方法去除不飽和土壤中揮發(fā)性有機(jī)組分（VOCs）污染的一種修復(fù)技術(shù)，適用于處理高揮發(fā)性的污染物。2024/8/1556蒸氣浸提修復(fù)特點(diǎn)和應(yīng)用

蒸氣浸提技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)包括：①能夠原位操作，比較簡(jiǎn)單，對(duì)周?chē)母蓴_能夠限定在盡可能小的范圍之內(nèi)；②非常有效地去除揮發(fā)性有機(jī)物；③在可接受的成本范圍之內(nèi)能夠處理盡可能多的受污染的土壤；④系統(tǒng)容易安裝和轉(zhuǎn)移；⑤容易與其他技術(shù)組合使用。浸提技術(shù)主要用于揮發(fā)性有機(jī)鹵代物和非鹵代物的修復(fù)，通常應(yīng)用的污染物是那些亨利系數(shù)大于0.01或蒸氣壓大于66.7Pa的揮發(fā)性有機(jī)物，有時(shí)也應(yīng)用于去除環(huán)境中的油類(lèi)、重金屬及其有機(jī)物、多環(huán)芳烴等污染物。在美國(guó)，蒸氣浸提幾乎已經(jīng)成為修復(fù)受加油站污染的地下水和土壤的“標(biāo)準(zhǔn)’’技術(shù)。限制土壤蒸氣浸提技術(shù)應(yīng)用效果的因素主要有下層土壤的異質(zhì)性、土壤的滲透性、地下水位、排出的氣體需要進(jìn)行進(jìn)一步處理等。2024/8/1557固定/穩(wěn)定化修復(fù)概念和原理

固化/穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)是指防止或者降低污染土壤釋放有害化學(xué)物質(zhì)過(guò)程的一組修復(fù)技術(shù)，它是用物理/化學(xué)方法將污染物固定或包封在密實(shí)的惰性基材中，使其穩(wěn)定化的一種過(guò)程。固化過(guò)程有的是將污染物通過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)變或引入某種穩(wěn)定的晶格中的過(guò)程；有的是將污染物用惰性材料加以包容的過(guò)程；有的兼有上述兩種過(guò)程。穩(wěn)定和固定化技術(shù)處理的一般步驟包括：①中和過(guò)量的酸度；②破壞金屬配合物；③控制金屬的氧化還原狀態(tài)；④轉(zhuǎn)化為不溶性的穩(wěn)定形態(tài)；⑤采用固化劑形成穩(wěn)定的固體形態(tài)物質(zhì)。磷酸鹽、硫化物和碳酸鹽等都可以作為污染物穩(wěn)定化處理的反應(yīng)劑。2024/8/1558固定/穩(wěn)定化修復(fù)圖3固定/穩(wěn)定化修復(fù)原理2024/8/15592024/8/1560固定/穩(wěn)定化修復(fù)特點(diǎn)和應(yīng)用

通常用于重金屬和放射性物質(zhì)污染土壤的無(wú)害化處理，異位固化／穩(wěn)定化通常用于處理無(wú)機(jī)污染物質(zhì)。對(duì)于受半揮發(fā)性的有機(jī)物質(zhì)及農(nóng)藥殺蟲(chóng)劑等污染物污染的情況，異位固化／穩(wěn)定化進(jìn)行修復(fù)的適用性有限。原位固化／穩(wěn)定化通常用于修復(fù)金屬污染的介質(zhì)。固化與穩(wěn)定化技術(shù)具有以下一些特點(diǎn)：①需要污染土壤與固化劑／穩(wěn)定劑等進(jìn)行原位或異位混合，與其他固定技術(shù)相比，破壞無(wú)機(jī)物質(zhì)，但可能改變有機(jī)物質(zhì)的性質(zhì)；②穩(wěn)定化可能與封裝等其他固定技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，并可能增加污染物的總體積；③固化／穩(wěn)定化處理后的污染土壤應(yīng)當(dāng)有利于后續(xù)處理；④現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用需要安裝全部或部分設(shè)施。固化／穩(wěn)定化技術(shù)是少數(shù)幾個(gè)能夠原位修復(fù)金屬污染介質(zhì)的技術(shù)之一具有的優(yōu)點(diǎn)包括：①可以處理多種復(fù)雜金屬?gòu)U物；②費(fèi)用低廉；③加工設(shè)備容易轉(zhuǎn)移；④所形成的固體毒性降低，穩(wěn)定性增強(qiáng)；⑤凝結(jié)在固體中的微生物很難生長(zhǎng)，不致破壞結(jié)塊結(jié)構(gòu)。2024/8/15612024/8/1562電動(dòng)力學(xué)修復(fù)概念和原理

電動(dòng)力學(xué)修復(fù)技術(shù)的基本原理類(lèi)似電池，利用插入介質(zhì)（土壤或沉積物）中的兩個(gè)電極在污染介質(zhì)兩端加上低壓直流電場(chǎng)，在低強(qiáng)度直流電的作用下，水溶的或者吸附在土壤顆粒表層的污染物根據(jù)各自所帶電荷的不同而向不同的電極方向運(yùn)動(dòng)：陽(yáng)極附近的酸開(kāi)始向介質(zhì)的毛細(xì)孔移動(dòng)，打破污染物與介質(zhì)的結(jié)合鍵，此時(shí)，大量的水以電滲析方式在介質(zhì)中流動(dòng)，土壤等介質(zhì)毛細(xì)孔中的液體被帶到陽(yáng)極附近，這樣就將溶解到介質(zhì)溶液中的污染物吸收至土壤表層得以去除。通過(guò)電化學(xué)和電動(dòng)力學(xué)的復(fù)合作用，土壤中的帶電顆粒在電場(chǎng)內(nèi)定向移動(dòng)，土壤污染物在電極附近富集或者被收集回收。污染物去除主要涉及電遷移、電滲析、電泳和酸性遷移4種電動(dòng)力學(xué)過(guò)程。2024/8/1563電動(dòng)力學(xué)修復(fù)圖4電動(dòng)力學(xué)修復(fù)原理2024/8/1564電動(dòng)力學(xué)修復(fù)特點(diǎn)與應(yīng)用

電動(dòng)力學(xué)技術(shù)主要用于低滲透性土壤(由于水力傳導(dǎo)性問(wèn)題，傳統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用受到限制)的修復(fù)，適用于大部分無(wú)機(jī)污染物，也可用于對(duì)放射性物質(zhì)及吸附性較強(qiáng)的有機(jī)物的治理。電動(dòng)力學(xué)技術(shù)可以有效地去除土壤和地下水中的重金屬離子，也可以去除土壤中強(qiáng)吸附性的極性有機(jī)化合物，如苯酚和乙酸等。最新的發(fā)展趨向是將電動(dòng)力學(xué)技術(shù)與其他技術(shù)相結(jié)合，強(qiáng)化電動(dòng)力學(xué)修復(fù)。圖5概括了電動(dòng)力學(xué)技術(shù)強(qiáng)化的原理。電動(dòng)力學(xué)技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)生物修復(fù)技術(shù)優(yōu)化組合，用以現(xiàn)場(chǎng)降解和去除土壤和地下水中的有機(jī)污染物。在這種技術(shù)組合中，電動(dòng)力學(xué)方法克服水力輸送的缺點(diǎn)，有效地將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸送至土壤微孔中去，或者將微生物輸送至污染區(qū)域，從而促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)，提高其降解土壤中有機(jī)物的效率。2024/8/1565電動(dòng)力學(xué)修復(fù)圖5電動(dòng)力學(xué)生物強(qiáng)化修復(fù)2024/8/1566熱力學(xué)修復(fù)概念和原理

熱力學(xué)修復(fù)技術(shù)涉及利用熱傳導(dǎo)(加熱井和熱墻)或輻射(如無(wú)線電波加熱)實(shí)現(xiàn)對(duì)污染環(huán)境(如土壤)的修復(fù)，如高溫(約l000℃)原位加熱修復(fù)技術(shù)、低溫(約100℃)原位加熱修復(fù)技術(shù)和原位電磁波加熱技術(shù)等。2024/8/1567熱力學(xué)修復(fù)2024/8/1568熱力學(xué)修復(fù)：

直接加熱使污染物揮發(fā)或分解，間接加熱使污染物揮發(fā)；針對(duì)高濃度土壤污染。対象：●VOCs、●水銀、●農(nóng)藥、●油等；優(yōu)點(diǎn)：可使VOCs完全實(shí)現(xiàn)無(wú)害化；日處理能力可達(dá)200t。2024/8/1569熱力學(xué)修復(fù)特點(diǎn)與應(yīng)用

高溫原值加熱技術(shù)主要處理的污染物有半揮發(fā)性的鹵代有機(jī)物和非鹵代有機(jī)物、多氯聯(lián)苯以及密度較高的非水質(zhì)的液體有機(jī)物。低溫原位加熱處理的污染物主要有半揮發(fā)性的鹵代物和非鹵代物以及濃的非溶性的液態(tài)物質(zhì)，揮發(fā)性有機(jī)物也可以用此方法進(jìn)行處理。此外，原位電磁波加熱修復(fù)技術(shù)屬于高溫原位加熱技術(shù)，它利用高頻電壓產(chǎn)生的電磁波能量對(duì)現(xiàn)場(chǎng)土壤進(jìn)行加熱，利用熱量強(qiáng)化土壤蒸氣浸提技術(shù)，使污染物在土壤顆粒內(nèi)解吸而達(dá)到修復(fù)污染土壤的目的。2024/8/1570污染環(huán)境的化學(xué)修復(fù)2024/8/15712024/8/1572

化學(xué)淋洗修復(fù)化學(xué)固定修復(fù)化學(xué)氧化修復(fù)化學(xué)還原修復(fù)原位可滲透反應(yīng)墻污染環(huán)境的化學(xué)修復(fù)2024/8/1573化學(xué)淋洗修復(fù)概念和原理

借助能促進(jìn)土壤環(huán)境中污染物溶解或遷移的化學(xué)/生物化學(xué)溶劑，利用重力作用或通過(guò)水力壓頭推動(dòng)淋洗液注入被污染的土層中，然后把含有污染物的液體從土層中抽提出來(lái)，進(jìn)行分離和污水處理的技術(shù)。圖6化學(xué)淋洗修復(fù)原理圖2024/8/1574対象：●重金屬、●農(nóng)藥、●油等化學(xué)淋洗修復(fù)2024/8/1575化學(xué)淋洗修復(fù)淋洗液種類(lèi)

化學(xué)淋洗可去除土壤中的重金屬、芳烴和石油類(lèi)等烴類(lèi)化合物以及TCE、多氯聯(lián)苯、氯代苯酚等鹵化物。主要的淋洗液包括：清水?？杀苊舛挝廴締?wèn)題，但去除效率有限，主要用于溶于水的重金屬離子的去除。無(wú)機(jī)溶劑，如酸、堿、鹽。通過(guò)酸解、絡(luò)合或離子交換作用來(lái)破壞土壤表面官能團(tuán)與污染物的結(jié)合。有成本低、效果好、作用快的優(yōu)點(diǎn)，但破壞土壤結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生大量廢液，后處理成本高等。螯合劑。包括EDTA類(lèi)人工螯合劑和檸檬酸、蘋(píng)果酸等天然螯合劑，主要用于重金屬的去除。人工螯合劑有二次污染問(wèn)題，天然螯合劑應(yīng)用前景廣闊。表面活性劑。用于重金屬和疏水性有機(jī)污染物的去除。化學(xué)表面活性劑有二次污染問(wèn)題，生物表面活性劑應(yīng)用前景廣闊。2024/8/1576單鼠李糖脂R1（左）和雙鼠李糖脂R2（右）EDTA檸檬酸圖7幾種典型螯合劑和生物表面活性劑2024/8/1577化學(xué)固定修復(fù)概念和原理

化學(xué)固定是在污染環(huán)境中加入化學(xué)試劑或化學(xué)材料，并利用它們調(diào)節(jié)污染環(huán)境條件、控制反應(yīng)條件、改變污染物的形態(tài)、水溶性、遷移性和生物有效性，使污染物鈍化，形成不溶性或移動(dòng)性差、毒性小的物質(zhì)而降低其在污染環(huán)境中的生物有效性，減少其向其他環(huán)境系統(tǒng)的遷移或結(jié)合其他修復(fù)技術(shù)手段永久地消除污染物，實(shí)現(xiàn)污染環(huán)境的化學(xué)修復(fù)。主要污染物對(duì)象為重金屬，作用的機(jī)理主要包括吸附和離子交換作用、配合作用和共沉淀作用。2024/8/1578表2一些化學(xué)固定劑的種類(lèi)和來(lái)源2024/8/1579化學(xué)固定修復(fù)特點(diǎn)與應(yīng)用

它是污染土壤治理過(guò)程中一種非常有效的方法，尤其是對(duì)于由農(nóng)業(yè)活動(dòng)引起的程度較輕的面源污染具有明顯的優(yōu)勢(shì)。但污染物在環(huán)境條件發(fā)生改變時(shí)仍可以釋放變成生物有效形態(tài)，另外化學(xué)試劑或材料的使用將再一定程度上改變環(huán)境條件，對(duì)環(huán)境系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響。在一些土壤中，Ca2+能置換出土壤固體表面的金屬離子使其在土壤溶液中的濃度上升。因此，加入含鈣化合物(如石灰和石膏等)能提高金屬離子的生物有效性，在修復(fù)過(guò)程中土壤過(guò)度石灰化，會(huì)使土壤中重金屬離子濃度長(zhǎng)期升高并導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)。由于固定物質(zhì)的加入，土壤pH值容易升高，這可能會(huì)給植物、土壤動(dòng)物和土壤本身帶來(lái)負(fù)面影響。2024/8/1580化學(xué)氧化修復(fù)概念和原理

化學(xué)氧化修復(fù)(chemicaloxidationremediation)主要是向污染環(huán)境中加入化學(xué)氧化劑，依靠化學(xué)氧化劑的氧化能力，分解破壞污染環(huán)境中污染物的結(jié)構(gòu)，使污染物降解或轉(zhuǎn)化為低毒、低移動(dòng)性物質(zhì)的一種修復(fù)技術(shù)。2024/8/1581化學(xué)氧化修復(fù)氧化劑種類(lèi)和方法

一般來(lái)說(shuō)，化學(xué)氧化技術(shù)中的氧化劑應(yīng)遵循以下原則進(jìn)行選擇：反應(yīng)必須足夠強(qiáng)烈，使污染物通過(guò)降解、蒸發(fā)及沉淀等方式去除，并能消除或降低污染物毒性；氧化劑及反應(yīng)產(chǎn)物應(yīng)對(duì)人體無(wú)害；修復(fù)過(guò)程應(yīng)是實(shí)用和經(jīng)濟(jì)的?，F(xiàn)有化學(xué)氧化技術(shù)所用的氧化劑主要有二氧化氯、高錳酸鉀、臭氧、雙氧水及Fenton試劑高級(jí)氧化法、光催化氧化等，其中雙氧水及Fenton試劑高級(jí)氧化法目前得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。2024/8/1582化學(xué)氧化修復(fù)特點(diǎn)與應(yīng)用

化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)是降解水中污染物的有效方法。水中呈溶解狀態(tài)的無(wú)機(jī)物和有機(jī)物，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)被氧化為微毒或無(wú)毒的物質(zhì)，或者轉(zhuǎn)化為容易與水分離的形態(tài)，從而達(dá)到處理的目的。對(duì)于污染土壤來(lái)說(shuō)，化學(xué)氧化技術(shù)不需要將污染土壤全部挖掘出來(lái)，而只是在污染區(qū)的不同深度鉆井，將氧化劑注入土壤中，通過(guò)氧化劑與污染物的混合、反應(yīng)使污染物降解或?qū)е滦螒B(tài)的變化，達(dá)到修復(fù)污染環(huán)境的目的?；瘜W(xué)氧化修復(fù)技術(shù)能夠有效地處理土壤及水環(huán)境中的鐵、錳和硫化氫、三氯乙烯(TCE)、四氯乙烯(PCE)等含氯溶劑，以及苯、甲苯、乙苯和二甲苯(BTEX)等生物修復(fù)法難以處理的污染物。除了單獨(dú)使用外，化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)還可與其他修復(fù)技術(shù)(如生物修復(fù))聯(lián)合使用，作為生物修復(fù)或自然生物降解之前的一個(gè)經(jīng)濟(jì)而有效的預(yù)處理方法。2024/8/1583化學(xué)還原修復(fù)概念和原理

化學(xué)還原修復(fù)技術(shù)主要是利用化學(xué)還原劑將污染環(huán)境中的污染物質(zhì)還原從而去除的方法，多用于地下水的污染治理，是目前在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家新興起來(lái)的用于原位去除污染水中有害組分的方法。化學(xué)還原法主要修復(fù)地下水中對(duì)還原作用敏感的污染物，如鉻酸鹽、硝酸鹽和一些氯代試劑，通常反應(yīng)區(qū)設(shè)在污染土壤的下方或污染源附近的含水土層中。2024/8/1584化學(xué)還原修復(fù)還原劑種類(lèi)和方法

根據(jù)采用的不同還原劑化學(xué)還原修復(fù)法可以分為活潑金屬還原法和催化還原法。前者以鐵、鋁、鋅等金屬單質(zhì)為還原劑，后者以氫氣以及甲酸、甲醇等為還原劑，一般都必須有招化劑存在才能使反應(yīng)進(jìn)行。常用的還原劑有S02、H2S氣體和零價(jià)Fe膠體等。其中零價(jià)Fe膠體是很強(qiáng)的還原劑，能夠還原硝酸鹽為亞硝酸鹽，繼而將其還原為氮?dú)饣虬钡Ａ銉r(jià)Fe膠體能夠脫掉很多氯代試劑中的氯離子，并將可遷移的含氧陰離子如CrO42-和TcO4-以及UO22+等含氧陽(yáng)離子轉(zhuǎn)化成難遷移態(tài)。零價(jià)Fe既可以通過(guò)井注射，也可以放置在污染物流經(jīng)的路線上，或者直接向天然含水土層中注射微米甚至納米零價(jià)Fe膠體。注射微米、納米零價(jià)Fe膠體后，由于反應(yīng)的活性表面積增大，因此用少劑量的還原劑就可達(dá)到設(shè)計(jì)的處理效率。2024/8/1585原位可滲透反應(yīng)墻概念和原理

原位可滲透反應(yīng)墻技術(shù)是一種實(shí)用的現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)技術(shù)?？蓾B透反應(yīng)墻(PermeableReactiveBarrier，PRB)是一種被動(dòng)原位處理技術(shù)，按照美國(guó)環(huán)保局的定義，可滲透反應(yīng)墻是—個(gè)被動(dòng)的反應(yīng)材料的原位處理區(qū)，這些反應(yīng)材料能夠降解和滯留流經(jīng)該墻體地下水的污染組分，從而達(dá)到治理污染組分的目的。被修復(fù)的污染土壤及地下水在地下水走向下游區(qū)域內(nèi)的土壤具有一定的可滲透能力，使處于地下水走向上游的“污染斑塊”中的污染物能夠順著地下水流以自身水力梯度進(jìn)入“處理裝置”，而處理裝置通常通過(guò)挖一人工溝渠建成，溝渠中則裝填著滲透性較差的化學(xué)活性物質(zhì)。污染物通過(guò)天然或者人工的水力梯度被運(yùn)送到經(jīng)過(guò)精心放置的處理介質(zhì)中，形成一個(gè)扣染地下水斑塊。這種污染地下水斑塊流經(jīng)反應(yīng)墻，經(jīng)過(guò)介質(zhì)的吸附、淋濾以及化學(xué)和生物降解，去除溶解的有機(jī)質(zhì)、金屬、放射性以及其他的污染物質(zhì)(見(jiàn)圖7)。2024/8/1586原位可滲透反應(yīng)墻圖7原位可滲透反應(yīng)墻原理圖2024/8/1587特點(diǎn)與應(yīng)用

與傳統(tǒng)的地下水處理技術(shù)相比較，可滲透反應(yīng)墻技術(shù)是一個(gè)無(wú)需外加動(dòng)力的被動(dòng)系統(tǒng)特別是，該處理系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)在地下進(jìn)行，不占地面空間，比原來(lái)的泵取地下水的地面處理支術(shù)要經(jīng)濟(jì)、便捷。滲透反應(yīng)墻一旦安裝完畢，除某些情況下需要更換墻體反應(yīng)材料外，幾乎不需要其他運(yùn)行手維護(hù)費(fèi)用。實(shí)踐表明，與傳統(tǒng)的地下水抽出再處理方式相比，該技術(shù)操作費(fèi)用至少能夠節(jié)約30％以上?？蓾B透反應(yīng)墻技術(shù)存在的弊病包括：首先，不可能保證把“污染斑塊”中擴(kuò)散出來(lái)的擴(kuò)染物完全按處理的需要予以攔截和捕捉；其次，隨著有毒金屬、鹽和生物活性物質(zhì)在可滲五反應(yīng)墻中的不斷沉積和積累，該被動(dòng)處理系統(tǒng)會(huì)逐漸失去其活性，所以需要定期地更換填／的化學(xué)活性物質(zhì)；最后，環(huán)境條件發(fā)生改變時(shí)，這些被固定的有毒金屬可能重新活化。原位可滲透反應(yīng)墻2024/8/1588污染環(huán)境的生物修復(fù)2024/8/1589什么是生物修復(fù)基本知識(shí)

生物修復(fù)技術(shù)主要是利用生物特有的分解有毒有害物質(zhì)的能力，去除污染環(huán)境如土壤中的污染物，達(dá)到清除環(huán)境污染的目的。廣義的生物修復(fù)通常是指利用各種生物（包括微生物，動(dòng)物和植物）的特性，吸收、降解、轉(zhuǎn)化環(huán)境中的污染物，使受污染的環(huán)境得到改善的治理技術(shù)。廣義的生物修復(fù)可以分為微生物修復(fù)、植物修復(fù)、動(dòng)物修復(fù)和生態(tài)修復(fù)四大類(lèi)。狹義的生物修復(fù)通常是指在自然或人工控制的條件下，利用特定的微生物降解、清除環(huán)境中污染物的技術(shù)。2024/8/1590生物修復(fù)的類(lèi)型

按修復(fù)主體可分為微生物修復(fù)、植物修復(fù)、動(dòng)物修復(fù)、生態(tài)修復(fù)。按修復(fù)受體可分為土壤生物修復(fù)、地下水生物修復(fù)、河流生物修復(fù)、湖泊水庫(kù)生物修復(fù)、海洋生物修復(fù)、大氣生物修復(fù)、礦區(qū)生物修復(fù)、垃圾場(chǎng)生物修復(fù)等。按修復(fù)場(chǎng)所可分為原位生物修復(fù)、異位生物修復(fù)和原位-異位聯(lián)合生物修復(fù)。基本知識(shí)2024/8/15912024/8/1592生物修復(fù)的產(chǎn)生與發(fā)展

生物修復(fù)起源于有機(jī)污染物的治理，利用好氧或厭氧微生物處理污水已有l(wèi)00多年的歷史，但是利用生物修復(fù)技術(shù)處理現(xiàn)場(chǎng)有機(jī)污染物才有30年的歷史。1972年美國(guó)清除賓夕法尼亞州的Ambler管線泄漏的汽油是史料所記載的首次應(yīng)用生物修復(fù)技術(shù)。

20世紀(jì)80年代以后基礎(chǔ)研究的成果被應(yīng)用于大范圍的污染環(huán)境治理，并取得了相當(dāng)?shù)某晒?，從而發(fā)展成為一種新的生物治理技術(shù)。

1989年，美國(guó)阿拉斯加海域受到大面積石油污染，生物修復(fù)技術(shù)首次大規(guī)模應(yīng)用，取得了很好的效果。阿拉斯加溢油生物修復(fù)成為生物修復(fù)史上的里程碑，至此，生物修復(fù)技術(shù)成為一種可被人們接受的油泄漏治理方法。我國(guó)關(guān)于生物修復(fù)的研究起步較晚，目前尚處于小試與中試階段，還需進(jìn)一步發(fā)展基本知識(shí)2024/8/15932024/8/1594生物修復(fù)的特點(diǎn)

與化學(xué)、物理處理方法相比，生物修復(fù)技術(shù)具有下列的優(yōu)點(diǎn)：①費(fèi)用少，僅為傳統(tǒng)化學(xué)、物理修復(fù)經(jīng)費(fèi)的30％～50％；②操作簡(jiǎn)便，環(huán)境影響小；③最大限度地降低污染物的濃度；④可應(yīng)用于其它技術(shù)難以應(yīng)用的場(chǎng)地；⑤可以同時(shí)處理受污染的土壤和地下水，與其它技術(shù)結(jié)合彈性大。同時(shí)有以下缺點(diǎn)：①耗時(shí)長(zhǎng)；②運(yùn)行條件苛刻；③對(duì)污染物有選擇性，低生物有效性、難降解性常使生物修復(fù)不能進(jìn)行。基本知識(shí)2024/8/1595生物修復(fù)的原則

生物修復(fù)必須遵循的四項(xiàng)原則是使用適合的生物、在適合的場(chǎng)所、適合的環(huán)境條件和適合的技術(shù)費(fèi)用下進(jìn)行。①適合的生物是生物修復(fù)的先決條件，它是指具有正常生理和代謝能力，并能以較大的速率降解或轉(zhuǎn)化污染物，并在修復(fù)過(guò)程中不產(chǎn)生毒性產(chǎn)物的生物體系。②適合的場(chǎng)所是指要有污染物和合適的生物相接觸的地點(diǎn)，污染場(chǎng)地不含對(duì)降解菌種有抑制作用的物質(zhì)且目標(biāo)化合物能夠被降解。③適合的環(huán)境條件是指要控制或改變環(huán)境條件，使生物的代謝與生長(zhǎng)活動(dòng)處十最佳狀態(tài)。環(huán)境因子包括溫度、濕度、O2、pH值、無(wú)機(jī)養(yǎng)分、電子受體等。④適合的技術(shù)費(fèi)用是指生物修復(fù)技術(shù)費(fèi)用必須盡可能低，至少低于同樣可以消除該污染物的其他技術(shù)。基本知識(shí)2024/8/1596污染環(huán)境的微生物修復(fù)2024/8/1597用于生物修復(fù)的微生物土著微生物污染環(huán)境中的原有微生物，種類(lèi)多、代謝類(lèi)型多樣，“食譜”廣。據(jù)報(bào)道，能夠降解烴類(lèi)的微生物有70多個(gè)屬、200余種；其中細(xì)菌約有40個(gè)屬。表1列舉了某些難降解有機(jī)物和重金屬及其相應(yīng)的降解轉(zhuǎn)化微生物。外來(lái)微生物人為富集和培養(yǎng)的高效菌，一般為復(fù)合菌群。基因工程菌采用基因工程技術(shù)，將降解性質(zhì)粒轉(zhuǎn)移到一些能在污水和受污染土壤中生存的菌體內(nèi)定向地構(gòu)建高效降解難降解污染物的工程菌。用于生物修復(fù)的其他微生物包括藻類(lèi)和微型動(dòng)物。微生物產(chǎn)品和酶環(huán)境微生物修復(fù)機(jī)理2024/8/1598環(huán)境微生物修復(fù)機(jī)理表2難降解有機(jī)物和重金屬及其相應(yīng)的降解轉(zhuǎn)化微生物2024/8/1599環(huán)境微生物修復(fù)機(jī)理2024/8/15100污染物的生物遷移轉(zhuǎn)化途徑污染物的擴(kuò)散遷移環(huán)境微生物修復(fù)機(jī)理污染物的吸附與沉積微生物對(duì)污染物的吸收污染物的降解與累積污染物的富集污染物的生物轉(zhuǎn)化2024/8/15101有機(jī)污染物進(jìn)入微生物體的過(guò)程主動(dòng)運(yùn)輸需要消耗能量，可以逆物質(zhì)濃度梯度進(jìn)行，需要載體蛋白的參與，對(duì)被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)有高度的立體專(zhuān)一性，為主要方式。被動(dòng)擴(kuò)散微生物吸收營(yíng)養(yǎng)物各種方式中最簡(jiǎn)單的一種，不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分子通過(guò)細(xì)胞膜中的含水小孔，由高濃度的胞外向低濃度的胞內(nèi)擴(kuò)散，具有非特異性。促進(jìn)擴(kuò)散在運(yùn)輸過(guò)程中不需要消耗能量，物質(zhì)本身在分子結(jié)構(gòu)上也不會(huì)發(fā)生變化，同樣不能進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸需要借助于位于細(xì)胞膜上的一種載體蛋白參與物質(zhì)運(yùn)輸。基團(tuán)轉(zhuǎn)位另一類(lèi)類(lèi)型的主動(dòng)運(yùn)輸，在物質(zhì)運(yùn)輸過(guò)程中，除了物質(zhì)分子發(fā)生化學(xué)變化外，其他特點(diǎn)都與主動(dòng)運(yùn)輸相同。厭氧微生物中發(fā)生。胞飲作用假絲酵母攝取烷烴的一類(lèi)途徑。環(huán)境微生物修復(fù)機(jī)理2024/8/151022024/8/15103污染物降解的基本反應(yīng)氧化作用包括Fe、S等單質(zhì)的氧化，NH3、N02-等化合物的氧化，以及一些如甲基、醛有機(jī)物基團(tuán)的氧化。還原作用包括高價(jià)鐵和硫酸鹽的還原、NO3-的還原等，還原作用需要缺氧或者厭氧(無(wú)氧)的環(huán)境。基團(tuán)轉(zhuǎn)移作用如脫羧、脫氨、脫鹵等。水解作用使大分子轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿樱缋w維素降解。此外還有酯化作用、縮合作用、氨化作用、乙酰化作用、雙鍵斷裂反應(yīng)、鹵原子移動(dòng)等。環(huán)境微生物修復(fù)機(jī)理2024/8/15104微生物對(duì)重金屬離子的吸附與吸收

微生物對(duì)重金屬吸附的機(jī)理主要有靜電吸附、共價(jià)吸附、絡(luò)合整合、離子交換和無(wú)機(jī)微沉淀等，重金屬有可能通過(guò)沉淀或晶體化作用沉積于細(xì)胞表面，某些難溶性重金屬也可能被胞外分泌物或是細(xì)胞壁的腔洞捕獲而沉積。細(xì)胞被殺死后，經(jīng)過(guò)一定的處理，具有一定的粒度、硬度及穩(wěn)定性，可儲(chǔ)存、運(yùn)輸和實(shí)際應(yīng)用。微生物吸收主要是利用生物新陳代謝作用產(chǎn)生能量，通過(guò)單價(jià)或二價(jià)離子的轉(zhuǎn)移系統(tǒng)把重金屬離子輸送到細(xì)胞內(nèi)部。由于有細(xì)胞內(nèi)的累積，去除效果可能比單純的撓生物吸附好。但是，由于環(huán)境中要去除的重金屬離子大多有毒有害，抑制生物活性，甚至使其中毒死亡，并且生物的新陳代謝作用受溫度、pH值、能源等諸多因素的影響，因此微生物累積在實(shí)際應(yīng)用中受到很大的限制。環(huán)境微生物修復(fù)機(jī)理2024/8/151052024/8/15106微生物對(duì)重金屬離子的轉(zhuǎn)化

外境中重金屬離子的長(zhǎng)期存在使自然界中形成一些特殊微生物，它們對(duì)有毒重金屬離子具有抗性，可以使金屬離子發(fā)生轉(zhuǎn)化。對(duì)微生物而言，這是一種很好的解毒作用；對(duì)環(huán)境而言則是一種很好的修復(fù)作用，汞、鉛、錫、砷等金屬或類(lèi)金屬離子都能在微生物的作用下通過(guò)氧化還原作用而失去毒性。主要包括甲基化作用、氧化作用和還原作用。環(huán)境微生物修復(fù)機(jī)理2024/8/15107圖8汞甲基化的途徑之一2024/8/15108微生物修復(fù)的影響因素營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在營(yíng)養(yǎng)缺乏的環(huán)境中，為了使污染物達(dá)到完全降解，添加適當(dāng)營(yíng)養(yǎng)物比接種特殊微生物更加重要，例如N、P營(yíng)養(yǎng)鹽。電子受體土壤中污染物氧化分解的最終電子受體的種類(lèi)和濃度也極大地影響著污染物生物降解的速度和程度。微生物氧化還原反應(yīng)的最終電子受體主要包括溶解氧、有機(jī)物分解的中間產(chǎn)物和無(wú)機(jī)酸根(如硝酸根和硫酸根)。共代謝基質(zhì)微生物的共代謝對(duì)一些頑固污染物的降解起著重要作用，因此共代謝基質(zhì)對(duì)生物修復(fù)有重要影響有毒有害污染物的物理化學(xué)性質(zhì)如有機(jī)污染物的化學(xué)結(jié)構(gòu)、毒性、生物可利用性污染現(xiàn)場(chǎng)和土壤的特性

環(huán)境微生物修復(fù)機(jī)理2024/8/15109生物修復(fù)技術(shù)

微生物修復(fù)技術(shù)是在人為強(qiáng)化的條件下，用自然環(huán)境中的土著微生物或人為投加外源微生物的代謝活動(dòng)，對(duì)環(huán)境中的污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)化、降解與去除的方法。環(huán)境生物修復(fù)技術(shù)主要由三方面的內(nèi)容組成：①利用土著微生物代謝能力的技術(shù)；②活化土著微生物分解能力的方法；③添加具有高速分解難降解化合物能力的特定微生物(群)的方法。微生物修復(fù)技術(shù)與方法2024/8/15110圖8生物修復(fù)工藝實(shí)施程序圖微生物修復(fù)技術(shù)與方法2024/8/15111污染環(huán)境的植物修復(fù)2024/8/15112什么是植物修復(fù)基本知識(shí)

植物修復(fù)是以植物忍耐和超量積累某種或某些化學(xué)元素的理論為基礎(chǔ)，利用植物及其根際圈微生物體系的吸收、揮發(fā)、降解和轉(zhuǎn)化作用來(lái)清除環(huán)境中污染物質(zhì)的一項(xiàng)新興的污染治理技術(shù)。具體地說(shuō)植物修復(fù)就是利用植物本身特有的利用、分解和轉(zhuǎn)化污染物的作用，利用植物根系特殊的生態(tài)條件加速根際圈的微生態(tài)環(huán)境中的微生物的生長(zhǎng)繁殖，以及利用某些植物特殊的積累與固定能力，提高對(duì)環(huán)境中某些無(wú)機(jī)和有機(jī)污染物的脫毒和分解能力。廣義的植物修復(fù)包括利用植物修復(fù)重金屬污染的土壤、利用植物凈化空氣和水體、利用植物清除放射性核素和利用植物及其根際微生物共存體系凈化土壤中的有機(jī)污染物。目前植物修復(fù)主要指利用植物及其根際圈微生物體系清潔污染土壤，其中利用重金屬超積累植物的提取作用去除污染土壤中的重金屬又是植物修復(fù)的核心技術(shù)。因此狹義的植物修復(fù)技術(shù)主要指利用植物清除污染土壤中的重金屬。2024/8/15113植物修復(fù)的類(lèi)型

根據(jù)植物修復(fù)在某一方面的修復(fù)功能和特點(diǎn)可將植物修復(fù)分為6種基本類(lèi)型：植物凈化空氣表現(xiàn)為對(duì)有害氣體的吸收、對(duì)降塵和飄塵的阻滯和過(guò)濾、殺菌和除菌、吸收二氧化碳、降噪等。植物提取修復(fù)利用陸生或水生植物超量吸收一種或幾種重金屬，并富集到可收割部分再進(jìn)行集中處理。為應(yīng)用最多和最有發(fā)展前途的植物修復(fù)技術(shù)。植物揮發(fā)修復(fù)將揮發(fā)性污染物吸收到植株體內(nèi)，再轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)釋放到大氣中，主要集中在揮發(fā)性重金屬修復(fù)方面，如汞、硒、砷?；局R(shí)2024/8/15114植物降解修復(fù)兩種途徑：一是將污染物吸收到植株體內(nèi)儲(chǔ)存于組織中或礦化，二是分泌物質(zhì)直接降解根系圈內(nèi)有機(jī)污染物。根際圈生物降解修復(fù)利用植物根際圈菌根真菌、專(zhuān)性或非專(zhuān)性細(xì)菌等微生物的降解作用來(lái)轉(zhuǎn)化有機(jī)污染物，降低或徹底消除其生物毒性。其中植物對(duì)根際圈降解微生物起到活化的作用，此外根分泌的一些有機(jī)物質(zhì)也是細(xì)菌通過(guò)共代謝降解有機(jī)污染物質(zhì)的原料。這種修復(fù)方式實(shí)際上是微生物與植物的聯(lián)合作用過(guò)程，其中微生物在降解過(guò)程中起主導(dǎo)作用植物固定／穩(wěn)定化修復(fù)一是通過(guò)耐性植物根系分泌物質(zhì)來(lái)積累和沉淀根際圈附近的污染物質(zhì)，二是利用耐性植物在污染土壤上的生長(zhǎng)來(lái)減少污染土壤的風(fēng)蝕和水蝕，防止污染物質(zhì)遷移和擴(kuò)散?；局R(shí)2024/8/15115植物修復(fù)的特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)包括：①資源豐富，開(kāi)發(fā)和應(yīng)用潛力巨大在實(shí)踐應(yīng)用中有了良好的技術(shù)保障；②能耗較低，可防止水土流失，創(chuàng)造生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的理念；③修復(fù)工藝操作簡(jiǎn)單，成本低，減少了公眾的擔(dān)心，