(完整word版)土壤污染控制與修復復習整理

1、土壤污染控制與修復緒論第一節(jié)土壤環(huán)境污染概述土壤的基本特征:三相體系膠體體系氧化還原體系絡合螯合體系生命體系有自凈作用一旦污染很難治理土地污染的定義:外來物質或能量的侵害，導致令人不快的或有害的后果。主要污染物:重金屬石油烴有毒痕量有機污染物其他工業(yè)化學品固體廢棄物放射性核素致病生物土地污染的方式（污染型）：水體（污灌）大氣（酸雨、工業(yè)廢氣排放降塵）農業(yè)（農藥、化肥、激素、地膜）固廢（礦渣、粉煤灰、垃圾、白色污染、污泥）生物（醫(yī)院廢水、病死牲畜填埋）土壤污染的危害：經濟損失嚴重農產品品質下降大氣質量下降導致水體富營養(yǎng)化威脅農業(yè)生態(tài)安全導致人類致病第二節(jié)土壤環(huán)境背景值土壤環(huán)境背景值定義：土壤在未

2、受人類活動影響時，其中的物質含量和狀況。影響因素：自然因素：時間、地點、成土過程人為因素：測試手段、測試技術意義：基礎資料評價依據(jù)防治疾病發(fā)展空間第三節(jié)土壤環(huán)境容量Q定義：土壤所能容納污染物的最大量計算：Q=差值容量+同化容量（差值容量=（CKB）X150g/畝；同化容量：自凈作用所帶來的容量）第二章土壤污染的診斷與風險評價第一節(jié)土壤污染診斷的概念概念：通過土壤生態(tài)系統(tǒng)中最具有代表性的生物指示物，快速而準確地使生態(tài)系統(tǒng)受害的現(xiàn)狀得到充分反映的工作。診斷分類方法： 按地點分：a實驗室診斷（通過生物對化學品產生的反應，來說明土壤污染的情況。缺點：忽略了生物之間的關系。改進：微宇宙、中宇宙）b田間診

3、斷（通過現(xiàn)場條件或接近現(xiàn)場條件下，土壤生物對污染物的反應來說明土壤污染的情況） 按時間分：a急性毒性試驗b慢性毒性試驗 生態(tài)毒理學診斷（通過污染物所引起的土壤生態(tài)效應（系統(tǒng)、群落、種群等的狀態(tài)）來說明土壤污染的情況。方法：將多個代表不同營養(yǎng)級不同食物鏈上敏感生物的實驗結果所判定的土壤污染診斷結果進行綜合，從而判定土壤的污染狀況）第二節(jié)生態(tài)毒理學診斷方法一、高等植物毒性試驗：高等植物的生長情況能反應土壤生態(tài)系統(tǒng)的污染狀況，已應用于廢物傾倒點，土壤污染現(xiàn)場和土壤生物修復中。方法：癥狀法生長（物）量法種子發(fā)芽與根伸長抑制法蠶豆根尖微核技術藻類毒性試驗二、敏感動物指示法：陸生無脊椎動物試驗方法（野外試

4、驗法）蚯蚓毒性試驗魚類毒性試驗三、敏感微生物診斷法：硝化細菌診斷法發(fā)光細菌診斷法四、生物標記物診斷法（生物標記物的定義：化學污染物導致的生物有機體的生物化學和生理學變化。常見生物標記物：a金屬硫蛋白金屬暴露bDNA加合物DNA損傷c細胞色素P450有機污染物）第三節(jié)土壤污染的風險評價土壤污染風險評價內容：生態(tài)風險評價+健康風險評價意義：制定危險化學品管理方法和條例的基礎污染土壤修復前的基礎工作生態(tài)風險評價：形式：風險=危險X暴露（危險：潛在的危害性暴露：污染物濃度，接觸時間等）步驟：不良生態(tài)效應識別（通過了解污染物的有關信息，來確定其可能出現(xiàn)的不良生態(tài)效應）劑量一效應分析（資料調研、試驗、外推

5、分析）生態(tài)暴露評估（土壤污染源分析、分析污染物在土壤中的時間和空間分布、分析污染物與生物的接觸） 生態(tài)風險表征（工作步驟：確定表征方法，給出結論，選擇結論表達方式）健康風險評價：評價原因：土壤污染物可經食物鏈危害人類和動物；評價的目的：估計污染物對人體、動植物、生態(tài)系統(tǒng)造成危害的可能性和程度大??；評價方法：ADI、ASL第三章主要土壤環(huán)境污染及控制第一節(jié)土壤重金屬污染及其防治重金屬：一般指比重4.5mg/cm3的金屬，多為有色金屬污染源：多為點源（采礦和冶煉；煤和石油的燃燒；化工；其他工業(yè)）土壤重金屬污染的特征:主要集中在土壤的表層（020cm土壤膠體吸附有機質吸附）有可變的價態(tài)（淹水、肥沃的

6、土壤為還原性）與土壤微生物存在相互作用（不能降解，可促進轉化為金屬有機化合物，毒性增強）具有隱蔽性和永久性土壤重金屬的遷移轉化規(guī)律：物理遷移：機械搬運為主（水的沖刷、風的吹揚）化學遷移：a無機膠體吸附（專性吸附：膠體本性、重金屬的種類、土壤pH；非專性吸附：膠體電荷的符號及數(shù)量）b有機膠體吸附（土壤有機質對重金屬離子的絡合、螯合和表面吸附）c溶解和沉淀作用（重金屬難容電解質在土壤固一液相間的平衡，土壤酸堿度、土壤Eh、絡合效應）生物遷移：生物富集（重金屬的含量和形態(tài)、土壤狀況、作物種類、伴隨離子）土壤重金屬污染的防治原則：施加化學沉淀劑改變耕作制度翻土、客土和換土生物改良汞污染：來源：工業(yè)污染

7、、農業(yè)污染遷移轉化：土壤氧化還原狀態(tài)Eh和pH決定Hg的價態(tài)；土壤膠體吸附汞；絡合螯合作用；有機質對汞的螯合能力強；汞對作物的影響：植物對汞的吸收取決于東的形態(tài)而不是全量。防治措施：施加石灰（提高pH到6.5以上，使成為難溶態(tài)）；適當增施磷肥（使成正磷酸汞，降低溶解度）；慎用有機肥（避免汞蒸氣危害）；水田改旱田砷污染：來源：砷礦的開采和冶煉化學工業(yè)農用含砷農藥遷移轉化：土壤氧化還原狀態(tài)和pH決定As的價態(tài)；土壤膠體吸附汞；砷對作物的影響：有毒，但微量是有刺激生長和增產的作用防治措施：水田改旱田、水稻田壟作栽培或勤排淺灌、慎用有機肥第二節(jié)土壤化學農藥污染及其防治農藥對土壤的污染：污染途徑：直接施

8、用、已被污染的生物帶入（植株的落葉）、污水帶入在土壤中的殘留性：有機氯有機磷農藥在土壤中的遷移轉化： 土壤對農藥的吸附：吸附是農藥殘留的主要原因，被吸附的農藥在形態(tài)，遷移能力和毒性方面發(fā)生變化；有機農藥在土壤溶液中多為有機陽離子；土壤膠體對農藥的吸附能力，有機膠體最強；不同類型土壤對農藥的吸附能力不同；農藥自身特點的影響，有機陽離子，分子量大，揮發(fā)性溶度小的易被吸附；吸附解吸，pH、酸堿度、高價陽離子的存在和溫度均影響解吸；土壤吸附對農藥污染的意義：降低農藥在土壤中的有效濃度，減輕農藥對植物的污染，是暫時的凈化。 農藥在土壤中的降解：微生物降解是主要途徑，有機質含量高時微生物降解能力強；化學降

9、解以水解和氯化反應為主；農藥降解產物可能無毒，可能更毒。 農藥在土壤中的移動性：主要指農藥在土壤中的揮發(fā)、擴散、淋溶等。遷移性強，土壤凈化了但是其他環(huán)境因子污染了。農藥對農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的危害：植物對農藥的吸收農藥對農產品的污染與危害（發(fā)育周期改變、缺苗、顏色改變、植株形成斑點、植株形態(tài)異常、產量及品質下降）農藥對動物的危害（物種減少、殺害天敵，次要蟲害上升為主要蟲害）土壤農藥污染的防治：減少用量（輪作和間作套作，控制覆蓋度，選用抗性品種）選用高效低毒低殘留農藥提倡生物防治（生物農藥、性引誘劑、基因工程、天敵人工繁育）提倡物理防治（光、聲、味）土壤有機物污染：石油污染：a污染途徑：污水灌溉大氣沉降

10、溢油事故車輛污染含油固廢堆放b土壤凈化：生物作用微生物降解、植物吸收，物理作用光解、蒸發(fā)、滲漏c危害：影響作物的品質抑制土壤酶活性抑制土壤微生物其他有機污染物：種類：天然有機污染物，人工合成有毒有機污染物；危害：造成土壤通氣不良，影響作物根部呼吸，直接對植物產生毒作用，中間產物的危害氟污染：a來源：主要來源于礦物的開采和擴散，以及含氟工業(yè)三廢；高氟地下水。b遷移與積累：酸性土壤pHV5時，活性鋁離子增加，與氟離子形成+1和+2價絡合離子被植物吸收而積累；堿性土壤中，以為鈉離子含量高，形成NaF可溶鹽，增加了污染植物和地下水的可能；氟離子因交換能力強，在土壤中可與正電荷膠體形成穩(wěn)定的配體化合物或

11、難容的鹽，從而積累于土壤。c危害：主要表現(xiàn)為慢性積累危害。d防治：污染源應遠離養(yǎng)殖區(qū)和人類居住區(qū)、酸性土壤可施石灰降低活性氟、堿性土壤可施石膏降低氟離子的含量、改種耐氟的棉花等。土壤放射性污染：a來源：核試驗、核泄漏、放射性礦物的開采和冶煉、放射性同位素的生產和應用b積累：土壤中放射性物質的歸宿是衰變c危害：引起病變、引發(fā)腫瘤、引起基因突變和染色體突變d防治：防：研發(fā)核聚變以減少核裂變，遵守規(guī)定，加強核三廢的管理，停止核試驗，新能源。治：施加土壤改良劑、施加化學肥料第四章土壤污染的修復修復的含義：通過各種技術手段，是得污染土壤已喪失的生產功能及其他功能得以恢復。修復技術：植物修復微生物修復化學

12、修復物理修復綜合修復第一節(jié)植物修復植物修復的定義：利用植物及其根際微生物體系的吸收揮發(fā)，降解等作用來清楚環(huán)境中污染物的一種新技術。植物修復的類型：植物提取修復：利用超富集植物的超量吸收，再將植物收獲，如此反復至污染物含量下降到可接受的水平。植物揮發(fā)修復：揮發(fā)性污染物一植物吸收一以氣態(tài)物質釋放入大氣。植物穩(wěn)定修復：通過植物根系分泌物來積累和沉淀根際圈的污染物，使其喪失生物有效性，并防止污染物向下淋移或向周圍轉移。植物降解修復：主要針對有機物，一般有兩種形式：吸收降解（礦化，揮發(fā)，貯藏，解毒等）；根際分泌物解毒。僅適用于結構簡單的有機物，有較高的去除率。根際圈生物降解修復：利用根際圈的真菌、細菌等

13、微生物的降解作用達到有機污染物的修復目的。植物修復的技術強化：修復植物的搭配種植，以多種植物同時修復多種污染物，提高效率活化重金屬，提高土壤溶液中重金屬的濃度為植物的生長創(chuàng)造良好條件縮短修復周期植物修復的局限性和問題：植物的耐受是有限度的超過根際作用范圍的土壤污染難以修復修復植物多為野生植物，種子收集困難，修復完成后會像雜草般影響作物的生長動物對修復植物的取食有安全問題生物量處理問題尚未解決修復植物生長期一般較長，難以快速修復受季節(jié)變化的影響大選植物時應該注意哪些問題：生物量大，速生根系發(fā)達易于收割避免進入食物鏈，不危害生態(tài)有經濟效應污染植物修復進展：有機污染物植物修復重金屬污染的植物修復：提

14、取修復、揮發(fā)修復、穩(wěn)定修復修復植物的篩選和改進：修復：常用方法：野外采樣分析法一方便、快速；土壤盆栽模擬法易于操作；微量分析法標本館采樣方便，但易漏選，量小可信差；野外試紙初步診斷法性能改進：利用作物育種技術加以改進；化學強化第二節(jié)微生物修復場地條件：主要是各種運行條件和因子的調控。a基本條件：氧化（有機化合物降解在好氧條件下進行）水分與濕度營養(yǎng)元素（施加有機、無機肥料可促進微生物降解）溫度（影響微生物的生長和代謝）土壤pH污染物的特征微生物接種（1存在土著微生物不易降解的污染物2污染物濃度過高或有金屬抑制土著微生物3需要對事故性污染現(xiàn)場進行迅速生物修復4污染物降解中間產物毒害土著微生物5難降

15、解污染物的低濃度現(xiàn)場）篩選和培養(yǎng)接種菌應注意一下幾點：1接種菌的生態(tài)適應性接種菌應在現(xiàn)場環(huán)境相似的條件下培養(yǎng)2接種菌進入土壤后數(shù)量會減少，故需給予高接種量，以保證足夠的存活率和種群數(shù)量，但費用提高3對石油烴的微生物降解，土壤狀況有影響，但尚未有系統(tǒng)的研究b自然無色修復的場地條件：對現(xiàn)場土壤進行調查和分析對現(xiàn)場有降解作用的微生物做詳細的調查通過現(xiàn)場監(jiān)督，檢驗自然微生物修復的效率c工程微生物修復的場地條件：工程微生物修復是一種利用現(xiàn)場工程化改造加速污染土壤中微生物活動的修復方法，其戰(zhàn)略是分離和控制現(xiàn)場的各個點使成為原位生物反應器。條件:進行地下水循環(huán)的系統(tǒng)，含有污染物的地段的水力傳導率要大于每秒0

16、.0001cm進行氣體循環(huán)的系統(tǒng)，整體滲透性大于0.000000001cm2高濃度有機污染物（石油產品和含氯溶劑）每公斤風干土小于810g否則會在亞表層有機液體層，限制液體和氣體的通過微生物修復的主要工藝： 原位處理工藝：這種工藝常常需要各種工程化措施加以強化，以提高處理的效果。如:泵處理（P/T技術）生物通氣（Bioventing）滲濾（Percolation）空氣擴散（1）泵處理：在污染區(qū)域需鉆井，一般鉆兩組井：一組為注入井，用以提供微生物，水，養(yǎng)料，電子受體等。一組為抽水井，造成地下水在地層下的流動，促進營養(yǎng)物的運輸和微生物的分布。該工藝的特點：簡單，費用較低。但因強化措施少，處理的時間

17、較長。該工藝的適用：土壤污染狀況已較穩(wěn)定的土壤，或污染面積較大的地區(qū)。（2）生物通氣：一般至少打兩口井，分別安裝鼓風機和真空泵。這種強化措施的作用有：去處土壤中的揮發(fā)性毒物、排出土壤中的二氧化碳并補充氧氣、提供養(yǎng)料和水。這種強化措施的適用：各種污染土壤。特別適用地下儲油（物）罐泄漏造成的污染。（3）滲濾工藝和空氣擴散：滲濾是將抽吸上來的地下水加入營養(yǎng)物和微生物后，散布在土壤表面，經滲濾到達土壤深層或地下水，在這過程中去除污染物?？諝鈹U散則是直接將空氣通過管道注入土壤和地下水，并分批加入養(yǎng)料或降解菌，使污染物降解。（4）三種工藝的共同優(yōu)點：工藝路線和處理過程都較簡單。處理費用低。對周圍環(huán)境影響小

18、，生態(tài)風險小。 非原位修復工藝：土地耕作、堆肥化、挖掘堆置（1）土地耕作（Land-farming）:將污染土以1030厘米的厚度鋪于非透性的墊層和沙層土上，淋灑降解菌及營養(yǎng)物，定期翻土充氧，并收集滲漏液回淋，以徹底清除污染物。（2）挖掘堆置處理工藝：也稱處理床（Treatmentbed）或預備床（Preparedbed），就是將污染土運輸?shù)绞孪葴蕚浜玫墓こ虉龅囟逊懦尚逼?，經處理后再運回原地。預備的工程場地可簡單可復雜，依經濟和處理要求而定。用于土壤污染初期限制污染物擴散和遷移，減少污染范圍。但費用高。（3）堆肥修復工藝（compostingbioremediation）：將污染土壤和有機廢物

19、混合后堆置，靠堆肥過程中的微生物作用降解土壤中的難以降解的有機污染物。方法有三種：污染土和堆肥原料混合堆置（從無到有）、污染土和已堆制過的材料混合堆置（已有）、污染土中施用堆肥產品（已有） 反應器處理修復工藝：類似于污水處理，處理后的土壤脫水后再運回原地。產生的水根據(jù)水質或直接排放或送入處理廠處理后排放。反應器有兩種類型：生物反應器、土壤泥漿反應器（1）生物反應器：注意：有機污染物與土壤吸附時，需用易降解的有機溶劑或表面活性劑洗脫下。降解菌形式是生物膜或絮狀體，為強化對目標污染物的降解可以外起源投加。（2）土壤泥漿反應器：也叫液固接觸式（LiqidSolidContactLSC）方法。序批式。

20、第一單元：將土壤，降解菌，營養(yǎng)物，水表面活性劑等混合，形成土壤固體為20-25混合相。第二單元：初步處理，完成大部分污染物的生物降解。第三單元：深度處理。三種生物修復方法的比較：以同一種污染物的污染土壤用三種方法處理，進行比較。生物反應器處理效果最佳，比原位處理高25%以上，速率最快，比原位處理快一倍，比較順序如下：生物反應器非原位處理原位處理；考慮經濟，簡便等因素，根據(jù)不同情況選擇不同生物修復的方法.第三節(jié)土壤污染的化學修復定義：利用加入到土壤中的化學修復劑與污染物發(fā)生一定的化學反應，使污染物被降解和毒性被降低的修復技術,稱化學修復.化學修復劑:氧化劑,還原劑,沉淀劑；修復劑形態(tài):氣體,液體

21、和活性膠體；技術要點:將化學修復劑滲透到土壤表層以下.；技術手段：井注射（傳統(tǒng)）,各種創(chuàng)新技術,如土壤深度混合,液壓技術等；技術類型：原位化學淋洗、異位化學淋洗、溶劑浸提、化學氧化修復、化學還原和還原脫氯、土壤性能改良修復；技術特點：快捷,積極,對污染物的類型和濃度不敏感等. 原位化學淋洗技術：1.技術路線：水力壓頭推動清洗液一溶解污染物一抽提清洗液分離污染物及一污水處理一循環(huán)或排放。2.技術關鍵：提高土壤中污染物的溶解性和可遷移性是該技術的關鍵。一般用表面活性劑處理有機污染物；用螯合劑或酸處理重金屬.3.適用范圍：（1）土壤類型：多孔隙,易滲透的土壤.如沙地沙礫土壤,沖擊土和濱海土等.推薦水

22、傳導系數(shù)0.001cm/s的土壤，紅壤和黃壤等因質地較細，與污染物吸附較強，需多次淋洗.（2）污染位置：地下水位以上的吸附態(tài)污染物.（3）污染物類型:最適合用于重金屬，易揮發(fā)鹵代有機物和非鹵代有機物污染；低辛烷/水分配系數(shù)的較適合.（4）淋洗液類型：水、水加添加劑、有機溶劑（不提倡用于原位）4.淋洗系統(tǒng)：由三部分組成（1）.加液設備：a地面實施-用漫灌，溝渠或噴灑等,適合處理深度4米內的污染物地勢平坦，坡度3%；b地下注射-用浸滲溝和浸滲床等，先挖空土再填粗沙礫形成區(qū)域,靠壓力驅動可使淋洗液縱橫向分散（2）下層淋出液收集系統(tǒng)：包括抽提井，物理屏障等。物理屏障用于收集水量過大時。（3）淋出液處理

23、系統(tǒng)：可在原位可運至處理廠.一般原則：易揮發(fā)有機物一活性炭柱；難揮發(fā)有機物一活性炭柱，生物處理；重金屬一化學沉淀，離子交換 異位化學淋洗技術：主要用于重金屬和多環(huán)芳烴污染土壤的修復 溶劑浸提技術：異位技術，序批式，處理量可達125t/d.；優(yōu)點:可處理難以從土壤中除去的污染物，適用于PCBs,PAHs等，不適用于重金屬和無機物. 原位化學氧化修復技術：適用于有機污染物的土壤的修復.優(yōu)點是修復完成后只在原污染區(qū)留下水和CO2等無害物質. 原位化學還原修復技術：適用于地下水的污染治理.利用還原劑的注入造成一個還原區(qū),將污染物還原為難溶態(tài)，而難以在土壤遷移，同時可使其生物有效性降低 土壤性能改良技術

24、：主要適用于重金屬（如前）第四節(jié).土壤污染的物理修復主要包括以下方法：物理分離蒸汽浸提固定/穩(wěn)定化修復玻璃化修復低溫冷凍修復熱力學修復電動力學修復一.物理分離：是一項無機物污染修復的技術，特別是針對重金屬污染，一般作為土壤污染修復的初步處理，難以達到修復要求，其作用有兩個：初步分選、減少體積1. 分離原理：根據(jù)粒級（粗砂，細砂和粘粒等），粒徑，形狀用篩子分離。根據(jù)水動力學原理，將不同沉降速率和不同密度的顆粒分離。根據(jù)污染物或顆粒是否有磁性進行分離。2. 方法舉例（1）格篩，震動篩等。（2）淘洗機（原理）（3）泡沫浮選：氣體在泥漿池中升流，選擇性黏附特定的顆粒升至上部形成泡沫而得以收集分離。3.

25、 方法特點：（1）原位挖掘修復，設施通常是流動單元。（2）工藝簡單，費用較低。（3）處理能力一般在9-450立方米/天。.土壤蒸汽浸提修復1. 原理：通過降低土壤孔隙的蒸汽壓，使土壤污染物轉化為蒸汽而去除。2. 方法有兩大類：一是挖提取井，真空泵抽提造成負壓，驅使空氣通過土壤孔隙將污染物解吸并帶出土壤。適合在水不飽和土層進行。二是空氣注射井+提取井真空泵抽提，這是一的改進和拓展，使之可用地下水和飽和土層。甚至可注射熱空氣或蒸汽以提高揮發(fā)性組分的驅除率。該技術使用大約10年。3. 適用：該技術適用于高揮發(fā)性化學污染的土壤的修復。如汽油，苯類，四氯乙烯等有機物的污染。（VOCs）三. 固化/穩(wěn)定化修復（solidification/stabilization）：該方法通常用于重金屬和放射性污染土壤的無害化處理。也用于底泥修復?？稍豢僧愇弧９袒和ㄟ^機械的方法將污染土壤密封隔離起來，從而消除或減低污染物暴露，泄露和釋放的表面積，達到控制污染物遷移的目的?？梢允峭寥缐嚎s，也可以是容器封裝，也可以澆水泥