環(huán)境污染修復原理與技術第1章 緒論

環(huán)境修復原理與技術EnvironmentalRemediation

PrinciplesandTechnology教材教材：趙景聯主編，環(huán)境修復原理與技術，化學工業(yè)出版社參考書目：生物修復陳玉成，污染環(huán)境生物修復工程沈德中，污染環(huán)境的生物修復唐世榮，污染環(huán)境植物修復的原理與方法吳啟堂，環(huán)境生物修復技術土壤修復周啟星，污染土壤修復原理與方法張叢，污染土壤生物修復技術李法云，污染土壤生物修復理論基礎與技術水環(huán)境修復張錫輝，水環(huán)境修復工程學原理與應用周懷東，水污染與水環(huán)境修復參考書目生態(tài)修復黃銘洪，環(huán)境污染與生態(tài)恢復楊京平，生態(tài)恢復工程技術周啟星，生態(tài)修復第一章緒論第二章污染環(huán)境的物理修復原理第三章污染環(huán)境的化學修復原理第四章污染環(huán)境的生物修復原理第五章污染環(huán)境的植物修復原理第六章污染環(huán)境修復的生態(tài)工程第七章污染土壤的環(huán)境修復技術第八章污染水環(huán)境修復技術第九章污染大氣環(huán)境修復技術第十章固體廢棄物環(huán)境修復技術目錄授課提綱概念篇1原理篇2技術篇3環(huán)境修復原理與技術

環(huán)境修復的概念、對象和任務、類型、產生與發(fā)展等物理修復原理化學修復原理微生物修復原理植物修復原理土壤環(huán)境修復技術水環(huán)境修復技術

大氣環(huán)境修復技術固體廢物環(huán)境修復技術第一章緒論環(huán)境概述1.1環(huán)境問題1.2環(huán)境修復1.31.1環(huán)境概述1.1.1環(huán)境概念

哲學概念相對于主體的客體，即影響某一中心事物的所有事物以及這些事物之間相互關系的總和。環(huán)境是可影響中心事物的相對綜合體。環(huán)境是一個極其復雜、相互影響、彼此制約的辯證的自然綜合體。1.1環(huán)境概述1.1.1環(huán)境概念

環(huán)境科學所研究的環(huán)境，總是以人類作為中心事物的自然環(huán)境。人類的環(huán)境是作用于人類這一主體（中心事物）的所有外界影響和力量的總和。1.1環(huán)境概述1.1.1環(huán)境概念

環(huán)境科學所研究的環(huán)境，總是以人類作為中心事物的自然環(huán)境。人類的環(huán)境是作用于人類這一主體（中心事物）的所有外界影響和力量的總和。主體：人和人類社會環(huán)境要素：可影響人類的獨立的、性質不同而又相互聯系的基本物質，亦稱環(huán)境基質或環(huán)境介質。比如影響人的獨立的水、大氣等等要素間的關系：環(huán)境基本物質組分間的相互作用、相互聯系《中華人民共和國環(huán)境保護法》明確規(guī)定“本法所稱環(huán)境，是指影響人類生存和發(fā)展的各種天然的和經過人工改造的自然因素的總體，包括大氣、水、海洋、土地、礦藏、森林、草原、野生生物、自然遺跡、人文遺跡、自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)、城市和鄉(xiāng)村等”。

本書各部分內容中提及的環(huán)境均指自然環(huán)境。1.1.2環(huán)境分類根據不同原則，人類環(huán)境有不同的分類方法。通常的分類原則是：環(huán)境范圍的大小環(huán)境的主體環(huán)境的要素人類對環(huán)境的作用環(huán)境的功能1.1.2環(huán)境分類

下面介紹一種按環(huán)境的范圍由近及遠進行的分類：

(1)聚落環(huán)境(2)地理環(huán)境聚落是人類聚居的地方與活動的中心，聚落環(huán)境也就是人類聚居場所的環(huán)境。聚落環(huán)境根據其性質、功能和規(guī)?？煞譃樵郝洵h(huán)境、村落環(huán)境和城市環(huán)境。地理環(huán)境位于地球的表層，即巖石圈、水圈、上圈、大氣圈和生物圈相互制約、相互滲透、相互轉化的交錯帶上，其厚度約10–30km。

環(huán)境科學中宇宙環(huán)境是指地球大氣圈以外的環(huán)境，又稱星際環(huán)境。不過，此處所指宇宙環(huán)境，僅限于人類進入空間活動的年代以后，人和飛行器(人造衛(wèi)星、探測器、航天飛機等)在太陽系內飛行觸及到的環(huán)境。

1.1.2環(huán)境分類

下面介紹一種按環(huán)境的范圍由近及遠進行的分類：

(1)聚落環(huán)境(2)地理環(huán)境(3)地質環(huán)境(4)宇宙環(huán)境聚落是人類聚居的地方與活動的中心，聚落環(huán)境也就是人類聚居場所的環(huán)境。聚落環(huán)境根據其性質、功能和規(guī)模可分為院落環(huán)境、村落環(huán)境和城市環(huán)境。地理環(huán)境位于地球的表層，即巖石圈、水圈、上圈、大氣圈和生物圈相互制約、相互滲透、相互轉化的交錯帶上，其厚度約10–30km。

簡單地說，地質環(huán)境是指地理環(huán)境中除生物圈以外的其余部分。地質環(huán)境為人類提供大量的生產資料——豐富的礦物資源，它對人類社會的影響也將隨著生產的發(fā)展而與日俱增。

1.1.3環(huán)境基本特性基本特性災害放大性

整體性

隱顯性

不可逆性有限性持續(xù)反應性

1.2環(huán)境問題1.2.1環(huán)境問題概念

所謂環(huán)境問題，是指由于人類不恰當的生產活動引起全球環(huán)境或區(qū)域環(huán)境質量的惡化，出現了不利于人類生存和發(fā)展的問題。十大環(huán)境問題氣候變暖，臭氧層破壞，生物多樣性減少，酸雨蔓延，森林銳減，土地荒漠化，大氣污染，水體污染，海洋污染，固體廢物污染。為什么要修復或治理環(huán)境？1.2.2環(huán)境問題的分類1.2.3環(huán)境問題的產生與發(fā)展1）環(huán)境問題萌芽階段

時間段：從人類出現直到工業(yè)革命前夕

主要特點：

主要表現為生態(tài)環(huán)境破壞。如大量砍伐森林、破壞草原、盲目開荒等，往往引起的嚴重水土流失，水旱災頻繁和沙漠化問題。影響：

主要對小區(qū)域范圍的生態(tài)影響。影響力度增長緩慢。

●時間段：

19世紀工業(yè)革命至20世紀50年代

●主要特點：

蒸汽機的發(fā)明和使用后，大工業(yè)日益發(fā)展，生產力有了很大的提高，環(huán)境問題也隨之發(fā)展并逐步惡化。

例如：從1873年－1892年間的冬季英國倫敦多次發(fā)生有毒煙霧事件

●影響：

A.環(huán)境問題，尤其污染問題集中在工業(yè)發(fā)達國家

B.環(huán)境質量開始惡化，但未引起重視

2）環(huán)境問題的發(fā)展惡化階段

●時間段：

20世紀50年代至80年代前夕

●主要特點：

環(huán)境問題更加突出，震驚世界的公害事件接連不斷

●形成因素：

A.人口的迅猛增長，都市化的速度加快。

B.工業(yè)不斷集中和擴大，能源的集中大增。

●影響：

A.工業(yè)發(fā)達國家把環(huán)境問題列入國家的議事日程，包括制定法律、建立機構、加強管理、采用新技術等。

B.到70年代中期環(huán)境污染得到有效控制，城市和工業(yè)的環(huán)境質量有明顯改善。3）環(huán)境問題的第一次高潮

●時間段：

20世紀80年代至今

●主要特點：

A.開始共同關注在全球范圍內出現的環(huán)境問題。

B.全球性大氣污染

例如溫室效應和全球氣候變暖、臭氧層破壞和酸雨

C.大面積生態(tài)破壞

大面積森林破壞、草場退化、沙漠化等

D.突發(fā)性的嚴重污染事件

●影響：

全球性環(huán)境問題嚴重威脅著人類的生存和發(fā)展

4）環(huán)境問題的第二次高潮福建紫金礦業(yè)重大污染事故印度博帕爾市農藥廠異氰酸酯泄漏小城里空無一人……一片凄涼的景象

五十年內……不得耕作和放牧。

損失……達數千億美元！

直接導致239萬人直接受到輻射，其中45萬是兒童，直接死亡的人數高達9.3萬人，這還不包括在受到輻射后的10多年中陸陸續(xù)續(xù)死的20萬人。切爾諾貝利核事故

切爾諾貝利核事故

據傳，上世紀90年代，一支9人科學考察小組進入切爾諾貝利時，曾遭遇一群巨鼠襲擊，只有一人生還，最后當局集結大量軍隊、輕重型武器，將所有能發(fā)現的巨鼠群消滅，傳聞中出現的巨鼠就被稱為“切爾諾貝利巨鼠”。環(huán)境修復概念1.3.1環(huán)境修復的對象和任務1.3.2環(huán)境修復的產生與發(fā)展1.3.4環(huán)境修復類型1.3.31.3環(huán)境修復1.3.1環(huán)境修復的概念修復(remediation)本來是工程上的一個概念，顧名思義，它是指借助外界作用力使某個受損的特定對象部分或全部恢復到原初狀態(tài)的過程。嚴格說來，修復包括恢復、重建、改建等三個方面的活動。1.3.1環(huán)境修復的概念恢復(restoration)：是指使部分受損的對象向原初狀態(tài)發(fā)生改變；重建(reconstruction)：是指使完全喪失功能的對象恢復至原初水平；改建(renewal)：則是指使部分受損的對象進行改善，增加人類所期望的“人造”特點，減小人類不希望的自然特點。修復1.3.1環(huán)境修復的概念環(huán)境修復（environmentalremediation）就是研究對被污染的環(huán)境采取物理、化學與生物學技術措施，使存在于環(huán)境中的污染物質濃度減少或毒性降低或完全無害化，使得環(huán)境能夠部分或者全部的恢復到原始狀態(tài)。環(huán)境污染→健康環(huán)境環(huán)境修復≠和環(huán)境凈化環(huán)境修復≠”三廢”治理環(huán)境污染VS健康環(huán)境環(huán)境污染(contaminatedenvironment)，是指任何物質或能量因子的過分集中，超過了環(huán)境的承載能力，從而對環(huán)境表現出有害的現象。環(huán)境污染的實質是由于人類活動不當所引起的環(huán)境質量的下降和環(huán)境功能的衰退。根據這—實質，不難將污染環(huán)境定義為任何物質過度聚集而產生的質量下降、功能衰退了的環(huán)境。健康環(huán)境(soundenvironment)：最健康的環(huán)境當然是具有原始背景值的環(huán)境，但當今地球上似乎再也難找到一塊未受人類活動影響的“凈土”，即使人類足跡鮮至的南極、珠穆朗瑪峰也可檢測到農藥的存在。因此健康環(huán)境只是相對的，特指存在于其中的各種物質或能量都低于有關環(huán)境質量標準。環(huán)境污染VS健康環(huán)境環(huán)境質量標準是環(huán)境質量的反映，而環(huán)境價值又是環(huán)境質量與人類需要之間客觀存在的一種特定關系(肯定或否定關系)，它受到道德準則的制約和影響。比如說某區(qū)域環(huán)境質量對一部分人來說可能滿足其需要，而對另一部分人來說則可能相反。從這個意義上講，健康環(huán)境體現了人類的價值取向。環(huán)境修復≠環(huán)境凈化環(huán)境有一定的自凈能力。污染因子進入環(huán)境中，并非一定會產生污染，而是只有當環(huán)境污染因子的載荷量超過了環(huán)境凈化容量時才導致污染。環(huán)境中存在各種各樣的凈化機制如稀釋、擴散、沉降、揮發(fā)等物理機制，氧化還原、中和、分解、化合、吸附解吸、離子交換等化學(含物理化學)機制，有機生命體新陳代謝等生物學機制。這些機制共同作用于環(huán)境，致使污染物的數量或性質向有利于環(huán)境安全的方向發(fā)生改變。環(huán)境修復≠環(huán)境凈化環(huán)境修復與環(huán)境凈化之間既有共同的一面，也有不同的一面。它們兩者的目的都是使進入環(huán)境中的污染因子的總量減少或強度降低或毒性下降。環(huán)境凈化強調的是環(huán)境中內源因子對污染物質或能量的清除過程，是一種自然的、被動的過程；環(huán)境修復則強調人類有意識的外源活動對污染物質或能量的清除過程，是一種人為的、主動的過程。傳統(tǒng)“三廢”(廢水、廢氣、廢渣)治理是環(huán)境工程的核心內容，強調的是點源治理，即工廠排污口的治理，需要建造成套的處理設施，在最短的時間內，以最快的速度和最低的成本，將污染物凈化去除。環(huán)境修復是最近幾十年才發(fā)展起來的環(huán)境工程技術，它強調的是面源治理，即對人類活動的環(huán)境進行治理，它不可能建造把整個修復對象包容進去的處理系統(tǒng)。如采用傳統(tǒng)治理凈化技術，即使對于局部小系統(tǒng)的修復，其運行費用也將是天文數字。環(huán)境修復≠三廢治理環(huán)境修復和“三廢”處理都是控制環(huán)境污染，只不過“三廢”處理屬于環(huán)境污染的產中控制，環(huán)境修復屬于產后控制，而我們通常所說的污染預防則應該屬于產前控制，他們三者共同構成污染控制的全過程體系，是可持續(xù)發(fā)展在環(huán)境中的重要體現。環(huán)境修復≠三廢治理環(huán)境修復概念1.3.1環(huán)境修復的對象和任務1.3.2環(huán)境修復的產生與發(fā)展1.3.4環(huán)境修復類型1.3.31.3環(huán)境修復1.3.2環(huán)境修復的對象與任務根據環(huán)境修復的概念可知，其對象是自然界中各種各樣因為環(huán)境污染和破壞而形成的環(huán)境問題，如污染的大氣、水體、土壤等，任務是使得環(huán)境能夠部分或者全部地恢復到原始狀態(tài)⑴污染水體的環(huán)境修復水環(huán)境中的污染物質直接破壞水體和土壤的功能，使其變得不適宜各種生物的生存，或者污染物質通過“食物鏈”影響植物、動物和人類；或者污染物質抑制了分解者的活性，導致污染物質在環(huán)境中的積累?？傊?，污染物質的毒性說明其不能夠與環(huán)境兼容，而去除或者降解環(huán)境中的污染物質則需要對受污染的水體和土壤進行修復處理。因此，對水環(huán)境進行修復是我國迫切的需要。⑴污染水體的環(huán)境修復在水環(huán)境修復領域，所修復的水體對象是環(huán)境的一部分，不可能建造能將整個修復對象包容進去的處理系統(tǒng)。如果采用傳統(tǒng)治理凈化技術，即使對于局部小系統(tǒng)的修復，其運行費用也將是天文數字。在水環(huán)境修復的過程中，需要保護周圍環(huán)境。水環(huán)境修復比傳統(tǒng)環(huán)境工程需要的專業(yè)面更廣，包括環(huán)境工程、土木工程、生態(tài)工程、化學、生物學、毒理學、地理信息和分析監(jiān)測等，需要將環(huán)境因素融入技術中。⑵污染土壤的環(huán)境修復我國的地下水和土壤污染相當嚴重，主要污染物是重金屬離子和有毒有害有機物。據調查，農村土地的土壤和地下水污染土壤是由粗放式農業(yè)耕作和鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)造成的。

發(fā)達國家已經投人大量資金對受污染環(huán)境進行修復。相關的修復技術在國外也得到了迅速開發(fā)。修復技術基本上分為兩類：物理化學類型和生物學類型。物理化學修復技術包括隔離、泵抽取和地上處理、土壤清洗、萃取、固化和穩(wěn)定化等；生物修復技術包括地上生物處理和地下現場生物修復等。⑵污染土壤的環(huán)境修復

物理化學類型的修復技術一般是將受污染的土壤或地下水移走，再進行適當的處理和處置。這類技術能夠徹底清除土壤和地下水中的污染，其缺點是嚴重影響土壤的結構和地下水所處的生態(tài)環(huán)境，而且成本非常高。相比較而言，現場生物修復技術不會破壞生態(tài)環(huán)境，但其修復過程非常緩慢、效率低，不能滿足快速修復的需要，尤其是在較密實的土壤中，修復所需要的活性微生物、輔助藥劑等很難輸送至受污染的區(qū)域。⑶固體廢棄物污染修復（礦山污染環(huán)境修復為例）靠開發(fā)礦產、森林等自然資源來達到急速發(fā)展經濟，對環(huán)境造成了很大的破壞，釀造了巨大的環(huán)境災害(特別是人為的地質災害)。我國因采煤對農田的破壞亟為嚴重，幾百萬畝良田成為絕產或半絕產的廢棄地。如何使面積如此廣闊的廢棄地再現生機。使它成為可耕、可林、可漁的園地，這就是礦山環(huán)境修復工程中一門新的學科——恢復生態(tài)學的任務。在應用這一技術前，首先要在當地進行詳細的野外調查，尋找先鋒種群，確定先鋒種群的組合，并進行優(yōu)化篩選，然后確定種植的種類，進行全區(qū)域播種或種植，使這些先鋒植被迅速地覆蓋煤矸石山及其他一些難以復墾的廢棄地，以期達到迅速修復環(huán)境的目的。環(huán)境修復概念1.3.1環(huán)境修復的對象和任務1.3.2環(huán)境修復的產生與發(fā)展1.3.4環(huán)境修復類型1.3.31.3環(huán)境修復1）依照環(huán)境修復的對象分：1.3.3環(huán)境修復的類型2）按照環(huán)境修復的方法來分類：物理方法化學方法生物方法其中生物修復方法已成為環(huán)境保護技術的重要組成部分。1.3.3環(huán)境修復的類型環(huán)境修復技術指人類修復環(huán)境時所采用的手段。環(huán)境修復的對象是自然界，相應的技術作用對象也是自然界。技術的基本作用在于改變自然界的運動形式和狀態(tài)，由此形成了工程技術、物理技術、化學技術與生物技術等四類基本技術。環(huán)境修復技術工程技術(engineeringtechnology)是指廣義的機械技術，是一個人工的機械自然過程，被用來改變自然界的機械運動狀態(tài)和自然物的形態(tài)；物理技術(physicaltechnology)，是一個人工的物理自然過程，被用來改變自然物的物理性質；化學技術(chemicaltechnology)是一個人工的化學自然過程，被用來改變自然界物質的化學組成；生物技術(biotechnology)是一個人工的生命運動過程，被用來改變生命體的運動狀態(tài)與性質。環(huán)境修復概念1.3.1環(huán)境修復的對象和任務1.3.2環(huán)境修復的產生與發(fā)展1.3.4環(huán)境修復類型1.3.31.3環(huán)境修復1.3.4環(huán)境修復的產生與發(fā)展工業(yè)革命極大地改變了人類社會文明發(fā)展的進程，使人們在享受工業(yè)文明創(chuàng)造的豐碩果實的同時，也遭受了隨之而來的環(huán)境污染和生態(tài)破壞的危害。盡管環(huán)境污染日益加劇，污染狀態(tài)更加復雜，但人們對環(huán)境質量的要求卻越來越高。