土壤污染与修复资料

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1、1、水环境污染现状 2、水体修复的概念和原则 3、水体修复的分类 4、水体修复技术 5、水体修复中若干常见问题的探讨 回 顾 下篇：生物修复与生态工程 三、土壤污染与修 复 1 土壤中污染物的来源与危害 2 污染土壤修复的现场调查与评价 3 污染土壤修复的可处理性研究 4 污染土壤典型修复技术及原理 Department of Environmental Science and Engineering 1 1 土壤中污染物的来源与危害土壤中污染物的来源与危害 1.1 土壤污染的定义 1.2 土壤污染的特点 1.3 土壤中污染物的来源 1.4 土壤污染的类型 1.5 土壤污染的危害 Depart

2、ment of Environmental Science and Engineering 1.1 土壤污染的定义 o “绝对性”定义:由人类的活动向土壤添加有害化合 物，此时土壤即受到了污染。这个定义的关键是存 在有可鉴别的人为添加污染物。 o “相对性”定义：以特定的参照数据来加以判断，如 以背景值加两倍标准差为临界值，若超过这一数值 ，即认为该土壤为某元素所污染。 o “综合性”定义：不但要看含量的增加，还要看后果 ，即加入土壤的物质给生态系统造成了危害。 Department of Environmental Science and Engineering 1.1 污染土壤的定义 o

3、三种定义的出发点虽然不同，但有一点是共 同的，即认为土壤中某种成分的含量明显高 于原有含量时即构成了污染。所以，土壤污 染就是指人为因素有意或无意地将对人类或 其他生命体有害的物质施加到土壤中，使其 某种成分的含量明显高于原有含量、并引起 土壤环境质量恶化的现象。 Department of Environmental Science and Engineering 1.2 土壤污染的特点 o （1）隐蔽性或潜伏性:水体和大气的污染比较直观 ，严重时通过人的感官即能发现;而土壤污染则往 往要通过农作物包括粮食、蔬菜、水果或牧草以及 摄食的人或动物的健康状况才能反映出来，从遭受 污染到产生恶果有

4、一个相当长的逐步积累过程，具 有隐蔽性或潜伏性。日本的第二公害病痛痛病 60年代发生于富山县神通川流域，直至70年代才基 本证实是镉污染土壤所生产的“镉米”所致。 Department of Environmental Science and Engineering o （2）不可逆性和长期性: 土壤一旦遭到污染后极难恢 复，重金属元素对土壤的污染是一个不可逆过程，而许 多有机化学物质的污染也需要一个比较长的降解时间， 例如1966年冬至1977年春，沈阳抚顺污水灌区发生的 石油、酚类以及后来张土灌区的镉污染，造成大面积的 土壤毒化、水稻矮化、稻米异味，含镉量超过食品卫生 标准。经过十余年的艰

5、苦努力，包括施用改良剂、深翻 、清灌、客土、选择品种等各种措施，才逐步恢复其部 分生产力，付出了大量的劳力和代价。 1.2 土壤污染的特点 Department of Environmental Science and Engineering o （3）后果的严重性:由于土壤污染的隐蔽性或 潜伏性、以及它的不可逆性或长期性，因而往 往通过食物链危害动物和人体的健康。研究表 明，土壤和粮食的污染与一些地区居民肝肿大 之间有着明显的剂量反应关系，污灌引起的 污染越严重，人群的肝肿大串越高。 Department of Environmental Science and Engineering De

6、partment of Environmental Science and Engineering o 土壤污染源可分为天然污染源和人为污染源。 后者是土壤污染研究和污染土壤修复的主要对 象，而在这些污染源中，化学物质对土壤的污 染是人们最为关注的。 o 污染物进入土壤的途径按照所划分的土壤污染 源可分为污水灌溉、固体废物的利用、农药和 化肥、大气沉降物等。 1.3 土壤中污染物的来源 Department of Environmental Science and Engineering 1.3 土壤中污染物的来源 大气沉降(土壤酸化、多环芳烃和二恶英等) 污水排灌（重金属、多环芳烃等） 化肥

7、农药施用（硝酸盐、PCB、DDT等） 固体废物堆放处置（各种污染物） 工业生产(石油、多环芳烃和重金属污染等) 交通运输（汽油中添加的防爆剂四乙基铅随废气排出污染土 壤 ） 全球物质循环 Department of Environmental Science and Engineering Department of Environmental Science and Engineering o 土壤污染的类型目前并无严格的划分，如从污 染物的属性来考虑，一般可分为有机物污染、 无机物污染、生物污染和放射性物质的污染。 o （1）有机物污染: 石油、有机农药等； o （2）无机物污染：重金属污

8、染等； o （3）生物污染：细菌、真菌等； o （4）放射性污染：放射性核素等。 1.4 土壤污染的类型 Department of Environmental Science and Engineering o （1）影响人体和生物健康: 土壤可以通过食物 链影响人体健康； o （2）影响农产品的产量和质量：植物可从污染 土壤中吸收污染物，从而引起代谢失调，生长 发育受阻或导致遗传变异。 o （3）影响生态系统安全：通过生态系统的能量 流动和物质循环影响整个生态系统。 1.5 土壤污染的危害 Department of Environmental Science and Engineerin

9、g 2 2 污染土壤修复现场的调查与评价污染土壤修复现场的调查与评价 开展生物修复之前需要对修复现场进行调查评价， 确定生物修复的适应性。主要指标包括：污染物的 性质；污染物的浓度和分布；现场的微生物活性； 现场的水力条件；现场的氧化还原电位；土壤和水 的特性；养分的有效性等。现场评估必须回答这些 问题，获得足够的数据，便于工程设计。 Department of Environmental Science and Engineering 2.12.1 现场调查现场调查 （1）污染物的性质； （2）污染物的浓度与分布； （3）地下水的水文概况； （4）地质概况。 了解现场特性的目的一是收集使土壤

10、修复过 程最优化的信息，二是收集控制环境条件使之 维持最佳条件的信息。因此，第一阶段是收集 有关修复原理的数据，第二阶段是收集有关工 程设计和过程控制等数据。 Department of Environmental Science and Engineering 2.22.2 生物过程评价生物过程评价 （1）微生物可利用的碳源和能源； （2）可利用的受体和氧化还原条件； （3）现有的微生物活性和可能的毒性； （4）营养物的有效性； （5）现场环境条件。 Department of Environmental Science and Engineering 2.3 原位修复评价 （1）了解污染物

11、的类型和所在位置； （2）了解亚表层的地质和水文条件； （3）污染区的水文隔离； （4）最低传质可能的位置； （5）设计亚表层注入或抽取的系统； （6）预测化学品注入后的土壤化学反应； （7）建立过程控制的亚表层监测系统。 Department of Environmental Science and Engineering 2.4 过程控制评价 （1）流体的流向； （2）流速； （3）污染物迁移时间； （4）养分迁移； （5）评价含水层导水率变化； （6）确定运行中注入或回收速率。 Department of Environmental Science and Engineering 3 污

12、染土壤修复的可处理性研究 所谓污染土壤修复的可处理性研究，是指在实际工程建设之 前，进行的小试和中试实验研究，通过可处理性研究为土壤 修复工程设计提出标准、费用和运行方案等。目的是节省修 复项目建设工程的投资，一个造价千万美元的土壤修复工程 一般可处理性研究费用为520万美元，可以节省100万美 元的工程建设费用。 Department of Environmental Science and Engineering 准备调查 现场调查 详细调查 分析评价 方法选定 施工管理 计划完成 Department of Environmental Science and Engineering 3.

13、13.1 可处理性研究的目标可处理性研究的目标 （1）评价整个过程的可行性； （2）确定修复可以达到的浓度； （3）确定处理过程的设计标准； （4）估算处理过程的设备和运行费用； （5）决定控制参数和最优化实施的限制条件； （6）评价物料供应处理技术与设备； （7）证实现场运行情况和污染物的最终归趋； （8）评价处理过程中存在的问题； （9）提供修复工程连续运行的最优化方法。 Department of Environmental Science and Engineering 3.23.2 实验设计与实施实验设计与实施 在明确研究目的之前，需要促使可处理性研究开展 的外部因素。这些因素包括：

14、 （1）管理部门的目的； （2）客户的要求； （3）污染物的危害程度； （4）污染地点的敏感性； （5）污染地点的政治敏感性； （6）时间计划的灵活程度； （7）项目预算的灵活程度。 Department of Environmental Science and Engineering 3.23.2 实验设计与实施实验设计与实施 3.2.1 设计的基础 （1）如何完成、量化和记录可处理性研究； （2）确定使用标准方案还是专门方案； （3）确定开展室内研究还是进行室外模拟； （4）确定实验方案和数据分析的质量控制水平 ； （5）确定使用的分析方法。 Department of Environme

15、ntal Science and Engineering 3.23.2 实验设计与实施实验设计与实施 3.2.2 方案制定与实施 可处理性研究分为三个阶段，第一个阶段是修复方法的筛选 ；第二个阶段是修复方法的挑选；第三个阶段是修复方法调 查和可行性研究计划进行（中试）。一个可处理研究计划可 以看作是一套分别进行的单项组合，这些项目是： （1）土著微生物对靶标污染物的降解转化能力； （2）接种微生物的强化降解能力； （3）环境参数的最佳适宜范围； （4）添加基质和电子受体的需求效果； （5）添加基质的充足和缺乏的循环过程； （6）是否需要补充电子供体; Department of Environmental Science and Engineering 3.23.2 实验设计与实施实验设计与实施 （7）修复项目的预期时间; （8）不同条件下污染物的降解速率； （9）处理可达到的水平； （10）土水系统可能发生的反应和阻塞； （11）由于混合、表面活性剂和中间产物的积累而 造成的毒性变化； （12）污染物的挥发程度; （13）不同优化措施下的费用-效益; （14）控制过程的监测频率； （15）运行限制条件。 Department of Environmental Science and Engineering 4 4 污染土壤修复技术及原理污染土壤修复技术及原