土壤污染防治

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1、土壤的基本特征: (1)是三相体系(2)是胶体体系(3)是氧化还原体系(4)是络合螯合体系(5)是生命体系(6)有自净作用(7)一旦污染很难治理土壤污染的方式(1)水体污染型(2)大气污染型 (3)农业污染型(4)固废污染型(5)生物污染型: 土壤环境背景值：土壤在未受人类活动影响时,其中的物质含量及状况.土壤环境容量Q：土壤所能容纳污染物的最大量. Q = 差值容量 + 同化容量 差值容量(g/亩) =(CK-B)150土壤污染的诊断：通过土壤生态系统中最具有代表性的生物指示物,快速而准确地使生态系统受害的现状得到充分反映的工作.土壤重金属污染的特征：1. 主要集中在土壤的表层2. 有可变的

2、价态3. 与土壤微生物存在相互作用4. 具有隐蔽性和永久性土壤重金属污染的防治原则：1. 施加化学沉淀剂：如石灰, Na2S等.2. 改变耕作制度：水田改旱田,或旱田改水田.3. 翻土,客土和换土：仅适合小面积污染土壤4. 生物改良：筛选抗性的高富集系数植物,吸收去除污染重金属.农药对土壤的污染：1.污染的途径：直接施用、已被污染的生物带入、污水带入2. 在土壤中的残留性：半衰期 1年称残留性农药；有机氯农药 有机磷农药土壤农药污染的防治：.减少用量：轮作和间套作；控制覆盖度：选用抗性品种等措施，抑制病虫生长繁殖，减少农药用量.选用高效低毒低残留农药.提倡生物防治：生物农药，性引诱激素雄性不育

3、系，基因工程，天敌人工繁育等.提倡物理防治: 光, 声,味.修复的含义:通过各种技术手段,使污染土壤已丧失的生产功能及其它功能得以恢复.目前在理论和技术上都可行的修复技术有:植物修复、微生物修复(狭义生物修复) 、化学修复、物理修复、综合修复。一、土壤的植物修复 定义：利用植物及其根际微生物体系的吸收挥发,降解等作用来清除环境中污染物的一项新技术.广义指对水,土和气污染的修复,狭义指对土壤污染的修复.通常的植物修复是指利用植物对土壤重金属的去除.1.植物提取修复：利用超富集植物的超量吸收,再将植物收获,如此反复至污染物含量下降到可接受的水平.超富集植物(hyperaccumulation pl

4、ant)是植物修复的主要理论基础,很多科研人员认为:此类植物有液泡区室化和有机酸对重金属的鳌合,起了解毒作用.衡量标准:富集系数大,位移系数大(地上部分含量/地下部分含量)2.植物挥发修复：挥发性污染物植物吸收以气态物质释放入大气3.植物稳定修复：通过植物根系分泌物来积累和沉淀根际圈的污染物,使其失去生物有效性,并防止污染物向下淋移或向周围转移.有上述作用之一的植物称固化植物.4. 植物降解修复：主要针对有机物, 一般有两种形式:吸收降解(矿化,挥发,贮藏,解毒等)根际分泌物降解,这种修复只能对结构简单的有机物适用,有较高的去除率,结构复杂的有机物植物无能为力.5.根际圈生物降解修复：利用根际

5、圈的真菌,细菌等微生物的降解作用达到有机物污染土壤的修复目的.实际上是微生物-植物联合作用，微生物起主要作用. 植物修复的优点：在原位修复和异位修复中,植物修复属于原位修复,其优点有:彻底地解决问题减少扩散，二次污染经济可行（可在大面积的土壤上进行）比较安全。植物修复的技术强化：1. 修复植物的搭配种植,以多种植物同时修复多种污染物.提高效率. 2. 活化重金属,提高土壤溶液中重金属的浓度. （改变土壤还原状态.PH.通气性.添加料)3. 为植物的生长创造良好条件. 4. 缩短修复周期(花期收割,育苗移栽等)植物修复的局限性及问题：1.植物耐受是有限度的.2.超过根际作用范围的土壤污染难以修复

6、.3.修复植物多为野生植物,种子收集困难;修复完成后它们会象杂草般影响作物的生长.4.动物对修复植物的取食有安全问题.5.生物量处理问题尚未解决.6.修复植物生长期一般较长,难以快速修复.7.受季节变化的影响大.二、土壤的微生物修复场地条件：主要是各种运行条件和因子的调控.1. 基本条件：(1). 氧气：有机化合物的降解要在好氧条件下进行；(2).水分与湿度：重要的两个因子.(微生物的生存条件、污染物溶解状态、流动) (3). 营养元素：研究表明: 施加有机或无机肥料可促进微生物降解. （4）.温度：强烈影响因子。温度影响微生物的生长和代谢，不同微生物有其最适宜，最高耐受，最低耐受，致死温度。

7、温度影响污染物的状况，因此，要注意气候季节的影响。不同微生物对温度的要求不同。（5）土壤pH：土壤pH通过影响土壤的营养状况来影响微生物的活性。多数真菌和细菌的最适pH是中性。6）污染物的特征： 这关系到易降解程度，烷烃最易降解，正构烷烃异构烷烃，链烃环烃。（7）微生物接种（生物扩增）：考虑两个问题：a.是否需要接种？b.接种是否成功？以下情况应接种：1.存在土著微生物不易降解的污染物。2.污染物浓度过高或有金属等抑制土著微生物。3.需要对事故性污染现场进行迅速生物修复。4.污染物降解中间产物毒害土著微生物。5.难降解污染物的低浓度现场。筛选和培养接种菌应注意以下几点： 1.接种菌的生态适应性

8、，故接种菌应在现场环境相似的条件下培养。2.接种菌进入土壤后数量会减少，故需给予高接种量，以保证足够的存活率和种群数量但费用相应提高。一般要求达到每克108个。3.对石油烃的微生物降解，土壤状况有影响，但尚未有系统的研究，如质地，化学组成，氧化还原电位，黏土含量等。颗粒和有机质的的影响不容忽视。自然微生物修复的场地条件：虽不需施加任何工程措施，仍需做到：（1）对现场土壤进行调查和分析。（2）对现场有降解作用的微生物做详细的调查（3）通过现场监测，检验自然微生物修复的效率。工程微生物修复的场地条件：工程微生物修复是一种利用现场工程化改造加速污染土壤中微生物活动的修复方法，其战略是分离和控制现场的

9、各个点使成为原位生物反应器。其条件有：（1）进行地下水循环的系统，含有污染物的地段的水力传导率要大于每秒0.0001cm（2）进行气体循环的系统，整体渗透性大于0.000000001cm2 (3) 高浓度有机污染物(石油产品和含氯溶剂)每公斤风干土 小于810g.否则会在亚表层有机液体层,限制液体和气体的通过.微生物修复的主要工艺：原位处理（in situ）：这种工艺常常需要各种工程化措施加以强化，以提高处理的效果。如：泵处理（P/T技术）生物通气（Bioventing）渗滤（Percolation）空气扩散。三种工艺的共同优点：工艺路线和处理过程都较简单。处理费用低。对周围环境影响小，生态风

10、险小。非原位（异位）处理（ex-situ）：土地耕作(Land-farming) ：将污染土以1030厘米的厚度铺于非透性的垫层和沙层土上，淋洒降解菌及营养物，定期翻土充氧，并收集渗漏液回淋，以彻底清除污染物。挖掘堆置：也称处理床（Treatment bed）或预备床（Prepared bed）,就是将污染土运输到事先准备好的工程场地堆放成斜坡，经处理后再运回原地。预备的工程场地可简单可复杂，依经济和处理要求而定。用于土壤污染初期限制污染物扩散和迁移，减少污染范围。但费用高。堆肥修复工艺（ composting bioremediation ）将污染土壤和有机废物混合后堆置，靠堆肥过程中的微生

11、物作用降解土壤中的难以降解的有机污染物。方法有三种：污染土和堆肥原料混合堆置（从无到有）污染土和已堆制过的材料混合堆置（已有）污染土中施用堆肥产品（已有）。生物反应器(Bioreactor)：类似于污水处理，处理后的土壤脱水后再运回原地。产生的水根据水质或直接排放或送入处理厂处理后排放。反应器有两种类型：生物反应器（注意：有机污染物与土壤吸附时，需用易降解的有机溶剂或表面活性剂洗脱下。降解菌形式是生物膜或絮状体，为强化对目标污染物的降解可以外起源投加。）、土壤泥浆反应器（也叫液固接触式（ Liqid Solid Contact LSC ）方法。序批式。第一 单元：将土壤，降解菌 ， 营养物，水

12、表面活性剂等混合，形成土壤固体为20-25 混合相。第二单元：初步处理，完成大部分污染物的生物降解。第三单元：深度处理。）三种生物修复方法的比较:以同一种污染物的污染土壤用三种方法处理,进行比较.生物反应器处理效果最佳,比原位处理高25%以上,速率最快,比原位处理快一倍,比较顺序如下:生物反应器非原位处理原位处理考虑经济,简便等因素,根据不同情况选择不同生物修复的方法.三、土壤的化学修复：利用加入到土壤中的化学修复剂与污染物发生一定的化学反应,使污染物被降解和毒性被降低的修复技术,称化学修复.（化学修复是一种发展较早,相对成熟的方法,用于生物修复的速度,深度和广度不能满足修复的需要时.）化学修

13、复剂:氧化剂,还原剂,沉淀剂，解吸剂,增溶剂等修复剂形态:气体,液体和活性胶体技术要点:将化学修复剂渗透到土壤表层以下.技术手段:井注射(传统),各种创新技术,如土壤深度混合,液压技术等.技术类型:原位化学淋洗、异位化学淋洗、溶剂浸提、化学氧化修复、化学还原和还原脱氯、土壤性能改良修复技术特点:快捷, 积极, 对污染物的类型和浓度不敏感等.原位化学淋洗技术：在过去 25 年中,曾经是美国超基金计划 (1200个危险废物污染点修复工程)实施时,各州立和联邦的环境机构以及私立公司赶兴趣的技术手段之一.技术路线:水力压头推动清洗液溶解污染物抽提清洗液分离污染物及污水处理 循环或排放技术关键：提高土壤

14、中污染物的溶解性和可迁移性是该技术的关键.一般用表面活性剂处理有机污染物.用螯合剂或酸处理重金属.适用范围：(1) 土壤类型:多孔隙,易渗透的土壤. 如沙地，沙砾土壤,冲击土和滨海土等.推荐水传导系数 0.001cm/s的土壤红壤和黄壤等因质地较细,与污染物吸附较强,需多次淋洗. (2) 污染位置:地下水位以上的吸附态污染物. (3) 污染物类型: 最适合用于重金属,易挥发卤代有机物和非卤代有机物污染.低 辛烷/水分配系数的较适合. (4) 淋洗液类型:水、水加添加剂、有机溶剂(不提倡用于原位)淋洗系统：由三部分组成：(1).加液设备:地面实施-用漫灌,沟渠或喷洒等,适合处理深度4米内的污染物

15、.地势平坦,坡度 3%。地下注射-用浸渗沟和浸渗床等,先挖空土再填粗沙砾形成区域,靠压力驱动可使淋洗液纵横向分散。(2) 下层淋出液收集系统：包括抽提井,物理屏障等. 物理屏障用于收集水量过大时(3) 淋出液处理系统：可在原位可运至处理厂.一般原则:易挥发有机物（活性炭柱）、难挥发有机物（活性炭柱,生物处理）、重金属 （化学沉淀,离子交换）异位化学淋洗技术：始于1980年,土地资源珍贵的国家较热衷.主要用于重金属和多环芳烃污染土壤的修复. 溶剂浸提技术：异位技术, 序批式, 处理量可达125 t /d.优点:可处理难以从土壤中除去的污染物，适用于PCBS，PAHS等，不适用于重金属和无机物原位化学氧化修复技术：适用于有机污染物的土壤的修复优点是修复完成后只在原污染区留下水和CO2等无害物质原位化学还原修复技术：适用于地下水的污染治理利用还原剂的注入造成一个还原区，将污染物还原为难溶态，而难以在土壤迁移，同时可使其生物有效性降低土壤性能改良技术：主要适用于重金属。四、土壤污染的物理修复近年来欧美发达国家非常重视，主要包括以下方法：物理分离、蒸汽浸提、固定 / 稳定化修复、玻璃化修复、低温冷冻修复、热力学修复、电动力学修复A 物理分离：是一项无机物污染修复的技术，特别是针对重金属污染，一般作为土壤污染修复的初步处理，难以达到修复要求，其作用有两个：初步分选和减少体积。