第五章土壤污染修复技术

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1、第五章土壤污染修复技术土壤污染修复技术第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术1 . 工程措施工程措施2 . 生物修复技术生物修复技术3 . 农业措施农业措施4 . 改良剂实施改良剂实施第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术 工程措施是指用物理工程措施是指用物理(机械机械)、物理、物理化学原理治理污染土壤，且工程量比较化学原理治理污染土壤，且工程量比较大的一类方法。大的一类方法。第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术 1.1 客土、换土、去表土、翻土客土、换土、去表土、翻土 客土法客土法就是向污染土壤加入大量的干净就是向污染土壤加入大量的干净土壤，覆盖在表层或混匀，使污染

2、物浓度降土壤，覆盖在表层或混匀，使污染物浓度降低到临界危害浓度以下或减少污染物与植物低到临界危害浓度以下或减少污染物与植物根系的接触，从而达成减轻危害的目的。根系的接触，从而达成减轻危害的目的。第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术 1.1 客土、换土、去表土、翻土客土、换土、去表土、翻土 换土法换土法就是把污染土壤取走，换入新的干净的土就是把污染土壤取走，换入新的干净的土壤。该方法对小面积严重污染且污染物具放射性或壤。该方法对小面积严重污染且污染物具放射性或易扩散难分解的土壤是必需的，以防止扩大污染范易扩散难分解的土壤是必需的，以防止扩大污染范围，危害人畜健康。对换出的土壤应妥善处理

3、，以围，危害人畜健康。对换出的土壤应妥善处理，以防止二次污染。防止二次污染。第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术 1.1 客土、换土、去表土、翻土客土、换土、去表土、翻土 去表土法去表土法 就是去除表层土壤。就是去除表层土壤。1530cm可使米可使米镉下降镉下降50左右。左右。 翻土法翻土法就是深翻土壤，使聚积在表层的污染物分就是深翻土壤，使聚积在表层的污染物分散到更深的层次，达到稀释的目的。该法适用于土散到更深的层次，达到稀释的目的。该法适用于土层较深厚的土壤，且要配合增加施肥量，以弥补耕层较深厚的土壤，且要配合增加施肥量，以弥补耕层养分的减少。层养分的减少。第五章第五章 土壤污染

4、修复技术土壤污染修复技术 1.1 客土、换土、去表土、翻土客土、换土、去表土、翻土 该法的特点：该法的特点： 治理效果显著，不受土壤条件限制。但需治理效果显著，不受土壤条件限制。但需大量人力、物力，投资大，且肥力会有所降大量人力、物力，投资大，且肥力会有所降低，应多施肥料以补充肥力。低，应多施肥料以补充肥力。第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术 1.2隔离法隔离法 隔离法就是用各种防渗材料，如水泥、粘土、石板、隔离法就是用各种防渗材料，如水泥、粘土、石板、塑料板等，把污染土壤就地与未污染土壤或水体分开，以塑料板等，把污染土壤就地与未污染土壤或水体分开，以减少或阻止污染物扩散到其它土壤

5、或水体的做法。减少或阻止污染物扩散到其它土壤或水体的做法。 该法应用于污染严重、易于扩散且污染物又可在一段该法应用于污染严重、易于扩散且污染物又可在一段时间后分解的情况下，如较大规模事故性农药污染的土壤。时间后分解的情况下，如较大规模事故性农药污染的土壤。第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术 1.3 清洗法清洗法 清洗法就是用清水或含有能增加重金属水溶清洗法就是用清水或含有能增加重金属水溶性的某些化学物质的水把污染物冲至根外层，再性的某些化学物质的水把污染物冲至根外层，再用含有一定配位体的化合物或阴离子与重金属形用含有一定配位体的化合物或阴离子与重金属形成较稳定的络合物或生成沉淀，以

6、防止污染地下成较稳定的络合物或生成沉淀，以防止污染地下水。水。第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术 1.3 清洗法清洗法 EDTA可提高金属离子的移动性，使之从表层淋洗到下层。日本可提高金属离子的移动性，使之从表层淋洗到下层。日本用稀盐酸或用稀盐酸或EDTA淹水清洗土壤重金属效果较好。淹水清洗土壤重金属效果较好。 将将EDTA(30kga)撤在稻田或旱地撤在稻田或旱地(土壤含镉分别为土壤含镉分别为10.4，27.9mgkg)，淹水或小雨淋，淹水或小雨淋洗，清洗洗，清洗12次，水量以能达到根层以外而未到达地下水为宜。试验次，水量以能达到根层以外而未到达地下水为宜。试验表明，清洗一次可使

7、耕层土壤镉降低表明，清洗一次可使耕层土壤镉降低50，二次使米镉减少，二次使米镉减少81，Fe、Zn效果最好，效果最好，Mn、Ni效果较差，而先用氯化物效果较差，而先用氯化物(Ni用硫破盐用硫破盐)，后用，后用EDTA淋洗效果更好。淋洗效果更好。第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术 1.3 清洗法清洗法 清洗法对于烃、硝破盐等污染，较经济。清洗法对于烃、硝破盐等污染，较经济。该法较适合于轻质土壤，该法较适合于轻质土壤， 如砂土、砂壤土等，如砂土、砂壤土等， 对重污染效果较好，但易造成地下水污染及土壤对重污染效果较好，但易造成地下水污染及土壤养分流失，土壤变性。养分流失，土壤变性。第五章

8、第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术 1.4 热处理热处理 热处理就是把已经隔离成末隔离的污染土壤加热，使污热处理就是把已经隔离成末隔离的污染土壤加热，使污染物产生热分解的方法。该法多用于能够热分解的有机污染物产生热分解的方法。该法多用于能够热分解的有机污染，如石油污染。产生热的方法有多种，主要从经济实用染，如石油污染。产生热的方法有多种，主要从经济实用方面考虑，例如红外线辐射，微波和射频方式加热，管道方面考虑，例如红外线辐射，微波和射频方式加热，管道输入水蒸汽，或打井通气使污染物挥发去除。输入水蒸汽，或打井通气使污染物挥发去除。第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术 1.5 电化

9、法电化法 近年来国外采用电化学方法净化土壤中的重金属及部分有机污染近年来国外采用电化学方法净化土壤中的重金属及部分有机污染物，该类方法特别适用于其他方法难以处理的透水性差的粘土类土壤。物，该类方法特别适用于其他方法难以处理的透水性差的粘土类土壤。 美国路易斯安那州立大学研制出的方法是：在水饱和的土壤中插美国路易斯安那州立大学研制出的方法是：在水饱和的土壤中插入入些电极些电极(最好用石墨电极，电极间距和深度根据需要而定最好用石墨电极，电极间距和深度根据需要而定)，通过，通过低强度宜流电低强度宜流电(15mA)。通电后，阴极附近产生的。通电后，阴极附近产生的H+便向土壤毛孔移便向土壤毛孔移动，并把

10、污染物释放到毛管溶液中。水溶液以电渗透的方式移到阳极动，并把污染物释放到毛管溶液中。水溶液以电渗透的方式移到阳极附近，并被吸到土壤表层，再清除。附近，并被吸到土壤表层，再清除。第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术 小结小结 工程措施治理效果最为彻底，稳定，是一种治本措施，工程措施治理效果最为彻底，稳定，是一种治本措施，适用于大多数污染物和土壤条件。但投资大，易引起土壤适用于大多数污染物和土壤条件。但投资大，易引起土壤肥力减弱，适于小面积的重度污染区。肥力减弱，适于小面积的重度污染区。 近年来，把其它工业领域，特别是污水、大气污染治近年来，把其它工业领域，特别是污水、大气污染治理技术引

11、入土壤污染治理过程中，为土壤污染治理研究开理技术引入土壤污染治理过程中，为土壤污染治理研究开辟了新途径，如磁分离技术、阴阳离子膜代换法等。虽然辟了新途径，如磁分离技术、阴阳离子膜代换法等。虽然多还处于试验探索阶段，但积极吸收、转化新技术、新材多还处于试验探索阶段，但积极吸收、转化新技术、新材料，在保证治理效果的基础上，降低治理成本，提高工程料，在保证治理效果的基础上，降低治理成本，提高工程实用性，有着重要的实际意义。实用性，有着重要的实际意义。 第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术 生物措施是利用某些特定的动、植物和生物措施是利用某些特定的动、植物和微生物较快地吸走或降解土壤中的污染

12、物质，微生物较快地吸走或降解土壤中的污染物质，而达到净化土壤的目的。而达到净化土壤的目的。 生物修复生物修复(Bioremediation)(Bioremediation)是指利用是指利用生物的生命代谢活动减少土壤环境中有生物的生命代谢活动减少土壤环境中有毒有害物的浓度或使其完全无害化，从毒有害物的浓度或使其完全无害化，从而使污染了的土壤环境能够部分地或完而使污染了的土壤环境能够部分地或完全地恢复到原初状态的过程。全地恢复到原初状态的过程。2.1 2.1 生物修复的概念生物修复的概念相同的表达有相同的表达有生物恢复生物恢复(Biorestoration)(Biorestoration)生物清除

13、生物清除(Bioelimination)(Bioelimination)生物再生生物再生(Bioreclamation)(Bioreclamation)。相近的概念是相近的概念是生物净化生物净化(biopurification) (biopurification) 第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术2.1 2.1 生物修复的概念生物修复的概念根据生物类型根据生物类型动物修复动物修复植物修复植物修复微生物修复微生物修复植物植物微生物联合修复微生物联合修复 2.2 2.2 生物修复的类型生物修复的类型 根据修复的位置根据修复的位置 原原位位修修复复技技术术( (In-Situ)In-S

14、itu) 原原位位修修复复是是指指不不移移动动受受污污染染土土壤壤，通通过过直直接接加加营营养养物物、供供氧氧或或使使受受污污染染地地下下水水与与降降解菌充分接触，加快污染物分解的技术。解菌充分接触，加快污染物分解的技术。 美美国国犹犹他他州州针针对对航航空空发发动动机机油油污污染染的的土土壤壤，采采用用原原位位生生物物降降解解，在在污污染染区区打打竖竖井井，通通过过竖竖井井抽抽风风，经经过过1313个个月月后土壤中平均油含量由后土壤中平均油含量由410mg/kg410mg/kg降至降至38mg/kg38mg/kg。 2.2 2.2 生物修复的类型生物修复的类型 根据修复的位置根据修复的位置

15、异异位位修修复复技技术术( (EX-SituEX-Situ) ) 异异位位修修复复是是指指将将受受污污染染土土壤壤、沉沉积积物物移移离离原原地地，集集中中起起来来进进行行生生物物降降解。解。 主主要要方方法法包包括括土土地地耕耕作作法法(land (land farming)farming)、堆堆 肥肥 法法 (Composting)(Composting)、 生生 物物 浆浆 床床 反反 应应 法法(Bioslurry treatment)(Bioslurry treatment)和厌氧处理法。和厌氧处理法。 2.2 2.2 生物修复的类型生物修复的类型 现场处理现场处理(on-situ)(

16、on-situ)现场现场修复技术修复技术 在原地翻动土壤使之与降解菌接种物、营养在原地翻动土壤使之与降解菌接种物、营养物及支撑材料混合。物及支撑材料混合。2.2 2.2 生物修复的类型生物修复的类型 第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术 利用某些特定的动物吸走或降解土壤中利用某些特定的动物吸走或降解土壤中的污染物质，而达到净化土壤的技术。的污染物质，而达到净化土壤的技术。 蚯蚓及某些鼠类能降解土壤中的一些农蚯蚓及某些鼠类能降解土壤中的一些农药，吸走土壤或污泥中的重金属。药，吸走土壤或污泥中的重金属。第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术 利用某些特定的植物吸走或降解土壤中的污

17、染物质，利用某些特定的植物吸走或降解土壤中的污染物质，而达到净化土壤的技术。而达到净化土壤的技术。 一些野生植物能吸收累积大量的重金属，通过人工栽一些野生植物能吸收累积大量的重金属，通过人工栽培可用于重金属污染土壤的治理。培可用于重金属污染土壤的治理。 比如，比如， 羊齿类铁角蕨属植物及富镉苋科植物等，对土羊齿类铁角蕨属植物及富镉苋科植物等，对土壤镉的吸收能力根强，香蒲植物对铅锌具有强的忍耐和吸壤镉的吸收能力根强，香蒲植物对铅锌具有强的忍耐和吸收能力，可以用于净化铅锌矿废水污染的土壤。收能力，可以用于净化铅锌矿废水污染的土壤。 利利用用特特殊殊植植物物治治理理是是利利用用有有些些植植物物能能忍

18、忍耐耐( (基基因因突突变变而而产产生生的的植植物物特特定定的的生生理理机机制制) )和和超超量量累累积积某某种种或或某某些些重重金金属属的的特特性性来来清清除除污污染染土土壤壤中中的的污污染染物物（重重金金属属），另另一一个个方方面面是是利利用用植植物物及及其其共共存存微微生生物物体体系系来来共共同同清清除除环环境境中中污污染染物物的的环环境治理技术，具体如图所示。境治理技术，具体如图所示。 第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术 植植物物修修复复是是一一种种很很有有希希望望的的、可可有有效效和和廉廉价价处处理理某某些些有有害害物物质质( (特特别别是是重重金金属属) )的的新新方方

19、法法，在在美美国国等等发发达达国国家家己己开开展展了了大规模的实验，并被证明是有效的。大规模的实验，并被证明是有效的。 目目前前已已发发现现400400多多种种植植物物能能够够超超积积累累各各种种重重金金属属，如如茵茵草草科科的的九九节节本本属属(Psychoha (Psychoha dourrei)dourrei)有有明明显显超超积积累累作作用用，其其地地上上部部分分的的NiNi含含量量可可达达47500mg/kg47500mg/kg，山山龙龙眼眼科科的的粗粗脉脉叶叶澳澳洲洲坚坚果果(Macadamia (Macadamia neurophylla)neurophylla)对对MnMn有有明

20、明显显累累积积作作用用，其其地地上上部部分分的的MnMn含含量量达达51800mg/kg51800mg/kg。还还有有一一些些超超积积累累植植物物能能同同时时积积累多种重金属。累多种重金属。 第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术植植物物提提取取技技术术(Phytoextraction)(Phytoextraction)：种种植植对对重重金金属属富富集集能能力力较较高高的的植植物物通通过过吸吸收收和和转转运运过过程程，将将重重金金属富集在可收割的部位。属富集在可收割的部位。 植植物物转转化化技技术术(Phytotransformation)(Phytotransformation)：在

21、在植植物物的的根根部部成成其其他他部部位位通通过过新新陈陈代代谢谢作作用用将将重重金金属属转转化化为为无无害害形形态态；如如高高效效率率铁铁离离子子植植物物拟拟南南芥芥利利用用还还原原机机理理从从土土壤壤中中抽抽提提铁铁，在在根根的的表表面面，Fe(III)Fe(III)被被螯合物还原酶还原为少毒的亚离子铁螯合物还原酶还原为少毒的亚离子铁Fe(II) Fe(II) 。第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术 植植物物挥挥发发技技术术(Phytovo1atilization)(Phytovo1atilization)：利利用用一一些些植植物物的的生生理理活活动动来来促促使使重重金金属属转转

22、变变为为可可挥挥发发的的形形态态，继继而而从从土土壤壤和和植植物物表表面面逸逸出出。Ruch Ruch CLCL等等研研究究表表明明，将将来来源源于于细细菌菌中中的的汞汞抗抗性性基基因因转转入入到到植植物物，可可以以使使其其具具有有在在通通常常生生物物中中毒毒的的汞汞浓浓度度条条件件下下生生长长的的能能力力，而而且且还还能能将将土土壤壤中中吸吸收收的的汞汞还还原原成成挥挥发发性性的的单单质质汞汞。许许多多植植物物可可以以从从污污染染土土壤壤中中吸吸收收硒硒，并并将将其其转转化化为为可可挥挥发发态态的的二二甲甲基基硒硒，从从而而降降低低了了硒硒对对土土壤壤生生态态系系统的毒性。统的毒性。 第五章

23、第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术植植物物固固定定技技术术(Phytostabilization)(Phytostabilization)：利利用用植植物物活活动动来来降降低低重重金金属属的的活活动动性性，使使其其不不能能为为生生物物所所利利用用，如如植植物物枝枝叶叶分分解解物物、根根系系分分泌泌物物对对重重金金属属的的固固定定作作用用、腐腐殖殖质质对对金金属属离离子子的的整整合合作作用用等等过过程程；如如增增施施有有机机肥肥可可以以固固定定土土壤壤中中多多种种重重金金属属以以降降低低其其污污染。染。 第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术植植物物促促进进技技术术(Phytost

24、imulation)(Phytostimulation)：植植物物本本身身不不能能吸吸收收重重金金属属，但但植植物物的的根根系系分分泌泌物物如如氨氨基基酸酸、糖糖、酶酶等等物物质质可可促促进进根根系系周周围围的的土土壤壤的的微微生生物物的的活活性性和和生生化化反反应应，有有利利于于重重金金属属的的释释放放和和微微生生物物的的吸吸收。收。 第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术1.1.寻找更多能降解污染物的植物种类。寻找更多能降解污染物的植物种类。2.2.优优化化植植物物修修复复方方法法的的过过程程。比比如如优优质质植植物物种种类的筛选和转基因技术研究。类的筛选和转基因技术研究。3.3.

25、深深入入研研究究植植物物根根系系区区域域对对修修复复作作用用影影响响的的机机理。理。 植物修复技术研究前沿领域：植物修复技术研究前沿领域： 第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术 微微生生物物修修复复技技术术是是在在人人为为优优化化的的条条件件下下，利利用用自自然然环环境境中中生生息息的的微微生生物物或或人人为为投投加加特特效效微微生生物物的的生生命命代代谢谢活活动动，来来分分解解土土壤壤中中的的污污染染物物，以以修修复复受污染的环境。受污染的环境。 2.5.12.5.1概述概述 第五章第五章 土壤污染修土壤污染修复技术复技术第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术l形状多为棒状

26、或杆状第五章第五章 土壤污土壤污染修复技术染修复技术l酵母菌l蘑菇l霉菌l菌根 微微生生物物对对物物质质进进行行各各种种转转化化作作用用的的生生理理学学基基础础是是其其新新陈陈代代 谢谢 活活 动动 ， 即即 分分 解解 代代 谢谢 (Catabolism)(Catabolism)和和 合合 成成 代代 谢谢(Anablism)(Anablism)。在在新新陈陈代代谢谢过过程程中中，微微生生物物使使各各种种物物质质经经历历了了种种种种复复杂杂的的转转化化。对对于于土土壤壤中中农农药药残残留留的的代代谢谢，土土著土壤著土壤微微生生物物群群系系起起着着很很重重要要的的作作用用。农农药药可可以以在在

27、土土壤壤微微生生物物的的作作用用下下直直接接分分解解或或通通过过共共代代谢谢作作用用分分解解为为低低毒毒或或无无毒毒代代谢谢产产物物，也也可可以以是是微微生生物物分分泌泌的的酶酶系系( (胞胞内内酶酶和胞外酶和胞外酶) )对农药的代谢作用等。对农药的代谢作用等。 2.5.12.5.1概述概述 第五章第五章 土壤污染修土壤污染修复技术复技术 为为了了强强化化对对某某种种特特定定农农药药的的降降解解作作用用，运运用用分分子子生生物物学学、遗遗传传学学和和基基因因工工程程等等新新理理论论、新新技技术术分分离离和和选选育育高高效效降降解解菌菌种种及及酶酶系系，并并增增强强它它们们对对污污染染物物的的降

28、降解解能能力力，是是提提高高土土壤壤微微生生物物修修复复效效果果的的研究热点。研究热点。 2.5.12.5.1概述概述 第五章第五章 土壤污染修土壤污染修复技术复技术 微微生生物物的的修修复复技技术术还还包包括括微微生生物物植植物物系系统统的的联联合合修修复复技技术术。如如前前所所述述，高高等等植植物物可可提提供供微微生生物物生生长长的的碳碳源源和和能能源源，根根系系周周围围微微生生物物数数量量多多，活活性强，对污染农药的降解活性更强。性强，对污染农药的降解活性更强。2.5.12.5.1概述概述 第五章第五章 土壤污染修土壤污染修复技术复技术 影影响响农农药药污污染染土土壤壤生生物物修修复复技

29、技术术的的因因子子很很多多，主主要要取取决决于于污污染染物物自自身身特特性性、土土壤壤微微生生物物生生态态结结构构以及土壤中的环境因子等。以及土壤中的环境因子等。 2.5.22.5.2微生物修复的影响因子微生物修复的影响因子 第五章第五章 土壤污染土壤污染修复技术修复技术 污污染染物物结结构构不不同同、理理化化性性质质不不同同，其其生生物物可可降降解解性性也也不不同同。研研究究表表明明，微微生生物物对对烷烷烃烃的的氧氧化化是是从从低低碳碳到到高高碳碳，从从烷烷烃烃到到芳芳烃烃逐逐级级进进行行的的，有有机机氯氯在在环环境境中中稳稳定定，不不易易被被微微生生物物分分解解，是是由由于于其其结结构构中

30、中含含有有氯氯原原子子，且且氯氯原原子子数数越越多多，微微生生物物的的可可降降解解性性越越差差。低低水水溶溶性性物物质质形形成成独独立立的的非非水水相相，极极易易吸吸附附到到土土壤壤固固相相中中，降降低低了了其其生生物物可可利利用用性性。利利用用表表面面活活性性剂剂来来提提高高污污染染物物的的生生物物可可利利用用性性，已已被被广广泛泛研研究究。污污染染物物在在土土壤壤中中的的分分布布特特性性和和初初始始浓浓度度等等因素均影响其生物降解性。因素均影响其生物降解性。 2.5.22.5.2微生物修复的影响因子微生物修复的影响因子 第五章第五章 土壤污染土壤污染修复技术修复技术 微微生生物物的的种种类

31、类、数数量量、活活性性对对于于农农药药的的代代谢谢至至关关重重要要，降降解解农农药药的的微微生生物物一一般般对对农农药药有有一一定定的的适适应应期期，产产生生诱诱导导酶酶( (或或降降解解质质粒粒) )，进进而而形形成成降降解解功功能能，利利用用该该农农药药为为碳碳源源和和能能源源进进行行生生长长繁繁殖殖，形形成成新新的的生生态态结结构构。为为缩缩短短驯驯化化期期和和提提高高降降解解率率，在在微微生生物物修修复复技技术术中中所所用用的的微微生生物物一一般般从从连连续续施施用该农药的污染场地自身分离出来。用该农药的污染场地自身分离出来。 2.5.22.5.2微生物修复的影响因子微生物修复的影响因

32、子 第五章第五章 土壤污染土壤污染修复技术修复技术 GrosserGrosser研研究究用用经经过过培培养养并并重重复复使使用用的的土土壤壤进进行行生生物物降降解解时时，污污染染物物降降解解速速度度最最快快。除除草草剂剂阿阿特特拉拉津津(Atrazine)(Atrazine)在在土土壤壤中中的的矿矿化化作作用用主主要要由由微微生生物物完完成成，但但在在没没有有施施用用过过阿阿特特拉拉津津的的土土壤壤中中降降解解进进行行得得十十分分缓缓慢慢。生生物物工工程程菌菌应应用用的的研研究究也也有有报报道道，这这些些施施用用的的微微生生物物能能较较快快地地降降解解土土壤壤中中的的农农药药污污染染，但但对对

33、于于它它们们在在环环境境中中的的归归宿宿及及其其对对环境的其他影响还不是很明确，应严格控制使用状态。环境的其他影响还不是很明确，应严格控制使用状态。 2.5.22.5.2微生物修复的影响因子微生物修复的影响因子 第五章第五章 土壤污染土壤污染修复技术修复技术 影影响响微微生生物物修修复复的的环环境境条条件件包包括括土土壤壤水水分分、pHpH、有有机机质质含含量量、质质地地、孔孔隙隙度度、氧氧化化还还原原电电位位、可可溶溶性性氧氧等等因因素素。选选择择最最佳佳环环境境条条件件是是决决定定微微生生物物修修复复技技术术的的重重要要部部分分，也也是是人人们们在在农农药药污污染染土土壤壤微微生生物物修修

34、复复研研究究中中必必须须解解决决的的关关键键问问题题。在在现现场场治治理理中中，影影响响微微生生物物活活性性的的诸诸多多因因子子往往往往较较难难控控制，生物活性因此难以达到最大值。制，生物活性因此难以达到最大值。 2.5.22.5.2微生物修复的影响因子微生物修复的影响因子 第五章第五章 土壤污染土壤污染修复技术修复技术 制制约约生生物物降降解解性性的的主主要要限限制制因因子子为为电电子子受受体体和和营营养养，如如氮氮和和磷磷。常常用用的的补补充充供供氧氧方方法法有有：土土壤壤耕耕耘耘、直直接接充充氧氧或或注注入入H H2 2O O2 2以以释释放放游游离离氧氧，作作为为土土壤壤中中微微生生物

35、物氧氧化化的的电电子子受受体体。但但H H2 2O O2 2对对那那些些不不具具有有H H2 2O O2 2酶酶的的微微生生物物来来讲讲，具具有有毒毒害害作作用用，如如果果将将H H2 2O O2 2作作为为氧氧源源，应应测测试试具具有有生生物物降降解解能能力力的的微微生生物物种种群群的的H H2 2O O2 2酶酶活活性性。在在缺缺氧氧的的条条件件下下，可可以以投投加加硝硝酸酸盐盐和和碳碳酸酸盐盐作作为为替替代代的的电电子子受受体体，比比氧氧更更有有效效地地提提高高降降解解菌菌的的生生物物活活性性。也也有有研研究究者者用用一一种种缓缓释释胶胶囊囊固固体体产产氧氧剂剂来来提提供供游游离离氧氧，

36、使使微微生生物物的的数数量量和和活活性性均均有有很很大大增强。增强。2.5.22.5.2微生物修复的影响因子微生物修复的影响因子 第五章第五章 土壤污染土壤污染修复技术修复技术 原原位位生生物物修修复复技技术术是是污污染染土土壤壤不不经经搅搅动动或或移移动动，在在原原位位和和易易残残留留部部位位进进行行的的处处理理方方法法，包包括括以以下下六种方法。六种方法。 2.5.3 2.5.3原位原位(In-Situ)(In-Situ)微生物修复技术微生物修复技术 第五章第五章 土壤污染土壤污染修复技术修复技术 (1)(1)投投菌菌法法(Bioaugmentation)(Bioaugmentation)

37、：直直接接向向遭遭受受污污染染的的土土壤壤接接入入外外源源的的污污染染物物降降解解菌菌，同同时时提提供供这这些些微微生生物物生生长长所所需需的的营营养养，包包括括常常量量营营养养元元素素和和微微量量营营养养元元素素。常常量量营营养养元元素素包包括括氮氮、磷磷、硫硫、钾钾、钙钙、镁镁、铁铁、锰锰等等，其其中中氮氮和和磷磷是是土土壤壤生生物物治治理理系系统统中中最最主主要要的的营营养养元元素素，微微生生物物生生长长所所需需的的碳碳、氮氮、磷磷质质量量比比大大约约为为120120：1010：1 1。ScilianoSciliano等等投投加加假假单单胞胞菌菌菌菌株株R75R75和和CB35CB35，

38、可可大大大大提提高高土土壤中壤中2-2-氯苯酸的降解速度。苯酸的降解速度。 2.5.3 2.5.3原位原位(In-Situ)(In-Situ)微生物修复技术微生物修复技术 第五章第五章 土壤污染土壤污染修复技术修复技术 (2)(2)生生物物培培养养法法(Bioculture)(Bioculture)：定定期期向向受受污污染染土土壤壤中中加加入入营营养养和和氧氧或或H H2 2O O2 2作作为为微微生生物物氧氧化化的的电电子子受受体体，以以满满足足污污染染环环境境中中已已经经存存在在的的降降解解菌菌的的需需要要，提提高高土土著著微微生生物物的的代代谢谢活活性性，将将污污染染物物彻彻底底地地矿矿

39、化化为为COCO2 2和和H H2 2O O。研研究究认认为为，通通过过提提高高受受污污染染土土壤壤中中土土著著微微生生物物的的活活力力比比采采用用外外源源微微生生物物的的方方法法更更可可取取，因因为为土土著著微微生生物物已已经经适适应应了了污污染染物物的的存存在在，外外源源微微生生物物不不能能有有效效地地与与土土著著微微生生物物竞竞争争，只只有有在在现现存存微微生生物物不不能能降降解解污污染染物物时时，才才考考虑虑引引入入外外源源微微生生物物。无无论论选选择择何何种种微微生生物物，应应首首先先确确定定有有利利于于污污染染物物降降解茵生长的营养元素的添加率。解茵生长的营养元素的添加率。 2.5

40、.3 2.5.3原位原位(In-Situ)(In-Situ)微生物修复技术微生物修复技术 第五章第五章 土壤污染土壤污染修复技术修复技术 (3)(3)生生物物通通气气法法(Bioventing)(Bioventing)：是是一一种种强强迫迫氧氧化化的的生生物物降降解解方方法法。在在污污染染的的土土壤壤上上打打至至少少两两口口井井，安安装装鼓鼓风风机机和和抽抽真真空空机机，将将空空气气强强排排入入土土壤壤中中，然然后后抽抽出出，土土壤壤中中挥挥发发性性的的有有毒毒有有机机物物也也随随之之去去除除。在在通通人人空空气气时时，加加入入适适量量的的氨氨气气，可可以以为为土土壤壤中中的的降降解解菌菌提提

41、供供氮氮素素营营养养，促促进进微微生生物物降降解解活活力力的的提提高高。生生物物通通气气法法生生物物修修复复系系统统的的主主要要制制约约因因素素是是土土壤壤结结构构，不不合合适适的的土土壤壤结结构构会会使使氧氧气气和和营营养养元元素素在在到到达达污污染染区区域域之之前前就就被被消消耗耗，具具有有多多孔孔结结构构的土壤污染可以采用生物通气法来处理。的土壤污染可以采用生物通气法来处理。 2.5.3 2.5.3原位原位(In-Situ)(In-Situ)微生物修复技术微生物修复技术 第五章第五章 土壤污染土壤污染修复技术修复技术 (4)(4)生生 物物 注注 射射 法法 (Biosparging)(

42、Biosparging)： 亦亦 称称 空空 气气 注注 射射 法法(Airsparging)(Airsparging)，即即将将空空气气加加压压后后注注射射到到污污染染地地下下水水的的下下部部，气气流流可可加加速速地地下下水水和和土土壤壤中中有有机机物物的的挥挥发发和和降降解解。它它是是在在传传统统气气提提技技术术的的基基础础上上加加以以改改进进后后形形成成的的新新技技术术，抽抽提提和和通通气气并并用用，为为微微生生物物的的降降解解作作用用补补充充溶溶解解氧氧，并并通通过过增增加加及及延延长长停停留留时时间间促促进进生生物物降降解解，提提高高修修复复效效率率。当当然然，这这项项技技术术的的使

43、使用用也也受受到到场场地地的的限限制制，受受到到岩岩相相学学和和土土层层学学的的影影响响，一一般般在在处处理理砂砂土土层层土土壤壤污污染染的的效效果果较较好，在处理粘土层的污染物时效果不理想。好，在处理粘土层的污染物时效果不理想。 2.5.3 2.5.3原位原位(In-Situ)(In-Situ)微生物修复技术微生物修复技术 第五章第五章 土壤污染土壤污染修复技术修复技术 (5)(5)农农耕耕法法(Land (Land farming)farming)：对对污污染染土土壤壤进进行行耕耕犁犁处处理理，在在处处理理过过程程中中结结合合施施肥肥、灌灌溉溉等等农农业业措措施施，尽尽可可能能地地为为微微

44、生生物物提提供供一一个个良良好好的的生生存存环环境境，使使其其有有充充分分的的营营养养、适适宜宜的的水水分分和和pHpH值值，从从而而使使微微生生物物的的代代谢谢活活性性增增强强，保保证证污污染染物物的的降降解解在在土土壤壤的的各各个个层层次次上上都都能能发发生生。该该方方法法结结合合农农业业措措施施，经经济济易易行行，对对于于土土壤壤通通透透性性较较差差、土土壤壤污染较轻、污染物较易降解时可以选用。污染较轻、污染物较易降解时可以选用。 。 2.5.3 2.5.3原位原位(In-Situ)(In-Situ)微生物修复技术微生物修复技术 第五章第五章 土壤污染土壤污染修复技术修复技术 (6)(6

45、)有有机机粘粘土土法法：这这是是近近年年发发展展起起来来的的一一种种新新的的原原位位处处理理污污染染地地下下水水和和土土壤壤的的方方法法，是是一一种种化化学学和和生生物物相相结结合合的的方方法法。利利用用人人工工合合成成的的有有机机粘粘土土可可有有效效地地去去除除污污染染物物。带带正正电电荷荷的的有有机机修修饰饰物物、阳阳离离子子表表面面活活性性剂剂通通过过化化学学键键键键合合到到带带负负电电荷荷的的粘粘土土表表面面上上，合合成成有有机机粘粘土土，有有机机粘粘土土可可以以扩扩大大土土壤壤和和含含水水层层的的吸吸附附容容量量，粘粘土土上上的的表表面面活活性性剂剂可可以以将将有有毒毒有有机机物物吸

46、吸附附到到粘粘土土上上富富集集，有有利利于于微微生生物对污染物的原依降解。物对污染物的原依降解。 2.5.3 2.5.3原位原位(In-Situ)(In-Situ)微生物修复技术微生物修复技术 第五章第五章 土壤污染土壤污染修复技术修复技术 (1)(1)预预制制床床法法(Prepared (Prepared bed)bed)：在在不不泄泄漏漏的的平平台台上上，铺铺上上石石子子和和砂砂子子，将将受受到到污污染染的的土土壤壤以以151530cm30cm的的厚厚度度平平铺铺其其上上，并并加加入入营营养养物物和和水水，必必要要时时也也可可加加一一些些表表面面活活性性剂剂，定定期期翻翻动动土土壤壤补补充

47、充氧氧气气，以以满满足足土土壤壤中中微微生生物物生生长长的的需需要要。处处理理过过程程中中流流出出的的渗渗滤滤液液，回回灌灌于于该该土土层层上上，以以便便彻彻底底清清除除污污染染物物。预预制制床床处处理理是是农农耕耕法法的的延延续续，但但它可以使污染物的迁移量减至最低。它可以使污染物的迁移量减至最低。2.5.4 2.5.4 异位微生物修复技术异位微生物修复技术 第五章第五章 土壤污染土壤污染修复技术修复技术 (2)(2)堆堆肥肥式式处处理理(Composting)(Composting)：在在土土壤壤中中直直接接渗渗入入能能提提高高通通气气保保水水能能力力的的支支撑撑材材料料，如如树树枝枝、稻

48、稻草草、粪粪肥肥、泥泥炭炭等等易易堆堆腐腐物物质质，以以提提供供微微生生物物丰丰富富的的营营养养物物质质，并并使使用用机机械械翻翻动动或或压压力力系系统统充充氧氧，同同时时加加石石灰灰来来调调节节最最适适pHpH，使使微微生生物物的的降降解解活活性性大大大大提提高高。经经过过一一段段时时间间的的发发酵酵处处理理，可可以以使使大大部部分分污污染染物物降降解解。经经堆堆肥肥处处理理消消除除污污染染后后的的土土壤壤又又可可返返回回原原地地或或用用于于农农业业生生产产。Lin Lin JianerJianer等等研研究究了了在在堆堆肥肥式式处处理理装装置置中中投投加加菌菌种种和和其其他他营营养养物物质

49、质的的方方法法，将将降降解解菌菌和和菌菌体体所所需需营营养养包包埋埋于于PVAPVA胶胶囊囊中中或或用用聚聚氨氨基基甲甲酸酸乙乙酯酯固固定定，稠稠化化刘刘和和吸吸附附剂剂也也可可同同时时被被包包埋埋或或固固定定。这这些些菌菌体体和和添添加加剂剂掺掺入入所所处处理理的的土土壤壤中中，明明显显提提高高了了微微生生物物的的降解速率。降解速率。2.5.4 2.5.4 异位微生物修复技术异位微生物修复技术 第五章第五章 土壤污染土壤污染修复技术修复技术 (3)(3)生生物物反反应应器器(Bioreactor)(Bioreactor)：生生物物反反应应器器是是一一种种特特殊殊的的反反应应器器，通通常常为为

50、卧卧式式鼓鼓状状、气气提提式式，可可分分批批或或连连续续培培养养，可可建建在在污污染染现现场场或或异异地地处处理理。处处理理时时将将污污染染土土壤壤转转移移至至生生物物反反应应器器中中，加加入入3 39 9倍倍的的水水混混合合使使其其呈呈泥泥浆浆状状，同同时时加加入入营营养养物物质质，并并在在充充氧氧的的条条件件下下剧剧烈烈搅搅拌拌，使使微微生生物物与与底底物物充充分分接接触触，完完成成处处理理过过程程。处处理理后后的的土土壤壤又又可可通通过过渗渗灌灌系系统统回回灌灌到到土土壤壤中中，在在回回灌灌过过程程中中加加入入营营养养和和已已经经驯驯化化的的微微生生物物，并并通通入入氧氧气气，使使土土壤

51、壤中中的的生生物物降降解解过过程程更更快快。生生物物反反应应器器的的降降解解条条件件比比较较容容易易控控制制，可可以以满满足足微微生生物物降降解解所所需需的的最最适适条条件件，获获得得最最佳佳处处理理效效果果。近近年年来来，生生物物反反应应器器的的种种类类得得到到了了较较大大的的发发展展，连连泵泵式式生生物物反反应应器器、连连续续循循环环升升流流床床反反应应器器、泥泥浆浆生生物物反反应应器器等等，在修复污染土壤、地下水方面已初见成效。在修复污染土壤、地下水方面已初见成效。2.5.4 2.5.4 异位微生物修复技术异位微生物修复技术 第五章第五章 土壤污染土壤污染修复技术修复技术1)1)营养物质

52、的添加及量的配比营养物质的添加及量的配比2)2)选择适当的电子受体选择适当的电子受体3)3)同生菌群的强化作用同生菌群的强化作用4)4)基因工程菌基因工程菌(GEM)(GEM)的开发的开发5)5)污染物生物可降解性研究污染物生物可降解性研究6)6)表面活性剂对生物降解的强化作用表面活性剂对生物降解的强化作用 2.5.5 2.5.5 微生物修复技术前沿研究领域微生物修复技术前沿研究领域 第五章第五章 土壤污染土壤污染修复技术修复技术基基 因因 工工 程程 菌菌(genetic (genetic engineering engineering microorganismmicroorganism，

53、 GEM)GEM) A.MA.MCharkrabartyCharkrabarty经经过过研研究究发发现现：能能降降解解芳芳烃烃、萜萜烃烃、多多环环芳芳烃烃的的细细菌菌的的降降解解基基因因位位于于质质粒粒上上。基基于于这这一一发发现现，他他根根据据质质粒粒容容易易传传递递的的特特性性，利利用用基基因因工工程程的的手手段段将将多多种种质质粒粒嫁嫁接接到到一一种种菌菌体体内内，构构成成一一菌菌多多基基因因, , 即即“超超级级细细菌菌”，其其修修复复方方法法叫叫“超超级级细细菌菌法法”。这这一一新新型型菌菌能能同同时时降降解解四四种种石石油油组组分分，能能把把石石油油中中约约2 23 3的的烃烃类类

54、消消耗耗。它它的的突突出出优优点点是是比比自自然然菌菌降降解解速速度度快快。因因此此，构构建建含含有有目目的的基基因因，具具有有较较强强竞竞争争力力的的基基因因工工程程菌菌(CEM)(CEM)是是现现代代环环境境生生物物技技术术的的主主要要目标之一。目标之一。2.5.5 2.5.5 微生物修复技术前沿研究领域微生物修复技术前沿研究领域 第五章第五章 土壤污染土壤污染修复技术修复技术第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术（1）增施有机肥提高土壤的环境容量）增施有机肥提高土壤的环境容量 施用堆肥、厩肥、植物秸秆等有机肥，增加土施用堆肥、厩肥、植物秸秆等有机肥，增加土壤有机质，可增加土壤胶体

55、对重金属和农药的吸壤有机质，可增加土壤胶体对重金属和农药的吸险能力。有机质又是还原剂，可促进土壤中的镉险能力。有机质又是还原剂，可促进土壤中的镉形成硫化镉沉淀，促进高价铬形成硫化镉沉淀，促进高价铬(Cr6+)变成毒性较低变成毒性较低的低价格的低价格(Cr3+)。施用有机肥，还能促进微生物和。施用有机肥，还能促进微生物和酶系的活性，加速有机污染物的降解。酶系的活性，加速有机污染物的降解。第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术（2）控制土壤水分）控制土壤水分 土壤的还原状况影响到污染物的存在状态，通土壤的还原状况影响到污染物的存在状态，通过控制土壤水分，调节土壤氧化还原状况以及硫过控制土壤

56、水分，调节土壤氧化还原状况以及硫离子含量，可达到降低污染物危害的作用。离子含量，可达到降低污染物危害的作用。 据研究，在水稻抽穗到成熟期，减少落干，保据研究，在水稻抽穗到成熟期，减少落干，保持淹水可明显减少水稻籽实中镉、锌、铜、铅的持淹水可明显减少水稻籽实中镉、锌、铜、铅的含量。含量。第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术（3）选择合适形态的化肥）选择合适形态的化肥 由于不同形态的氮、磷、钾化肥对土壤由于不同形态的氮、磷、钾化肥对土壤理化性质和根际环境具有不同的影响，某些理化性质和根际环境具有不同的影响，某些形态的化肥更有利于降低植物体内污染物的形态的化肥更有利于降低植物体内污染物的浓

57、度。浓度。第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术（4）选种抗污染农作物品种）选种抗污染农作物品种 研究表明，菠菜、研究表明，菠菜、 小麦、小麦、 大豆吸镉大豆吸镉量多，不宜种植，而玉米、水稻较低。在中、量多，不宜种植，而玉米、水稻较低。在中、轻度重金属污染的土壤上，不种叶莱、块根轻度重金属污染的土壤上，不种叶莱、块根类蔬菜而改种瓜果类蔬菜或果树等，能有效类蔬菜而改种瓜果类蔬菜或果树等，能有效地降低农产品的重金属浓度。地降低农产品的重金属浓度。第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术 施用改良剂、抑制剂等的作用是降低土壤污施用改良剂、抑制剂等的作用是降低土壤污染物的溶性、扩散性和生

58、物有效性，而达到净化染物的溶性、扩散性和生物有效性，而达到净化土壤的技术。土壤的技术。第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术 （1）沉淀作用）沉淀作用 在污染土中加入化学物质，使污染物形成沉淀净化土在污染土中加入化学物质，使污染物形成沉淀净化土壤的技术。壤的技术。 在某些重金属污染土中加入石灰性物质，能提高土壤在某些重金属污染土中加入石灰性物质，能提高土壤pH值，使重金属生成氢氧化物沉淀，施加有机物等促还原值，使重金属生成氢氧化物沉淀，施加有机物等促还原物质，降低土壤氧化还原状态，使重金属生成硫化物沉淀。物质，降低土壤氧化还原状态，使重金属生成硫化物沉淀。第五章第五章 土壤污染修复技术

59、土壤污染修复技术 （2）施用抑制或吸附剂）施用抑制或吸附剂 Barbara Gworck用膨润土、合成沸石等硅用膨润土、合成沸石等硅铝酸盐作添加剂钝化土壤中镉等重金属，铝酸盐作添加剂钝化土壤中镉等重金属， 显著降显著降低了受镉污染土壤中作物的镉浓度。低了受镉污染土壤中作物的镉浓度。第五章第五章 土壤污染修复技术土壤污染修复技术 （3）拮抗作用）拮抗作用 通过离子间拮抗作用来降低植物对污染物的通过离子间拮抗作用来降低植物对污染物的吸收在某些情况下也是经济有吸收在某些情况下也是经济有“效的。研究表明，效的。研究表明，Ca2+能减轻水稻、番茄对能减轻水稻、番茄对Cu，Pb，Cd，Zn，Ni等重金属的毒害。等重金属的毒害。谢谢！谢谢！