1、.,1,1、水環(huán)境污染現(xiàn)狀 2、水體修復(fù)的概念和原則 3、水體修復(fù)的分類 4、水體修復(fù)技術(shù) 5、水體修復(fù)中若干常見(jiàn)問(wèn)題的探討,回 顧,.,2,下篇：生物修復(fù)與生態(tài)工程,三、土壤污染與修復(fù),1 土壤中污染物的來(lái)源與危害 2 污染土壤修復(fù)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與評(píng)價(jià) 3 污染土壤修復(fù)的可處理性研究 4 污染土壤典型修復(fù)技術(shù)及原理,.,3,1 土壤中污染物的來(lái)源與危害,1.1 土壤污染的定義 1.2 土壤污染的特點(diǎn) 1.3 土壤中污染物的來(lái)源 1.4 土壤污染的類型 1.5 土壤污染的危害,.,4,1.1 土壤污染的定義,“絕對(duì)性”定義:由人類的活動(dòng)向土壤添加有害化合物，此時(shí)土壤即受到了污染。這個(gè)定義的關(guān)鍵是存

2、在有可鑒別的人為添加污染物。 “相對(duì)性”定義：以特定的參照數(shù)據(jù)來(lái)加以判斷，如以背景值加兩倍標(biāo)準(zhǔn)差為臨界值，若超過(guò)這一數(shù)值，即認(rèn)為該土壤為某元素所污染。 “綜合性”定義：不但要看含量的增加，還要看后果，即加入土壤的物質(zhì)給生態(tài)系統(tǒng)造成了危害。,.,5,1.1 污染土壤的定義,三種定義的出發(fā)點(diǎn)雖然不同，但有一點(diǎn)是共同的，即認(rèn)為土壤中某種成分的含量明顯高于原有含量時(shí)即構(gòu)成了污染。所以，土壤污染就是指人為因素有意或無(wú)意地將對(duì)人類或其他生命體有害的物質(zhì)施加到土壤中，使其某種成分的含量明顯高于原有含量、并引起土壤環(huán)境質(zhì)量惡化的現(xiàn)象。,.,6,1.2 土壤污染的特點(diǎn),（1）隱蔽性或潛伏性:水體和大氣的污染比較

3、直觀，嚴(yán)重時(shí)通過(guò)人的感官即能發(fā)現(xiàn);而土壤污染則往往要通過(guò)農(nóng)作物包括糧食、蔬菜、水果或牧草以及攝食的人或動(dòng)物的健康狀況才能反映出來(lái)，從遭受污染到產(chǎn)生惡果有一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的逐步積累過(guò)程，具有隱蔽性或潛伏性。日本的第二公害病痛痛病60年代發(fā)生于富山縣神通川流域，直至70年代才基本證實(shí)是鎘污染土壤所生產(chǎn)的“鎘米”所致。,.,7,（2）不可逆性和長(zhǎng)期性: 土壤一旦遭到污染后極難恢復(fù)，重金屬元素對(duì)土壤的污染是一個(gè)不可逆過(guò)程，而許多有機(jī)化學(xué)物質(zhì)的污染也需要一個(gè)比較長(zhǎng)的降解時(shí)間，例如1966年冬至1977年春，沈陽(yáng)撫順污水灌區(qū)發(fā)生的石油、酚類以及后來(lái)張土灌區(qū)的鎘污染，造成大面積的土壤毒化、水稻矮化、稻米異味，含鎘

4、量超過(guò)食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)十余年的艱苦努力，包括施用改良劑、深翻、清灌、客土、選擇品種等各種措施，才逐步恢復(fù)其部分生產(chǎn)力，付出了大量的勞力和代價(jià)。,1.2 土壤污染的特點(diǎn),.,8,（3）后果的嚴(yán)重性:由于土壤污染的隱蔽性或潛伏性、以及它的不可逆性或長(zhǎng)期性，因而往往通過(guò)食物鏈危害動(dòng)物和人體的健康。研究表明，土壤和糧食的污染與一些地區(qū)居民肝腫大之間有著明顯的劑量反應(yīng)關(guān)系，污灌引起的污染越嚴(yán)重，人群的肝腫大串越高。,.,9,.,10,土壤污染源可分為天然污染源和人為污染源。后者是土壤污染研究和污染土壤修復(fù)的主要對(duì)象，而在這些污染源中，化學(xué)物質(zhì)對(duì)土壤的污染是人們最為關(guān)注的。 污染物進(jìn)入土壤的途徑按照所劃

5、分的土壤污染源可分為污水灌溉、固體廢物的利用、農(nóng)藥和化肥、大氣沉降物等。,1.3 土壤中污染物的來(lái)源,.,11,1.3 土壤中污染物的來(lái)源,大氣沉降(土壤酸化、多環(huán)芳烴和二惡英等) 污水排灌（重金屬、多環(huán)芳烴等） 化肥農(nóng)藥施用（硝酸鹽、PCB、DDT等） 固體廢物堆放處置（各種污染物） 工業(yè)生產(chǎn)(石油、多環(huán)芳烴和重金屬污染等) 交通運(yùn)輸（汽油中添加的防爆劑四乙基鉛隨廢氣排出污染土壤 ） 全球物質(zhì)循環(huán),.,12,土壤污染物的來(lái)源,.,13,土壤污染的類型目前并無(wú)嚴(yán)格的劃分，如從污染物的屬性來(lái)考慮，一般可分為有機(jī)物污染、無(wú)機(jī)物污染、生物污染和放射性物質(zhì)的污染。 （1）有機(jī)物污染: 石油、有機(jī)農(nóng)藥等

6、； （2）無(wú)機(jī)物污染：重金屬污染等； （3）生物污染：細(xì)菌、真菌等； （4）放射性污染：放射性核素等。,1.4 土壤污染的類型,.,14,（1）影響人體和生物健康: 土壤可以通過(guò)食物鏈影響人體健康； （2）影響農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量：植物可從污染土壤中吸收污染物，從而引起代謝失調(diào)，生長(zhǎng)發(fā)育受阻或?qū)е逻z傳變異。 （3）影響生態(tài)系統(tǒng)安全：通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)影響整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。,1.5 土壤污染的危害,.,15,2 污染土壤修復(fù)現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)查與評(píng)價(jià),開(kāi)展生物修復(fù)之前需要對(duì)修復(fù)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查評(píng)價(jià)，確定生物修復(fù)的適應(yīng)性。主要指標(biāo)包括：污染物的性質(zhì)；污染物的濃度和分布；現(xiàn)場(chǎng)的微生物活性；現(xiàn)場(chǎng)的水力條件；

7、現(xiàn)場(chǎng)的氧化還原電位；土壤和水的特性；養(yǎng)分的有效性等?，F(xiàn)場(chǎng)評(píng)估必須回答這些問(wèn)題，獲得足夠的數(shù)據(jù)，便于工程設(shè)計(jì)。,.,16,2.1 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,（1）污染物的性質(zhì)； （2）污染物的濃度與分布； （3）地下水的水文概況； （4）地質(zhì)概況。 了解現(xiàn)場(chǎng)特性的目的一是收集使土壤修復(fù)過(guò)程最優(yōu)化的信息，二是收集控制環(huán)境條件使之維持最佳條件的信息。因此，第一階段是收集有關(guān)修復(fù)原理的數(shù)據(jù)，第二階段是收集有關(guān)工程設(shè)計(jì)和過(guò)程控制等數(shù)據(jù)。,.,17,2.2 生物過(guò)程評(píng)價(jià),（1）微生物可利用的碳源和能源； （2）可利用的受體和氧化還原條件； （3）現(xiàn)有的微生物活性和可能的毒性； （4）營(yíng)養(yǎng)物的有效性； （5）現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件。

8、,.,18,2.3 原位修復(fù)評(píng)價(jià),（1）了解污染物的類型和所在位置； （2）了解亞表層的地質(zhì)和水文條件； （3）污染區(qū)的水文隔離； （4）最低傳質(zhì)可能的位置； （5）設(shè)計(jì)亞表層注入或抽取的系統(tǒng)； （6）預(yù)測(cè)化學(xué)品注入后的土壤化學(xué)反應(yīng)； （7）建立過(guò)程控制的亞表層監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。,.,19,2.4 過(guò)程控制評(píng)價(jià),（1）流體的流向； （2）流速； （3）污染物遷移時(shí)間； （4）養(yǎng)分遷移； （5）評(píng)價(jià)含水層導(dǎo)水率變化； （6）確定運(yùn)行中注入或回收速率。,.,20,3 污染土壤修復(fù)的可處理性研究,所謂污染土壤修復(fù)的可處理性研究，是指在實(shí)際工程建設(shè)之前，進(jìn)行的小試和中試實(shí)驗(yàn)研究，通過(guò)可處理性研究為土壤修復(fù)工程

9、設(shè)計(jì)提出標(biāo)準(zhǔn)、費(fèi)用和運(yùn)行方案等。目的是節(jié)省修復(fù)項(xiàng)目建設(shè)工程的投資，一個(gè)造價(jià)千萬(wàn)美元的土壤修復(fù)工程一般可處理性研究費(fèi)用為520萬(wàn)美元，可以節(jié)省100萬(wàn)美元的工程建設(shè)費(fèi)用。,.,21,.,22,3.1 可處理性研究的目標(biāo),（1）評(píng)價(jià)整個(gè)過(guò)程的可行性； （2）確定修復(fù)可以達(dá)到的濃度； （3）確定處理過(guò)程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)； （4）估算處理過(guò)程的設(shè)備和運(yùn)行費(fèi)用； （5）決定控制參數(shù)和最優(yōu)化實(shí)施的限制條件； （6）評(píng)價(jià)物料供應(yīng)處理技術(shù)與設(shè)備； （7）證實(shí)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況和污染物的最終歸趨； （8）評(píng)價(jià)處理過(guò)程中存在的問(wèn)題； （9）提供修復(fù)工程連續(xù)運(yùn)行的最優(yōu)化方法。,.,23,3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施,在明確研究目的之

10、前，需要促使可處理性研究開(kāi)展的外部因素。這些因素包括： （1）管理部門的目的； （2）客戶的要求； （3）污染物的危害程度； （4）污染地點(diǎn)的敏感性； （5）污染地點(diǎn)的政治敏感性； （6）時(shí)間計(jì)劃的靈活程度； （7）項(xiàng)目預(yù)算的靈活程度。,.,24,3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施,3.2.1 設(shè)計(jì)的基礎(chǔ) （1）如何完成、量化和記錄可處理性研究； （2）確定使用標(biāo)準(zhǔn)方案還是專門方案； （3）確定開(kāi)展室內(nèi)研究還是進(jìn)行室外模擬； （4）確定實(shí)驗(yàn)方案和數(shù)據(jù)分析的質(zhì)量控制水平； （5）確定使用的分析方法。,.,25,3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施,3.2.2 方案制定與實(shí)施 可處理性研究分為三個(gè)階段，第一個(gè)階段是修復(fù)方法

11、的篩選；第二個(gè)階段是修復(fù)方法的挑選；第三個(gè)階段是修復(fù)方法調(diào)查和可行性研究計(jì)劃進(jìn)行（中試）。一個(gè)可處理研究計(jì)劃可以看作是一套分別進(jìn)行的單項(xiàng)組合，這些項(xiàng)目是： （1）土著微生物對(duì)靶標(biāo)污染物的降解轉(zhuǎn)化能力； （2）接種微生物的強(qiáng)化降解能力； （3）環(huán)境參數(shù)的最佳適宜范圍； （4）添加基質(zhì)和電子受體的需求效果； （5）添加基質(zhì)的充足和缺乏的循環(huán)過(guò)程； （6）是否需要補(bǔ)充電子供體;,.,26,3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施,（7）修復(fù)項(xiàng)目的預(yù)期時(shí)間; （8）不同條件下污染物的降解速率； （9）處理可達(dá)到的水平； （10）土水系統(tǒng)可能發(fā)生的反應(yīng)和阻塞； （11）由于混合、表面活性劑和中間產(chǎn)物的積累而 造成的毒性變

12、化； （12）污染物的揮發(fā)程度; （13）不同優(yōu)化措施下的費(fèi)用-效益; （14）控制過(guò)程的監(jiān)測(cè)頻率； （15）運(yùn)行限制條件。,.,27,4 污染土壤修復(fù)技術(shù)及原理,4.1 污染土壤修復(fù)技術(shù)體系 4.2 典型修復(fù)技術(shù)及原理,.,28,4.1 污染土壤修復(fù)技術(shù)體系,4.1.1 按修復(fù)場(chǎng)地分類 （1）原位（in situ）修復(fù)： 污染土壤氣體提取法(SVE)； 井中汽提法（In-well Vapor Stripping）； 生物通氣； 空氣攪動(dòng)法（Air Sparging） 原位沖洗、淋洗； 加熱方法； 處理墻方法； 原位穩(wěn)定固化方法； 電動(dòng)力學(xué)方法； 原位微生物修復(fù)方法； 植物微生物聯(lián)合修復(fù)方法等

13、。,.,29,5.1 污染土壤修復(fù)技術(shù)體系,（2）異位（ex situ）修復(fù)： 氣提法； 泥漿反應(yīng)器修復(fù)； 土壤耕作法； 土壤堆腐； 焚燒法； 客土法； 預(yù)制床； 淋洗/萃??； 淋洗生物反應(yīng)器聯(lián)合修復(fù)；,.,30,4.1 污染土壤修復(fù)技術(shù)體系,4.1.2 按照技術(shù)類別分類 （1）物理化學(xué)修復(fù)： 加熱方法；穩(wěn)定固化法；淋洗；萃取；電動(dòng)力學(xué)等 （2）生物修復(fù)： 微生物修復(fù)；生物通氣、泥漿反應(yīng)器、預(yù)制床等 植物修復(fù)；濕地修復(fù)；菌根修復(fù)等； 植物微生物聯(lián)合修復(fù)；菌根菌劑聯(lián)合修復(fù)等； （3）物理化學(xué)生物聯(lián)合修復(fù)： 淋洗反應(yīng)器聯(lián)合修復(fù)等。,.,31,4.2 典型修復(fù)技術(shù)的流程及原理,.,32,4.2 典型

14、修復(fù)技術(shù)的流程及原理,4.2.1 原位修復(fù)技術(shù) （1）生物通風(fēng)技術(shù)： 在受石油污染地區(qū)，土壤中的污染物降解會(huì)降低土壤中的氧氣濃度，增加CO2濃度，進(jìn)而抑制污染物進(jìn)一步生物降解。因此，為了提高土壤中的微生物降解效率，可通過(guò)在污染場(chǎng)地打豎井并安裝鼓風(fēng)機(jī)和抽真空機(jī)向污染區(qū)域供給空氣或氧氣。這項(xiàng)技術(shù)通常用在輕質(zhì)石油類污染的土壤。,.,33,.,34,4.2 典型修復(fù)技術(shù)的流程及原理,4.2.2 異位修復(fù)技術(shù) （1）泥漿反應(yīng)器技術(shù),泥漿法也稱生物反應(yīng)器法，是將污染土壤置于一專門的反應(yīng)器中處理的方法。生物反應(yīng)器處理的過(guò)程為：將挖出的石油污染土壤移到反應(yīng)器內(nèi)，加入3 9 倍的水混合，使其呈泥漿狀，加入適量的

15、營(yíng)養(yǎng)鹽、表面活性劑，并鼓入空氣、劇烈攪拌使微生物與污染物充分接觸和增加氧氣濃度。為了提高降解速率，常在反應(yīng)器先前處理的土壤中分離出已被馴化的微生物，并將其加入到準(zhǔn)備處理的土壤中。含油土壤經(jīng)處理后，液體部分可排入處置井（坑、池）或另作他用（如回用），固體部分可施用于農(nóng)田。,.,35,.,36,4.2 典型修復(fù)技術(shù)的流程及原理,生物反應(yīng)器修復(fù)系統(tǒng)示意圖,.,37,4.2 典型修復(fù)技術(shù)的流程及原理,4.2.2 異位修復(fù)技術(shù) （2）預(yù)制床法： 預(yù)制床的設(shè)計(jì)可以使污染物的遷移量減至最小，因?yàn)樗哂袨V液收集和控制排放系統(tǒng)。預(yù)制床的底面為滲透性低的物質(zhì)，如高密度的聚乙烯或黏土。將污染土壤轉(zhuǎn)移到預(yù)制床上，通過(guò)施肥、灌溉、調(diào)節(jié)pH，有時(shí)還加入微生物和表面活性劑，使其最適合污染物的降解。與同一區(qū)域的原位處理技術(shù)相比，預(yù)制床處理對(duì)3 環(huán)和3 環(huán)以上的多環(huán)芳烴的降解率明顯提高。,.,38,4.2 典型修復(fù)技術(shù)的流程及原理,.,39,（3）土壤耕作法：,對(duì)石油污染的土壤進(jìn)行翻耕，耕層深度為30cm 左右，同時(shí)向土壤中添加肥料、表面活性劑等物質(zhì)并定期灌溉，從而盡可能地為微生物降解石油提供一個(gè)良好的環(huán)境，使其有充足的營(yíng)養(yǎng)、水分和通氣條件.,.,40,土壤淋洗法 対象：重金屬、農(nóng)藥、油等,.,4