第九章 污染土壤的修复

1、第九章第九章 污染土壤的修复污染土壤的修复 http:/ 2007.72009.7 20000万英镑（万英镑（rmb28亿）亿） 第一节第一节 土壤修复概念与分类土壤修复概念与分类 土壤修复：土壤修复：通过技术手段促使受污染土通过技术手段促使受污染土 壤恢复其基本功能和重建生产力的过程壤恢复其基本功能和重建生产力的过程 物理修复：物理修复：移除、覆盖、稀释、热挥发移除、覆盖、稀释、热挥发 化学修复：化学修复：物质之间的化学反应或环境物质之间的化学反应或环境 条件的改变条件的改变 生物修复：生物修复：动植物、微生物动植物、微生物 第二节第二节 污染土壤的物理修复污染土壤的物理修复 一、翻土和客土

2、一、翻土和客土 污染集中在表层污染集中在表层 翻土：翻土：使聚集在表层的污染物分散到较深使聚集在表层的污染物分散到较深 的层次的层次稀释法稀释法 适用于污染浓度适用于污染浓度较低较低的土壤的土壤 案例：台湾大米镉污染案例：台湾大米镉污染 表层表层30cm 30-150cm 稀释稀释 cd 15mg/kg 黏粒黏粒 （2 2）污染物类型及赋存状态）污染物类型及赋存状态 （3 3）淋洗剂类型的适宜性）淋洗剂类型的适宜性 有机淋洗剂：表面活性剂、有机淋洗剂：表面活性剂、edtaedta 无机淋洗剂：酸碱溶液无机淋洗剂：酸碱溶液 氧化剂和还原剂氧化剂和还原剂 泵出处理（泵出处理（p/t） 土壤深层污染

3、土壤深层污染 注入井、抽水井注入井、抽水井 萃取萃取 适用适用pcbs、pahs等有机污染物污等有机污染物污 染的土壤染的土壤 三、电动修复三、电动修复 直流电压直流电压 电迁移：电迁移：带电离子带电离子 电渗流：土壤带电双电层中的阳离子电渗流：土壤带电双电层中的阳离子 电泳：电泳：带电胶体粒子带电胶体粒子 在两极产生大量在两极产生大量h+、oh- 阴极阴极ph控制：控制：加有机酸盐加有机酸盐naac、更新碱溶、更新碱溶 液、阳离子交换膜液、阳离子交换膜 第四节第四节 污染土壤的微生物修复污染土壤的微生物修复 降解：降解：有机污染物有机污染物 改变存在形态：改变存在形态：重金属重金属 对土壤扰

4、动：对土壤扰动：原位修复、异位修复原位修复、异位修复 一、有机物污染土壤的微生物修复一、有机物污染土壤的微生物修复 存在降解或转化污染物的微生物存在降解或转化污染物的微生物 有机化合物大部分可生物降解有机化合物大部分可生物降解 可利用微生物的来源：可利用微生物的来源： 土著微生物、外源微生物、基因工程菌土著微生物、外源微生物、基因工程菌 土著微生物土著微生物 优点：优点： 可在诱导下产生相应的酶系可在诱导下产生相应的酶系 在实际中广为应用在实际中广为应用 一般只具有单一降解性一般只具有单一降解性 缺点：缺点：生长速度缓慢，代谢活性不高生长速度缓慢，代谢活性不高 数量下降、降解能力降低数量下降、

5、降解能力降低 外源微生物外源微生物 优点：优点：促进污染物的降解促进污染物的降解 难点：难点：与土著微生物竞争（大量接种）与土著微生物竞争（大量接种） 美国美国 小球状反硝化细菌小球状反硝化细菌 三氯丙三氯丙(丁丁)酸酸 意大利意大利 2,4-d 除草剂除草剂 日本日本 红酵母红酵母 pcbs 基因工程菌基因工程菌 优点：优点：高效降解性高效降解性 缺点：缺点：与土著微生物竞争与土著微生物竞争 引入外加碳源选择性基质引入外加碳源选择性基质 基因交流基因交流 二、重金属污染土壤的微生物修复二、重金属污染土壤的微生物修复 降低重金属毒性改变存在形态降低重金属毒性改变存在形态 cr6+ cr3+ c

6、o3+-edta co2+-edta u、pb、cd形成难溶磷酸盐形成难溶磷酸盐 微生物吸附微生物吸附 三、微生物修复优缺点三、微生物修复优缺点 优点：优点： 对有机污染物的降解完全对有机污染物的降解完全 对环境的扰动小，费用低廉对环境的扰动小，费用低廉 可处理多种有机污染物可处理多种有机污染物 缺点：缺点： 专一性强、浓度限制专一性强、浓度限制 污染物与土壤结合紧密就难以降解污染物与土壤结合紧密就难以降解 受环境条件的限制，修复周期较长受环境条件的限制，修复周期较长 四、原位微生物修复四、原位微生物修复 补充氧气、营养物、接种微生物补充氧气、营养物、接种微生物 （一）泵处理工艺（一）泵处理工

7、艺 优缺点：工艺简单优缺点：工艺简单, 费用省；处理时间长费用省；处理时间长 抽水井抽水井 注入井注入井 （二）生物通气工艺（二）生物通气工艺 挥发性有机污染物挥发性有机污染物 石油石油 补充营养物质和水分，强化分解补充营养物质和水分，强化分解 影响因素：土壤结构影响因素：土壤结构 地下水地下水 vocsvocs （三）渗滤工艺与空气扩散工艺（三）渗滤工艺与空气扩散工艺 渗滤工艺：渗滤工艺：将污染地下水抽吸出来后将污染地下水抽吸出来后 加入营养物和降解菌然后散布在污染区加入营养物和降解菌然后散布在污染区 域表面域表面 空气扩散工艺：空气扩散工艺：直接将空气注入土壤直接将空气注入土壤 和地下水，

8、同时加入营养物和降解菌和地下水，同时加入营养物和降解菌 地点：地点：河南濮阳五星乡后港村河南濮阳五星乡后港村 场地背景：场地背景：试验场地面积试验场地面积11亩，被原油污染亩，被原油污染18年；年； 土壤板结严重，盐含量为正常耕地的土壤板结严重，盐含量为正常耕地的24倍。地块倍。地块 中降解有机质的微生物活性低。中降解有机质的微生物活性低。 生物选择：真菌生物选择：真菌 + 细菌细菌(生物反应耦合生物反应耦合) 真菌：芳香烃真菌：芳香烃 直链烃直链烃 细菌：分解直链烃，并产生表面活性剂细菌：分解直链烃，并产生表面活性剂 盐渍化控制：盐渍化控制： 在在25cm的土层下铺的土层下铺5cm厚的秸秆厚

9、的秸秆 五、异位微生物修复五、异位微生物修复 （一）堆肥修复工艺（一）堆肥修复工艺 污染土壤污染土壤 + 改良剂改良剂 改良剂：枯枝落叶、稻草、秸秆、粪便等改良剂：枯枝落叶、稻草、秸秆、粪便等 应用：应用：易挥发、高浓度的石油污染易挥发、高浓度的石油污染 供氧、水分、供氧、水分、c:n:p比比 （二）挖掘堆置处理工艺（二）挖掘堆置处理工艺 将污染土壤挖掘运输到其它地点堆放将污染土壤挖掘运输到其它地点堆放 工程措施：布置衬里、设置通气管道工程措施：布置衬里、设置通气管道 （三）土地耕作工艺（三）土地耕作工艺 淋洒水、营养物、接种降解菌株；翻淋洒水、营养物、接种降解菌株；翻 动充氧；渗出液回淋动充

10、氧；渗出液回淋 处理对象：处理对象：五氯酚、杂酚油、石油废五氯酚、杂酚油、石油废 水污泥、焦油、农药水污泥、焦油、农药 （四）生物反应器处理（四）生物反应器处理 油污染土壤 高浓度 污染土壤 低浓度 污染土壤 无污染土壤回填 清洁土壤 土壤淋洗 表面活性剂污染土壤 洗净土壤 洗净水 油水分离 油层 吸附处理或回收 材料 废弃材料 水层 排水处理排水处理 处理水 达标排放 原位或异位生物修复 营养盐 加热系统 污染土壤 air 第五节第五节 污染土壤的植物修复污染土壤的植物修复 植物修复：植物修复：利用可以忍耐和超利用可以忍耐和超富集富集有有 毒元素的植物及其共存微生物体系清毒元素的植物及其共存

11、微生物体系清 除污染物的一种治理技术。除污染物的一种治理技术。 对象：对象：重金属和类金属、有机污染物、重金属和类金属、有机污染物、 放射性元素放射性元素 植物修复的分类植物修复的分类 1) 植物萃取技术植物萃取技术 吸收吸收-收割收割-处理处理 2) 植物钝化技术植物钝化技术 降低生物有效性和迁移性降低生物有效性和迁移性 3) 植物挥发植物挥发 se、as、hg等甲基化等甲基化 4) 植物转化植物转化 降低毒性降低毒性 5) 植物降解植物降解 降解有机污染物降解有机污染物 6) 植物刺激植物刺激 根系分泌物促进微生物的活性根系分泌物促进微生物的活性 植物修复技术优缺点植物修复技术优缺点 （1

12、）价格便宜）价格便宜 （2）对环境扰动少，减少水土流失）对环境扰动少，减少水土流失 （3）对植物集中处理可减少二次污染或）对植物集中处理可减少二次污染或 回收有用物质回收有用物质 （4）不破坏景观生态，能绿化环境，大）不破坏景观生态，能绿化环境，大 众易接受众易接受 缺缺 点点 （1）一种植物通常只富集）一种植物通常只富集12种重金属种重金属 （2）修复周期长）修复周期长 （3）生长缓慢，生物量低）生长缓慢，生物量低 （4）受环境条件的影响大）受环境条件的影响大 （5）污染物必须是处于植物根系区域）污染物必须是处于植物根系区域 （6）防止往复污染）防止往复污染 （7）与当地植物竞争，影响生态平

13、衡）与当地植物竞争，影响生态平衡 一、重金属污染土壤的植物修复一、重金属污染土壤的植物修复 ( (一）一）植物萃取：超富集植物植物萃取：超富集植物 镍镍 berkheya coddii 锌：天蓝遏蓝菜锌：天蓝遏蓝菜 镉镉arabidopsis halleri 铅印度芥菜铅印度芥菜 砷蜈蚣草砷蜈蚣草 应用中的问题应用中的问题 生物量小生物量小 蜈蚣草、印度芥菜应用前景广阔蜈蚣草、印度芥菜应用前景广阔 （二）植物挥发（二）植物挥发 硒硒 seo42- se还原还原 水稻、大麦水稻、大麦 根际微生物促进植物对根际微生物促进植物对se的吸收的吸收 汞汞 mehg、hg2+ hg0 砷植物根部砷植物根部

14、 植物植物+微生物微生物 甲基砷化物甲基砷化物 atp硫化酶硫化酶 抗汞细菌抗汞细菌 （三）植物钝化（三）植物钝化/ /稳定化稳定化 保护土壤不受侵蚀，减少淋溶保护土壤不受侵蚀，减少淋溶 通过根部积累和沉淀减少生物有效性通过根部积累和沉淀减少生物有效性 铅的磷酸盐形成铅的磷酸盐形成 二、有机物污染土壤的植物修复二、有机物污染土壤的植物修复 （1）有机污染物的直接吸收和代谢）有机污染物的直接吸收和代谢 kow 植物种类植物种类 土壤环境条件：吸附表面活性剂土壤环境条件：吸附表面活性剂 （2）酶的作用）酶的作用 （3）植物刺激效应，强化根际生物降解）植物刺激效应，强化根际生物降解 植物微生物联合作用植物微生物联合作用 （物质供应、微环境调节）（物质供应、微环境调节） 三、放射性核素污染土壤的植物修复三、放射性核素污染土壤的植物修复 (1) 真菌真菌 137cs (2) 植物提取植物提取植物的