生态修复汇总

1、第一章：绪论1. 修复：借助外界作用力使受损的特定对象部分或全部恢复到原初状态的过程。恢复：使受损对象向原初状态发生改变重建：使完全丧失功能的对象恢复至原初水平改建：使部分受损的对象进行改善，增加人类期望的特点，减小人类不希望的自然特点区别关系图2.环境修复：对被污染的环境采取物理、化学与生物学技术措施，使存在于环境中的污染物浓度减少或毒性降低或完全无害化。类型（按对象）：土壤环境修复、水体环境修复、大气环境修复、固体废物环境修复土壤环境修复：对污染的土壤实施修复，以阻断污染物进入食物链，防止随生物造成危害，促进土地资源的保护和可持续发展。水体环境修复：利用物理的、化学的、生物的和生态的方法减

2、少水环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害化，使污染了的水环境能部分或完全恢复到原始状态的过程。水体污染（eg 电池，一粒纽扣电池能使60万升水污染）大气环境修复：采取一定的措施，包括物理、化学和生物的方法来减少大气环境中的有毒有害化合物。固体废弃物环境修复：利用化学、物理或生物的方法对污染环境的固体废弃物进行处理，以达到减少污染的无害化处理。工业固体废弃物处理、废弃矿山、采矿场复垦、生活垃圾固废处理、污水处理厂污泥后续处理原位修复：对污染物就地处理，使之得以降解和减毒。需建设昂贵的地面环境工程基建和运输，操作维护简单，可对深层次污染的土壤进行修复，但缓慢，且有一定风险。异位修复：挖掘后通过其

3、它手段或技术进行处理。时间短，代价较高，但环境风险较低，系统处理的可预测性较高。4.环境修复技术（按方法）：工程技术（机械技术）、物理技术、化学技术、生物技术四类基本技术基本作用在于改变自然界的运动形式和状态环境物理修复技术：借助物理手段将污染物从环境中提取分离出来的技术特点：工艺简单、费用低。通常没有高度的选择性，多用作初步的分选。一般说来，物理分离技术没有充分达到环境修复的要求。环境化学修复技术：发展较早也相对成熟。主要包括：化学淋洗、溶剂浸提、化学氧化修复和化学还原修复等。比较而言，化学氧化技术是一种快捷、积极，对污染物类型和浓度不是很敏感的修复方式；在土壤修复中，化学还原和还原脱氯法则

4、作用于分散在地表下较大、较深范围内的氯化物等还原反应敏感的化学物质，将其还原、降解；原位化学淋洗技术对去除低溶解度和吸附力较强的污染物更有效。特点：化学修复技术往往代价较高，容易导致其它化学物质留存于环境中，可能产生其它环境危害等。环境生物修复技术：利用生物的生命代谢活动减少存在于环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害化，使污染了的环境能部分或完全恢复到原始状态的过程。特点：费用小，不会引入其它化学物质，对环境的整体修复性能好，但往往耗时。第二章：污染环境的物理修复原理1.物理修复的主要技术类型，理解每种类型下的子技术；物理修复:最传统、利用污染物与环境之间的各种物理特性的差异，达到污染物从环

5、境中去除、分离的目的。优点;高效、快捷、积极、修复时间较短、操作简便、对周围环境干扰少,对污染物的性质和浓度不是很敏感。缺点;修复效果不尽人意、费用较高，费人力物力较多、可能引起二次污染。物理修复的技术类型按照处理对象是否改变：原位物理修复、异位物理修复一、物理分离修复1.粒径分离 -根据颗粒直径分离固体，叫筛分或过滤 （干筛、湿筛、摩擦洗涤）2.水动力学分离 -不同沉降或沉降速率速度（原理:基于颗粒在流体中的移动速率进行分级）3.密度（或重力）分离 -重力富集方式分离颗粒 (基于物质的密度) -振动筛4.脱水分离 -过滤、压滤、离心和沉淀等5.泡沫浮选分离 -需加入浮选剂，颗粒吸附到泡沫气体

6、由底部喷射进入含有泥浆的池体，特定类型的矿物选择性的粘附在气泡上，随着气泡上升到顶部，形成泡沫，-进而收集-铜矿浮选6.磁分离 -基于矿物磁性的区别，尤其是重金属-铁从非铁材料中分离出来将传送带或者转筒运送的移动颗粒连续不断的通过强磁场-磁选船/铁砂船概念：借助物理手段将污染物分离开来的技术特点：工艺简单，费用低；初步的分选技术；减少待处理被污染物的体积；优化以后的序列处理工作。应用：无机污染物的修复适合小范围污染的修复分离技术设备简单、费用低、可持续高产出要求：污染物浓度较高、存在于不同物理特征的介质中二、蒸汽浸提修复概念:通过降低土壤空隙蒸气压，把土壤中的污染物转化为蒸汽形式而加以去除的技

7、术。特点:可操作性强;处理污染物的范围宽;由标准设备操作;不破坏土壤结构以及对回收利用废物有潜在价值。原理：在污染环境中引入清洁空气产生驱动力，利用土壤固相、液相和气相之间的浓度梯度，在气压降低的情况下，将其转化为气态的污染物排出土壤的过程。适用：高挥发性化学污染介质的修复，如汽油、苯和四氯乙烯等方法：原位、异位土壤蒸汽浸提技术；多相浸提技术、压裂修复技术能否采用蒸汽浸提技术：污染物的挥发特性、土壤结构对气流的渗透特性优点：能原位操作、简单、对周围环境干扰少；非常有效地去除VOCs；能较多地处理受污染的土壤；系统容易安装和转移；容易与其他技术组合使用。应用:主要用于挥发性有机卤代物和非卤代物的

8、修复。三、固定/稳定化修复概念：防止或降低污染土壤释放有害化学物质的一组技术。通常用于重金属和放射性物质污染土壤的无害化处理。包含固化和稳定化特点：需要固定剂/稳定剂，无需破坏无机物质，但可能改变有机物质的性质；可与其他技术联用，并可能增加污染物的总体积；应有利于后续处理；现场需安装全部或部分设施。固化：指将污染物包被起来，使之呈颗粒状或大块状存在，进而使污染物处于相对稳定状态。稳定化：指将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性变小的状态和形式，即通过降低污染物的生物有效性，实现其无害化或者降低其对生态系统危害性的危险。原位：少数几个能原位修复土壤重金属污染的技术，不能修复有机污染物的修复影响因

9、素：长期有效性无实际经验参考埋藏深度混合过程防治新的污染水、结冰、解冻会影响固定化效果成本较异位高异位：修复土壤无机污染物，修复有机污染物的适用性有限影响因素：环境条件影响长期稳定性体积可能会增大有机物可能影响黏性剂的作用成分复杂的土壤，还没有发现有效的黏性剂石块、碎片要去除（>60mm）固化和稳定化技术处理的一般步骤：中和过量的酸度；破坏金属配合物；控制金属的氧化还原状态；转化为不溶性的稳定形态；采用固化剂形成稳定的固体形态物质。四、玻璃化修复技术概念：利用热能或高温条件，使污染的介质成为玻璃产品或玻璃状物质，而使其中的污染物被固定不再释放的过程。特点：最早用于核废物以及其他放射性物质

10、的处理；玻璃化修复技术原位异位概念污染介质中插入电极，给予1600-2000度高温处理，使污染物挥发或热解使用等离子体、电流或热源， 1600-2000度高温处理，高温融化污染物适用范围和对象含水量低,深度不超过6m,放射性物质、有机物和无机物有机物和无机物五、电动力学修复概念：利用热传导或辐射实现对污染环境的修复。1）高温（约100）原位加热修复技术2）低温（约100 ）原位加热修复技术：利用蒸汽井加热，包括蒸汽注射钻头、热水浸泡或者依靠电阻加热产生蒸汽加热（如六段加热），可以将土壤加热到100 。3）低温（约100 ）原位电磁波加热技术：利用发射器发射的无线电波中的电磁能量进行加热，过程无

11、需土壤的热传导，电磁能量通过埋在钻孔中的电极导入土壤介质。应用：有半挥发性的卤代有机物和非卤代有机物； 多氯联苯；密度较高的非水质的液体有机物六、热力学修复概念：从饱和土壤层、不饱和土壤层、污泥、沉积物中分离提取重金属、有机物的过程。应用范围：低渗透性土壤；大部分无机污染物；放射性物质；吸附性较强的有机物。原理：通过电化学和电动力学的复合作用，土壤中的带电颗粒在电场内定向移动，土壤污染物在电极附近富集或者被收集回收。主要涉及电迁移、电渗析、电泳和酸性迁移4种电动力学过程。主要影响因素：土壤类型和性质；电压和电流；电极材料应用：1、去除重金属污染在施加直流电场后，带正电荷的重金属离子开始向阳极迁

12、移，其迁移速度比同方向流动的电渗析流快得多。金属离子的迁移速率与离子半径有关。离子尺寸愈小，迁移速率愈快。Na >K >Ca> Ni2、去除有机物适用于吸附性较强的有机物pH值对去除极性有机物的影响比较大。会影响有机物的极性和存在形式。电动力学技术与现场生物修复技术优化组合，用以现场降解和去除土壤和地下水中的有机污染物。七、其他技术：热解吸修复技术、冰冻修复技术、隔离包埋修复技术原位物理修复异位物理修复1.就地处理2.不需要昂贵的工程基础设施和远程运输3.操作起来较简单4.对深层次的土壤污染进行修复1.环境风险较低2.系统处理的预测性高第三章：污染环境的化学修复原理1.化学修

13、复：通过化学添加剂清除和降低污染环境中污染物的方法。使用时间：通常情况下，根据污染物的类型和环境特征，当生物修复法在速度和广度上不能满足污染物修复的需要是才选择化学修复2.技术类型按照技术来分：化学淋洗修复技术、溶剂浸提修复、化学固定修复技术、化学氧化修复技术、化学还原修复技术、可渗透反应墙、电化学修复技术。按照修复地点来分： 原位化学修复和异位化学修复3.化学淋洗修复概念：借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移的化学/生物化学溶剂,在重力作用下或通过水力压头推动淋洗液注入到被污染土层中,然后再把含有污染物的液体从土层中抽提出来,进行分离和污水处理的技术。优点：可以去除土壤中大量的污染物，限制有

14、害物质的扩散范围，并具有投资及消耗相对较少，操作人员不直接接触污染物。使用范围：该技术主要用于处理地下水位线以上、饱和区的吸附态污染物分类：原位、异位。原理：原位：通过淋洗液的解吸、螯合、溶解或络合等物理、化学作用，最终形成可迁移态化合物。异位：把污染土壤挖出来，用水或溶于水的化学试剂来清洗，去除污染物，再处理含有污染物的废水或废液，然后，将洁净的土壤回填或运到其他地点。淋洗原位异位原理通过淋洗液的解吸、螯合、溶解或络合等物理、化学作用，最终形成可迁移态化合物。把污染土壤挖出来，用水或溶于水的化学试剂来清洗，去除污染物，再处理含有污染物的废水或废液，然后，将洁净的土壤回填或运到其他地点。适用适

15、用于多孔隙、易渗透的土壤适合重金属、易挥发性的卤代有机物和非卤代有机物、具有低辛烷/水分配系数的有机化合物、羟基类化合物、低分子量醇类和羟基酸类等污染物。各种类型的污染物（重金属、放射性物质、有机物等）其他不适用于非水溶态液态污染物。如强烈吸附于土壤的呋喃类化合物、极易挥发的有机物以及石棉等。表面活性剂的使用：可增强污染物的生物可利用性首先根据处理土壤的物理状况，将其分成不同的部分，石块、砂砾、沙、细沙、黏粒。沙：污染物不能强烈的吸附在沙上-初步淋洗黏粒等较细部分：污染物容易吸附，-淋洗后要进一步的修复处理淋洗液类型：清水、无机溶剂、螯合剂、表面活性剂清水：优先选用的淋洗液、可避免带来二次污染

16、、例如，对Cr污染的淋洗无机溶剂：酸、碱、盐原理：酸解、络合、离子交换作用破坏土壤官能团和污染物的结合,从而解析溶出污染物.成本较低、效果好、作用速度快负面影响：影响土壤中生物的活性改变土壤养分的形态、降低养分的有效性破坏土壤微团具体结构、产生大量废液、增加处理成本。-限制了无机溶液在实际修复中的应用螯合剂原理：和污染物发生络合作用，促进难溶态重金属溶解，优点：增加了重金属在土壤中的转化;生物降解性较好，不会造成二次污染表面活性剂类型:非、阴、阳离子表面活性剂、非离子混合表面活性剂、生物表面活性剂(由微生物、植物、动物产生)原理:通过增加疏水性有机物的溶解度及生物可利用性、离子交换、吸附、配合

17、等作用对污染环境进行修复。生物表面活性剂比人工合成表面活性剂具有更好的应用前景：人工：生物降解性差、淋洗过程中易残留、易造成二次污染生物：易降解、临界胶束浓度低、成本低、表面活性大、去除环境中一些种类的重金属效果较好2. 化学固定修复：在污染环境中加入化学试剂或化学材料，并利用它们调节污染环境条件、控制反应条件、改变污染物的形态、水溶性迁移和生物有效性，使污染物钝化，形成不溶性或移动性差、毒性小的物质而降低其在污染环境中的生物有效性，减少其向其他环境系统的迁移或结合其他修复技术手段永久地清除污染物，实现污染环境的化学修复。优点：可在原位进行固化，降低修复成本。种类：有机、无机、无机和有机复合局

18、限：金属离子的重新活化；长期使用固定剂，有可能使农作物减产；固定剂的加入，会升高土壤pH值，这也会给植物、土壤动物和土壤本身带来负面影响化学氧化修复：向污染环境中加入化学氧化剂，依靠化学氧化剂的氧化能力，分解破坏污染环境中污染物的结构，使污染物降解或转化为低毒、低移动性物质的一种修复技术。特点：一般为原位修复，不需挖掘，在污染区的不同深度钻井，将氧化剂注入土壤中，通过氧化剂与污染物的混合、反应使污染物降解或者导致形态变化，达到污染修复的目的。选取化学氧化修复剂的原则：反应必须足够强烈，使污染物通过降解、蒸发及沉淀等方式去除，并能消除或降低污染物毒性；氧化剂及反应产物应对人体无害；修复过程应是实

19、用和经济的。常见的氧化修复剂：高锰酸钾、臭氧、二氧化氯、双氧水及Fenton试剂化学还原修复：利用化学还原剂将污染环境中的污染物质还原从而去除的方法，多用于地下水的污染治理。化学还原修复剂：活泼金属还原法：铁、铝、锌等金属单质；催化还原法：氢气、甲酸、甲醇；SO2、H2S气体，零价Fe胶体原位化学修复：在污染现场加入化学修复剂，使污染物降解或者通过化学转化的方法去除污染物的毒性或者对污染物进行污染固定，使其生物有效性降低有时不需要抽提取污染物土壤溶液或地下水到特定处理场再处理异位化学修复通过把土壤中或地下水中的污染物通过一系列的化学反应，转化为液体形式然后收集这些含有污染物的液体送至专门的处理

20、场处理，或者堆置到安全的地方进行封存第四章：污染环境的生物修复原理1.生物修复（狭义）：利用生物，特别是微生物催化降解有机污染物，从而修复被污染环境或消除环境中的污染物的一个受控或自发进行的过程(广义)：利用细菌、真菌、藻类、植物等的代谢活性降解有机污染物，减轻其毒性，改变重金属的活性或在土壤中的结合态，通过改变污染物的化学或物理特性而影响它们在环境中的迁移、转化和降解速率2.生物修复的特点优点：（1）可现场进行，费用低。（只是物理化学30-50%）（2）环境影响小（最终产物是CO2、水、脂肪酸-无害化）（3）最大限度地降低污染物的浓度。（4）应用场地受限小。（eg桥梁、建筑物、公路下面）（5

21、）同时适用于土壤环境和地下水。（6）可与其他技术结合使用，治理复合污染。局限性：（1）耗时长。（生物体的新陈代谢，特别是高等动植物）（2）条件苛刻。（满足生命代谢所需环境）（3）能处理的污染物的种类有限。（4）对污染物选择性太强。（只能吸收、利用、降解特定类型化合物，稍有破坏就不能被利用）3.生物修复类型(1)按照修复主体分类：微生物、植物、动物、生态修复(2)按照修复受体分类：土壤、河流水、湖泊水库、海洋、地下水、大气、矿区、垃圾场生物修复(3)按照修复场所分类：原位生物修复A 原位工程生物修复：采用工程措施，加快修复B 原位自然生物修复：原有微生物，自然修复异位生物修复指将被污染的土壤或地

22、下水从被污染地取出来,经运输后,再进行治理的技术,一般借助于生物反应器处理.常用：土地填埋法、生物制备床法、生物堆腐法、反应器法原位异位联合生物修复：水洗生物反应器法以及土壤通气堆肥法。4.生物修复的四项基本原则（1）适合的生物（生物修复的先决条件）指具有正常生理和代谢能力，并能以较大的速率降解或转化污染物，并在修复的过程中不产生毒物的生物体系。其包括微生物、植物、动物及其组成的生态系统，其中微生物（细菌、真菌）起着十分重要的作用。（2）适合的场所指要有污染物和合适的生物相接触的地点，污染场地不含对降解菌种有抑制作用的物质且目标化合物能够被降解。（3）适合的环境条件指要控制或改变环境条件，使生

23、物的代谢与生长活动处于最佳状态。环境因子包括温度、适度、氧浓度、pH值、无机养分、电子受体等。（4）适合的技术费用指生物修复费用必须尽可能低，至少低于同样可以消除该污染物的其他技术。5.生物修复的可处理性试验可处理性试验的目的：环境中的污染物:混合性、污染现场各有特点在某一现场起作用的生物修复技术在另一现场不一定有效-例如氧浓度、营养物浓度、水的移动性等因素会影响污染物的生物可利用性及生物的生长发育因此要对每一个现场进行可处理性试验，以了解决定生物修复技术效果的关键因素可处理性试验分为三个不同规模：小试、中试和现场试验可处理性试验应为实际工程的实施回答一下几个问题：污染物进一步扩散的可能性以及

24、防治措施；提高生物活性的技术手段；评价生物修复效果所需要的检测手段。可处理性试验方法A 土壤灭菌试验B 土壤柱试验C 摇瓶试验D 反应器试验6.生物修复的效果评价污染物总量指标 效益评价方法：费用收益分析法、费用有效性分析法、综合效益分析第五章： 污染环境的植物修复原理1.物理、化学方法修复的缺点：成本昂贵，易导致土壤结构破坏、土壤肥力退化。纯微生物方法在土壤重金属污染治理上无用武之地植物修复:以植物忍耐和超量富集某种或某些化学元素的理论为基础，利用植物及其根际圈微生物体系的吸收、挥发、降解和转化作用来清除环境中污染物质的技术。广义；重金属、放射性核素、有机物；土壤、空气、水体 狭义：植物提取

25、修复-植物清除或固定污染土壤中的重金属。 2.植物修复的分类植物净化：净化空气和净化水体植物提取修复：利用重金属超积累的植物从污染土壤中超量吸收、积累一种或集中重金属元素，并富集运输到植物根部可收割部分和地上部分；后续进行收割、热处理、化学处理等等。循环工作至重金属含量降低至可接受水平。-目前研究最多且最有发展前途的技术。植物挥发技术：利用植物将土壤中的一些挥发性污染物吸收到植物体内，然后再将其转化为气态物质释放到大气中，从而对污染土壤起到治理作用。易挥发的重金属包括汞、硒、砷等污染以及一些有机物。植物降解技术:利用植物特有的转化和降解作用去除水体和土壤中有机污染物(结构简单的）形式：植物吸收

26、污染物后通过木质化作用储存在植物体内或者将污染物转化为毒性小或无毒物质。形式：植物根系分泌的降解酶直接降解植物根际的有机污染物。根际圈生物降解技术:利用植物根际圈菌根真菌、细菌、放线菌等微生物的降解作用来转化有机污染物-植物微生物联合修复。植物固定化/稳定化技术：1.通过耐性植物根系分泌物来积累和沉淀根际圈附近的污染物，使其失去生物有效性，以减少毒害作用；2.利用耐性植物在污染土壤上的生长来减少污染土壤的风蚀和水蚀，防止污染物向下迁移或向四周扩散污染地下水和周围环境。3.植物修复的优缺点优点：成本低：太阳光为驱动力、耗能低，技术简单、费用低大面积实施-土壤、水体、空气环境兼容性好：对环境扰动小

27、，基本都是原位修复，修复同时也是美化环境，易被社会大众接受 可持续发展性：植物修复的过程也是土壤有机质含量和肥力增加的过程，修复后的土壤农业利用能力增强长期稳定性：植物固定化技术使地表长期稳定，有利于生态环境改善和生物生存局限性:选择性：植物耐受能力的选择性，通常一种植物针对一、两种污染物修复时间长：缓慢、周期长（相对物理、化学方法）生长受限性：植物生长对土壤肥力、气候、污染程度和污染分布有一定的要求，植物本身会受病虫害影响后续处理：植物衰亡会导致二次污染，必需收割，并对收割部分进行后续无害化处理4.植物修复的原理总论：通过植物自身的光合作用、呼吸、蒸腾和分泌等代谢活动与环境中的污染物质和微生

28、态环境发生交互反应，从而通过吸收、分解、挥发、固定化等过程使污染物达到净化和脱毒的修复效果。5.植物修复土壤污染的主要手段:吸收、排泄和积累植物吸收：植物生长就必需从环境中吸收物质，除对少数几种元素表现出选择性吸收外，对大多数物质没有绝对严格的选择作用，只是吸收能力大小而已。三种情形：(1)植物通过适应性调节后对污染物产生耐性,可以吸收，但是植物受伤害，器官和细胞器受损，生物量下降；(2)完全的“免疫”作用，无论根际圈内污染物浓度高低，植物依靠自身调节功能完成自我保护，不受伤害，这种情形极少；(3)植物能够在土壤污染物含量很高的情况下正常生长且生物量不下降，如重金属超量积累植物和某些耐性植物等

29、。研究中通常在污染地带或矿山直接寻找这类植物。植物排泄：植物也像动物一样需要不断向外排泄体内多余的物质和代谢废物，常以分泌物和挥发的形式进行。分泌：细胞将某些物质从原生质体分离或将原生质体的一部分分开的现象。分泌的器官主要是根系和茎叶的分泌腺。挥发：挥发物除随分泌器官的分泌活动排除外，主要随水分的蒸腾作用从气孔和角质层中间的孔隙扩散到大气中。植物排泄的途径：（1）根吸收后经叶片或茎等地上器官排出.如某些植物将羟基卤素、汞、硒等从土壤溶液中吸收后从叶片排出。（2）叶片吸收大气或降雨中污染物再经根分泌排泄。如卤代烃、酚类、苯化合物都可从叶片被植物吸收后通过根排泄到土壤。（3）植物根吸收污染物后，转

30、移到各个器官中，当污染物含量超过临界值后，会对植物造成毒害作用。一些植物会分泌激素（如脱落酸）促使积累高含量污染物质的器官（如老叶）加快衰老速度而脱落，重新长出新叶生长，进而排出体内毒素。 去旧生新植物积累：植物吸收的污染物除了部分能被代谢转化去除外，大部分污染物质因与蛋白质或多肽具有较高的亲和性而长期存留在植物体内，在一定时期内表现为不断积累增多而形成富集现象，还可在某些植物体内形成超富集-植物修复的理论基础之一（1）富集系数（BCF）-表征植物对元素或化合物的积累能力： 富集系数植物体内某种物质含量/土壤中该物质的含量（2）位移系数（TF）表征某种物质从植物根部到植物地上部分的转移能力：

31、位移系数植物地上部分某种物质含量/植物根部该物质含量 显然都是越大说明这种植物的积累能力和修复能力越强（3）平衡富集系数：植物吸收和排泄呈动态平衡，植物虽然仍然吸收，但体内积累量不再增加，达到一个极限值（临界含量），此时的富集系数称为平衡富集系数。植物吸收、排泄和积累间的关系三个过程是一个动态过程，在植物生长的某个时期达到平衡，受土壤、水分、光照及植物本身因素影响会打破，然后建立新的平衡，直到植物体内污染物含量达到临界值，积累才基本不再增加.土壤中污染物状态：（1）可吸收态：游离离子、螯合离子（2）难吸收态：残渣态及完全不可利用的物质（3）交换态：主要是被黏土和腐殖质吸附的污染物三种状态经常处

32、于动态平衡：吸收态减少交换态转化为吸收态 吸收态增多交换态转化为难吸收态 随环境条件改变而不断变化（植物的吸收、温度、水分等）6. 重金属的植物修复机理类型：植物挥发修复、植物稳定修复、植物提取修复(一) 植物挥发修复:利用植物去除环境中的一些挥发性污染物，即植物将污染物吸收后又将其转化为气态物质，释放到大气中.-金属汞和非金属元素硒局限性:仅适用与挥发性污染物，应用范围小，污染物转移到大气中可能造成风险，使用严格受限。（二）植物固定或植物稳定:目的和作用：利用固化植物的生长，将重金属稳定在现场，通过转化使重金属活性降低，生物可利用性下降，毒性降低（eg镉和铅的转化）减少水土流失和污染物扩散（

33、特别是进入食物链的量）。局限性:没有将环境中的重金属离子去除，只是暂时固定，使其不对生物产生毒害，但存在环境改变后污染物再次产生毒害的可能。-不是理想的去除重金属污染的方法目前侧重于矿山复垦方面（三）植物提取修复1.植物提取：利用专性植物根系吸收一种或几种有毒金属，并将其转移、储存到植物茎叶等地上部分，然后收割茎叶，异地处理。2.超积累植物：所有可以对重金属超量富集的植物超积累植物的特性：a.临界含量特征： b.转移特征：即植物地上部分（主要指茎或叶）重金属含量大于其根部重金属含量c.耐性特征d富集系数特征ü 低污染浓度下仍有较高的富集量；ü 能在体内富集高浓度的污染物；&

34、#252; 能同时富集几种金属；（c、d是超积累植物与非超积累植物的重要区别 ）e.能快速吸收土壤溶液中的重金属，并对重金属的需求量大f.生长快，有抗病虫害能力（典型的超积累植物：多属十字花科，蜈蚣草和东南景天）第六章 污染环境修复的生态工程技术1.生态工程：生态工程是应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理，结构与功能协调原则，结合系统最优化方法设计的分层多级利用物质的生产工艺系统。生态工程与生态技术的内涵：根据整体、协调、循环、再生的生态学原理进行系统设计、规划和调控人工生态系统的结构要素、工艺流程、信息反馈关系及控制机构，从而在系统范围内获取较高的经济和生态效益。2.生态工程修复：在特定

35、的区域和流域内，依靠生态系统本身的自组织或自调控能力作用，或依靠两者共同作用，使部分或完全受损的生态系统恢复到相对健康的状态。生态修复外延的四个层面污染环境的修复，即传统的环境生态修复工程，通过生态系统自组织和自调节能力来修复污染环境的概念；并通过选择特殊植物和微生物，人工辅助建造生态系统来降解污染物；大规模人为扰动和破坏生态系统（非污染生态系统）的修复；大规模农林牧业生产活得破坏的森林和草地生态系统的修复，即人口密集农牧业区的生态修复，相当于生态建设工程；小规模人类活动或完全由于自然原因（森林火灾、雪线上升等）造成的退化生态系统的修复，即人口分布稀少地区的生态自我修复。第七章 污染土壤的环境

36、修复技术1.土壤污染的几个概念土壤污染：人类活动产生的污染物质通过各种途径输入土壤，其数量和速度超过了土壤净化作用的速度，破坏了自然动态平衡，使污染物质的积累逐渐占据优势，导致土壤正常功能失调，土壤质量下降，从而影响土壤动物、植物、微生物的生长发育及农副产品的产量和质量的现象。土壤环境容量：一定的土壤环境单元，在一定范围内遵循环境质量标准，即维持土壤生态系统的正常结构，保证农产品的生物学产量与质量，也不使环境系统污染的土壤环境所能容纳污染物的最大负荷值。土壤自净作用：在自然因素作用下，通过土壤自身的作用，使污染物在土壤环境中的数量、浓度或毒性、活性降低的过程。土壤污染物质：最主要的是重金属和有

37、机物，特别是持久性有毒有害有机污物（PTS）以及石油类。土壤污染的特点隐蔽性或潜伏性:从遭受污染到产生恶果需要一定时间和相当长的积累过程；不可逆性和长期性:特别是重金属元素引发的土壤污染后果的严重性:往往产生危害就是通过食物链直接影响动物和人体健康2.污染土壤的物理修复技术类型和各自基本原理污染土壤的物理修复技术物理分离、蒸汽浸提、固定/稳定化、玻璃化、低温冰冻、热力学和电动力学等。物理分离修复技术依据污染物和土壤颗粒的特性，借助物理手段将污染物从土壤分离开来的技术。技术应用实例射击场土壤污染蒸汽浸提修复技术该技术通过抽气井产生真空，使形成一个压力或浓度梯度，并使气相中的挥发性有机物由抽气井抽

38、出，从而使土壤中的挥发性或半挥发性污染物质得到去除。工程实施时，往往需要在地表面覆盖地形膜，以防止发生短路，并可增加抽气井的作用范围。成本2678美元/m3 多相浸提技术同时对地下水和土壤蒸汽进行提取，随着水位下降，浸提过程可以扩散到更广泛的地层。固化/稳定化技术 防止或者降低污染土壤释放有害物质的技术。 原位和异位两种 异位特别适用于重金属污染土壤修复 固定/稳定化通常采用的方法：首先，利用吸附质如黏土、活性炭和树脂等吸附污染物，浇上沥青；然后添加某种凝固剂或黏合剂（可用水泥、硅土、小石灰、石膏或碳酸钙），使混合物称为一种凝胶，最后固化为硬块，其结构类似矿石，使金属离子和放射性物质的迁移性和

39、对地下水污染的威胁大为降低。玻璃化修复技术原理：高强度能量输入条件下，使污染土壤熔化，将含有挥发性污染物的蒸汽回收处理，同时污染土壤冷却后成玻璃状固定。技术应用:可以破坏、去除污染土壤、污泥等泥土类物质中的有机污染物和固定化大部分无机污染物。主要包括：挥发性有机物、半挥发性有机物、其他无机物，包括金属和放射性污染。热力学修复技术 原理：利用热传导或热辐射等实现对污染土壤的修复。 高温加热修复技术，>100度 低温加热修复技术，<100度热解吸修复技术 原理：利用直接或间接热交换，通过控制热解吸系统的床温和物料停留时间有选择地使污染物得以挥发去除的技术。 技术应用:广泛用于挥发态有机

40、物、半挥发态有机物、农药甚至是高沸点氯代化合物和二恶英等。但对无机物无效，比如重金属。3.污染土壤的化学修复类型和各自基本原理化学修复技术：选择合适的化学修复剂（氧化剂、还原剂、沉淀剂、解吸剂和增溶剂等）加入土壤，使污染物与修复剂发生一定化学反应而被降解或解毒的技术。主要包括：土壤性能改良、溶剂浸提、化学氧化、化学还原、化学淋洗等。土壤性能改良修复技术 原理:原位修复技术，有针对性地采取使用改良剂（如酸碱反应）或人为改变土壤氧化-还原电位，使污染物转化为难迁移态或从土壤中去除。 适用于重金属污染，有时候又叫做重金属钝化。 改良土壤性质使污染物转变为难迁移、低活性物质或从土壤中去除。 施用改良剂

41、：石灰、有机物（泥炭）或黏土矿物、离子拮抗剂、化学沉淀剂 技术应用：降低重金属在土壤中的移动性，而降低淋溶实验中土壤淋洗液的金属含量，从而减少环境和人类健康的暴露风险。化学氧化修复技术原理：使用钻井，然后用泵将化学氧化剂注入土壤，使氧化剂和污染物发生氧化反应，降解或转化为低毒、低迁移性产污的技术。化学氧化修复工作完成后一般只在原污染区留下随和二氧化碳等产物，且不需将泵出液体送到专门的处理系统进行处理，具有省时、经济优点。化学还原与还原脱氯修复技术 原理：利用化学还原剂将污染物还原为难溶态，从而使污染物在土壤环境中的迁移性和生物可利用性降低的一项污染土壤原位修复技术。a.一般用于污染物在地下较深

42、范围很大区域成斑块扩散，对地下水构成污染，且用常规技术难以奏效的污染修复。b.通常是通过向土壤注射还原剂创建一个化学活性反应区域或反应墙，当污染物通过这个区域时被降解和固定。化学淋洗修复技术 原理：借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移的化学/生物化学溶剂,在重力作用下或通过水力压头推动淋洗液注入到被污染土层中,然后再把含有污染物的液体从土层中抽提出来,进行分离和污水处理的技术。溶剂浸提修复技术 原理：利用溶剂将污染物从污染土壤中提取出来或去除的技术。第八章 污染水环境修复技术1.水环境修复:利用物理的、化学的、生物的和生态的方法减少水环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害化，使污染了的水环境能

43、部分或完全恢复到原始状态的过程。修复目标：保证水环境结构健康的前提下，满足人类可持续发展对水环境的要求。水环境修复原则：水体的地域性、生态学原则、最小风险和最大效益原则（1）水体的地域性：根据地理位置、气候特点、湖泊类型、功能要求、经济基础等因素，制订适当的水环境修复计划、指标体系和技术途径。（2）生态学原则：根据生态系统自身的演替规律分步走分阶段进行修复，并根据生态位和生物多样性原则构建健康的水环境生态系统。（3）最小风险和最大效益原则：需要对工程仔细论证，降低风险，同时获得环境效益、经济效益和社会效益的统一。2水环境修复的技术类型物理方法（1）冲刷/稀释提高流动性，降低污染浓度，充氧；（2

44、）曝气复氧，改变水体氧化还原状态；（3）机械/人工除藻针对藻华；（4）底泥疏浚降低内源污染负荷及释放风险化学方法（1）化学沉淀铝盐或铁盐，吸附、絮凝，除无机磷；（2）钝化混合物，沉淀铁、锰、颗粒磷等；（3）酸碱中和石灰调节水体酸碱度，控制磷酸盐和浮游植物；（4）化学除藻硫酸铜、螯合铜类，存在环境风险。生物方法生物修复:利用生物（特别是微生物）催化降解有机污染物,从而去除或消除环境污染的过程。优点：可原位降解污染物； 对环境干扰少； 无二次污染。修复场所：原位、异位。修复技术：（1）生物操纵生态系统的“上行”和“下行”效应共同作用，调节水体的营养结构；（2）植被群落恢复重建水生植被体系，促进物质

45、循环；（3）生物除藻活性微生物和酶，根本上解决藻华生态方法(1)生态塘处理以太阳能驱动多条食物链进行物质迁移转化，实现污水处理和利用相结合；(2)人工湿地综合物理、化学和生物三重作用，对有机污染物降解效果好，可结合景观需求进行设计；(3)土地处理技术土壤-植物系统的吸附、过滤、净化和自我调节功能3.湖泊水库水环境污染-主要污染问题：水质污染、富营养化、水质酸化、湖泊水库萎缩湖泊水库水环境修复技术定义：通过人为调控，使受污染损害的生态系统恢复到受干扰前的自然状态，恢复其合理的内部结构、高效的系统功能和协调的内在关系。内容(两方面)：一是通过一定的修复措施尽可能抵消或减轻一部分已被证明对环境和人类

46、有害活动的负面效应，修复生态系统的服务功能，使湖泊水库能够满足人类的需要；另一方面使受损或受干扰湖泊水库生态系统在结构和生态功能上恢复到破坏前的“完美”状态。一、生态恢复与植物修复恢复湖泊水生植物 植物的构成：沉水植物、浮叶植物、漂浮植物、挺水植物及湿生植物湖泊富营养化治理必须建好植物群落水生植物修复包括：人工强化自然修复与人工重建水生植被两条途径。目标：重新设计和建设全新的能够稳定生存的水生植被和以水生植被为核心的湖泊良性生态系统。湖泊（人类的使用需求：按照生态功能划分）调蓄型湖泊：沿岸带的护坡护岸功能挺水植物和湿生植物。水源型湖泊：保护水质，沉水植物，注意收割和管理。运动娱乐型湖泊：沿岸带

47、，注意湖面开敞，沉水植物太多不好观光游览型湖泊：注重景观性，各种均可u 水质保障的营养平衡和生态平衡原则优化设计先锋物种的选择：首先建立植物生态群落u 物种选择原则：适应性、本土性、强净化能力、可操作性u 选择植物种类：根据选择原则选择适当物种，最好能做一些围栏试验做一些尝试再推广应用群落配置：通过人为设计，将欲恢复重建的水生植物群落根据环境条件和植物特征按一定比例在空间、时间分布方面进行安排布置。u 水平空间配置：生态型和经济型u 垂直空间配置：根据水深从湖岸浅水区深水区分别配置。湿生植物挺水植物浮叶植物，沉水植物修复水生植物植被基本条件的创建蓝藻水华的控制：全湖性控制和局部湖区控制风浪的控

48、制：消浪带的建立沿岸带浅滩环境的创建：人工工程，退耕还湖底泥的清除水深的调控水质改善：透明度、有机物浓度、pH修复水生植物植被的技术途径u 挺水植物：直接种植和移栽u 浮叶植物：直接抛投u 沉水植物：低水位时候选择从水浅地带开始水生植被的收割利用u 收割的重要性：控制植物生长，避免消极影响u 手工收割u 机械收割：机拖收割、机械收割、先进专用收割设备二、其它植物技术水生植物塘u 小型水塘，种植植物或藻类，处理受污染水u 缺点：季节性、植物必须人工控制水生漂浮植物种植 u 水葫芦塘或浮萍等u 使用人工浮床强化富营养化海域栽培大型海藻三、控制营养物质来源外源污染控制技术u 点源污染控制：明确的、相

49、对固定的污染来源，一般采取“末端处理技术”和执行严格的排放标准来进行控制；如污水处理厂站及环境管理；u 非点源（面源）控制：面源是湖泊水库污染物的重要来源。国外研究占全部污染50%以上，农村非点源问题尤其突出。湖泊内源控制技术u 湖泊水库内源污染：湖内污染底泥中的污染物重新排入水体的过程。沉积物是与水、大气和土壤并列的环境污染物迁移、转化和蓄积的“第四环境介质”。u 定时炸弹：沉积物是流域污染物质循环的主要蓄积库，一定环境条件下，沉积物中长期累积的大量有害物质会突然释放。底泥中污染物的释放过程与湖泊水库水环境状况以及底泥特性密切相关，在点源与非点源得到有效控制后，这一释放过程一般都会加快，即底

50、泥污染物释放速率明显增加。湖泊水库水体内源控制技术: 沉积物疏浚工程、沉积物表面覆盖、曝气氧化和化学钝化四种技术Ø 对于污染或淤积严重的浅水湖泊水库，疏浚工程运用最为普遍，效果也最为明显。四、水动力学修复技术原理：通过人工措施，防止水体分层或者破坏已经形成的分层，提高溶氧浓度，控制内源污染，降低水体污染浓度，改善水体环境，从而达到水体修复的目的；主要技术类型：稀释或冲刷、人工曝气、底层水取出、人工环流等。稀释或冲刷：引水加快水体交换频率，降低水力停留时间，从而降低污染物浓度水平。人工曝气：具有一定水生的湖泊水库通常具有季节性温度分层，导致下层水的厌氧环境，有利于污染物活化（例如沉积物

51、P的释放）；人工曝气使得湖泊水库底层溶氧恢复，污染物浓度降低，改善水生生物生存环境，限制浮游藻类的生产力。人工循环：产生水体环流，凭借水体交换消除或者防止湖泊水库的水体分层，进而改善水质，原理类似曝气。可以通过水泵、射流或者曝气实现。五、藻类控制与去除技术u 物理法：人工解层、混凝沉淀、机械打捞u 化学发：化学杀藻药剂u 生物法：生物操纵技术指应用湖泊生态系统内营养级之间的关系，通过对生物群落及其生境的一系列调整，从而减少藻类生物量改善水质。鱼群结构调整的方法是在湖泊中投放、发展某些鱼种，而抑制或消除另外一些鱼种，使整个食物网适合于浮游动物或鱼类自身对藻类的牧食和消耗，从而改善湖泊环境质量。&

52、#216; 生物操纵实施方法人为去除鱼类：先将湖泊中的鱼类全部捕出或用鱼藤酮杀灭后，重新投放以肉食性色类为主的鱼类群落，控制浮游生物食性鱼类，保护浮游动物，进而控制藻花的发生。投放肉食性鱼类：引入肉食性鱼类控制浮游生物食性鱼类，进而促进大型浮游动物发展，借以抑制藻花发生，是生物操纵的主要途径之一。许多实验表明这种方法对改善水质有明显效果。4. 湖泊水库的生态恢复技术u 我国水体污染的主要特征：由人类生产、生活活动引起的水体有机污染和富营养化现象。u 关键：削减水体和底泥的有机物、N、P的负荷u 对策： （1）消除点源：截污及雨污分流（2）控制面源：农业面源污染防治（3）直接工程技术：清淤、调水

53、、生物修复技术u 生物修复技术：植物技术、微生物技术、综合处理技术等恢复湖泊水生植物 （1）概念u 植物的构成：沉水植物、浮叶植物、漂浮植物、挺水植物及湿生植物u 湖泊富营养化治理必须建好植物群落u 水生植物修复包括：人工强化自然修复与人工重建水生植被两条途径。u 目标：重新设计和建设全新的能够稳定生存的水生植被和以水生植被为核心的湖泊良性生态系统。（2）水生植被优化设计基础u 由湖盆形态、底质条件和水文条件决定的水生植被面积、类型和分布格局湿生植物：季节性显露的滩地挺水植物：注意上下限浮叶植物：3m沉水植物：10mu 强烈的风浪扰动决定水生植被的分布格局和面积u 水质和透明度决定分布深度和面积u 定期收割有助于植物旺盛生长u 人类的使用需求：按照生态功能划分调蓄型湖泊：沿岸带的护坡护岸功能挺水植物和湿生植物。水源型湖泊：保护水质，沉水植物，注意收割和管理。运动娱乐型湖泊：沿岸带，注意湖面开敞，沉水植物太多不好观光游览型湖泊：注重景观性，各种均可u 水质保障的营养平衡和生态平衡原则（3）优化设计先锋物种的选择：首先建立植物生态群落物种选择原则：适应性、本土性、强净化能力、可操作性选择植物种类：根据选择原则选择适当物种，最好能做一些围栏试验做一些尝试再推广应用群落配置：通过人为设计，将欲恢复重建的水生植物群落根据环境条件和植物特征按一定比例在空间、时间分布方面进行安排布置。