环境生物技术应用土壤污染和修复技术应用

1、环境生物技术应用土壤污染和修复技术应用内容设置内容设置 1 1、 土壤中污染物的来源与危害土壤中污染物的来源与危害 2 2、 土壤中污染物的生物降解与转化土壤中污染物的生物降解与转化 3 3、 污染土壤修复的现场调查与评价污染土壤修复的现场调查与评价 4 4、 污染土壤修复的可处理性研究污染土壤修复的可处理性研究 5 5、 污染土壤典型修复技术及原理污染土壤典型修复技术及原理 6 6、 石油污染土壤修复专题石油污染土壤修复专题1.1 污染土壤的定义v“绝对性绝对性”定义定义: :由人类的活动向土壤添加有害化合物，由人类的活动向土壤添加有害化合物，此时土壤即受到了污染此时土壤即受到了污染。这个定

2、义的关键是存在有可鉴这个定义的关键是存在有可鉴别的人为添加污染物。别的人为添加污染物。v“相对性相对性”定义：以特定的参照数据来加以判断，如以背景定义：以特定的参照数据来加以判断，如以背景值加两倍标准差为临界值，若超过这一数值，即认为该土壤值加两倍标准差为临界值，若超过这一数值，即认为该土壤为某元素所污染。为某元素所污染。v“综合性综合性”定义：不但要看含量的增加，还要看后果，定义：不但要看含量的增加，还要看后果，即加入土壤的物质给生态系统造成了危害。即加入土壤的物质给生态系统造成了危害。1.1 污染土壤的定义（重点）v三种定义的出发点虽然不同，但有一点是共同的，即认为三种定义的出发点虽然不同

3、，但有一点是共同的，即认为土壤中某种成分的含量明显高于原有含量时即构成了污染。土壤中某种成分的含量明显高于原有含量时即构成了污染。v综上所述，土壤污染就是指人为因素有意或无意地将综上所述，土壤污染就是指人为因素有意或无意地将对人类或其他生命体有害的物质施加到土壤中，使土对人类或其他生命体有害的物质施加到土壤中，使土壤中某种成分的含量明显高于原有含量、并引起土壤壤中某种成分的含量明显高于原有含量、并引起土壤环境质量恶化的现象。环境质量恶化的现象。1.2 土壤污染的特点（重点）v（1 1）隐蔽性或潜伏性）隐蔽性或潜伏性: : 水体和大气的污染比较直观，严重时通过人的感官即能发现：而土壤水体和大气的

4、污染比较直观，严重时通过人的感官即能发现：而土壤污染则往往要通过农作物包括粮食、蔬菜、水果或牧草以及摄食的人或动污染则往往要通过农作物包括粮食、蔬菜、水果或牧草以及摄食的人或动物的健康状况才能反映出来，从遭受污染到产生恶果有一个相当长的逐步物的健康状况才能反映出来，从遭受污染到产生恶果有一个相当长的逐步积累过程，具有隐蔽性或潜伏性。日本的第二公害病积累过程，具有隐蔽性或潜伏性。日本的第二公害病痛痛病痛痛病6060年代发年代发生于富山县神通川流域，直至生于富山县神通川流域，直至7070年代才基本证实是镉污染土壤所生产的年代才基本证实是镉污染土壤所生产的“镉米镉米”所致。所致。v（2 2）不可逆性

5、和长期性）不可逆性和长期性: : 土壤一旦遭到污染后极难恢复，重金属元素对土壤的污染是一个土壤一旦遭到污染后极难恢复，重金属元素对土壤的污染是一个不可逆过程，而许多有机化学物质的污染也需要一个比较长的降解时不可逆过程，而许多有机化学物质的污染也需要一个比较长的降解时间，例如间，例如19661966年冬至年冬至19771977年春，沈阳年春，沈阳抚顺污水灌区发生的石油、酚类抚顺污水灌区发生的石油、酚类以及后来张土灌区的镉污染，造成大面积的土壤毒化、水稻矮化、稻以及后来张土灌区的镉污染，造成大面积的土壤毒化、水稻矮化、稻米异味、含镉量超过食品卫生标准。经过十余年的艰苦努力，包括施米异味、含镉量超过

6、食品卫生标准。经过十余年的艰苦努力，包括施用改良剂、深翻、清灌、客土、选择品种等各种措施，才逐步恢复其用改良剂、深翻、清灌、客土、选择品种等各种措施，才逐步恢复其部分生产力，付出了大量的劳力和代价。部分生产力，付出了大量的劳力和代价。1.2 土壤污染的特点（重点）v（3 3）后果的严重性）后果的严重性: : 由于土壤污染的隐蔽性或潜伏性、以及它的不可逆性或长期由于土壤污染的隐蔽性或潜伏性、以及它的不可逆性或长期性，因而往往通过食物链危害动物和人体的健康。研究表明，土壤性，因而往往通过食物链危害动物和人体的健康。研究表明，土壤和粮食的污染与一些地区居民肝肿大之间有着明显的剂量和粮食的污染与一些地

7、区居民肝肿大之间有着明显的剂量反应关反应关系，污灌引起的污染越严重，人群的肝肿大串越高。一些土壤污染系，污灌引起的污染越严重，人群的肝肿大串越高。一些土壤污染事故严重威胁着粮食生产，三氯乙醛的污染是一个比较典型的事例，事故严重威胁着粮食生产，三氯乙醛的污染是一个比较典型的事例，它是由于施用含三氯乙醛的废硫酸生产的普通过磷酸钙肥料所引起。它是由于施用含三氯乙醛的废硫酸生产的普通过磷酸钙肥料所引起。其中万亩以上的污染事故在山东、河南、河北、辽子、苏北、皖北其中万亩以上的污染事故在山东、河南、河北、辽子、苏北、皖北等地曾多次发生，轻则减产，重则绝收，损失十分惨重。等地曾多次发生，轻则减产，重则绝收，

8、损失十分惨重。1.2 土壤污染的特点（重点）v 土壤污染源可分为天然污染源和人为污染源。土壤污染源可分为天然污染源和人为污染源。 （1 1）天然污染源：指自然界自行向环境排放有害物质或造成有害影响的场）天然污染源：指自然界自行向环境排放有害物质或造成有害影响的场所，如正在活动的火山；所，如正在活动的火山； （2 2）人为污染源：指人类活动所形成的污染源。）人为污染源：指人类活动所形成的污染源。 后者是土壤污染研究和污染土壤修复的主要对象，而在这些污染源中，后者是土壤污染研究和污染土壤修复的主要对象，而在这些污染源中，化学物质对土壤的污染是人们最为关注的。污染物进入土壤的途径按照所化学物质对土壤

9、的污染是人们最为关注的。污染物进入土壤的途径按照所划分的土壤污染源可分为污水灌溉、固体废弃物的利用、农药和化肥、大划分的土壤污染源可分为污水灌溉、固体废弃物的利用、农药和化肥、大气沉降物等。气沉降物等。1.3 土壤中污染物的来源v 土壤污染的类型目前并无严格的划分，如从污染物的土壤污染的类型目前并无严格的划分，如从污染物的属性来考虑，一般可分为有机物污染、无机物污染、属性来考虑，一般可分为有机物污染、无机物污染、生物污染和放射性物质的污染。生物污染和放射性物质的污染。v（1 1）有机物污染）有机物污染: : 石油、有机农药等；石油、有机农药等；v（2 2）无机物污染：重金属污染等；）无机物污染

10、：重金属污染等；v（3 3）生物污染：细菌、真菌等；）生物污染：细菌、真菌等；v（4 4）放射性污染：放射性核素等。）放射性污染：放射性核素等。1.4 土壤污染的类型（掌握）v（1 1）影响人体和生物健康）影响人体和生物健康: : 土壤可以通过食物链影响人土壤可以通过食物链影响人体健康；体健康；v（2 2）影响农产品的产量和质量：植物可从污染土壤中吸）影响农产品的产量和质量：植物可从污染土壤中吸收污染物，从而引起代谢失调，生长发育受阻或导致遗传收污染物，从而引起代谢失调，生长发育受阻或导致遗传变异。变异。v（3 3）影响生态系统安全：通过生态系统的能量流动和物质）影响生态系统安全：通过生态系统

11、的能量流动和物质循环影响整个生态系统。循环影响整个生态系统。1.5 土壤污染的危害v 自然环境中的有机化合物，受到光化学的、化学的和生物的作用而自然环境中的有机化合物，受到光化学的、化学的和生物的作用而降解转化。降解转化。v有时转化很快，如葡萄糖之类易代谢的化合物被加到含大量微生物和丰富有时转化很快，如葡萄糖之类易代谢的化合物被加到含大量微生物和丰富O O2 2的环境中时；的环境中时；v有时降解过程非常缓慢，如贮于黑暗、干燥的埃及法老坟墓中的谷粒，埋有时降解过程非常缓慢，如贮于黑暗、干燥的埃及法老坟墓中的谷粒，埋在庞贝在庞贝( (意大利古城，因附近火山爆发而被埋意大利古城，因附近火山爆发而被埋

12、) )壁画中的有机色素，以及我壁画中的有机色素，以及我国的马王塔古尸、国的马王塔古尸、“楼兰美女楼兰美女”，都经过几千年而不腐变，是因环境条件，都经过几千年而不腐变，是因环境条件不适合降解之故。不适合降解之故。v研究证明，在土壤中，生物降解是主要的机制，而微生物又在生物研究证明，在土壤中，生物降解是主要的机制，而微生物又在生物降解中占首要地位。降解中占首要地位。v共代谢（共代谢（co-metabolismco-metabolism）有一类物质称为外生物质或异生物质，是指一些天然条件下并不存有一类物质称为外生物质或异生物质，是指一些天然条件下并不存在的由人工合成的化学物质，例如杀虫剂，杀菌剂和除

13、草剂等，其中许在的由人工合成的化学物质，例如杀虫剂，杀菌剂和除草剂等，其中许多有易被各种细菌或真菌降解，有些则需添加一些有机物作为初级能源多有易被各种细菌或真菌降解，有些则需添加一些有机物作为初级能源后才能降解，这一现象称为共代谢。后才能降解，这一现象称为共代谢。v相关文献中的解释为：相关文献中的解释为：（1 1）解释一：必须在生长基质和其他可转化化合物存在下，微生物对）解释一：必须在生长基质和其他可转化化合物存在下，微生物对非生长基质的转化作用。非生长基质的转化作用。（2 2）解释二：只有在初级能源物质存在时才能进行的有机化合物的生物）解释二：只有在初级能源物质存在时才能进行的有机化合物的生

14、物降解过程。降解过程。 重点重点DDT 的共代谢DDT准备调查准备调查 现场调查现场调查 详细调查详细调查 分析评价分析评价 方法选定方法选定 施工管理施工管理 计划完成计划完成污染土壤修复工作流程污染土壤修复工作流程可处理计划系统分析应急对策长期对策净化处理稳定处理原位修复异位修复原位分解原位提取分离分解净化原位稳定异位稳定生物修复原位处理方式示意图生物通风原位处理方式示意图生物反应器修复系统示意图桶箱空气过滤器和泵砾石层污染土壤土壤淋洗法土壤淋洗法対象：重金属、农药、油等车载式固定式淋洗机械分离装置30m3/h处理能力淋洗修复工程热处理：热处理： 直接加入使污染物挥发或分解，间接加热使污染物挥发； 针对高浓度土壤污染。 対象：VOCs、水银、农药、油等； 优点：可使VOCs完全实现无害化； 日处理能力可达200t。实际工程污染土壤外热装置修复土壤焚烧装置烟囱热交换填埋热