环境污染生态修复技术(复习资料)

1、1生态修复：指利用生态系统的自我恢复能力，辅以人工措施，使遭到破坏的生态系统逐步恢复或使生态系统向良性循环方向发展。2生态恢复是指对受到干扰、破坏的生态环境修复使其尽可能恢复到原来的状态。3生态修复是指根据土地利用计划，将受干扰和破坏的土地恢复到具有生产力的状态，确保该土地保持稳定的生产状态，不再造成环境恶化，并与周围环境的景观（艺术欣赏性）保持一致。4生态重建是指通过外界力量使完全受损的生态系统恢复到原初状态。5生态改建是指通过外界力的力量使部分受损的生态系统进行改善，增加人类所期望的人工特点，减少人类不希望的自然特点。6生态改良是指将被干扰和破坏的生境恢复到使它原来定居的物种能够重新定居，

2、或者使原来物种相似的。7提问：人们在一片空地上种上花草，这就是绿化，也是生态恢复。这种说法是否正确？v绿化不等于生态修复，只是生态修复的手段之一。恢复生态是恢复当地生物多样性、生态的完整性以及周围环境的协调性和生态系统自我维持性。绿化最终不能达到自我维持能力。8生态修复的特点1）严格遵循循环再生、和谐共存、整体优化、区域分异等生态学原理2）影响因素多而复杂：影响生命活性的因素3）多学科交叉：环境工程、生态学、物理学、化学、植物学、微生物学、分子生物学及栽培学等多学科.9修复机制v1）污染物的生物吸收与富集机制v2）有机污染物的生物降解机制v3）有机污染物的转化机制v4）生态修复的强化机制10生

3、物富集：生物个体或处于同一营养级的许多生物种群，从周围环境中吸收并积累某种元素或难分解的化合物，导致生物体内该物质的平衡浓度超过环境中浓度的现象，又叫生物浓缩11有机污染物的生物降解机制v有机污染物首先通过物理沉降，形成沉淀；v然后会被水中的细菌等微生物分解，分解为无机物，也就是一些矿质元素，这些物质又会被水中的藻类等自养型生物利用；v这样有机物就被生物所降解了12有机污染物的转化机制v物理转化机制：扩散、大量流动和进入大气中三种主要的运动方式；v化学转化机制：水解反应、光解反应、氧化还原反应和异构化反应13强化机制包括：v提高生物本身的修复能力；反复驯化v提高污染物的可生物利用性，如深层曝气

4、、投入营养盐、投加添加剂等。一一创造最适宜环境条件14生态修复任务1）两大任务：（1）消除污染；（2）生态重建15生态修复的意义v应站在构建和谐社会的高度去考虑生态建设、生态恢复、环境保护问题。V构建和谐社会离不开统筹人与自然和谐发展，统筹人与自然和谐发展的基础和纽带是生态建设。V加强生态建设是构建社会主义和谐社会极为重要的条件。16在处理人与自然的关系上，倡导三种态度U尊重自然、善待自然的伦理态度；U拜自然为师、循自然之道的理性态度；U保护自然、拯救自然的实践态度。17.EM菌：用途：a）用于发酵有机肥b）用于种植业c）用于水产业d）用于环保业18共代谢作用:在氧化塘处理焦化废水的系统中，投

5、加生活污水可大大提高COD的去除率，V其主要原因就是生活污水中含有多种营养元素,加强了生物的共代谢作用基质的分解代谢为其生物降解提供了启动碳源、氮源和能源V基质的分解代谢为其生物降解提供了必需的辅酶NADH、维生素和生长繁殖所需的其他营养物质V基质的存在诱导了相关降解酶的生成，加速了降解反应的速度V微生物的协同作用为难降解废水的生物降解提供了各种有利的环境条件19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、结合系统工程的最优化方法，设计的分层多级利用物质的生产工艺系统。呆目标：在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥物质的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益与生态效益同步发展。20生态

6、工程学的核心原理：（1）整体性原理：在研究、设计和建立复合生态系统的过程中要做到统筹兼顾。确定主次功能，确保当前与长远、局部与整体的协调关系。（2）协调与平衡原理：协调原理平衡原理：包括结构平衡和功能平衡、收支平衡，比如能量流动与物质传递的平衡等（3）自生原理：包括自我组织、自我优化、自我调节、自我再生、自我繁殖和自我设计等一系列机制种群调节群落调节生态系统调节一一反馈调节（正反馈负反馈（4）循环再生原理:物质循环和再生原理（光合作用营养循环）21多层次分级利用原理各成分协调进化、互利共生社会-经济-自然复合生态系统一一生态工程的研究对象生态工程学的生物学原理物种共生原理生态位原理食物链原理物

7、种多样性物种耐性原理耗散结构原理限制因子原理生态工程学的工程学原理结构的有序性原理系统的整体性原理功能的综合性原理作为一个完整的系统，总体功能是衡量系统效益的关键。人工生态系统的重要目标就是寻求整体功能最高22生态工程技术在环境保护中应用23我国环境环保生态工程类型有： 无废（或少废）工艺系统，主要用于内环境治理； 分层多级利用废料生态工程，使生态系统中的每一级生产废物变为另一级生产过程原料，使废料被充分利用； 复合生态系统内废物循环，如桑基鱼塘生态工程； 污水自净与利用生态系统； 城乡（或工、农、牧、渔、畐U）结合生态工程都是在一定区域内，应用生态工程理论与技术来分层、多级利用废料实现生态、

8、经济效益的良好协调统一。24生态工程特点主要涉及行业：矿山开发（露天和井工开采）铁路、公路、管线项目水利设施建设（水库、水电站：农牧业开发其它：固废处置、生物能源转化等25.主要特点：非污染型动用土地面积大对生态因子有直接影响26生态治理工程的主要内容:景观修复：土地复垦：植被恢复：生态系统平衡：生物多样性维持：-!生态系统安全27用于生物修复的生物土著微生物外来微生物基因工程菌采用基因工程技术，将降解性质粒转移到一些能在污水和受污染土壤中生存的菌体内定向地构建高效降解难降解污染物的工程菌。用于生物修复的其他生物这些生物包括藻类、微型动物28活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法

9、。活性污泥法是向废水中连续通入空气。经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力29微生物对污染物的作用：降解作用，去毒作用固定作用30工程化生物修复，采用下列手段来加强修复的速度：生物刺激（biostimulation），满足土著微生物生长所必需环境条件，诸如提供电子受体、供体、氧以及营养物等： 菌群扩增（bioaugmentation）通过各种手段，增加降解环境污染物的微生物数量植物修复技术定义：植物修复技术是以植物忍耐和超量积累某种或某些污染物的理论为基础，利用植物及其共存微生物体系清除环境中的污染物的一门环境污染

10、治理技术。31技术方法：1）利用植物固定或修复重金属污染土壤；2）利用植物净化水体和空气；3）利用植物清除放射性核素；4）利用植物及其根际微生物共存体系净化有机污染物植物对污染物的作用植物固定技术植物根际过滤技术植物提取（萃取）技术根系降解植物降解植物挥发挥发转移32植物修复技术的应用：环境中重金属的去除植物固定、植物转化、萃取等是去除环境中金属离子的有效技术环境中有机物的去除通过植物萃取、转化和辅助修复等技术，可去除环境中的有机污染物。环境中放射性核素的去除日本拟测试向日葵吸收土壤中的铯净化核辐射32植物修复的特点（1）植物修复以太阳作为驱动力，能耗较低；（2）从形式上看植物修复工艺比较简单

11、，但受外界影响因素较多；（3）植物修复技术的研究与应用，具有多学科交叉性；（4）植物修复时间比较长，研究周期也比较长。33植物修复的优势1）技术相对简单、费用较低，可以大面积的实施；（2）利用植物的提取作用或降解作用可以永久性地解决环境污染问题；（3）不造成污染场地的二次污染，具有美化环境的作用；（4）不破化场地结构，对环境扰动少，为公众所欢迎；（5）经植物修复过的土壤或水体可再利用，符合可持续发展的要求。34植物修复的局限性（1）对于污染程度过重、或污染物分布为植物根系所达不到，甚至不适于植物生长的污染土壤或水体的修复并不适用；（2）对于复合污染土壤或水体，采用一种修复植物或几种修复植物相结

12、合的修复方式往往也难以达到修复要求；（3）修复周期较长，难以满足快速修复污染环境的需求。35物理生态修复技术1、定义根据物理学原理，使环境中污染物部分或彻底去除或转化为无害形式的环境工程技术方法。2、主要物理生态修复技术1）蒸汽浸提修复技术2）热力学修复技术3）疏挖底泥、机械除藻、引水冲淤等36蒸汽浸提修复技术-在污染介质中引入清洁空气产生驱动力，将污染物转化为气态形式排出污染介质中。主要用于高挥发性化学污染的土地修复中37热力学修复技术（1）定义-利用热力学的方法对污染物、介质进行加热，加快污染物蒸发速度的修复技术。应用1：高温原位加热修复技术应用2：热解吸修复技术只是物理修复，不是生态修复

13、的方法有1）固化稳定化技术；2）玻璃化技术；3）隔离包埋技术；4）冰冻修复技术等。38化学生态修复技术:在污染的环境介质中加入化学修复剂与污染物发生化学反应而使污染物降解或无害化的修复技术39生态修复方法分类按污染处理方式分为：原位修复异位修复按介质分为：水体修复土壤修复、大气修复40原位修复指对受污染介质（土壤、水体）不作搬运或输送而在原位污染地进行的生态修复处理，其修复过程主要依赖于被污染介质中的生物自然降解能力和外加的合适降解条件。41原位修复的类型：生物通风法生物注气法生物冲洗法生物耕作法42土壤气相抽提SVE技术是一种通过强制新鲜空气流经污染区域，将挥发性有机污染物从土壤中解吸至空气

14、流并引至地面上处理的原位土壤修复技术，该技术被认为是一个“革命性”的修复技术。43生物通气法（BV）是在SVE基础上发展起来的，实际上是一种生物增强式SVE技术生物通风：属于原位处理技术，用于地下水面以上的土壤污染，凭借加入空气及氧至土壤中以加速污染物好氧分解的程序，是一种用于修复不饱和区土壤中可降解有机污染物的一种新兴技术SVEBV的区别系魏鰭构注射井和抽提井的住置位于被冷樂E嫌的中心注射井和抽提井的位置住于被污染区域的边緣设计目的修复淆樂物时使空毛抽提速率达到眾丸利用挥发悭去膽疔染物优化氧气的传送和氧的使用敗丰”创遥好氣条件呆促进原位生物降解适用惜况含挥发性有机污染物的场所且戌场所受芳染面

15、积*属虽源汚樂类型如汽阳储罐泄漏的情况Q样发性有机物，半挥发性和不挥发性有机汚藥物，受污染的土壤可以是大面我的面源污栾，但污樂牺必须是可生物降解的。44.BV方法影响因素:土壤因素a）气体渗透率b）含水率c）氧气d）温度e）pHf）营养物质含量g）电子受体类型污染物因素微生物因素45生物注气法：向环境饱和层注入空气，使挥发性化合物进入不饱和层进行生物降解，同时饱和层也得到氧气，有利于生物降解。用于处理地下水及地下土壤的污染。46生物注气法与生物通风法的区别生物通凤法生物注气法47生物冲洗法:对于土壤受石油烃等污染，通过注入水或蒸汽的办法，冲洗孔隙介质中残留的石油烃。该法研究主要围绕着用表面活性

16、剂溶液进行冲洗展开。表面活性剂既能增加石油烃在水中的溶解度，又可显著减小石油烃与水的界面张力，用其冲洗可以大大提咼去除率。48生物耕作法：土壤表层被污染后，对被污染土层进行耙耕，深度以0.20.4m为易，使石油烃类与土壤均匀混合，并尽可能提供微生物代谢环境，从而实现就地处理。应用该技术有两个前提条件：一是现场土质必须有足够的渗透性，便于氧化剂和代谢产物的顺利扩散；二是存在大量具有降解能力的微生物。生物耕作法：为加快石油的降解速度，一般要在土壤中加入营养物质或用水泵等保持氧气供应，或是在土壤中埋设曝气管道等。异位生态修复异位？易位？把污染介质（土壤、水体）搬动或输送到它处进行的生态修复处理。在处

17、理位置上，搬动强调污染物存在的初始空间分布，输送则稍作迁移；处理过程中，输送有更多的人为调控和优化异位生态修复-土壤耕作法(landfarming)生物堆放法(biopile)土壤堆肥法(Composting)生物反应器修复49生物堆放法(biopile)将污染土壤挖出，运输到异地堆积成条状，中间留有“田埂”，以收集产生的渗出液，修复处理后再运回原地。该技术的特点：是在堆起的土层中铺有管道提供降解用水，并在污染土层以下设有多孔集水管，收集渗滤液；系统还可设有送气管和空气泵以稳定氧的补给。生物反应器修复(bioreactor)该法适用于含油污泥、油污土壤以及石油工业废弃物的预备处理是处理高浓度重

18、油污染土壤的有效方法。其主要特征有：以水相为处理介质，条件易于控制，处理污染物的速度快。可以设计不同构造以满足不同目标处理物的需要，提供最大程度的控制。避免有害气体排入环境。50地下水异位修复技术-通过一定方法，将地下水中的液态污染物与气态污染物抽取出来，在地面建造的处理设施内进行生物处理净化。地下水环境生态修复技术原位修复异位修复原位？一一是在基本不破坏土壤和地下水自然环境的条件下，将受污染的地下水原位进行修复。可分为：(一) 原位工程修复(二) 原位自然修51包气带(Vadosezone)：位于地球表面以下、潜水面以上的地质介质。包气带污染修复常采用生物曝气法52潜水层和承压层水污染修复：

19、一种工艺是向地下水层钻井注入空气，提供氧气，同时利用回收井，抽取地下水，进行循环；通过渗透，提供微生物需要的各种营养第二种工艺，是利用曝气井和抽提井组合，在注入空气的同时，在另一侧，抽提蒸气和空气，加快循环。第三种方法是使用暂时的物理屏障以减缓并阻滞污染物在地下水中的进一步迁移，该方法在一些受有毒有害污染物污染的地点已取得成功的经验可渗透反应墙pRB主要由透水反应介质组成，通常置于地下水污染羽状体下游，与地下水流垂直。53污染物去除机理：包括生物和非生物两种，污染地下水在自身水力梯度作用下通过PRB时，产生沉淀、吸附、氧化还原和生物降解反应，使水中污染物得到去除。54原位工程修复设计1)确定设

20、计目标：对已知的材料包括现场地质和水力数据、污染评价报告、现场可行性研究结果和修复的要求进行仔细分析；确定修复工程需要达到的具体目标。2）设计的主要内容：将电子受体、微生物营养和活性微生物有效输送至受污染的目标区域3）确定修复工艺和参数：根据具体情况合理选择修复工艺；确定了生物修复工艺，即可选择相应的工艺参数。生物修复需要进行的时间可以根据总的需氧量和氧的输送速率来“粗略的估算”4）主要设计步骤如下： 确定是否需要向修复区域输送微生物营养； 预测修复过程中可能出现的化学和微生物学方面的变化，设计对应的措施； 设计输送系统； 执行长期监测计划55典型原位修复系统包括 地下水回收井、 地面处理单元

21、、 营养添加单元、 电子受体添加单元、 回注地下受污染区域等，56提高修复效率的措施 可以采用纯氧代替空气或者过氧化氢，提高DO的浓度。 也可以采用硝酸盐代替氧和过氧化氢作为电子受体。 可以注入甲烷，提咼甲烷细菌的活性。 采用厌氧、好氧和共代谢组合的方法。57设计中需要注意的问题： 最佳氧化还原条件的创造和维护，最佳地质条件如pH值、DO和温度等； 有效投加方式； 微生物和营养物质等在水平和垂直方向的传递和分布。总之，投加、传质和混合是原位修复技术成功的关键环节。原位自然生物修复是利用土壤和地下水原本就存在的自然野生微生物降解土壤和地下水中污染物58自然生物修复评价（一）现场污染物消失速率的检

22、测二）表征生物反应指标变化趋势的调查（三）微生物活性的确定59地下水异位修复通过一定方法，将地下水中的液态污染物与气态污染物抽取出来，在地面建造的处理设施内进行处理净化，泵-处理修复气提修复60气提法去除挥发性物质，地面上的工艺包括：活性炭吸附、超滤臭氧/紫外线氧化或臭氧/双氧水氧化、活性污泥法以及生物膜反应器等，处理后再将水注入地层。但实际运行中很难将吸附在地下水层基质上的污染物提取出来，因此该方法效率较低。61地下水的重金属污染及修复修复技术生物修复技术具有可现场进行，投资少，运行费用低，无二次污染，最终产物少等特点，是地下水重金属污染修复工程的主要修复技术。62异养型脱氮法：在废水处理中

23、，氢供体通常使用甲醇，由于其毒性，控制使用的场合很多。地下水中的硝酸性氮的去除时，从安全性和成本方面考虑使用乙醇和醋酸较多。63自养型脱氮法：脫氮菌中也有能用氢气、还原态硫化合物和二氧化碳等无机物作为氢供体的自养型细菌，这些都可应用于地下水硝酸氮去除。一般情况下自养型细菌增长率低，增长速度慢，菌的增长量少，剩余污泥的产生量低。64地下水的石油烃污染及修复土壤气相抽提通过抽出井把非饱和区中的含气态污染物的土壤气抽出地层，从而达到消除污染物的目的。该法是当前有机污染物原位修复中十分有效的技术之一，其去除机理主要是挥发和生物降解。65工程完成后有可能造成的影响66抽取-处理技术（P&T）：涉

24、及地下水的抽提或回灌，工程量大，对修复区干扰较大，可能造成地面沉降。P&T技术中抽出处理工程所采用的钻井等设备在污染治理完毕以后还可以用于其他方面，如地下供水、人工回灌等。67-可渗透反应墙技术（PRB）：透性反应墙修复工程一经投入，其设施就已固定在地下，不可以作其他用途，造成浪费68生物修复技术：在封闭式地下水系统中，生物修复往往造成氧气量不足原地生物修复技术可能会破坏原有的微生态环境平衡P&T>AS>PRB>生物修复污染地下水的空气吹脫修复技术空气吹脫（blow-off）是在一定的压力条件下，将压缩空气注入受污染区域，将溶解在地下水中的挥发性化合物、吸附在

25、土壤颗粒表面上的化合物以及阻塞在土壤空隙中的化合物驱赶出来污染地下水的空气吹脫修复技术空气吹脫包括：现场注气、挥发性有机物的挥发、有机物的好氧生物降解等三个过程69空气吹脱设计（一）空气注入井布置空气注入井的位置应该包围整个污染物区域，或者在其扩散流动方向进行阻截。每一个注入井的半径范用需要通过现场实验确定。地下水常见污染及修复技术一.地下水的细菌污染及修复二. 重金属污染及修复三. 硝酸类氮污染及修复四. 地下水石油烃污染及修1.污染源的条件2工程完成后有可能造成的影响3成本4工程量5.工程投资、工程运转与维护、监测污染湖泊恢复原理和技术:污染受损湖泊（水库）的恢复主要强调两方面：一是强调生

26、态系统的服务功能，通过恢复措施尽可能抵消或减轻负面效应；另一方面，使受损湖水生态系统在结构和功能上恢复到破坏前的“完美”状态污染湖泊和水库恢复的基本原则湖泊生态修复：运用工程技术手段对污染损害湖泊生态系统进行调整、重建或恢复。总原则：生态、社会、经济和文化的需求以及生态恢复技术的可靠性或有效性。任务：确定恢复目标，制定合适的恢复方案，建立评价生态恢复成功与否的评价标准体系。70湖泊污染控制的前置库技术前置库技术：湖泊上游的天然池塘或人工水库等，收纳污染物并降解，从而降低湖泊污染负荷。通过工程措施修建前置库，或是对自然水塘进行改造,强化污染控制作用71般的前置库通常由3部分构成，即沉降系统、导流

27、系统和强化净化系统，其工艺流程见图。其中强化净化系统包括：砾石床过滤植物滤床净化深水强化净化区放养滤食性鱼类、蚌和螺类岸边湿地建设72前置库生态系统构建库内基地修复工程水生态重建工程(陆生带、湿生带、浅水带、水生生物繁育基地建设83、湖泊沉积物原位处理技术(1) 原位覆盖技术2)原位封闭技术(3)原位处理技术84湖泊环境的理化性质改善(1)石灰处理用于缓解湖泊酸化(2)石灰处理用于控制湖泊富营养化(3)化学沉淀法(4)人工曝气5)人工环流(6)引水稀释/冲刷85. 水体富营养化的原因？湖泊生态系统的结构和功能是“营养盐一浮游植物一浮游动物一鱼类”的“上行效应”和与之相反的“下行效应”共同作用的

28、结果86. 河流生态修复的概念：河流恢复目的是促使河流系统恢复到较为自然的状态，在此状态下，河流系统具有可持续特征，并可提高生态系统价值和生物多样性。87. 河流生态系统的结构特点:河流生态系统是具有一定结构和功能的统一体，从结构上讲，包括6个主要组成部分：参加物质循环的无机物质联系生物和非生物的有机化合物气候条件生产者-I大型消费者或吞噬者微型消费者、腐食者或分解者88. 生态系统结构营养结构空间与时间结构.层级结构.系统的整体性.正负反馈89. 生态系统功能物种流动物质循环，能量流动信息流动自我调节生物生存90. 河流生态修复规划的原则(1) 河流修复与社会经济协调发展原则；(2) 社会经

29、济效益与生态效益相统一原则；(3) 流域尺度规划原则；(4) 增强空间异质性的景观格局原则；(5) 生态系统自设计、自我恢复原则；（6）提高水系联通性原则；（7）负反馈调节设计原则；（8）生态工程与资源环境管理相结合原则。91. 景观修复：从景观尺度上考虑恢复，研究景观要素间的物质、能量交换与动态平衡。景观恢复：注重于景观格局及其各要素间的功能联系，使生态系统回到以前或与之相近的状态。92河流生态修复的基本目标：促进陆地、缓冲区域和水生生态系统的相互联系、自我维持。河流恢复的重要目标：保护河流的生物完整性及其生态健康，河流生态系统的恢复程度可利用生物完整性指数、景观结构特征等进行评价。93. 地带分布概念：根据河流中鱼类种群或大型无脊椎动物种群特征把河流划分成若干区域，分析相关影响因素，地带性反映了不同区域水温和流速对于水生生物的影响。94. 河流连续体概念从河流源头到下游，河流系统内的宽度、深度、流速、流量、水温等物理量具有连续变化特征。95. 河流水力学概念：强调物种组合的显著变化与溪流水力特性的转变具有联系，可通过流速、水深、糙