环境化学 第6章 受污染环境的修复

1、2022/10/21第六章 受污染环境的修复 Remediation of Contaminated Environment2022/10/22第六章 受污染环境的修复 修复的定义修复(Remediation)：指采取人为或自然过程，使环境介质中的污染物去除或无害化，使受污染场址恢复原有功能的技术。2022/10/23植物修复微生物修复化学氧化活性反应格栅电动力学修复表面活性剂淋洗第六章 受污染环境的修复 主要修复技术2022/10/24第六章 受污染环境的修复6.1 土壤中重金属污染的修复方法6.2 土壤水体中有机污染的修复方法2022/10/256.1 土壤中重金属污染的修复方法 土壤中重

2、金属污染修复的原理 去除：从土壤中移走重金属；稀释：降低土壤中重金属的浓度； 固定：改变重金属在土壤中的存在形态，使其固定化，降低其在环境中的迁移性和生物可利用性； 转化：转化成低毒形态。 第六章 受污染环境的修复2022/10/266.1 土壤中重金属污染的修复方法 土壤中重金属污染修复方法 物理方法生物方法 化学方法第六章 受污染环境的修复2022/10/272022/10/28客土法：在被污染的土壤上覆盖非污染土壤； 换土法：部分或全部挖除污染土壤后换上非污染土壤。 一般换土的厚度大于耕作层的厚度，换土的厚度愈大，作物中重金属含量的降低效果愈明显。 注意事项： (1)主客土的pH要尽量接

3、近，避免由于客土酸性增加，引起污染土壤中重金属的活性增大。 (2) 妥善处理挖除的污染土壤，避免引起次生污染。 适用性：客土法或换土法花费的人力和财力巨大，只适用于小面积严重污染土壤的治理。 6.1.1 物理方法 1. 客土法、换土法第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复方法2022/10/29原理：即为上下层土壤混合。此法仅适于污染浓度较低土壤。 应用实例：台湾地区曾连续发生镉米污染事件。采用不同方法降低危害，其中包括将表层30公分受污染土壤与下层土30-180公分加以混合，即以5倍土壤稀释，对桃圆县芦竹乡镉和铅污染地区进行修复。修复效果：通过稀释，原来中低污染程度的土壤中镉（1mg/k

4、g-5mg/kg）和铅（40mg/kg-200mg/kg）浓度可稀释至标准以下，镉（1mg/kg） 和铅（40mg/kg)。并连续四期水稻试种，稻米中镉的含量符合卫生安全标准。土壤可恢复为农地使用。 第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复方法6.1.1 物理方法 2. 稀释法2022/10/210原理 采用清水灌溉，稀释或洗去重金属离子，将含重金属离子的水排出田外；或者使重金属离子迁移至较深土层中，以减少表土中重金属离子的浓度。 注意事项 应遵守防止次生污染的原则。要将含有重金属的废水排入一定的储水池或特制的净化装置中，进行净化处理，切忌直接排入江河或鱼塘中。 只适用于小面积严重污染土壤的

5、治理 第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复方法6.1.1 物理方法 3. 水洗法2022/10/211原理 此法主要适用于挥发性重金属，如汞，往往需要将污染土壤加热到500-600，并收集挥发的汞。 实例 美国一家汞回收服务公司对汞的回收利用进行了实验室和中型模拟实验研究，成功地将此方法应用于现场治理，并且开始了商业化服务。到目前为止，此项技术已成功地治理了2300t以上被汞污染的土壤 ，治理后 ，土壤中汞的浓度达到了背景值 (lmg/kg)。 缺点 回收不良时易造成大气汞污染。 第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复方法6.1.1 物理方法 4. 热解吸法2022/10/212原理

6、 运用试剂与土壤中金属的作用，加强金属的溶出，最后从提取液中回收金属。 常用试剂 各种类型的表面活性剂、EDTA（乙二胺四乙酸）、环糊精等。 实例利用季胺盐型表面活性剂对土壤中微量金属阳离子的解吸作用，当表面活性剂的吸附等于或超过土壤阳离子交换量时，表面活性剂能显著促进微量金属阳离子的解吸作用。注意应用毒性低易降解的表面活性剂，避免引起二次污染。 利用EDTA去除土壤中的Cu、Ni、Cd、Zn，0.01mol/L的EDTA能去除初始浓度为100-300mg/kg重金属的80%。 6.1.1 物理方法 5. 淋溶法第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复方法2022/10/213方法：1. 微

7、生物修复2. 植物修复6.1.2 生物方法第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复方法2022/10/214微生物修复的原理：(1) 微生物对重金属的吸附积累(2) 改变金属的价态，使其固定于土壤(3) 甲基化和脱甲基化6.1.2 生物方法 1. 微生物修复第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复方法2022/10/215微生物细胞内及细胞壁上很多成分(如多聚磷酸 盐、含硫蛋白质等)与金属有很强的亲和力; 微生物可释放一些基质到胞外与金属结合，降低金属的流动性; 微生物的分泌物，可使金属生成沉淀，如产生H2S的细菌可使很多重金属发生沉淀。 6.1.2 生物方法 1. 微生物修复(1) 微生

8、物对重金属的吸附积累 第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复方法2022/10/216 硒（Se）通过甲基化作用可降低毒性。 汞（Hg）通过脱甲基化，形成毒性较低的无机汞，在经进一步还原形成元素汞，脱离土壤体系。 (2) 改变金属的价态，使其固定于土壤 土壤中还原态砷()比氧化态砷()易溶410倍，毒性也强。通过微生物作用将砷()氧化，生态风险将降低。(3) 甲基化和脱甲基化 第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复方法6.1.2 生物方法 1. 微生物修复2022/10/2176.1.2 生物方法 2. 植物修复技术 植物修复（phytoremediation）去除污染物的方式示意图

9、第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复方法2022/10/218植物修复的定义和原理定义：直接利用各种活体植物，通过提取、降解、挥发和固定等过程，清除环境中的污染物或者消减污染物的毒性，可以用于受污染的地下水、沉积物和土壤的原位处理。原理：主要通过植物提取(phytoextraction)、植物稳定(phytostabilization)、植物挥发(phytovolatilization) 。 对植物修复技术研究中，对根际的研究必不可少。由植物根、 土壤微生物以及土壤所构成的根际环境，其pH、Eh、根系分泌物及微生物、酶活性、养分状况等，均与周围土体不同。 第六章 / 6.1 土壤中重金属

10、污染的修复方法6.1.2 生物方法 2. 植物修复技术 2022/10/219第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复方法6.1.2 生物方法 2. 植物修复技术 (1) 植物提取 2022/10/220d第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复方法2022/10/221第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复方法6.1.2 生物方法 2. 植物修复技术（2）植物稳定技术 2022/10/222植物将污染物吸收到体内后将其转化为气态物质，释放到大气中，即利用植物的吸收、累积和挥发而减小土壤中一些挥发性污染物。第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复方法6.1.2 生物方法 2. 植物修

11、复技术（3）植物挥发2022/10/223得第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复方法2022/10/224植物修复的优点对环境基本上没有破坏；避免了挖掘和运输；不需要废弃物处置场所；具有同时处理不同类型有害废弃物的能力；具有很高的公众接受性。第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复方法6.1.2 生物方法 2. 植物修复技术 2022/10/225植物修复的缺点吸收到植物叶片中的污染物会随着落叶再次进入环境中；污染物可能累积到作为燃料的木材中；可能进入食物链而对生态系统产生负面影响；植被的形成受环境毒性的限制；会提高某些污染物的溶解度，从而导致更严重的环境危害或者使得污染物更易于迁移；

12、比其它技术花费更长的时间。第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复方法6.1.2 生物方法 2. 植物修复技术 2022/10/2261. 改良剂法2. 氧化还原法3. 电动力学修复法6.1.3 化学方法第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复方法2022/10/227第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复方法 / 6.1.3 化学方法2022/10/228第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复方法 / 6.1.3 化学方法2022/10/229第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复方法 / 6.1.3 化学方法2022/10/230第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复法

13、第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复方法 / 6.1.3 化学方法2022/10/231第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复方法 / 6.1.3 化学方法2022/10/232第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复方法 / 6.1.3 化学方法2022/10/233第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复方法 / 6.1.3 化学方法2022/10/234第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复方法 / 6.1.3 化学方法2022/10/235第六章 / 6.1 土壤中重金属污染的修复方法 / 6.1.3 化学方法2022/10/2362022/10/2376.2 土壤中

14、有机污染的修复方法第六章 受污染环境的修复2022/10/238优点：(1) 现场进行，减少运费和人接触机会。(2) 原位，对污染位点的干扰和破坏达到最小，场地照常使用。(3) 可使有机物彻底降解，永久性地消除污染物和长期隐患，无二次污染物。(4) 过程迅速，费用低。30%50%一、微生物修复第六章 / 6.2 土壤中有机污染的修复2022/10/239缺点(1) 有些化学品不易或根本不能被微生物降解。氯代物和重金属(2) 有些产物的毒性比母体反而增加。三氯乙烯在厌氧条件下进行还原脱氯作用，产物氯乙烯是致癌物。(3) 生物可处理性研究和处理方案可行性评价费用高。一、微生物修复第六章 / 6.2 土壤中有机污染的修复2022/10/240二、植物修复第六章 / 6.2 土壤中有机污染的修复2022/10/2412022/10/2422022/10/2432022/10/2442022/10/2452022/10/246三、化学氧化作用第六章 / 6.2 土壤中有机污染的修复2022/10/2472022/10/248高锰酸钾法的优势水体有机污染物：中性条件，MnO2，溶解度低，水合MnO2胶体