农产品安全污染土壤修复演示文稿

农产品安全污染土壤修复演示文稿当前第1页\共有104页\编于星期日\19点农产品安全污染土壤修复当前第2页\共有104页\编于星期日\19点土壤污染的基本特性31土壤污染及治理技术简介3污染场地修复基本问题33主要内容3土壤环境保护政策研究2当前第3页\共有104页\编于星期日\19点土壤政策研究背景肯定中国的土壤环境保护工作在资金投入、管理监督及技术支持等方面取得了积极的进展不足

现有的土壤污染防治法律法规、标准体系及修复技术等无法满足土壤环境保护的需求中国土壤污染防治面临的形势严峻，当前污染防治工作的基础比较薄弱

4当前第4页\共有104页\编于星期日\19点俄罗斯日本中国欧洲土地和土壤环境的现状不容乐观中国的土壤问题：荒漠化和污染中国土壤成土母质图

中国土壤类型图

中国土壤状况5当前第5页\共有104页\编于星期日\19点中国土壤环境保护现状土壤环境保护工作取得的成效土壤环境污染现状开始关注土壤质量和土壤污染问题重点关注土壤肥力土壤环境保护理念1949重点关注土壤污染防治，近年来尤其关注风险管理和风险控制第一阶段19781992至今1949土壤环境保护理念农业土壤点源污染与面源污染共存生活污染和工业污染叠加各种新旧污染相互交织工业及城市污染向农村转移城区及工业土壤大量企业原址场地被再开发为人居环境，可能成为土壤和地下水的高污染和高风险区。存在的问题缺乏专项法律法规土壤环境监管能力薄弱土壤环境标准体系不健全污染土壤修复治理资金缺乏有效保障6当前第6页\共有104页\编于星期日\19点

发达国家中国立法有专门土壤环境保护与污染控制法律法规，如美国《超级基金法》和《棕色地块法》、荷兰《土壤保护法案》、日本《土壤污染对策法》没有专门的土壤污染防治法律监管采用基于风险的管理模式未贯彻基于风险的管理模式标准体系具有完善的土壤环保标准体系；加拿大和美国均制定了国家和地方土壤质量指导标准。土壤环保标准体系不完善；全国采用统一的《土壤环境质量标准》资金保障多渠道的资金筹措方式资金来源有限且无保障基本思路：责任LIABILITY标准STANDARD资金FUNDING7当前第7页\共有104页\编于星期日\19点制定实施土壤保护政策的有利条件快速的经济发展广泛的国际贸易不断提升的公众意识政府的高度重视8当前第8页\共有104页\编于星期日\19点政策建议开展土壤环境保护和污染控制的立法在关注农业污染土壤的同时，高度重视工业活动引起的土地污染问题借鉴和强化国际上较普遍采用的基于风险的土壤环境管理模式逐步推动土壤环境标准体系建设，鼓励以省市为单位，制定区域性土壤环境质量标准和污染土壤修复标准开展污染土壤（场地）修复技术的可适用性评价，研究解决污染土壤修复治理的资金机制加强科技支撑，突破影响中国土壤环境监管工作有效推进的科学和技术障碍9当前第9页\共有104页\编于星期日\19点1.1

污染土壤的定义“绝对性”定义:由人类的活动向土壤添加有害化台物，此时土壤即受到了污染。这个定义的关键是存在有可鉴别的人为添加污染物。“相对性”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，即认为该土壤为某元素所污染。“综合性”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。当前第10页\共有104页\编于星期日\19点1.2

土壤污染的特点（1）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，具有隐蔽性或潜伏性。日本的第二公害病——痛痛病60年代发生于富山县神通川流域，直至70年代才基本证实是镉污染土壤所生产的“镉米”所致。当前第11页\共有104页\编于星期日\19点（2）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。1966年冬至1977年春，沈阳—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。1.2

土壤污染的特点当前第12页\共有104页\编于星期日\19点（3）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—反应关系，污灌引起的污染越严重，人群的肝肿大串越高。一些土壤污染事故严重威胁着粮食生产轻则减产，重则绝收，损失十分惨重。1.2

土壤污染的特点当前第13页\共有104页\编于星期日\19点污染源地下水非饱和带饱和带地下水位线流向土壤污染机理土壤污染与地下水污染存在密切关系。14当前第14页\共有104页\编于星期日\19点151.3主要污染源及污染物主要污染源及污染物空气污染影响气被污染后通常通过干、湿沉降作用对土壤环境产生进一步的影响污水灌溉有机无机等混合型污水主要来自石油化工和制药，有三氯乙醛、多环芳烃，导致土壤板结盐渍化，影响作物生长农业生产过程化肥、农药和覆盖塑料薄膜等技术措施使土壤营养物质积累.固废的农用工业废渣、城市垃圾、剩余污泥以及畜禽粪便、农业秸秆等当前第15页\共有104页\编于星期日\19点土壤污染①②③④⑤①-化工、冶金等②-排污、渗坑及污水灌溉③-垃圾、废渣等④-污染大气降水⑤-农药、化肥等农业活动污染来源及种类化学污染物物理污染物生物污染物放射性污染物16当前第16页\共有104页\编于星期日\19点当前第17页\共有104页\编于星期日\19点当前第18页\共有104页\编于星期日\19点当前第19页\共有104页\编于星期日\19点土壤环境保护政策研究31土壤污染及治理技术简介3污染场地修复基本问题及应用发展33主要内容20土壤污染的基本特性2当前第20页\共有104页\编于星期日\19点21环境治理技术化学修复技术物理修复技术生物修复技术微生物修复技术植物修复技术当前第21页\共有104页\编于星期日\19点22按处置地点按暴露情景植物修复技术微生物修复技术原位修复技术异位修复技术化学修复技术物理修复技术当前第22页\共有104页\编于星期日\19点修复机理影响因素固化去除23当前第23页\共有104页\编于星期日\19点土壤修复技术换土\置换冰冻修复稳定\固化电动修复气提/解吸热处理淋洗化学氧化还原物理化学修复24当前第24页\共有104页\编于星期日\19点几种修复技术工艺流程图阻隔技术固化技术氧化还原技术气提技术25当前第25页\共有104页\编于星期日\19点◆土壤淋洗法対象：●重金属、●农药、●油等当前第26页\共有104页\编于星期日\19点车载式固定式当前第27页\共有104页\编于星期日\19点淋洗机械分离装置◆30m3/h处理能力淋洗修复工程当前第28页\共有104页\编于星期日\19点◆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。当前第29页\共有104页\编于星期日\19点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解气体化学试剂◆热处理典型流程：当前第30页\共有104页\编于星期日\19点◆电渗析：土壤处理槽电极槽点源絮凝沉淀回收给水给水泵给水塔抽水泵当前第31页\共有104页\编于星期日\19点处理墙：当前第32页\共有104页\编于星期日\19点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石油污染修复一般流程当前第33页\共有104页\编于星期日\19点当前第34页\共有104页\编于星期日\19点土壤修复技术微生物修复植物修复地耕处理生物修复1.改变污染物存在形态，降低其毒性2.利用许多微生物与污染物的亲和性，富集重金属在污染土壤上耕耘，施肥，灌溉，保证微生物的正常代谢，使污染物减少甚至消除35当前第35页\共有104页\编于星期日\19点生物修复技术的分类异位生物修复(Ex-situbioremediation)原位生物修复(Insitubioremediation)

当前第36页\共有104页\编于星期日\19点37分类原位微生物修复技术异位微生物修复技术生物强化法生物通风法土地耕作法化学活性栅修复法

制床法堆制法

泥浆生物反应器法当前第37页\共有104页\编于星期日\19点原位生物修复的基本条件

碳源及能源能高效降解污染物的微生物种群提供微生物代谢所需的无机营养物环境介质中合适可利用的水量适宜的温度适宜的pH值

当前第38页\共有104页\编于星期日\19点植物修复技术定义：利用植物及其根际圈微生物体系的吸收、挥发和转化、降解等作用来清除污染环境中的污染物质的技术。当前第39页\共有104页\编于星期日\19点植物提取作用根系过滤作用植物固定作用植物挥发作用植物降解作用植物修复的方式当前第40页\共有104页\编于星期日\19点当前第41页\共有104页\编于星期日\19点原理当前第42页\共有104页\编于星期日\19点植物对有机污染物的吸收途径对气态污染物的粘附和吸收对水溶态污染物的吸收当前第43页\共有104页\编于星期日\19点植物粘附污染物的数量,主要决定于植物表面积的大小和粗糙程度,某些植物还可分泌油脂、黏液,如去杉、油松等;气孔是叶片吸收污染物的主要部位,但高浓度污染物可对叶片造成损害,如二氧化硫可导致植物气孔张开和关闭的机能瘫痪,臭氧可损害叶片的栅栏组织.气态污染物当前第44页\共有104页\编于星期日\19点水溶态污染物主要通过根吸收叶片也能吸收水溶态物质当前第45页\共有104页\编于星期日\19点当前第46页\共有104页\编于星期日\19点水溶态的污染物到达根表面，主要有两条途径：一条是质体流途径(massflow)，即污染物随蒸腾拉力，在植物吸收水分时与水一起到达植物根部；另一条是扩散途径(diffusion)，即通过扩散到达根表面。当前第47页\共有104页\编于星期日\19点叶片对农药通过气孔吸收与角质层吸收。附着性能是影响药效的重要因素。表面活性剂能显著降低表面张力，改善药液在叶面的附着性,从而提高吸收。如:

刘支前等发现不加任何表面活性剂时，草甘膦药液不能直接经蚕豆叶面气孔吸收；添加0.5％的有机硅表面活性剂后，气孔吸收率可达85.4％。当前第48页\共有104页\编于星期日\19点污染土壤中有机污染物的清除植物体内分解成为植物体的组成成分转化成二氧化碳和水转化成为无毒性的中间代谢物（木质素）储存在植物细胞中有机污染物木质化作用挥发、代谢矿化

植物转化作用当前第49页\共有104页\编于星期日\19点污染土壤中有机污染物的清除根际分泌物激活微生物降解行为根分泌酶和有机酸微生物土壤界面促进根区微生物的生长和繁殖,以利于降解有毒化学物质。当前第50页\共有104页\编于星期日\19点适用污染因子广泛不改变土壤性质成本低，适合大面积修复推广不会引起二次污染修复时间很长，一般需要十几甚至二十几年缺点优点当前第51页\共有104页\编于星期日\19点生物强化法是基于改变生物降解中微生物的活性和强度而设计的，可分为土著菌培养法和投菌法。土著菌培养法：利用培养土著菌将污染物充分矿化成CO2和H2O投菌法：直接向污染土壤中接入高效降解菌

当前第52页\共有104页\编于星期日\19点生物通风法又称土壤曝气，是基于改变生物降解环境条件(如通气状况等)而设计的，是一种强迫氧化的生物降解方法。加入一定量的氧气和营养液污染的土壤鼓风机抽风机当前第53页\共有104页\编于星期日\19点土地耕作法土地耕作法也称农耕法，是以就地污染土壤作为接种物的好氧生物过程。土地耕作法相比其他处理方法，如填埋、焚烧、洗脱等，有对土壤结构体破坏较小、实用有效等特点，应用范围较广。施肥，灌溉耕耙撒石灰经过以上过程从而促进微生物生长。当前第54页\共有104页\编于星期日\19点化学活性栅修复法化学活性栅修复法是依靠掺入污染土壤的化学修复剂与污染物发生氧化、还原、沉淀、聚合等化学反应，从而使污染物得以降解或转化为低毒性或移动性较低的化学形态的方法。较为典型的化学活性栅系统修复过程是注入井粉状胶体物质污染水流抽取污染水处理当前第55页\共有104页\编于星期日\19点预制床法预制床修复是农耕法的延续，它可以使污染物的迁移量减至最低。其简要操作规程为：定期翻动供氧营养液和水污染土壤铺上沙石的不泄露平台当前第56页\共有104页\编于星期日\19点堆制法污染土壤有机废弃物混合堆肥石灰石压气系统充氧微生物充分降解包括风道式、好气静态式和机械式等3种，其中机械式(在密封容器中进行)易于控制，可以间歇或连续进行。近年来，国内外学者均在积极研究堆制修复的原理、工艺、条件、影响因素、降解效果等，并已将此工艺应用到污染土壤的修复。当前第57页\共有104页\编于星期日\19点泥浆生物反应器法生物反应器营养物质表面活性剂污染土壤空气水这种方法处理效果好、速度快，但仅仅适宜于小范围的污染治理。生物反应器一般设置在现场或特定的处理区，通常为卧鼓型和升降机型，有间隙式和连续式两种，但多为间隙式。原理当前第58页\共有104页\编于星期日\19点异位生物修复

异位生物修复是指将被污染介质(土壤、水体)搬动或输送到它处进行的生物修复处理，但这里的搬动和输送是低限底的、而且更强调人为控制和创造更加优化的降解环境此方法有更多的人为调控和优化处理当前第59页\共有104页\编于星期日\19点当前第60页\共有104页\编于星期日\19点TanksatHanford当前第61页\共有104页\编于星期日\19点BiopilewithvacuumManifold当前第62页\共有104页\编于星期日\19点细菌真菌藻类微生物真细菌蓝细菌古菌酵母霉菌大型真菌菌根生物修复可能利用到的微生物当前第63页\共有104页\编于星期日\19点微生物对污染物的简单代谢的生理过程向基质接近对固体基质的吸附分泌胞外酶污染物质的吸收胞内代谢当前第64页\共有104页\编于星期日\19点当前第65页\共有104页\编于星期日\19点微生物激活作用有毒物质结构变化彻底分解为CO2＋H2O毒性增加毒性不变毒性降低激活作用去毒作用当前第66页\共有104页\编于星期日\19点无毒化合物致癌物致畸物致突变物急性毒物毒植物素抗菌素激活作用及其特点迅速矿化缓慢矿化持久性活化当前第67页\共有104页\编于星期日\19点激活作用可以发生在微生物活跃的土壤、水和其他任何环境。产生的产物可能是短暂的，是矿化过程的中间产物，也可能持续时间很长，甚至引起环境问题激活作用的结果是生物合成致癌物、致畸物、致突变物、神经毒物、毒植物素、抗菌素等当前第68页\共有104页\编于星期日\19点激活反应—硫醚的氧化当前第69页\共有104页\编于星期日\19点涕灭威甲拌磷乙拌磷当前第70页\共有104页\编于星期日\19点激活反应—酯的水解一些除草剂被植物吸收后进入植物体内，在水解酶的作用下，生成游离酸，才能发挥作用。如禾草灵和新燕灵等。当前第71页\共有104页\编于星期日\19点激活反应—甲基化一些无机物能在微生物的作用下发生甲基化，其脂溶性增加，引起毒性增加，而且更易于在生物体内积累。如Hg、As、Sn等。当前第72页\共有104页\编于星期日\19点激活反应—去甲基化一些真菌能使双苯酰草胺（N，N－二甲基－2，2－二苯基乙酰胺）脱去甲基生成无甲基的二苯基乙酰胺，是一种植物毒素。当前第73页\共有104页\编于星期日\19点激活反应的类型缓解：有时一种化合物A会有两种前途，它可以转化为更有毒化合物B，即激活；也可以转化为无毒化合物C，由于A向C转化，避免了A向B的激活，因此成为缓解。典型激活：主要是前面提到的一些激活反应，也是严格意义上的激活，其产物往往毒性更强，而且持久性和迁移性也往往会加强，引起的环境毒性更大。生物毒性谱的变化：对一类生物有毒的化合物，在分子结构改变以后会对完全不同的另一类生物有害，这就是毒性谱发生了改变。它不是严格意义上的激活，而是对另一类生物为激活。当前第74页\共有104页\编于星期日\19点共代谢途径一般是指原本不能被代谢的物质在外界提供碳源和能源的情况下被代谢的现象。其中外界提供的碳源称为一级基质，用于微生物细胞增长并为微生物细胞活动提供能量。被共代谢的物质称为二级基质，不用于微生物细胞增长，也不能为微生物细胞活动提供能量。也就是说，有些不能作为唯一碳源与能源被微生物降解的有机物。当提供给其它有机物作为碳源或能源时，这一有机物就有可能因共代谢而被降解。当前第75页\共有104页\编于星期日\19点微生物的共代谢作用可能存在以下几种情况：靠降解其它有机物提供能源或碳源通过与其它微生物的协同作用，发生共代谢，降解污染物由其它物质的诱导产生相应的酶系，发生共代谢作用当前第76页\共有104页\编于星期日\19点牝牛分枝杆菌（Mycobacteriumvaccea）在丙烷上生长的同时，有能力共代谢环己烷，将环己烷氧化成能被假单胞菌种群利用的环己酮，而这些假单胞菌没有能力直接利用环己烷。环己烷的共代谢分解

当前第77页\共有104页\编于星期日\19点缺少进一步降解的酶系中间产物的抑制作用需要另外的基质，或必须和其它微生物联合作用共代谢的原因当前第78页\共有104页\编于星期日\19点共代谢微生物生长缓慢，物质转化效率低容易引起一些有毒物质的积累共代谢机制的存在，大大拓展了微生物对难降解有机污染物的作用范围环境修复或筛选高效微生物的过程中要考虑共代谢的影响有些不易降解的农药，它们并不能支持微生物的生长，但它们有可能通过几种微生物的共代谢作用而得到部分的或全部的降解。例如，通过产气气杆菌（Aerobacteraerogenes）和氢单胞菌（Hydrogenomonassp.）的共代谢作用，可将DDT转变成对氯苯乙酸，后者可由其他微生物进一步分解。可见微生物的共代谢作用在自然界难降解物质的分解中具有极其重要的意义。

共代谢的环境意义当前第79页\共有104页\编于星期日\19点生物修复技术的局限性目前生物修复技术主要应用在治理土壤中重金属污染，在修复大气和水体污染中应用的相对较少。当前第80页\共有104页\编于星期日\19点生物修复土壤中重金属污染存在的问题受到待治理土壤地理条件的影响。对不同污染状况的土壤要选用不同的生态型植物。一种植物往往只吸收一种或两种重金属元素，限制了其在多种重金属污染土壤中的治理。超积累植物通常矮小、生物量低、生长缓慢、生长周期长，因而修复效率低，不易于机械化作业。当前第81页\共有104页\编于星期日\19点发展前景通过基因工程法，获取具有高修复能力的基因工程植物，是获得环境污染治理新突破的关键。Hg2+(有毒）转入汞还原酶的植物Hg（无毒）土壤结合态挥发态当前第82页\共有104页\编于星期日\19点当前，植物修复技术有待研究的前沿问题为：1)筛选更多适用(富集能力强、生长快、适应性强)的超积累植物；2)利用生物技术手段对植物进行定向改良(提高生物量或富集能力)；3)重金属耐性和富集的机理与调控；4)植物修复的工程试验与商业应用。当前第83页\共有104页\编于星期日\19点当前第84页\共有104页\编于星期日\19点当前第85页\共有104页\编于星期日\19点当前第86页\共有104页\编于星期日\19点当前第87页\共有104页\编于星期日\19点当前第88页\共有104页\编于星期日\19点魏树和\周星启等(2004)从20科54种杂草中筛选出镉(Cd)超积累植物---龙葵(Solanumnigrum)。

当前第89页\共有104页\编于星期日\19点当前第90页\共有104页\编于星期日\19点当前第91页\共有104页\编于星期日\19点城市生活垃圾生态填埋示范基地

当前第92页\共有104页\编于星期日\19点当前第93页\共有104页\编于星期日\19点土壤环境保护政策研究31土壤污染及治理技术简介3污染场地修复基本问题及应用发展33报告提纲94土壤污染的基本特性2当前第94页\共有104页\编于星期日\19点污染场地（Contaminatedsites）因堆积、储存、处理、处置或其他方式（如迁移）承载了有害物质的，对人体健康和环境产生危害或具有潜在风险的空间区域（含土壤、地下水等）。95当前第95页\共有104页\编于星期日\19点污染场地（Contaminatedsites）简易垃圾堆放场地

大量铬渣堆放场地石油及石油化工污染场地电子废弃物污染场地96当前第96页\共有104页\编于星期日\19点Love运河事件Duringthesummerof1978,UnitedStatesPresidentJimmyCarterdeclaredafederalemergencyattheLoveCanal,aformerchemicallandfillwhichbecamea15-acreneighborhoodoftheCityofNiagaraFalls,NewYork.SUPERFUND97当前第97页\共有104页\编于星期日\19点技术瓶颈问题场地风险评价参数的本土化问题；关于风险水平（风险基准）的问题；场地采样密度的合理性问题；关于评价和修复标准的取值问题；