土壤污染与修复

1、水环境污染现状2、水体修复概念和标准3、水体修复分类4、水体修复技术5、水体修复中若干常见问题探讨回顾第1页下篇：生物修复与生态工程三、土壤污染与修复1土壤中污染物起源与危害2污染土壤修复现场调查与评价

3污染土壤修复可处理性研究

4污染土壤典型修复技术及原理第2页1土壤中污染物起源与危害1.1土壤污染定义1.2土壤污染特点1.3土壤中污染物起源1.4土壤污染类型1.5土壤污染危害第3页1.1

土壤污染定义“绝对性”定义:由人类活动向土壤添加有害化合物，此时土壤即受到了污染。这个定义关键是存在有可鉴别人为添加污染物。“相对性”定义：以特定参照数据来加以判断，如以背景值加两倍标准差为临界值，若超出这一数值，即以为该土壤为某元素所污染。“综合性”定义：不但要看含量增加，还要看后果，即加入土壤物质给生态系统造成了危害。第4页1.1

污染土壤定义三种定义出发点虽然不一样，但有一点是共同，即以为土壤中某种成份含量显著高于原有含量时即组成了污染。因此，土壤污染就是指人为原因故意或无意地将对人类或其他生命体有害物质施加到土壤中，使其某种成份含量显著高于原有含量、并引发土壤环境质量恶化现象。第5页1.2

土壤污染特点（1）隐蔽性或潜伏性:水体和大气污染比较直观，严重时通过人感官即能发觉;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人或动物健康情况才能反应出来，从遭受污染到产生恶果有一种相称长逐渐积累过程，具有隐蔽性或潜伏性。日本第二公害病——痛痛病60年代发生于富山县神通川流域，直至70年代才基本证明是镉污染土壤所生产“镉米”所致。第6页（2）不可逆性和长期性:土壤一旦遭到污染后很难恢复，重金属元素对土壤污染是一种不可逆过程，而许多有机化学物质污染也需要一种比较长降解时间，例如1966年冬至1977年春，沈阳—抚顺污水灌区发生石油、酚类以及后来张土灌区镉污染，造成大面积土壤毒化、水稻矮化、稻米异味，含镉量超出食品卫生标准。通过十余年艰苦努力，包括施用改良剂、深翻、清灌、客土、选择品种等多种措施，才逐渐恢复其部分生产力，付出了大量劳力和代价。1.2

土壤污染特点第7页（3）后果严重性:由于土壤污染隐蔽性或潜伏性、以及它不可逆性或长期性，因而往往通过食物链危害动物和人体健康。研究表白，土壤和粮食污染与某些地域居民肝肿大之间有着显著剂量—反应关系，污灌引发污染越严重，人群肝肿大串越高。第8页第9页土壤污染源可分为天然污染源和人为污染源。后者是土壤污染研究和污染土壤修复主要对象，而在这些污染源中，化学物质对土壤污染是人们最为关注。污染物进入土壤途径按照所划分土壤污染源可分为污水浇灌、固体废物利用、农药和化肥、大气沉降物等。1.3

土壤中污染物起源第10页1.3

土壤中污染物起源大气沉降(土壤酸化、多环芳烃和二恶英等)污水排灌（重金属、多环芳烃等）化肥农药施用（硝酸盐、PCB、DDT等）固体废物堆放处置（多种污染物）工业生产(石油、多环芳烃和重金属污染等)交通运输（汽油中添加防爆剂四乙基铅随废气排出污染土壤）全球物质循环第11页土壤污染物的来源第12页土壤污染类型目前并无严格划分，如从污染物属性来考虑，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污染。（1）有机物污染:石油、有机农药等；（2）无机物污染：重金属污染等；（3）生物污染：细菌、真菌等；（4）放射性污染：放射性核素等。1.4

土壤污染类型第13页（1）影响人体和生物健康:土壤能够通过食物链影响人体健康；（2）影响农产品产量和质量：植物可从污染土壤中吸取污染物，从而引发代谢失调，生长发育受阻或造成遗传变异。（3）影响生态系统安全：通过生态系统能量流动和物质循环影响整个生态系统。1.5

土壤污染危害第14页2污染土壤修复现场调查与评价开展生物修复之前需要对修复现场进行调查评价，确定生物修复适应性。主要指标包括：污染物性质；污染物浓度和分布；现场微生物活性；现场水力条件；现场氧化还原电位；土壤和水特性；养分有效性等。现场评定必须回答这些问题，取得足够数据，便于工程设计。第15页2.1

现场调查（1）污染物性质；（2）污染物浓度与分布；（3）地下水水文概况；（4）地质概况。理解现场特性目标一是搜集使土壤修复过程最优化信息，二是搜集控制环境条件使之维持最佳条件信息。因此，第一阶段是搜集有关修复原理数据，第二阶段是搜集有关工程设计和过程控制等数据。第16页2.2

生物过程评价（1）微生物可利用碳源和能源；（2）可利用受体和氧化还原条件；（3）现有微生物活性和也许毒性；（4）营养物有效性；（5）现场环境条件。第17页2.3

原位修复评价（1）理解污染物类型和所在位置；（2）理解亚表层地质和水文条件；（3）污染区水文隔离；（4）最低传质也许位置；（5）设计亚表层注入或抽取系统；（6）预测化学品注入后土壤化学反应；（7）建立过程控制亚表层监测系统。第18页2.4

过程控制评价（1）流体流向；（2）流速；（3）污染物迁移时间；（4）养分迁移；（5）评价含水层导水率变化；（6）确定运行中注入或回收速率。第19页3污染土壤修复可处理性研究所谓污染土壤修复可处理性研究，是指在实际工程建设之前，进行小试和中试试验研究，通过可处理性研究为土壤修复工程设计提出标准、费用和运行方案等。目标是节省修复项目建设工程投资，一种造价千万美元土壤修复工程一般可处理性研究费用为5－20万美元，能够节省100万美元工程建设费用。第20页准备调查

现场调查

详细调查

分析评价

办法选定

施工管理

计划完成第21页3.1

可处理性研究目标（1）评价整个过程可行性；（2）确定修复能够达成浓度；（3）确定处理过程设计标准；（4）估算处理过程设备和运行费用；（5）决定控制参数和最优化实行限制条件；（6）评价物料供应处理技术与设备；（7）证明现场运行情况和污染物最后究趋；（8）评价处理过程中存在问题；（9）提供修复工程连续运行最优化办法。第22页3.2

试验设计与实行在明确研究目标之前，需要促使可处理性研究开展外部原因。这些原因包括：（1）管理部门目标；（2）客户要求；（3）污染物危害程度；（4）污染地点敏感性；（5）污染地点政治敏感性；（6）时间计划灵活程度；（7）项目预算灵活程度。第23页3.2

试验设计与实行3.2.1设计基础（1）如何完成、量化和统计可处理性研究；（2）确定使用标准方案还是专门方案；（3）确定开展室内研究还是进行室外模拟；（4）确定试验方案和数据分析质量控制水平；（5）确定使用分析办法。第24页3.2

试验设计与实行3.2.2方案制定与实行可处理性研究分为三个阶段，第一种阶段是修复办法筛选；第二个阶段是修复办法挑选；第三个阶段是修复办法调查和可行性研究计划进行（中试）。一种可处理研究计划能够看作是一套分别进行单项组合，这些项目是：（1）土著微生物对靶标污染物降解转化能力；（2）接种微生物强化降解能力；（3）环境参数最佳合适范围；（4）添加基质和电子受体需求效果；（5）添加基质充足和缺乏循环过程；（6）是否需要补充电子供体;第25页3.2

试验设计与实行（7）修复项目标预期时间;（8）不一样条件下污染物降解速率；（9）处理可达成水平；（10）土水系统也许发生反应和阻塞；（11）由于混合、表面活性剂和中间产物积累而造成毒性变化；（12）污染物挥发程度;（13）不一样优化措施下费用-效益;（14）控制过程监测频率；（15）运行限制条件。第26页4污染土壤修复技术及原理4.1污染土壤修复技术体系4.2典型修复技术及原理第27页4.1

污染土壤修复技术体系4.1.1按修复场地分类（1）原位（insitu）修复：污染土壤气体提取法(SVE)；井中汽提法（In-wellVaporStripping）；生物通气；空气搅动法（AirSparging）原位冲洗、淋洗；加热办法；处理墙办法；原位稳定—固化办法；电动力学办法；原位微生物修复办法；植物－微生物联合修复办法等。第28页5.1

污染土壤修复技术体系（2）异位（exsitu）修复：气提法；泥浆反应器修复；土壤耕作法；土壤堆腐；焚烧法；客土法；预制床；淋洗/萃取；淋洗－生物反应器联合修复；第29页4.1

污染土壤修复技术体系4.1.2按照技术类别分类（1）物理化学修复：加热办法；稳定固化法；淋洗；萃取；电动力学等（2）生物修复：微生物修复；生物通气、泥浆反应器、预制床等植物修复；湿地修复；菌根修复等；植物－微生物联合修复；菌根菌剂联合修复等；（3）物理化学－生物联合修复：淋洗－反应器联合修复等。第30页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4.2

典型修复技术流程及原理第31页4.2

典型修复技术流程及原理4.2.1原位修复技术（1）生物通风技术：在受石油污染地域，土壤中污染物降解会减少土壤中氧气浓度，增加CO2浓度，进而抑制污染物深入生物降解。因此，为了提升土壤中微生物降解效率，可通过在污染场地打竖井并安装鼓风机和抽真空机向污染区域供应空气或氧气。这项技术一般用在轻质石油类污染土壤。第32页第33页4.2

典型修复技术流程及原理4.2.2异位修复技术（1）泥浆反应器技术泥浆法也称生物反应器法，是将污染土壤置于一专门反应器中处理办法。生物反应器处理过程为：将挖出石油污染土壤移到反应器内，加入3~9倍水混合，使其呈泥浆状，加入适量营养盐、表面活性剂，并鼓入空气、剧烈搅拌使微生物与污染物充足接触和增加氧气浓度。为了提升降解速率，常在反应器先前处理土壤中分离出已被驯化微生物，并将其加入到准备处理土壤中。含油土壤经处理后，液体部分可排入处置井（坑、池）或另作他用（如回用），固体部分可施用于农田。第34页第35页4.2

典型修复技术流程及原理生物反应器修复系统示意图第36页4.2

典型修复技术流程及原理4.2.2异位修复技术（2）预制床法：预制床设计能够使污染物迁移量减至最小，由于它具有滤液搜集和控制排放系统。预制床底面为渗入性低物质，如高密度聚乙烯或黏土。将污染土壤转移到预制床上，通过施肥、浇灌、调整pH，有时还加入微生物和表面活性剂，使其最适合污染物降解。与同一区域原位处理技术相比，预制床处理对3环和3环以上多环芳烃降解率显著提升。第37页4.2

典型修复技术流程及原理第38页（3）土壤耕作法：对石油污染土壤进行翻耕，耕层深度为30cm左右，同步向土壤中添加肥料、表面活性剂等物质并定期浇灌，从而尽也许地为微生物降解石油提供一种良好环境，使其有充足营养、水分和通气条件.第39页◆土壤淋洗法対象：●重金属、●农药、●油等第40页车载式固定式第41页淋洗机械分离装置◆30m3/h处理能力淋洗修复工程第42页◆热处理：

即向污染土壤通入热蒸汽或用低频加热办法,促使污染物从土壤中挥发并回收再处理,

対象：●VOCs、●水银、●农药、●油等；长处：可使VOCs完全实现无害化；