环境修复完整版本

生物资源与环境修复各领域的国内外研究进展和发展趋势农业生物环境控制学环境修复

环境修复主要有以下几个方面内容：地下水污染修复土壤重金属污染修复大气污染修复固废污染修复地下水污染修复

地下水广义上是指埋藏和运动于地面以下各种不同深度的土层和岩石孔隙、裂隙、洞穴中的水。狭义上是指浅层地下水，即第一个隔水层以上的重力水，即地下水资源。地下水是自然界水体的组成部分，并参与自然的水循环，又是水资源的重要组成部分。过度开采地下水，引起地下水位下降，沿海地区海水倒灌；农业生产中大量使用化肥、农药以及污水灌溉等，污染物渗入地下水中；受污染的地面水体或废水渠、废水池、废水渗井等连续渗漏。地下水一经污染后，总矿化度、总硬度升高，硝酸盐、氯化物含量升高，有毒物质增加，溶解氧下降，有时还会出现病原体。地下水污染不易发现，难以治理和恢复，影响供水水质，加剧水资源短缺，应限制开发，合理使用，从而保护地下水资源我国地下水资源的现状

地下水是水资源的重要组成部分，对社会经济发展具有重要意义。据估算，我国地下水天然资源约为8288亿立方米/年，占我国水资源总量(河川径流量和地下水量)的30％左右，能够直接利用的地下水资源为2900亿立方米/年。全国有近70％的人口饮用地下水。

《中国地下水类型分布图》将全国地下水类型划分为平原—盆地地下水、黄土地区地下水、岩溶地区地下水和基岩山区地下水四种。我国地下水资源中，平原、盆地松散沉积层地下水、喀斯特地下水和裂隙岩层地下水三者之间的比例，大体上为3∶2∶4。地下水资源的开发利用对我国的重要工业基地及城市发展建设、国土开发、农林业、畜牧业的发展都起着举足轻重的作用。同时，我们也应清醒地看到，我国地下水资源紧缺状况是十分严重的。造成我国地下水资源紧缺状况的原因，一方面是需水量大幅度增加，另一方面是地下水资源开发利用不合理，浪费严重。我国地下水污染现状

有关部门对118个城市2-7年的连续监测显示，中国约有64%的城市地下水遭受了严重污染，33%的城市地下水受到轻度污染，基本清洁的城市地下水只有3%。

《全国重点地方病防治规划(2004-2010年)》显示，截至2003年底全国有氟斑牙患者3877万人、氟骨症患者284万人、地方性砷中毒患者9686人、大骨节病患者81人、潜在型克山病患者2.99万人、慢型克山病患者1.09万人。地方病与环境地质因素密切相关，尤其是地下水，如高氟、砷水是地氟、地砷病最主要和最直接的致病原因，因此要根治地方病，就必须治地下水，但中国地下水面临越来越多的地表污染威胁。公众环境研究中心主任马军对此表示，由于地下水污染难以被清理，如重金属难以降解，尤其是深层的地下水一旦被污染，治理起来需要千年的时间。水污染的修复技术

针对土壤和地下水污染的现状，许多国家已采取或正在采取相应的防护措施，使得地下水修复技术成为现在世界环境领域研究的一个热点问题之一。地下水的修复技术包括：原位修复：监控条件下的自然衰减法(MNA)、渗透性反应墙(PRB)异位修复：抽出处理法(P＆T)几种修复技术的简介MNA法是污染物最终能转化成无毒的副产物、无须人为介入、不会涉及到废物的重新产生或迁移、费用低廉、克服机械化修复设施所带来的局限。

缺点是进行长期监测并负担相关费用、时间很长；受当地水文地质条件的自然变化及人为因素的影响；有利的水文和地球化学条件可能随着时间而发生变化，从而导致曾经稳定化了的污染物重新发生迁移；对修复成果产生负面影响；含水层的各向异性可能使场地特征复杂化；生物降解的中坚产物可能比原来的化合物更毒。PRB是一种原位被动修复技术，由透水的反应介质组成，一般安装于地下水污染羽状体的下游，通常与地下水流相垂直，并且它也可以作为污染地下水的地面处理设施。当地下水在自身水力梯度作用下通过活性渗滤墙时，污染物与墙体材料发生各种反应而被去除，从而达到地下水修复的目的。

根据PRB反应机理的不同，可以分为以下几种反应墙：化学沉淀反应墙(墙中使用的反应介质为沉淀剂，它可使地下水中的有关污染因子产生沉淀.)氧化-还原反应墙(墙中使用的反应介质为还原剂，其本身被氧化，可使一些污染因子参与氧化还原反应，从而达到污染因子被沉淀(固化)或者气化的目的。)吸附反应墙(墙中使用的介质为吸附剂，污染物吸附其上。)生物溶解反应墙(墙中的介质为含释氧化合物(ORC)或NO的混凝土颗粒向水中释氧，为好氧微生物提供氧源和电子受体NO3-N，使有机污染物产生好氧生物降解。)抽取处理法(PumpandTreat，P&T)是最早使用、应用最广的传统经典方法，从污染场地抽出被污染的水，并用洁净的水置换，同时对抽出的水加以处理。需要注意的是，必须把对抽取处理系统的监测作为修复措施整体必不可少的组成部分，监测系统的运行状态。处理后的地下水可直接使用，或者回灌以稀释受污染水体、冲洗含水层，加速地下水的循环流动。

该方法存在操作繁琐、时间长、成本高的问题，需要长期监测和维护。而且，一旦抽水停止，污染物浓度又会升高，不能从根本解决问题。

近几年，随着研究的深入，透水性反应墙法（PRB）被认为是替代传统抽取处理方法的一种有效方法。该技术广泛用于处理地下水中的有机和无机污染物，它具有能够较长时间持续原位处理、处理组分较多、价格相对便宜等优点，因此近年来受到越来越多的关注。土壤重金属污染的修复

目前，世界各国土壤存在不同程度的重金属污染，全世界平均每年排放Hg约1.5万t、Cu为340万t、Pb为500万t、Mn为1500万t、Ni为100万t。当前我国区域农业环境恶化与农产品受重金属污染现象也十分严重，特别是在一些经济发达地区。

据不完全统计，我国的耕地受污染面积2667万hm2,其中,工业/三废污染1000万hm2，农药残留施肥污染1000万hm2。受到镉、砷、铅、铬、汞等重金属污染的耕地近2000万hm2，约占总耕地面积的1/5，其中镉污染耕地1133万hm2，涉及11个省25个地区；被汞污染312万hm2，涉及15个省21个地区。土壤重金属污染修复迫在眉睫！

目前,重金属污染的修复主要有两种途径：改变重金属的存在状态，降低其活性，使其钝化，脱离食物链，减小其毒性。利用特殊植物吸收土壤中的重金属，然后将该植物除去或用工程技术将重金属变为可溶态、游离态，再经过淋洗，然后收集淋洗液中的重金属，从而达到回收重金属和减少土壤中重金属的双重目的。国内外采用的方法一般可分为工程措施、农业措施、改良措施和生物措施。按照技术类别可以将场地土壤重金属污染修复分为一下几种：名称反应机理按技术类别分类1、物理修复物理修复技术主要包括物理工程措施、电动力学法、淋洗法、电热修复、玻璃化技术和冰冻土壤技术2、化学修复化学修复是根据土壤和重金属的性质，选择合适的化学修复剂(改良剂、沉淀剂、增容剂等)加入土壤，通过对重金属的吸附、氧化还原、沉淀以及萃取，以降低重金属的生物有效性。3、生物修复污染土壤生物修复是利用生物(包括动物、微生物以及植物)，通过人为调控，将土壤中重金属吸收、分解或转化为无害化物质的过程。按照修复主体来分，生物修复可分为微生物修复、动物修复、植物修复等。4、联合修复联合修复技术包括植物——微生物联合修复技术、改良剂——植物联合修复、螯合剂——植物联合修复、电压——植物联合修复、基因工程——植物联合修复技术5、农业生态修复农业生态修复包括农艺修复、生态修复物理修复

物理工程措施主要包括排土、换土、去表土、客土和深耕翻土等措施。电动力学法修复是通过电流的作用，在电场的作用下，土壤中的重金属离子(如Pb、Cd、Cr、Zn等)和无机离子以电透渗和电迁移的方式向电极运输，然后进行集中收集处理。该方法特别适合于低渗透的粘土和淤泥土，可以控制污染物的流动方向。电热修复是利用高频电压产生电磁波，产生热能，对土壤进行加热，使污染物从土壤颗粒内解吸出来，加快一些易挥发性重金属从土壤中分离，从而达到修复的目的。玻璃化技术玻璃化技术是将重金属污染的土壤置于温高压条件下，形成玻璃态结构，使重金属固定于其中，稳定了土壤中的重金属。冰冻土壤修复是通过适当的管道布置，在地下以等距离的形式围绕已知的污染源垂直安放，然后对环境无害的冰冻溶剂送人管道而冻结土壤中的水分，形成地下冻土屏障，防止土壤或地下水中的污染物扩散。化学修复

化学固定技术就是加入土壤改良剂改变土壤的物理、化学性质，通过对重金属的吸附、沉淀或共沉淀作用，改变了重金属在土壤中的存在状态，从而降低其生物有效性和迁移性。化学萃取技术是指用HCl、Na2-EDTA、柠檬酸作为萃取剂在不同的萃取条件下对锰矿重金属Mn、Pb和Cd污染土壤进行萃取实验研究。

鳌合技术一般环境条件下，由于土壤中重金属的表聚性，土壤中的重金属吸附在土壤固体表面而残留于土壤耕作层，因此向土壤中施加重金属鳌合剂，可提高土壤中重金属的活性和生物有效性，使其易于流动和被吸收。氧化还原技术通过对已污染的土壤添加氧化还原试剂，改变土壤中重金属离子的价态来降低重金属的毒性和迁移性。也可根据土壤中重金属元素的拮抗作用，利用一些对人体没有危害的重金属拮抗作用来控制土壤中重金属污染。生物修复

微生物修复是利用微生物的生物活性对重金属的亲合吸附或转化为低毒产物，从而降低重金属的污染程度。(由此产生一种生物通风技术)。动物修复就是利用土壤中的某些低等动物(如蚯蚓、鼠类等)能吸收重金属的特性，在一定程度上降低了污染土壤中的重金属含量，达到了动物修复重金属污染土壤的目的。植物修复技术就是利用植物根系吸收水分和养分的过程来吸收、转化污染体(如土壤和水)中的污染物，以期达到清除污染、修复或治理的目的。联合修复

植物一微生物联合修复技术微生物通过多种渠道影响土壤中重金属的生物效应。根区是植物根系和根际微生物作用的场所，微生物的活动可以改变土壤溶液的pH值，从而改变土壤对重金属的吸附特性；还可产生HS等，可与重金属反应，而微生物的细胞壁或粘液层能直接吸收或吸附重金属。改良剂一植物修复在土壤中加入土壤改良剂(包括磷酸盐、石灰、硅酸盐等)调节土壤营养及其物理化学条件。电压一植物修复在电压作用下，电极附近土壤溶液发生电化学元素反应，改变了土壤中的氧化一还原电位、pH等理化性质，加快土壤固体上重金属的解吸，提高土壤溶液中重金属的含量，从而有利于植物的吸收、积累，加快修复过程。基因工程一植物修复利用基因重组技术是将具有金属累积特性的基因导人到生物量大且易收获的植物中，并利用这些植物更好的吸收转化污染物质。农业生态修复

农艺修复包括改变耕作制度，调整作物品种，种植不进入食物链的植物，选择能降低土壤重金属污染的化肥，或增施能够固定重金属的有机肥等措施，来降低土壤重金属污染。典型的有间套作体系：间套作体系减少普通作物对重金属的吸收重金属富集植物与非富集植物种植在一起，能为与之间套作的植物提供一定保护作用。不同作物种植在一起也会提高植物对重金属的吸收。

生态修复生态修复是将人类所破坏的生态系统恢复成具有生物多样性和功能平衡的本地生态系统，使之具有某种形式和一定水平的生产力，维持相对稳定的生态平衡。大气污染修复

我国的化学需氧量排放是全世界第一，二氧化硫排放量是全世界第一，碳排放是全世界第二，预计10年后第一。4亿多城市人呼吸不到干净的空气，其中1/3的城市空气被严重污染。世界空气污染最严重的20个城市中，中国占了16个，一多半的城市空气不达标。

在受到监测的338个城市中，大气环境质量符合国家一级标准的城市不到3%，空气污染指数高于三级的城市占到了63.5%，其中有112个城市的平均污染指数达到了四级，属重度污染。

大气污染修复方法主要有：废气净化、颗粒净化(消烟除尘、过滤除尘、水膜除尘)、石灰石-石膏法脱硫、氨法脱硫、生物法控制(腐生性微生物依靠滤料提供的理化条件如水、氧气、无机营养、有机物、pH和温度等来生存,其生命活动分解通过气体中得有害物质)、燃烧法控制(通过催化剂的作用，在较低温度下(1000℃以下)，使挥发性有机化合物(VOC)燃烧，发生氧化反应，转化成无害的物质)等。固废污染修复

近年来，随着我国城镇化的迅速发展，城市人口出现急剧增长，城市垃圾的产量也在迅速增加。以城市垃圾收运、处置设施为代表的环境卫生基础设施成为影响城市发展的重要因素。在这些垃圾处理过程中，首先应对垃圾进行预处理（入厨房垃圾粉碎、综合垃圾分选），然后在垃圾