【環(huán)境化學(xué)】第6.1章 受污染環(huán)境的修復(fù)

1、第六章 受污染環(huán)境的修復(fù) Remediation of contaminated EnvironmentDepartment of Geochemistry and Environmental Science 10/2/20221修復(fù)(Remediation)修復(fù)(remediation)是指采取人為或自然過程，使環(huán)境介質(zhì)中的污染物去除或無害化，使受污染場址恢復(fù)原有功能的技術(shù)。 掌握重金屬和有機(jī)物典型的修復(fù)技術(shù)，包括微生物修復(fù)、植物修復(fù)和化學(xué)氧化修復(fù)。10/2/20222植物修復(fù)微生物修復(fù)化學(xué)氧化活性反應(yīng)格柵電動力學(xué)修復(fù)表面活性劑淋洗第六章 受污染環(huán)境的修復(fù) 10/2/20223第六章 受污染

2、環(huán)境的修復(fù)6.1 土壤中重金屬污染修復(fù)方法去除稀釋固定轉(zhuǎn)化6.2 有機(jī)污染的修復(fù)10/2/202246.1 土壤中重金屬污染修復(fù)方法 土壤中重金屬污染修復(fù)的原理 去除：從土壤中移走重金屬；稀釋：降低土壤中重金屬的濃度； 固定化：改變重金屬在土壤中存在的形態(tài)，使其固定，降低其在環(huán)境中的遷移性和生物可利用性； 轉(zhuǎn)化：轉(zhuǎn)化成低毒形態(tài)。 10/2/2022510/2/20226 客土法：在被污染的土壤上覆蓋上非污染土壤； 換土法：部分或全部挖除污染土壤而換上非污染土壤。 換土的厚度愈大，降低作物中重金屬含量的效果愈明顯。 注意事項(xiàng)： (1) 主客土的pH要盡量接近，避免由于客土酸性增加，引起污染土壤中

3、重金屬的活性增大，一般換土的厚度大于耕作層的厚度。 (2) 妥善處理被挖污染土壤，避免引起次生污染。 適用性：客土法或換土法花費(fèi)的人力和財(cái)力巨大，只適用于小面積嚴(yán)重污染土壤的治理。 6.1.1 物理方法- (1) 客土法、換土法10/2/20227(2) 稀釋法原理 稀釋法即為上下層土壤混合。此法僅適于污染濃度較低土壤。 實(shí)例 臺灣地區(qū)近年連續(xù)發(fā)生鎘米污染事件，曾采用不同方法降低危害，將表層30公分受污染土壤與下層土30-150公分加以混合，即以5倍土壤稀釋，對桃圓縣蘆竹鄉(xiāng)鎘和鉛污染地區(qū)進(jìn)行了修復(fù)，通過稀釋，原來中低污染濃度的鎘（1mg/kg-5mg/kg）和鉛（40mg/kg-200mg/k

4、g），可稀釋至標(biāo)準(zhǔn)以下，鎘（1mg/kg） 和鉛（40mg/kg)。并連續(xù)四期水稻試種，米中鎘的含量符合衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)，可恢復(fù)為農(nóng)地使用。 10/2/20228原理 采用清水灌溉，稀釋或洗去重金屬離子，使重金屬離子遷移至較深土層中，以減少表土中重金屬離子的濃度；或者將含重金屬離子的水排出田外。 注意事項(xiàng) 采用此法也應(yīng)遵守防止次生污染的原則，要將毒水排入一定的儲水池或特制的凈化裝置中，進(jìn)行凈化處理，切忌直接排入江河或魚塘中。 只適用于小面積嚴(yán)重污染土壤的治理 (3) 水洗法10/2/20229原理 此法主要適用于揮發(fā)性重金屬，如汞，往往需要將污染土壤加熱到500-600，并收集揮發(fā)的汞。 實(shí)例 美

5、國一家汞回收服務(wù)公司對汞的回收利用進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室和中型模擬實(shí)驗(yàn)研究，成功地將此方法應(yīng)用于現(xiàn)場治理，并且開始了商業(yè)化服務(wù)。到目前為止，此項(xiàng)技術(shù)已成功地治理了2300t以上被汞污染的土壤 ，治理后 ，土壤中汞的濃度達(dá)到了背景值 (lmg/kg)。 缺點(diǎn) 回收不良時易造成大氣汞污染。 (4) 熱解吸法10/2/202210原理 運(yùn)用試劑與土壤中金屬的作用，加強(qiáng)金屬的溶出，最后從提取液中回收金屬。 常用試劑 各種類型的表面活性劑、EDTA（乙二胺四乙酸）、環(huán)糊精等。 實(shí)例利用季胺鹽型表面活性劑對土壤中微量金屬陽離子的解吸作用，當(dāng)表面活性劑的吸附等于或超過土壤陽離子交換量時，表面活性劑能顯著促進(jìn)微量金屬陽

6、離子的解吸作用。注意應(yīng)用毒性低易降解的表面活性劑，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能去除初始濃度為100-300mg/kg重金屬的80%。 (5) 淋溶法10/2/202211 方法 微生物修復(fù) 植物修復(fù) 微生物修復(fù)的原理 微生物對重金屬的吸附積累 改變金屬的價態(tài)，使其固定于土壤 甲基化和脫甲基化6.1.2 生物方法10/2/202212微生物細(xì)胞內(nèi)及細(xì)胞壁上很多成分(如多聚磷酸 鹽、含硫蛋白質(zhì)等)與金屬有很強(qiáng)的親和力; 微生物可釋放一些基質(zhì)到胞外與金屬結(jié)合，降低 金屬的流動性; 一些微生物的分泌物，可使金屬生成沉 淀，如產(chǎn)生H2

7、S的細(xì)菌可使很多重金屬發(fā)生沉淀。 6.1.2 生物方法 （一）微生物修復(fù)(1)微生物對重金屬的吸附積累 10/2/202213硒（Se）通過甲基化作用可降低毒性。 汞（Hg）通過脫甲基化，形成毒性較低的無機(jī)汞，在經(jīng)進(jìn)一步還原形成元素汞，脫離土壤體系。 (2) 改變金屬的價態(tài)，使其固定于土壤 土壤中還原態(tài)砷()比氧化態(tài)砷()易溶410倍，毒性也強(qiáng)。通過微生物作用將砷()氧化，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)將降低。(3) 甲基化和脫甲基化 10/2/202214（二）植物修復(fù)技術(shù) (phytoremediation) 植物修復(fù)（phytoremediation）去除污染物的方式示意圖 10/2/202215植物修復(fù)的定

8、義和原理植物修復(fù)技術(shù)：直接利用各種活體植物，通過提取、降解和固定等過程清除環(huán)境中的污染物或者消減污染物的毒性，可以用于受污染的地下水、沉積物和土壤的原位處理。原理：植物去除金屬主要通過植物提取技術(shù)(phytoextraction)和植物固定化技術(shù)(phytostabilization)。 對植物修復(fù)技術(shù)研究中，對根際的研究必不可少。由植物根、 土壤微生物以及土壤所構(gòu)成的根際環(huán)境，其pH、Eh、根系分泌物及微生物、酶活性、養(yǎng)分狀況等，均與周圍土體不同。 10/2/202216植物修復(fù)的優(yōu)點(diǎn)對環(huán)境基本上沒有破壞；避免了挖掘和運(yùn)輸；不需要廢棄物處置場所；具有同時處理不同類型有害廢棄物的能力；具有很高

9、的公眾接受性。10/2/202217植物修復(fù)的缺點(diǎn)吸收到植物葉片中的污染物會隨著落葉再次進(jìn)入環(huán)境中；污染物可能累積到作為燃料的木材中；可能進(jìn)入食物鏈而對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響；植被的形成受環(huán)境毒性的限制；會提高某些污染物的溶解度，從而導(dǎo)致更嚴(yán)重的環(huán)境危害或者使得污染物更易于遷移；比其它技術(shù)花費(fèi)更長的時間。10/2/20221810/2/20221910/2/202220d10/2/20222110/2/202222植物將污染物吸收到體內(nèi)后將其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)，釋放到大氣中，即利用植物的吸收、累積和揮發(fā)而減小土壤中一些揮發(fā)性污染物。10/2/202223得10/2/202224 (1) 改良劑法 加入石灰 加入有機(jī)肥料 化學(xué)沉淀和吸附 離子拮抗作用(2) 氧化還原法(3)電動力學(xué)修