環(huán)境化學(xué) 第6章 受污染環(huán)境的修復(fù)

1、2022/10/21第六章 受污染環(huán)境的修復(fù) Remediation of Contaminated Environment2022/10/22第六章 受污染環(huán)境的修復(fù) 修復(fù)的定義修復(fù)(Remediation)：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)。2022/10/23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) 主要修復(fù)技術(shù)2022/10/24第六章 受污染環(huán)境的修復(fù)6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法6.2 土壤水體中有機(jī)污染的修復(fù)方法2022/10/256.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法 土壤中重

2、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：改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，使其固定化，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)。 第六章 受污染環(huán)境的修復(fù)2022/10/266.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法 土壤中重金屬污染修復(fù)方法 物理方法生物方法 化學(xué)方法第六章 受污染環(huán)境的修復(fù)2022/10/272022/10/28客土法：在被污染的土壤上覆蓋非污染土壤； 換土法：部分或全部挖除污染土壤后換上非污染土壤。 一般換土的厚度大于耕作層的厚度，換土的厚度愈大，作物中重金屬含量的降低效果愈明顯。 注意事項： (1)主客土的pH要盡量接

3、近，避免由于客土酸性增加，引起污染土壤中重金屬的活性增大。 (2) 妥善處理挖除的污染土壤，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、換土法第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法2022/10/29原理：即為上下層土壤混合。此法僅適于污染濃度較低土壤。 應(yīng)用實例：臺灣地區(qū)曾連續(xù)發(fā)生鎘米污染事件。采用不同方法降低危害，其中包括將表層30公分受污染土壤與下層土30-180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)行修復(fù)。修復(fù)效果：通過稀釋，原來中低污染程度的土壤中鎘（1mg/k

4、g-5mg/kg）和鉛（40mg/kg-200mg/kg）濃度可稀釋至標(biāo)準(zhǔn)以下，鎘（1mg/kg） 和鉛（40mg/kg)。并連續(xù)四期水稻試種，稻米中鎘的含量符合衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)。土壤可恢復(fù)為農(nóng)地使用。 第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法6.1.1 物理方法 2. 稀釋法2022/10/210原理 采用清水灌溉，稀釋或洗去重金屬離子，將含重金屬離子的水排出田外；或者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。 注意事項 應(yīng)遵守防止次生污染的原則。要將含有重金屬的廢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

5、治理 第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法6.1.1 物理方法 3. 水洗法2022/10/211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。 實例 美國一家汞回收服務(wù)公司對汞的回收利用進(jìn)行了實驗室和中型模擬實驗研究，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。 第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法6.1.1 物理方法 4. 熱解吸法2022/10/212原理

6、 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%。 6.1.1 物理方法 5. 淋溶法第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法2022/10/213方法：1. 微

7、生物修復(fù)2. 植物修復(fù)6.1.2 生物方法第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法2022/10/214微生物修復(fù)的原理：(1) 微生物對重金屬的吸附積累(2) 改變金屬的價態(tài)，使其固定于土壤(3) 甲基化和脫甲基化6.1.2 生物方法 1. 微生物修復(fù)第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法2022/10/215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; 微生物的分泌物，可使金屬生成沉淀，如產(chǎn)生H2S的細(xì)菌可使很多重金屬發(fā)生沉淀。 6.1.2 生物方法 1. 微生物修復(fù)(1) 微生

8、物對重金屬的吸附積累 第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法2022/10/216 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)險將降低。(3) 甲基化和脫甲基化 第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法6.1.2 生物方法 1. 微生物修復(fù)2022/10/2176.1.2 生物方法 2. 植物修復(fù)技術(shù) 植物修復(fù)（phytoremediation）去除污染物的方式示意圖

9、第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法2022/10/218植物修復(fù)的定義和原理定義：直接利用各種活體植物，通過提取、降解、揮發(fā)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：主要通過植物提取(phytoextraction)、植物穩(wěn)定(phytostabilization)、植物揮發(fā)(phytovolatilization) 。 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。 第六章 / 6.1 土壤中重金屬

10、污染的修復(fù)方法6.1.2 生物方法 2. 植物修復(fù)技術(shù) 2022/10/219第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法6.1.2 生物方法 2. 植物修復(fù)技術(shù) (1) 植物提取 2022/10/220d第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法2022/10/221第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法6.1.2 生物方法 2. 植物修復(fù)技術(shù)（2）植物穩(wěn)定技術(shù) 2022/10/222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。第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法6.1.2 生物方法 2. 植物修

11、復(fù)技術(shù)（3）植物揮發(fā)2022/10/223得第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法2022/10/224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；具有很高的公眾接受性。第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法6.1.2 生物方法 2. 植物修復(fù)技術(shù) 2022/10/225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；

12、比其它技術(shù)花費(fèi)更長的時間。第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法6.1.2 生物方法 2. 植物修復(fù)技術(shù) 2022/10/2261. 改良劑法2. 氧化還原法3. 電動力學(xué)修復(fù)法6.1.3 化學(xué)方法第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法2022/10/227第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法 / 6.1.3 化學(xué)方法2022/10/228第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法 / 6.1.3 化學(xué)方法2022/10/229第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法 / 6.1.3 化學(xué)方法2022/10/230第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)法

13、第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法 / 6.1.3 化學(xué)方法2022/10/231第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法 / 6.1.3 化學(xué)方法2022/10/232第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法 / 6.1.3 化學(xué)方法2022/10/233第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法 / 6.1.3 化學(xué)方法2022/10/234第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法 / 6.1.3 化學(xué)方法2022/10/235第六章 / 6.1 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法 / 6.1.3 化學(xué)方法2022/10/2362022/10/2376.2 土壤中

14、有機(jī)污染的修復(fù)方法第六章 受污染環(huán)境的修復(fù)2022/10/238優(yōu)點(diǎn)：(1) 現(xiàn)場進(jìn)行，減少運(yùn)費(fèi)和人接觸機(jī)會。(2) 原位，對污染位點(diǎn)的干擾和破壞達(dá)到最小，場地照常使用。(3) 可使有機(jī)物徹底降解，永久性地消除污染物和長期隱患，無二次污染物。(4) 過程迅速，費(fèi)用低。30%50%一、微生物修復(fù)第六章 / 6.2 土壤中有機(jī)污染的修復(fù)2022/10/239缺點(diǎn)(1) 有些化學(xué)品不易或根本不能被微生物降解。氯代物和重金屬(2) 有些產(chǎn)物的毒性比母體反而增加。三氯乙烯在厭氧條件下進(jìn)行還原脫氯作用，產(chǎn)物氯乙烯是致癌物。(3) 生物可處理性研究和處理方案可行性評價費(fèi)用高。一、微生物修復(fù)第六章 / 6.2 土壤中有機(jī)污染的修復(fù)2022/10/240二、植物修復(fù)第六章 / 6.2 土壤中有機(jī)污染的修復(fù)2022/10/2412022/10/2422022/10/2432022/10/2442022/10/2452022/10/246三、化學(xué)氧化作用第六章 / 6.2 土壤中有機(jī)污染的修復(fù)2022/10/2472022/10/248高錳酸鉀法的優(yōu)勢水體有機(jī)污染物：中性條件，MnO2，溶解度低，水合MnO2膠體