土壤污染修復(fù)技術(shù)課件

第五章土壤污染修復(fù)技術(shù)第五章內(nèi)容提要1.工程措施2.生物修復(fù)技術(shù)3.農(nóng)業(yè)措施4.改良劑實(shí)施2土壤污染修復(fù)技術(shù)內(nèi)容提要1.工程措施2土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施

工程措施是指用物理(機(jī)械)、物理化學(xué)原理治理污染土壤，且工程量比較大的一類方法。3土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施工程措施是指用物理(機(jī)械)1工程措施1.1客土、換土、去表土、翻土客土法就是向污染土壤加入大量的干凈土壤，覆蓋在表層或混勻，使污染物濃度降低到臨界危害濃度以下或減少污染物與植物根系的接觸，從而達(dá)成減輕危害的目的。4土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.1客土、換土、去表土、翻土41工程措施1.1客土、換土、去表土、翻土換土法就是把污染土壤取走，換入新的干凈的土壤。該方法對(duì)小面積嚴(yán)重污染且污染物具放射性或易擴(kuò)散難分解的土壤是必需的，以防止擴(kuò)大污染范圍，危害人畜健康。對(duì)換出的土壤應(yīng)妥善處理，以防止二次污染。5土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.1客土、換土、去表土、翻土5土壤1工程措施1.1客土、換土、去表土、翻土去表土法就是去除表層土壤。15—30cm可使米鎘下降50％左右。翻土法就是深翻土壤，使聚積在表層的污染物分散到更深的層次，達(dá)到稀釋的目的。該法適用于土層較深厚的土壤，且要配合增加施肥量，以彌補(bǔ)耕層養(yǎng)分的減少。6土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.1客土、換土、去表土、翻土6土1工程措施1.1客土、換土、去表土、翻土該法的特點(diǎn)：治理效果顯著，不受土壤條件限制。但需大量人力、物力，投資大，且肥力會(huì)有所降低，應(yīng)多施肥料以補(bǔ)充肥力。7土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.1客土、換土、去表土、翻土7土壤1工程措施1.2隔離法

隔離法就是用各種防滲材料，如水泥、粘土、石板、塑料板等，把污染土壤就地與未污染土壤或水體分開，以減少或阻止污染物擴(kuò)散到其它土壤或水體的做法。該法應(yīng)用于污染嚴(yán)重、易于擴(kuò)散且污染物又可在一段時(shí)間后分解的情況下，如較大規(guī)模事故性農(nóng)藥污染的土壤。8土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.2隔離法8土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.3清洗法

清洗法就是用清水或含有能增加重金屬水溶性的某些化學(xué)物質(zhì)的水把污染物沖至根外層，再用含有一定配位體的化合物或陰離子與重金屬形成較穩(wěn)定的絡(luò)合物或生成沉淀，以防止污染地下水。9土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.3清洗法9土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.3清洗法

EDTA可提高金屬離子的移動(dòng)性，使之從表層淋洗到下層。日本用稀鹽酸或EDTA淹水清洗土壤重金屬效果較好。將EDTA(30kg／a)撤在稻田或旱地(土壤含鎘分別為10.4，27.9mg／kg)，淹水或小雨淋洗，清洗1—2次，水量以能達(dá)到根層以外而未到達(dá)地下水為宜。試驗(yàn)表明，清洗一次可使耕層土壤鎘降低50％，二次使米鎘減少81％，F(xiàn)e、Zn效果最好，Mn、Ni效果較差，而先用氯化物(Ni用硫破鹽)，后用EDTA淋洗效果更好。10土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.3清洗法10土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.3清洗法

清洗法對(duì)于烴、硝破鹽等污染，較經(jīng)濟(jì)。該法較適合于輕質(zhì)土壤，如砂土、砂壤土等，對(duì)重污染效果較好，但易造成地下水污染及土壤養(yǎng)分流失，土壤變性。11土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.3清洗法11土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.4熱處理熱處理就是把已經(jīng)隔離成末隔離的污染土壤加熱，使污染物產(chǎn)生熱分解的方法。該法多用于能夠熱分解的有機(jī)污染，如石油污染。產(chǎn)生熱的方法有多種，主要從經(jīng)濟(jì)實(shí)用方面考慮，例如紅外線輻射，微波和射頻方式加熱，管道輸入水蒸汽，．或打井通氣使污染物揮發(fā)去除。12土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.4熱處理12土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.5電化法

近年來(lái)國(guó)外采用電化學(xué)方法凈化土壤中的重金屬及部分有機(jī)污染物，該類方法特別適用于其他方法難以處理的透水性差的粘土類土壤。美國(guó)路易斯安那州立大學(xué)研制出的方法是：在水飽和的土壤中插入—些電極(最好用石墨電極，電極間距和深度根據(jù)需要而定)，通過(guò)低強(qiáng)度宜流電(1—5mA)。通電后，陰極附近產(chǎn)生的H+便向土壤毛孔移動(dòng)，并把污染物釋放到毛管溶液中。水溶液以電滲透的方式移到陽(yáng)極附近，并被吸到土壤表層，再清除。13土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.5電化法13土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施

小結(jié)工程措施治理效果最為徹底，穩(wěn)定，是一種治本措施，適用于大多數(shù)污染物和土壤條件。但投資大，易引起土壤肥力減弱，適于小面積的重度污染區(qū)。近年來(lái)，把其它工業(yè)領(lǐng)域，特別是污水、大氣污染治理技術(shù)引入土壤污染治理過(guò)程中，為土壤污染治理研究開辟了新途徑，如磁分離技術(shù)、陰陽(yáng)離子膜代換法等。雖然多還處于試驗(yàn)探索階段，但積極吸收、轉(zhuǎn)化新技術(shù)、新材料，在保證治理效果的基礎(chǔ)上，降低治理成本，提高工程實(shí)用性，有著重要的實(shí)際意義。14土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施小結(jié)1

2生物修復(fù)技術(shù)

生物措施是利用某些特定的動(dòng)、植物和微生物較快地吸走或降解土壤中的污染物質(zhì)，而達(dá)到凈化土壤的目的。15土壤污染修復(fù)技術(shù)2生物修復(fù)技術(shù)生物措施是利用某

生物修復(fù)(Bioremediation)是指利用生物的生命代謝活動(dòng)減少土壤環(huán)境中有毒有害物的濃度或使其完全無(wú)害化，從而使污染了的土壤環(huán)境能夠部分地或完全地恢復(fù)到原初狀態(tài)的過(guò)程。2.1生物修復(fù)的概念16土壤污染修復(fù)技術(shù)生物修復(fù)(Bioremediation)是指利用生物相同的表達(dá)有生物恢復(fù)(Biorestoration)生物清除(Bioelimination)生物再生(Bioreclamation)。相近的概念是生物凈化(biopurification)

2.1生物修復(fù)的概念17土壤污染修復(fù)技術(shù)相同的表達(dá)有2.1生物修復(fù)的概念17土壤污染修復(fù)技術(shù)根據(jù)生物類型動(dòng)物修復(fù)植物修復(fù)微生物修復(fù)植物—微生物聯(lián)合修復(fù)

2.2生物修復(fù)的類型

18土壤污染修復(fù)技術(shù)根據(jù)生物類型2.2生物修復(fù)的類型18土壤污染修復(fù)技術(shù)根據(jù)修復(fù)的位置原位修復(fù)技術(shù)(In-Situ)

原位修復(fù)是指不移動(dòng)受污染土壤，通過(guò)直接加營(yíng)養(yǎng)物、供氧或使受污染地下水與降解菌充分接觸，加快污染物分解的技術(shù)。美國(guó)猶他州針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)油污染的土壤，采用原位生物降解，在污染區(qū)打豎井，通過(guò)豎井抽風(fēng)，經(jīng)過(guò)13個(gè)月后土壤中平均油含量由410mg/kg降至38mg/kg。2.2生物修復(fù)的類型

19土壤污染修復(fù)技術(shù)根據(jù)修復(fù)的位置2.2生物修復(fù)的類型19土壤污染修復(fù)技術(shù)根據(jù)修復(fù)的位置

異位修復(fù)技術(shù)(EX-Situ)異位修復(fù)是指將受污染土壤、沉積物移離原地，集中起來(lái)進(jìn)行生物降解。主要方法包括土地耕作法(landfarming)、堆肥法(Composting)、生物漿床反應(yīng)法(Bioslurrytreatment)和厭氧處理法。2.2生物修復(fù)的類型

20土壤污染修復(fù)技術(shù)根據(jù)修復(fù)的位置2.2生物修復(fù)的類型20土壤污染修復(fù)技術(shù)

現(xiàn)場(chǎng)處理(on-situ)現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)技術(shù)在原地翻動(dòng)土壤使之與降解菌接種物、營(yíng)養(yǎng)物及支撐材料混合。2.2生物修復(fù)的類型

21土壤污染修復(fù)技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)處理(on-situ)現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)技術(shù)2.2生物修復(fù)的類2.3動(dòng)物修復(fù)技術(shù)

利用某些特定的動(dòng)物吸走或降解土壤中的污染物質(zhì)，而達(dá)到凈化土壤的技術(shù)。蚯蚓及某些鼠類能降解土壤中的一些農(nóng)藥，吸走土壤或污泥中的重金屬。22土壤污染修復(fù)技術(shù)2.3動(dòng)物修復(fù)技術(shù)利用某些特定的動(dòng)物2.4植物修復(fù)技術(shù)

利用某些特定的植物吸走或降解土壤中的污染物質(zhì)，而達(dá)到凈化土壤的技術(shù)。一些野生植物能吸收累積大量的重金屬，通過(guò)人工栽培可用于重金屬污染土壤的治理。比如，羊齒類鐵角蕨屬植物及富鎘莧科植物等，對(duì)土壤鎘的吸收能力根強(qiáng)，香蒲植物對(duì)鉛鋅具有強(qiáng)的忍耐和吸收能力，可以用于凈化鉛鋅礦廢水污染的土壤。23土壤污染修復(fù)技術(shù)2.4植物修復(fù)技術(shù)利用某些

利用特殊植物治理是利用有些植物能忍耐(基因突變而產(chǎn)生的植物特定的生理機(jī)制)和超量累積某種或某些重金屬的特性來(lái)清除污染土壤中的污染物（重金屬），另一個(gè)方面是利用植物及其共存微生物體系來(lái)共同清除環(huán)境中污染物的環(huán)境治理技術(shù)，具體如圖所示。2.4植物修復(fù)技術(shù)24土壤污染修復(fù)技術(shù)利用特殊植物治理是利用有些植物能忍耐(基因突變而25土壤污染修復(fù)技術(shù)25土壤污染修復(fù)技術(shù)

植物修復(fù)是一種很有希望的、可有效和廉價(jià)處理某些有害物質(zhì)(特別是重金屬)的新方法，在美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家己開展了大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)，并被證明是有效的。目前已發(fā)現(xiàn)400多種植物能夠超積累各種重金屬，如茵草科的九節(jié)本屬(Psychohadourrei)有明顯超積累作用，其地上部分的Ni含量可達(dá)47500mg/kg，山龍眼科的粗脈葉澳洲堅(jiān)果(Macadamianeurophylla)對(duì)Mn有明顯累積作用，其地上部分的Mn含量達(dá)51800mg/kg。還有一些超積累植物能同時(shí)積累多種重金屬。

2.4植物修復(fù)技術(shù)26土壤污染修復(fù)技術(shù)植物修復(fù)是一種很有希望的、可有效和廉價(jià)處理某植物提取技術(shù)(Phytoextraction)：種植對(duì)重金屬富集能力較高的植物通過(guò)吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程，將重金屬富集在可收割的部位。植物轉(zhuǎn)化技術(shù)(Phytotransformation)：在植物的根部成其他部位通過(guò)新陳代謝作用將重金屬轉(zhuǎn)化為無(wú)害形態(tài)；如高效率鐵離子植物擬南芥利用還原機(jī)理從土壤中抽提鐵，在根的表面，F(xiàn)e(III)被螯合物還原酶還原為少毒的亞離子鐵Fe(II)。2.4植物修復(fù)技術(shù)27土壤污染修復(fù)技術(shù)植物提取技術(shù)(Phytoextraction)：種植對(duì)重金屬

植物揮發(fā)技術(shù)(Phytovo1atilization)：利用一些植物的生理活動(dòng)來(lái)促使重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓳]發(fā)的形態(tài)，繼而從土壤和植物表面逸出。RuchCL等研究表明，將來(lái)源于細(xì)菌中的汞抗性基因轉(zhuǎn)入到植物，可以使其具有在通常生物中毒的汞濃度條件下生長(zhǎng)的能力，而且還能將土壤中吸收的汞還原成揮發(fā)性的單質(zhì)汞。許多植物可以從污染土壤中吸收硒，并將其轉(zhuǎn)化為可揮發(fā)態(tài)的二甲基硒，從而降低了硒對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)的毒性。2.4植物修復(fù)技術(shù)28土壤污染修復(fù)技術(shù)植物揮發(fā)技術(shù)(Phytovo1atilization)：利植物固定技術(shù)(Phytostabilization)：利用植物活動(dòng)來(lái)降低重金屬的活動(dòng)性，使其不能為生物所利用，如植物枝葉分解物、根系分泌物對(duì)重金屬的固定作用、腐殖質(zhì)對(duì)金屬離子的整合作用等過(guò)程；如增施有機(jī)肥可以固定土壤中多種重金屬以降低其污染。

2.4植物修復(fù)技術(shù)29土壤污染修復(fù)技術(shù)植物固定技術(shù)(Phytostabilization)：利用植植物促進(jìn)技術(shù)(Phytostimulation)：植物本身不能吸收重金屬，但植物的根系分泌物如氨基酸、糖、酶等物質(zhì)可促進(jìn)根系周圍的土壤的微生物的活性和生化反應(yīng)，有利于重金屬的釋放和微生物的吸收。2.4植物修復(fù)技術(shù)30土壤污染修復(fù)技術(shù)植物促進(jìn)技術(shù)(Phytostimulation)：植物本身不尋找更多能降解污染物的植物種類。優(yōu)化植物修復(fù)方法的過(guò)程。比如優(yōu)質(zhì)植物種類的篩選和轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究。深入研究植物根系區(qū)域?qū)π迯?fù)作用影響的機(jī)理。植物修復(fù)技術(shù)研究前沿領(lǐng)域：2.4植物修復(fù)技術(shù)31土壤污染修復(fù)技術(shù)尋找更多能降解污染物的植物種類。植物修復(fù)技術(shù)研究前沿領(lǐng)域：

微生物修復(fù)技術(shù)是在人為優(yōu)化的條件下，利用自然環(huán)境中生息的微生物或人為投加特效微生物的生命代謝活動(dòng)，來(lái)分解土壤中的污染物，以修復(fù)受污染的環(huán)境。2.5.1概述2.5微生物修復(fù)技術(shù)32土壤污染修復(fù)技術(shù)微生物修復(fù)技術(shù)是在人為優(yōu)化的條件下，利用自然環(huán)境中生息土壤中細(xì)菌的形狀形狀多為棒狀或桿狀33土壤污染修復(fù)技術(shù)土壤中細(xì)菌的形狀形狀多為棒狀或桿狀33土壤污染修復(fù)技術(shù)常見的真菌酵母菌蘑菇霉菌菌根34土壤污染修復(fù)技術(shù)常見的真菌酵母菌蘑菇霉菌菌根34土壤污染修復(fù)技術(shù)

微生物對(duì)物質(zhì)進(jìn)行各種轉(zhuǎn)化作用的生理學(xué)基礎(chǔ)是其新陳代謝活動(dòng)，即分解代謝(Catabolism)和合成代謝(Anablism)。在新陳代謝過(guò)程中，微生物使各種物質(zhì)經(jīng)歷了種種復(fù)雜的轉(zhuǎn)化。對(duì)于土壤中農(nóng)藥殘留的代謝，土著土壤 微生物群系起著很重要的作用。農(nóng)藥可以在土壤微生物的作用下直接分解或通過(guò)共代謝作用分解為低毒或無(wú)毒代謝產(chǎn)物，也可以是微生物分泌的酶系(胞內(nèi)酶和胞外酶)對(duì)農(nóng)藥的代謝作用等。2.5.1概述2.5微生物修復(fù)技術(shù)35土壤污染修復(fù)技術(shù)微生物對(duì)物質(zhì)進(jìn)行各種轉(zhuǎn)化作用的生理學(xué)基礎(chǔ)是其新陳代謝

為了強(qiáng)化對(duì)某種特定農(nóng)藥的降解作用，運(yùn)用分子生物學(xué)、遺傳學(xué)和基因工程等新理論、新技術(shù)分離和選育高效降解菌種及酶系，并增強(qiáng)它們對(duì)污染物的降解能力，是提高土壤微生物修復(fù)效果的研究熱點(diǎn)。2.5.1概述2.5微生物修復(fù)技術(shù)36土壤污染修復(fù)技術(shù)為了強(qiáng)化對(duì)某種特定農(nóng)藥的降解作用，運(yùn)用分子生物學(xué)、遺傳

微生物的修復(fù)技術(shù)還包括微生物—植物系統(tǒng)的聯(lián)合修復(fù)技術(shù)。如前所述，高等植物可提供微生物生長(zhǎng)的碳源和能源，根系周圍微生物數(shù)量多，活性強(qiáng)，對(duì)污染農(nóng)藥的降解活性更強(qiáng)。2.5.1概述2.5微生物修復(fù)技術(shù)37土壤污染修復(fù)技術(shù)微生物的修復(fù)技術(shù)還包括微生物—植物系統(tǒng)的聯(lián)合修復(fù)技術(shù)。

影響農(nóng)藥污染土壤生物修復(fù)技術(shù)的因子很多，主要取決于污染物自身特性、土壤微生物生態(tài)結(jié)構(gòu)以及土壤中的環(huán)境因子等。2.5.2微生物修復(fù)的影響因子2.5微生物修復(fù)技術(shù)38土壤污染修復(fù)技術(shù)影響農(nóng)藥污染土壤生物修復(fù)技術(shù)的因子很多，主要取決于污染

污染物結(jié)構(gòu)不同、理化性質(zhì)不同，其生物可降解性也不同。研究表明，微生物對(duì)烷烴的氧化是從低碳到高碳，從烷烴到芳烴逐級(jí)進(jìn)行的，有機(jī)氯在環(huán)境中穩(wěn)定，不易被微生物分解，是由于其結(jié)構(gòu)中含有氯原子，且氯原子數(shù)越多，微生物的可降解性越差。低水溶性物質(zhì)形成獨(dú)立的非水相，極易吸附到土壤固相中，降低了其生物可利用性。利用表面活性劑來(lái)提高污染物的生物可利用性，已被廣泛研究。污染物在土壤中的分布特性和初始濃度等因素均影響其生物降解性。2.5.2微生物修復(fù)的影響因子2.5微生物修復(fù)技術(shù)39土壤污染修復(fù)技術(shù)污染物結(jié)構(gòu)不同、理化性質(zhì)不同，其生物可降解性也不同。研

微生物的種類、數(shù)量、活性對(duì)于農(nóng)藥的代謝至關(guān)重要，降解農(nóng)藥的微生物一般對(duì)農(nóng)藥有一定的適應(yīng)期，產(chǎn)生誘導(dǎo)酶(或降解質(zhì)粒)，進(jìn)而形成降解功能，利用該農(nóng)藥為碳源和能源進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖，形成新的生態(tài)結(jié)構(gòu)。為縮短馴化期和提高降解率，在微生物修復(fù)技術(shù)中所用的微生物一般從連續(xù)施用該農(nóng)藥的污染場(chǎng)地自身分離出來(lái)。2.5.2微生物修復(fù)的影響因子2.5微生物修復(fù)技術(shù)40土壤污染修復(fù)技術(shù)微生物的種類、數(shù)量、活性對(duì)于農(nóng)藥的代謝至關(guān)重要，降解農(nóng)Grosser研究用經(jīng)過(guò)培養(yǎng)并重復(fù)使用的土壤進(jìn)行生物降解時(shí)，污染物降解速度最快。除草劑阿特拉津(Atrazine)在土壤中的礦化作用主要由微生物完成，但在沒(méi)有施用過(guò)阿特拉津的土壤中降解進(jìn)行得十分緩慢。生物工程菌應(yīng)用的研究也有報(bào)道，這些施用的微生物能較快地降解土壤中的農(nóng)藥污染，但對(duì)于它們?cè)诃h(huán)境中的歸宿及其對(duì)環(huán)境的其他影響還不是很明確，應(yīng)嚴(yán)格控制使用狀態(tài)。2.5.2微生物修復(fù)的影響因子2.5微生物修復(fù)技術(shù)41土壤污染修復(fù)技術(shù)Grosser研究用經(jīng)過(guò)培養(yǎng)并重復(fù)使用的土壤進(jìn)行生物降

影響微生物修復(fù)的環(huán)境條件包括土壤水分、pH、有機(jī)質(zhì)含量、質(zhì)地、孔隙度、氧化還原電位、可溶性氧等因素。選擇最佳環(huán)境條件是決定微生物修復(fù)技術(shù)的重要部分，也是人們?cè)谵r(nóng)藥污染土壤微生物修復(fù)研究中必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題。在現(xiàn)場(chǎng)治理中，影響微生物活性的諸多因子往往較難控制，生物活性因此難以達(dá)到最大值。2.5.2微生物修復(fù)的影響因子2.5微生物修復(fù)技術(shù)42土壤污染修復(fù)技術(shù)影響微生物修復(fù)的環(huán)境條件包括土壤水分、pH、有機(jī)質(zhì)含量

制約生物降解性的主要限制因子為電子受體和營(yíng)養(yǎng)，如氮和磷。常用的補(bǔ)充供氧方法有：土壤耕耘、直接充氧或注入H2O2以釋放游離氧，作為土壤中微生物氧化的電子受體。但H2O2對(duì)那些不具有H2O2酶的微生物來(lái)講，具有毒害作用，如果將H2O2作為氧源，應(yīng)測(cè)試具有生物降解能力的微生物種群的H2O2酶活性。在缺氧的條件下，可以投加硝酸鹽和碳酸鹽作為替代的電子受體，比氧更有效地提高降解菌的生物活性。也有研究者用一種緩釋膠囊固體產(chǎn)氧劑來(lái)提供游離氧，使微生物的數(shù)量和活性均有很大增強(qiáng)。2.5.2微生物修復(fù)的影響因子2.5微生物修復(fù)技術(shù)43土壤污染修復(fù)技術(shù)制約生物降解性的主要限制因子為電子受體和營(yíng)養(yǎng)，如氮和

原位生物修復(fù)技術(shù)是污染土壤不經(jīng)攪動(dòng)或移動(dòng)，在原位和易殘留部位進(jìn)行的處理方法，包括以下六種方法。2.5.3原位(In-Situ)微生物修復(fù)技術(shù)2.5微生物修復(fù)技術(shù)44土壤污染修復(fù)技術(shù)原位生物修復(fù)技術(shù)是污染土壤不經(jīng)攪動(dòng)或移動(dòng)，在原位和易殘(1)投菌法(Bioaugmentation)：直接向遭受污染的土壤接入外源的污染物降解菌，同時(shí)提供這些微生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)，包括常量營(yíng)養(yǎng)元素和微量營(yíng)養(yǎng)元素。常量營(yíng)養(yǎng)元素包括氮、磷、硫、鉀、鈣、鎂、鐵、錳等，其中氮和磷是土壤生物治理系統(tǒng)中最主要的營(yíng)養(yǎng)元素，微生物生長(zhǎng)所需的碳、氮、磷質(zhì)量比大約為120：10：1。Sciliano等投加假單胞菌菌株R75和CB35，可大大提高土壤中2-氯苯酸的降解速度。

2.5.3原位(In-Situ)微生物修復(fù)技術(shù)2.5微生物修復(fù)技術(shù)45土壤污染修復(fù)技術(shù)(1)投菌法(Bioaugmentation)：直接(2)生物培養(yǎng)法(Bioculture)：定期向受污染土壤中加入營(yíng)養(yǎng)和氧或H2O2作為微生物氧化的電子受體，以滿足污染環(huán)境中已經(jīng)存在的降解菌的需要，提高土著微生物的代謝活性，將污染物徹底地礦化為CO2和H2O。研究認(rèn)為，通過(guò)提高受污染土壤中土著微生物的活力比采用外源微生物的方法更可取，因?yàn)橥林⑸镆呀?jīng)適應(yīng)了污染物的存在，外源微生物不能有效地與土著微生物競(jìng)爭(zhēng)，只有在現(xiàn)存微生物不能降解污染物時(shí)，才考慮引入外源微生物。無(wú)論選擇何種微生物，應(yīng)首先確定有利于污染物降解茵生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)元素的添加率。2.5.3原位(In-Situ)微生物修復(fù)技術(shù)2.5微生物修復(fù)技術(shù)46土壤污染修復(fù)技術(shù)(2)生物培養(yǎng)法(Bioculture)：定期向受污(3)生物通氣法(Bioventing)：是一種強(qiáng)迫氧化的生物降解方法。在污染的土壤上打至少兩口井，安裝鼓風(fēng)機(jī)和抽真空機(jī)，將空氣強(qiáng)排入土壤中，然后抽出，土壤中揮發(fā)性的有毒有機(jī)物也隨之去除。在通人空氣時(shí)，加入適量的氨氣，可以為土壤中的降解菌提供氮素營(yíng)養(yǎng)，促進(jìn)微生物降解活力的提高。生物通氣法生物修復(fù)系統(tǒng)的主要制約因素是土壤結(jié)構(gòu)，不合適的土壤結(jié)構(gòu)會(huì)使氧氣和營(yíng)養(yǎng)元素在到達(dá)污染區(qū)域之前就被消耗，具有多孔結(jié)構(gòu)的土壤污染可以采用生物通氣法來(lái)處理。2.5.3原位(In-Situ)微生物修復(fù)技術(shù)2.5微生物修復(fù)技術(shù)47土壤污染修復(fù)技術(shù)(3)生物通氣法(Bioventing)：是一種強(qiáng)迫(4)生物注射法(Biosparging)：亦稱空氣注射法(Airsparging)，即將空氣加壓后注射到污染地下水的下部，氣流可加速地下水和土壤中有機(jī)物的揮發(fā)和降解。它是在傳統(tǒng)氣提技術(shù)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)后形成的新技術(shù)，抽提和通氣并用，為微生物的降解作用補(bǔ)充溶解氧，并通過(guò)增加及延長(zhǎng)停留時(shí)間促進(jìn)生物降解，提高修復(fù)效率。當(dāng)然，這項(xiàng)技術(shù)的使用也受到場(chǎng)地的限制，受到巖相學(xué)和土層學(xué)的影響，一般在處理砂土層土壤污染的效果較好，在處理粘土層的污染物時(shí)效果不理想。2.5.3原位(In-Situ)微生物修復(fù)技術(shù)2.5微生物修復(fù)技術(shù)48土壤污染修復(fù)技術(shù)(4)生物注射法(Biosparging)：亦稱空氣(5)農(nóng)耕法(Landfarming)：對(duì)污染土壤進(jìn)行耕犁處理，在處理過(guò)程中結(jié)合施肥、灌溉等農(nóng)業(yè)措施，盡可能地為微生物提供一個(gè)良好的生存環(huán)境，使其有充分的營(yíng)養(yǎng)、適宜的水分和pH值，從而使微生物的代謝活性增強(qiáng)，保證污染物的降解在土壤的各個(gè)層次上都能發(fā)生。該方法結(jié)合農(nóng)業(yè)措施，經(jīng)濟(jì)易行，對(duì)于土壤通透性較差、土壤污染較輕、污染物較易降解時(shí)可以選用。。2.5.3原位(In-Situ)微生物修復(fù)技術(shù)2.5微生物修復(fù)技術(shù)49土壤污染修復(fù)技術(shù)(5)農(nóng)耕法(Landfarming)：對(duì)污染土壤(6)有機(jī)粘土法：這是近年發(fā)展起來(lái)的一種新的原位處理污染地下水和土壤的方法，是一種化學(xué)和生物相結(jié)合的方法。利用人工合成的有機(jī)粘土可有效地去除污染物。帶正電荷的有機(jī)修飾物、陽(yáng)離子表面活性劑通過(guò)化學(xué)鍵鍵合到帶負(fù)電荷的粘土表面上，合成有機(jī)粘土，有機(jī)粘土可以擴(kuò)大土壤和含水層的吸附容量，粘土上的表面活性劑可以將有毒有機(jī)物吸附到粘土上富集，有利于微生物對(duì)污染物的原依降解。2.5.3原位(In-Situ)微生物修復(fù)技術(shù)2.5微生物修復(fù)技術(shù)50土壤污染修復(fù)技術(shù)(6)有機(jī)粘土法：這是近年發(fā)展起來(lái)的一種新的原位處理51土壤污染修復(fù)技術(shù)51土壤污染修復(fù)技術(shù)(1)預(yù)制床法(Preparedbed)：在不泄漏的平臺(tái)上，鋪上石子和砂子，將受到污染的土壤以15—30cm的厚度平鋪其上，并加入營(yíng)養(yǎng)物和水，必要時(shí)也可加一些表面活性劑，定期翻動(dòng)土壤補(bǔ)充氧氣，以滿足土壤中微生物生長(zhǎng)的需要。處理過(guò)程中流出的滲濾液，回灌于該土層上，以便徹底清除污染物。預(yù)制床處理是農(nóng)耕法的延續(xù)，但它可以使污染物的遷移量減至最低。2.5.4異位微生物修復(fù)技術(shù)2.5微生物修復(fù)技術(shù)52土壤污染修復(fù)技術(shù)(1)預(yù)制床法(Preparedbed)：在不泄漏

(2)堆肥式處理(Composting)：在土壤中直接滲入能提高通氣保水能力的支撐材料，如樹枝、稻草、糞肥、泥炭等易堆腐物質(zhì)，以提供微生物豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并使用機(jī)械翻動(dòng)或壓力系統(tǒng)充氧，同時(shí)加石灰來(lái)調(diào)節(jié)最適pH，使微生物的降解活性大大提高。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的發(fā)酵處理，可以使大部分污染物降解。經(jīng)堆肥處理消除污染后的土壤又可返回原地或用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。LinJianer等研究了在堆肥式處理裝置中投加菌種和其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的方法，將降解菌和菌體所需營(yíng)養(yǎng)包埋于PVA膠囊中或用聚氨基甲酸乙酯固定，稠化劉和吸附劑也可同時(shí)被包埋或固定。這些菌體和添加劑摻入所處理的土壤中，明顯提高了微生物的降解速率。2.5.4異位微生物修復(fù)技術(shù)2.5微生物修復(fù)技術(shù)53土壤污染修復(fù)技術(shù)(2)堆肥式處理(Composting)：在土壤中直

(3)生物反應(yīng)器(Bioreactor)：生物反應(yīng)器是一種特殊的反應(yīng)器，通常為臥式鼓狀、氣提式，可分批或連續(xù)培養(yǎng)，可建在污染現(xiàn)場(chǎng)或異地處理。處理時(shí)將污染土壤轉(zhuǎn)移至生物反應(yīng)器中，加入3—9倍的水混合使其呈泥漿狀，同時(shí)加入營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并在充氧的條件下劇烈攪拌，使微生物與底物充分接觸，完成處理過(guò)程。處理后的土壤又可通過(guò)滲灌系統(tǒng)回灌到土壤中，在回灌過(guò)程中加入營(yíng)養(yǎng)和已經(jīng)馴化的微生物，并通入氧氣，使土壤中的生物降解過(guò)程更快。生物反應(yīng)器的降解條件比較容易控制，可以滿足微生物降解所需的最適條件，獲得最佳處理效果。近年來(lái)，生物反應(yīng)器的種類得到了較大的發(fā)展，連泵式生物反應(yīng)器、連續(xù)循環(huán)升流床反應(yīng)器、泥漿生物反應(yīng)器等，在修復(fù)污染土壤、地下水方面已初見成效。2.5.4異位微生物修復(fù)技術(shù)2.5微生物修復(fù)技術(shù)54土壤污染修復(fù)技術(shù)(3)生物反應(yīng)器(Bioreactor)：生物反應(yīng)器營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的添加及量的配比選擇適當(dāng)?shù)碾娮邮荏w同生菌群的強(qiáng)化作用基因工程菌(GEM)的開發(fā)污染物生物可降解性研究表面活性劑對(duì)生物降解的強(qiáng)化作用2.5.5微生物修復(fù)技術(shù)前沿研究領(lǐng)域2.5微生物修復(fù)技術(shù)55土壤污染修復(fù)技術(shù)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的添加及量的配比2.5.5微生物修復(fù)技術(shù)前沿研究領(lǐng)基因工程菌(geneticengineeringmicroorganism，GEM)A.M．Charkrabarty經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)：能降解芳烴、萜烴、多環(huán)芳烴的細(xì)菌的降解基因位于質(zhì)粒上?；谶@一發(fā)現(xiàn)，他根據(jù)質(zhì)粒容易傳遞的特性，利用基因工程的手段將多種質(zhì)粒嫁接到一種菌體內(nèi)，構(gòu)成一菌多基因,即“超級(jí)細(xì)菌”，其修復(fù)方法叫“超級(jí)細(xì)菌法”。這一新型菌能同時(shí)降解四種石油組分，能把石油中約2／3的烴類消耗。它的突出優(yōu)點(diǎn)是比自然菌降解速度快。因此，構(gòu)建含有目的基因，具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的基因工程菌(CEM)是現(xiàn)代環(huán)境生物技術(shù)的主要目標(biāo)之一。2.5.5微生物修復(fù)技術(shù)前沿研究領(lǐng)域2.5微生物修復(fù)技術(shù)56土壤污染修復(fù)技術(shù)基因工程菌(geneticengineeringmicr3農(nóng)業(yè)措施（1）增施有機(jī)肥提高土壤的環(huán)境容量 施用堆肥、廄肥、植物秸稈等有機(jī)肥，增加土壤有機(jī)質(zhì)，可增加土壤膠體對(duì)重金屬和農(nóng)藥的吸險(xiǎn)能力。有機(jī)質(zhì)又是還原劑，可促進(jìn)土壤中的鎘形成硫化鎘沉淀，促進(jìn)高價(jià)鉻(Cr6+)變成毒性較低的低價(jià)格(Cr3+)。施用有機(jī)肥，還能促進(jìn)微生物和酶系的活性，加速有機(jī)污染物的降解。57土壤污染修復(fù)技術(shù)3農(nóng)業(yè)措施（1）增施有機(jī)肥提高土壤的環(huán)境容量57土壤污染3農(nóng)業(yè)措施（2）控制土壤水分

土壤的還原狀況影響到污染物的存在狀態(tài)，通過(guò)控制土壤水分，調(diào)節(jié)土壤氧化還原狀況以及硫離子含量，可達(dá)到降低污染物危害的作用。據(jù)研究，在水稻抽穗到成熟期，減少落干，保持淹水可明顯減少水稻籽實(shí)中鎘、鋅、銅、鉛的含量。58土壤污染修復(fù)技術(shù)3農(nóng)業(yè)措施（2）控制土壤水分58土壤污染修復(fù)技術(shù)3農(nóng)業(yè)措施（3）選擇合適形態(tài)的化肥由于不同形態(tài)的氮、磷、鉀化肥對(duì)土壤理化性質(zhì)和根際環(huán)境具有不同的影響，某些形態(tài)的化肥更有利于降低植物體內(nèi)污染物的濃度。59土壤污染修復(fù)技術(shù)3農(nóng)業(yè)措施（3）選擇合適形態(tài)的化肥59土壤污染修復(fù)技術(shù)3農(nóng)業(yè)措施（4）選種抗污染農(nóng)作物品種研究表明，菠菜、小麥、大豆吸鎘量多，不宜種植，而玉米、水稻較低。在中、輕度重金屬污染的土壤上，不種葉萊、塊根類蔬菜而改種瓜果類蔬菜或果樹等，能有效地降低農(nóng)產(chǎn)品的重金屬濃度。60土壤污染修復(fù)技術(shù)3農(nóng)業(yè)措施（4）選種抗污染農(nóng)作物品種60土壤污染修復(fù)技術(shù)4改良劑實(shí)施

施用改良劑、抑制劑等的作用是降低土壤污染物的溶性、擴(kuò)散性和生物有效性，而達(dá)到凈化土壤的技術(shù)。61土壤污染修復(fù)技術(shù)4改良劑實(shí)施施用改良4改良劑實(shí)施

（1）沉淀作用在污染土中加入化學(xué)物質(zhì)，使污染物形成沉淀凈化土壤的技術(shù)。在某些重金屬污染土中加入石灰性物質(zhì)，能提高土壤pH值，使重金屬生成氫氧化物沉淀，施加有機(jī)物等促還原物質(zhì)，降低土壤氧化還原狀態(tài)，使重金屬生成硫化物沉淀。62土壤污染修復(fù)技術(shù)4改良劑實(shí)施（1）沉淀作用62土壤污染修復(fù)技術(shù)4改良劑實(shí)施

（2）施用抑制或吸附劑

BarbaraGworck用膨潤(rùn)土、合成沸石等硅鋁酸鹽作添加劑鈍化土壤中鎘等重金屬，顯著降低了受鎘污染土壤中作物的鎘濃度。63土壤污染修復(fù)技術(shù)4改良劑實(shí)施（2）施用抑制或吸附劑63土壤污染修復(fù)4改良劑實(shí)施

（3）拮抗作用通過(guò)離子間拮抗作用來(lái)降低植物對(duì)污染物的吸收在某些情況下也是經(jīng)濟(jì)有“效的。研究表明，Ca2+能減輕水稻、番茄對(duì)Cu，Pb，Cd，Zn，Ni等重金屬的毒害。64土壤污染修復(fù)技術(shù)4改良劑實(shí)施（3）拮抗作用64土壤污染修復(fù)技術(shù)謝謝！65土壤污染修復(fù)技術(shù)謝謝！65土壤污染修復(fù)技術(shù)第五章土壤污染修復(fù)技術(shù)第五章內(nèi)容提要1.工程措施2.生物修復(fù)技術(shù)3.農(nóng)業(yè)措施4.改良劑實(shí)施67土壤污染修復(fù)技術(shù)內(nèi)容提要1.工程措施2土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施

工程措施是指用物理(機(jī)械)、物理化學(xué)原理治理污染土壤，且工程量比較大的一類方法。68土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施工程措施是指用物理(機(jī)械)1工程措施1.1客土、換土、去表土、翻土客土法就是向污染土壤加入大量的干凈土壤，覆蓋在表層或混勻，使污染物濃度降低到臨界危害濃度以下或減少污染物與植物根系的接觸，從而達(dá)成減輕危害的目的。69土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.1客土、換土、去表土、翻土41工程措施1.1客土、換土、去表土、翻土換土法就是把污染土壤取走，換入新的干凈的土壤。該方法對(duì)小面積嚴(yán)重污染且污染物具放射性或易擴(kuò)散難分解的土壤是必需的，以防止擴(kuò)大污染范圍，危害人畜健康。對(duì)換出的土壤應(yīng)妥善處理，以防止二次污染。70土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.1客土、換土、去表土、翻土5土壤1工程措施1.1客土、換土、去表土、翻土去表土法就是去除表層土壤。15—30cm可使米鎘下降50％左右。翻土法就是深翻土壤，使聚積在表層的污染物分散到更深的層次，達(dá)到稀釋的目的。該法適用于土層較深厚的土壤，且要配合增加施肥量，以彌補(bǔ)耕層養(yǎng)分的減少。71土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.1客土、換土、去表土、翻土6土1工程措施1.1客土、換土、去表土、翻土該法的特點(diǎn)：治理效果顯著，不受土壤條件限制。但需大量人力、物力，投資大，且肥力會(huì)有所降低，應(yīng)多施肥料以補(bǔ)充肥力。72土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.1客土、換土、去表土、翻土7土壤1工程措施1.2隔離法

隔離法就是用各種防滲材料，如水泥、粘土、石板、塑料板等，把污染土壤就地與未污染土壤或水體分開，以減少或阻止污染物擴(kuò)散到其它土壤或水體的做法。該法應(yīng)用于污染嚴(yán)重、易于擴(kuò)散且污染物又可在一段時(shí)間后分解的情況下，如較大規(guī)模事故性農(nóng)藥污染的土壤。73土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.2隔離法8土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.3清洗法

清洗法就是用清水或含有能增加重金屬水溶性的某些化學(xué)物質(zhì)的水把污染物沖至根外層，再用含有一定配位體的化合物或陰離子與重金屬形成較穩(wěn)定的絡(luò)合物或生成沉淀，以防止污染地下水。74土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.3清洗法9土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.3清洗法

EDTA可提高金屬離子的移動(dòng)性，使之從表層淋洗到下層。日本用稀鹽酸或EDTA淹水清洗土壤重金屬效果較好。將EDTA(30kg／a)撤在稻田或旱地(土壤含鎘分別為10.4，27.9mg／kg)，淹水或小雨淋洗，清洗1—2次，水量以能達(dá)到根層以外而未到達(dá)地下水為宜。試驗(yàn)表明，清洗一次可使耕層土壤鎘降低50％，二次使米鎘減少81％，F(xiàn)e、Zn效果最好，Mn、Ni效果較差，而先用氯化物(Ni用硫破鹽)，后用EDTA淋洗效果更好。75土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.3清洗法10土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.3清洗法

清洗法對(duì)于烴、硝破鹽等污染，較經(jīng)濟(jì)。該法較適合于輕質(zhì)土壤，如砂土、砂壤土等，對(duì)重污染效果較好，但易造成地下水污染及土壤養(yǎng)分流失，土壤變性。76土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.3清洗法11土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.4熱處理熱處理就是把已經(jīng)隔離成末隔離的污染土壤加熱，使污染物產(chǎn)生熱分解的方法。該法多用于能夠熱分解的有機(jī)污染，如石油污染。產(chǎn)生熱的方法有多種，主要從經(jīng)濟(jì)實(shí)用方面考慮，例如紅外線輻射，微波和射頻方式加熱，管道輸入水蒸汽，．或打井通氣使污染物揮發(fā)去除。77土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.4熱處理12土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.5電化法

近年來(lái)國(guó)外采用電化學(xué)方法凈化土壤中的重金屬及部分有機(jī)污染物，該類方法特別適用于其他方法難以處理的透水性差的粘土類土壤。美國(guó)路易斯安那州立大學(xué)研制出的方法是：在水飽和的土壤中插入—些電極(最好用石墨電極，電極間距和深度根據(jù)需要而定)，通過(guò)低強(qiáng)度宜流電(1—5mA)。通電后，陰極附近產(chǎn)生的H+便向土壤毛孔移動(dòng)，并把污染物釋放到毛管溶液中。水溶液以電滲透的方式移到陽(yáng)極附近，并被吸到土壤表層，再清除。78土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施1.5電化法13土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施

小結(jié)工程措施治理效果最為徹底，穩(wěn)定，是一種治本措施，適用于大多數(shù)污染物和土壤條件。但投資大，易引起土壤肥力減弱，適于小面積的重度污染區(qū)。近年來(lái)，把其它工業(yè)領(lǐng)域，特別是污水、大氣污染治理技術(shù)引入土壤污染治理過(guò)程中，為土壤污染治理研究開辟了新途徑，如磁分離技術(shù)、陰陽(yáng)離子膜代換法等。雖然多還處于試驗(yàn)探索階段，但積極吸收、轉(zhuǎn)化新技術(shù)、新材料，在保證治理效果的基礎(chǔ)上，降低治理成本，提高工程實(shí)用性，有著重要的實(shí)際意義。79土壤污染修復(fù)技術(shù)1工程措施小結(jié)1

2生物修復(fù)技術(shù)

生物措施是利用某些特定的動(dòng)、植物和微生物較快地吸走或降解土壤中的污染物質(zhì)，而達(dá)到凈化土壤的目的。80土壤污染修復(fù)技術(shù)2生物修復(fù)技術(shù)生物措施是利用某

生物修復(fù)(Bioremediation)是指利用生物的生命代謝活動(dòng)減少土壤環(huán)境中有毒有害物的濃度或使其完全無(wú)害化，從而使污染了的土壤環(huán)境能夠部分地或完全地恢復(fù)到原初狀態(tài)的過(guò)程。2.1生物修復(fù)的概念81土壤污染修復(fù)技術(shù)生物修復(fù)(Bioremediation)是指利用生物相同的表達(dá)有生物恢復(fù)(Biorestoration)生物清除(Bioelimination)生物再生(Bioreclamation)。相近的概念是生物凈化(biopurification)

2.1生物修復(fù)的概念82土壤污染修復(fù)技術(shù)相同的表達(dá)有2.1生物修復(fù)的概念17土壤污染修復(fù)技術(shù)根據(jù)生物類型動(dòng)物修復(fù)植物修復(fù)微生物修復(fù)植物—微生物聯(lián)合修復(fù)

2.2生物修復(fù)的類型

83土壤污染修復(fù)技術(shù)根據(jù)生物類型2.2生物修復(fù)的類型18土壤污染修復(fù)技術(shù)根據(jù)修復(fù)的位置原位修復(fù)技術(shù)(In-Situ)

原位修復(fù)是指不移動(dòng)受污染土壤，通過(guò)直接加營(yíng)養(yǎng)物、供氧或使受污染地下水與降解菌充分接觸，加快污染物分解的技術(shù)。美國(guó)猶他州針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)油污染的土壤，采用原位生物降解，在污染區(qū)打豎井，通過(guò)豎井抽風(fēng)，經(jīng)過(guò)13個(gè)月后土壤中平均油含量由410mg/kg降至38mg/kg。2.2生物修復(fù)的類型

84土壤污染修復(fù)技術(shù)根據(jù)修復(fù)的位置2.2生物修復(fù)的類型19土壤污染修復(fù)技術(shù)根據(jù)修復(fù)的位置

異位修復(fù)技術(shù)(EX-Situ)異位修復(fù)是指將受污染土壤、沉積物移離原地，集中起來(lái)進(jìn)行生物降解。主要方法包括土地耕作法(landfarming)、堆肥法(Composting)、生物漿床反應(yīng)法(Bioslurrytreatment)和厭氧處理法。2.2生物修復(fù)的類型

85土壤污染修復(fù)技術(shù)根據(jù)修復(fù)的位置2.2生物修復(fù)的類型20土壤污染修復(fù)技術(shù)

現(xiàn)場(chǎng)處理(on-situ)現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)技術(shù)在原地翻動(dòng)土壤使之與降解菌接種物、營(yíng)養(yǎng)物及支撐材料混合。2.2生物修復(fù)的類型

86土壤污染修復(fù)技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)處理(on-situ)現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)技術(shù)2.2生物修復(fù)的類2.3動(dòng)物修復(fù)技術(shù)

利用某些特定的動(dòng)物吸走或降解土壤中的污染物質(zhì)，而達(dá)到凈化土壤的技術(shù)。蚯蚓及某些鼠類能降解土壤中的一些農(nóng)藥，吸走土壤或污泥中的重金屬。87土壤污染修復(fù)技術(shù)2.3動(dòng)物修復(fù)技術(shù)利用某些特定的動(dòng)物2.4植物修復(fù)技術(shù)

利用某些特定的植物吸走或降解土壤中的污染物質(zhì)，而達(dá)到凈化土壤的技術(shù)。一些野生植物能吸收累積大量的重金屬，通過(guò)人工栽培可用于重金屬污染土壤的治理。比如，羊齒類鐵角蕨屬植物及富鎘莧科植物等，對(duì)土壤鎘的吸收能力根強(qiáng)，香蒲植物對(duì)鉛鋅具有強(qiáng)的忍耐和吸收能力，可以用于凈化鉛鋅礦廢水污染的土壤。88土壤污染修復(fù)技術(shù)2.4植物修復(fù)技術(shù)利用某些

利用特殊植物治理是利用有些植物能忍耐(基因突變而產(chǎn)生的植物特定的生理機(jī)制)和超量累積某種或某些重金屬的特性來(lái)清除污染土壤中的污染物（重金屬），另一個(gè)方面是利用植物及其共存微生物體系來(lái)共同清除環(huán)境中污染物的環(huán)境治理技術(shù)，具體如圖所示。2.4植物修復(fù)技術(shù)89土壤污染修復(fù)技術(shù)利用特殊植物治理是利用有些植物能忍耐(基因突變而90土壤污染修復(fù)技術(shù)25土壤污染修復(fù)技術(shù)

植物修復(fù)是一種很有希望的、可有效和廉價(jià)處理某些有害物質(zhì)(特別是重金屬)的新方法，在美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家己開展了大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)，并被證明是有效的。目前已發(fā)現(xiàn)400多種植物能夠超積累各種重金屬，如茵草科的九節(jié)本屬(Psychohadourrei)有明顯超積累作用，其地上部分的Ni含量可達(dá)47500mg/kg，山龍眼科的粗脈葉澳洲堅(jiān)果(Macadamianeurophylla)對(duì)Mn有明顯累積作用，其地上部分的Mn含量達(dá)51800mg/kg。還有一些超積累植物能同時(shí)積累多種重金屬。

2.4植物修復(fù)技術(shù)91土壤污染修復(fù)技術(shù)植物修復(fù)是一種很有希望的、可有效和廉價(jià)處理某植物提取技術(shù)(Phytoextraction)：種植對(duì)重金屬富集能力較高的植物通過(guò)吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程，將重金屬富集在可收割的部位。植物轉(zhuǎn)化技術(shù)(Phytotransformation)：在植物的根部成其他部位通過(guò)新陳代謝作用將重金屬轉(zhuǎn)化為無(wú)害形態(tài)；如高效率鐵離子植物擬南芥利用還原機(jī)理從土壤中抽提鐵，在根的表面，F(xiàn)e(III)被螯合物還原酶還原為少毒的亞離子鐵Fe(II)。2.4植物修復(fù)技術(shù)92土壤污染修復(fù)技術(shù)植物提取技術(shù)(Phytoextraction)：種植對(duì)重金屬

植物揮發(fā)技術(shù)(Phytovo1atilization)：利用一些植物的生理活動(dòng)來(lái)促使重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓳]發(fā)的形態(tài)，繼而從土壤和植物表面逸出。RuchCL等研究表明，將來(lái)源于細(xì)菌中的汞抗性基因轉(zhuǎn)入到植物，可以使其具有在通常生物中毒的汞濃度條件下生長(zhǎng)的能力，而且還能將土壤中吸收的汞還原成揮發(fā)性的單質(zhì)汞。許多植物可以從污染土壤中吸收硒，并將其轉(zhuǎn)化為可揮發(fā)態(tài)的二甲基硒，從而降低了硒對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)的毒性。2.4植物修復(fù)技術(shù)93土壤污染修復(fù)技術(shù)植物揮發(fā)技術(shù)(Phytovo1atilization)：利植物固定技術(shù)(Phytostabilization)：利用植物活動(dòng)來(lái)降低重金屬的活動(dòng)性，使其不能為生物所利用，如植物枝葉分解物、根系分泌物對(duì)重金屬的固定作用、腐殖質(zhì)對(duì)金屬離子的整合作用等過(guò)程；如增施有機(jī)肥可以固定土壤中多種重金屬以降低其污染。

2.4植物修復(fù)技術(shù)94土壤污染修復(fù)技術(shù)植物固定技術(shù)(Phytostabilization)：利用植植物促進(jìn)技術(shù)(Phytostimulation)：植物本身不能吸收重金屬，但植物的根系分泌物如氨基酸、糖、酶等物質(zhì)可促進(jìn)根系周圍的土壤的微生物的活性和生化反應(yīng)，有利于重金屬的釋放和微生物的吸收。2.4植物修復(fù)技術(shù)95土壤污染修復(fù)技術(shù)植物促進(jìn)技術(shù)(Phytostimulation)：植物本身不尋找更多能降解污染物的植物種類。優(yōu)化植物修復(fù)方法的過(guò)程。比如優(yōu)質(zhì)植物種類的篩選和轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究。深入研究植物根系區(qū)域?qū)π迯?fù)作用影響的機(jī)理。植物修復(fù)技術(shù)研究前沿領(lǐng)域：2.4植物修復(fù)技術(shù)96土壤污染修復(fù)技術(shù)尋找更多能降解污染物的植物種類。植物修復(fù)技術(shù)研究前沿領(lǐng)域：

微生物修復(fù)技術(shù)是在人為優(yōu)化的條件下，利用自然環(huán)境中生息的微生物或人為投加特效微生物的生命代謝活動(dòng)，來(lái)分解土壤中的污染物，以修復(fù)受污染的環(huán)境。2.5.1概述2.5微生物修復(fù)技術(shù)97土壤污染修復(fù)技術(shù)微生物修復(fù)技術(shù)是在人為優(yōu)化的條件下，利用自然環(huán)境中生息土壤中細(xì)菌的形狀形狀多為棒狀或桿狀98土壤污染修復(fù)技術(shù)土壤中細(xì)菌的形狀形狀多為棒狀或桿狀33土壤污染修復(fù)技術(shù)常見的真菌酵母菌蘑菇霉菌菌根99土壤污染修復(fù)技術(shù)常見的真菌酵母菌蘑菇霉菌菌根34土壤污染修復(fù)技術(shù)

微生物對(duì)物質(zhì)進(jìn)行各種轉(zhuǎn)化作用的生理學(xué)基礎(chǔ)是其新陳代謝活動(dòng)，即分解代謝(Catabolism)和合成代謝(Anablism)。在新陳代謝過(guò)程中，微生物使各種物質(zhì)經(jīng)歷了種種復(fù)雜的轉(zhuǎn)化。對(duì)于土壤中農(nóng)藥殘留的代謝，土著土壤 微生物群系起著很重要的作用。農(nóng)藥可以在土壤微生物的作用下直接分解或通過(guò)共代謝作用分解為低毒或無(wú)毒代謝產(chǎn)物，也可以是微生物分泌的酶系(胞內(nèi)酶和胞外酶)對(duì)農(nóng)藥的代謝作用等。2.5.1概述2.5微生物修復(fù)技術(shù)100土壤污染修復(fù)技術(shù)微生物對(duì)物質(zhì)進(jìn)行各種轉(zhuǎn)化作用的生理學(xué)基礎(chǔ)是其新陳代謝

為了強(qiáng)化對(duì)某種特定農(nóng)藥的降解作用，運(yùn)用分子生物學(xué)、遺傳學(xué)和基因工程等新理論、新技術(shù)分離和選育高效降解菌種及酶系，并增強(qiáng)它們對(duì)污染物的降解能力，是提高土壤微生物修復(fù)效果的研究熱點(diǎn)。2.5.1概述2.5微生物修復(fù)技術(shù)101土壤污染修復(fù)技術(shù)為了強(qiáng)化對(duì)某種特定農(nóng)藥的降解作用，運(yùn)用分子生物學(xué)、遺傳

微生物的修復(fù)技術(shù)還包括微生物—植物系統(tǒng)的聯(lián)合修復(fù)技術(shù)。如前所述，高等植物可提供微生物生長(zhǎng)的碳源和能源，根系周圍微生物數(shù)量多，活性強(qiáng)，對(duì)污染農(nóng)藥的降解活性更強(qiáng)。2.5.1概述2.5微生物修復(fù)技術(shù)102土壤污染修復(fù)技術(shù)微生物的修復(fù)技術(shù)還包括微生物—植物系統(tǒng)的聯(lián)合修復(fù)技術(shù)。

影響農(nóng)藥污染土壤生物修復(fù)技術(shù)的因子很多，主要取決于污染物自身特性、土壤微生物生態(tài)結(jié)構(gòu)以及土壤中的環(huán)境因子等。2.5.2微生物修復(fù)的影響因子2.5微生物修復(fù)技術(shù)103土壤污染修復(fù)技術(shù)影響農(nóng)藥污染土壤生物修復(fù)技術(shù)的因子很多，主要取決于污染

污染物結(jié)構(gòu)不同、理化性質(zhì)不同，其生物可降解性也不同。研究表明，微生物對(duì)烷烴的氧化是從低碳到高碳，從烷烴到芳烴逐級(jí)進(jìn)行的，有機(jī)氯在環(huán)境中穩(wěn)定，不易被微生物分解，是由于其結(jié)構(gòu)中含有氯原子，且氯原子數(shù)越多，微生物的可降解性越差。低水溶性物質(zhì)形成獨(dú)立的非水相，極易吸附到土壤固相中，降低了其生物可利用性。利用表面活性劑來(lái)提高污染物的生物可利用性，已被廣泛研究。污染物在土壤中的分布特性和初始濃度等因素均影響其生物降解性。2.5.2微生物修復(fù)的影響因子2.5微生物修復(fù)技術(shù)104土壤污染修復(fù)技術(shù)污染物結(jié)構(gòu)不同、理化性質(zhì)不同，其生物可降解性也不同。研

微生物的種類、數(shù)量、活性對(duì)于農(nóng)藥的代謝至關(guān)重要，降解農(nóng)藥的微生物一般對(duì)農(nóng)藥有一定的適應(yīng)期，產(chǎn)生誘導(dǎo)酶(或降解質(zhì)粒)，進(jìn)而形成降解功能，利用該農(nóng)藥為碳源和能源進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖，形成新的生態(tài)結(jié)構(gòu)。為縮短馴化期和提高降解率，在微生物修復(fù)技術(shù)中所用的微生物一般從連續(xù)施用該農(nóng)藥的污染場(chǎng)地自身分離出來(lái)。2.5.2微生物修復(fù)的影響因子2.5微生物修復(fù)技術(shù)105土壤污染修復(fù)技術(shù)微生物的種類、數(shù)量、活性對(duì)于農(nóng)藥的代謝至關(guān)重要，降解農(nóng)Grosser研究用經(jīng)過(guò)培養(yǎng)并重復(fù)使用的土壤進(jìn)行生物降解時(shí)，污染物降解速度最快。除草劑阿特拉津(Atrazine)在土壤中的礦化作用主要由微生物完成，但在沒(méi)有施用過(guò)阿特拉津的土壤中降解進(jìn)行得十分緩慢。生物工程菌應(yīng)用的研究也有報(bào)道，這些施用的微生物能較快地降解土壤中的農(nóng)藥污染，但對(duì)于它們?cè)诃h(huán)境中的歸宿及其對(duì)環(huán)境的其他影響還不是很明確，應(yīng)嚴(yán)格控制使用狀態(tài)。2.5.2微生物修復(fù)的影響因子2.5微生物修復(fù)技術(shù)106土壤污染修復(fù)技術(shù)Grosser研究用經(jīng)過(guò)培養(yǎng)并重復(fù)使用的土壤進(jìn)行生物降

影響微生物修復(fù)的環(huán)境條件包括土壤水分、pH、有機(jī)質(zhì)含量、質(zhì)地、孔隙度、氧化還原電位、可溶性氧等因素。選擇最佳環(huán)境條件是決定微生物修復(fù)技術(shù)的重要部分，也是人們?cè)谵r(nóng)藥污染土壤微生物修復(fù)研究中必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題。在現(xiàn)場(chǎng)治理中，影響微生物活性的諸多因子往往較難控制，生物活性因此難以達(dá)到最大值。2.5.2微生物修復(fù)的影響因子2.5微生物修復(fù)技術(shù)107土壤污染修復(fù)技術(shù)影響微生物修復(fù)的環(huán)境條件包括土壤水分、pH、有機(jī)質(zhì)含量

制約生物降解性的主要限制因子為電子受體和營(yíng)養(yǎng)，如氮和磷。常用的補(bǔ)充供氧方法有：土壤耕耘、直接充氧或注入H2O2以釋放游離氧，作為土壤中微生物氧化的電子受體。但H2O2對(duì)那些不具有H2O2酶的微生物來(lái)講，具有毒害作用，如果將H2O2作為氧源，應(yīng)測(cè)試具有生物降解能力的微生物種群的H2O2酶活性。在缺氧的條件下，可以投加硝酸鹽和碳酸鹽作為替代的電子受體，比氧更有效地提高降解菌的生物活性。也有研究者用一種緩釋膠囊固體產(chǎn)氧劑來(lái)提供游離氧，使微生物的數(shù)量和活性均有很大增強(qiáng)。2.5.2微生物修復(fù)的影響因子2.5微生物修復(fù)技術(shù)108土壤污染修復(fù)技術(shù)制約生物降解性的主要限制因子為電子受體和營(yíng)養(yǎng)，如氮和

原位生物修復(fù)技術(shù)是污染土壤不經(jīng)攪動(dòng)或移動(dòng)，在原位和易殘留部位進(jìn)行的處理方法，包括以下六種方法。2.5.3原位(In-Situ)微生物修復(fù)技術(shù)2.5微生物修復(fù)技術(shù)109土壤污染修復(fù)技術(shù)原位生物修復(fù)技術(shù)是污染土壤不經(jīng)攪動(dòng)或移動(dòng)，在原位和易殘(1)投菌法(Bioaugmentation)：直接向遭受污染的土壤接入外源的污染物降解菌，同時(shí)提供這些微生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)，包括常量營(yíng)養(yǎng)元素和微量營(yíng)養(yǎng)元素。常量營(yíng)養(yǎng)元素包括氮、磷、硫、鉀、鈣、鎂、鐵、錳等，其中氮和磷是土壤生物治理系統(tǒng)中最主要的營(yíng)養(yǎng)元素，微生物生長(zhǎng)所需的碳、氮、磷質(zhì)量比大約為120：10：1。Sciliano等投加假單胞菌菌株R75和CB35，可大大提高土壤中2-氯苯酸的降解速度。

2.5.3原位(In-Situ)微生物修復(fù)技術(shù)2.5微生物修復(fù)技術(shù)110土壤污染修復(fù)技術(shù)(1)投菌法(Bioaugmentation)：直接(2)生物培養(yǎng)法(Bioculture)：定期向受污染土壤中加入營(yíng)養(yǎng)和氧或H2O2作為微生物氧化的電子受體，以滿足污染環(huán)境中已經(jīng)存在的降解菌的需要，提高土著微生物的代謝活性，將污染物徹底地礦化為CO2和H2O。研究認(rèn)為，通過(guò)提高受污染土壤中土著微生物的活力比采用外源微生物的方法更可取，因?yàn)橥林⑸镆呀?jīng)適應(yīng)了污染物的存在，外源微生物不能有效地與土著微生物競(jìng)爭(zhēng)，只有在現(xiàn)存微生物不能降解污染物時(shí)，才考慮引入外源微生物。無(wú)論選擇何種微生物，應(yīng)首先確定有利于污染物降解茵生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)元素的添加率。2.5.3原位(In-Situ)微生物修復(fù)技術(shù)2.5微生物修復(fù)技術(shù)111土壤污染修復(fù)技術(shù)(2)生物培養(yǎng)法(Bioculture)：定期向受污(3)生物通氣法(Bioventing)：是一種強(qiáng)迫氧化的生物降解方法。在污染的土壤上打至少兩口井，安裝鼓風(fēng)機(jī)和抽真空機(jī)，將空氣強(qiáng)排入土壤中，然后抽出，土壤中揮發(fā)性的有毒有機(jī)物也隨之去除。在通人空氣時(shí)，加入適量的氨氣，可以為土壤中的降解菌提供氮素營(yíng)養(yǎng)，促進(jìn)微生物降解活力的提高。生物通氣法生物修復(fù)系統(tǒng)的主要制約因素是土壤結(jié)構(gòu)，不合適的土壤結(jié)構(gòu)會(huì)使氧氣和營(yíng)養(yǎng)元素在到達(dá)污染區(qū)域之前就被消耗，具有多孔結(jié)構(gòu)的土壤污染可以采用生物通氣法來(lái)處理。2.5.3原位(In-Situ)微生物修復(fù)技術(shù)2.5微生物修復(fù)技術(shù)112土壤污染修復(fù)技術(shù)(3)生物通氣法(Bioventing)：是一種強(qiáng)迫(4)生物注射法(Biosparging)：亦稱空氣注射法(Airsparging)，即將空氣加壓后注射到污染地下水的下部，氣流可加速地下水和土壤中有機(jī)物的揮發(fā)和降解。它是在傳統(tǒng)氣提技術(shù)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)后形成的新技術(shù)，抽提和通氣并用，為微生物的降解作用補(bǔ)充溶解氧，并通過(guò)增加及延長(zhǎng)停留時(shí)間促進(jìn)生物降解，提高修復(fù)效率。當(dāng)然，這項(xiàng)技術(shù)的使用也受到場(chǎng)地的限制，受到巖相學(xué)和土層學(xué)的影響，一般在處理砂土層土壤污染的效果較好，在處理粘土層的污染物時(shí)效果不理想。2.5.3原位(In-Situ)微生物修復(fù)技術(shù)2.5微生物修復(fù)技術(shù)113土壤污染修復(fù)技術(shù)(4)生物注射法(Biosparging)：亦稱空氣(5)農(nóng)耕法(Landfarming)：對(duì)污染土壤進(jìn)行耕犁處理，在處理過(guò)程中結(jié)合施肥、灌溉等農(nóng)業(yè)措施，盡可能地為微生物提供一個(gè)良好的生存環(huán)境，使其有充分的營(yíng)養(yǎng)、適宜的水分和pH值，從而使微生物的代謝活性增強(qiáng)，保證污染物的降解在土壤的各個(gè)層次上都能發(fā)生。該方法結(jié)合農(nóng)業(yè)措施，經(jīng)濟(jì)易行，對(duì)于土壤通透性較差、土壤污染較輕、污染物較易降解時(shí)可以選用。。2.5.3原位(In-Situ)微生物修復(fù)技術(shù)2.5微生物修復(fù)技術(shù)114土壤污染修復(fù)技術(shù)(5)農(nóng)耕法(Landfarming)：對(duì)污染土壤(6)有機(jī)粘土法：這是近年發(fā)展起來(lái)的一種新的原位處理污染地下水和土壤的方法，是一種化學(xué)和生物相結(jié)合的方法。利用人工合成的有機(jī)粘土可有效地去除污染物。帶正電荷的有機(jī)修飾物、陽(yáng)離子表面活性劑通過(guò)化學(xué)鍵鍵合到帶負(fù)電荷的粘土表面上，合成有機(jī)粘土，有機(jī)粘土可以擴(kuò)大土壤和含水層的吸附容量，粘土上的表面活性劑可以將有毒有機(jī)物吸附到粘土上富集，有利于微生物對(duì)污染物的原依降解。2.5.3原位(In-Situ)微生物修復(fù)技術(shù)2.5微生物修復(fù)技術(shù)115土壤污染修復(fù)技術(shù)(6)有機(jī)粘土法：這是近年發(fā)展起來(lái)的一種新的原位處理116土壤污染修復(fù)技術(shù)51土壤污染修復(fù)技術(shù)(1)預(yù)制床法(Preparedbed)：在不泄漏的平臺(tái)上，鋪上石子和砂子，將受到污染的土壤以15—30cm的厚度平鋪其上，并加入營(yíng)養(yǎng)物和水，必要時(shí)也可加一些表面活性劑，定期翻動(dòng)土壤補(bǔ)充氧氣，以滿足土壤中微生物生長(zhǎng)的需要。處理過(guò)程中流出的滲濾液，回灌于該土層上，以便徹底清除污染物。預(yù)制床處理是農(nóng)耕法的延續(xù)，但它可以使污染物的遷移量減至最低。2.5.4異位微生物修復(fù)技術(shù)2.5微生物修復(fù)技術(shù)117土壤污染修復(fù)技術(shù)(1)預(yù)制床法(Preparedbed)：在不泄漏

(2)堆肥式處理(Composting)：在土壤中直接滲入能提高通氣保水能力的支撐材料，如樹枝、稻草、糞肥、泥炭等易堆腐物質(zhì)，以提供微生物豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并使用機(jī)械翻動(dòng)或壓力系統(tǒng)充氧，同時(shí)加石灰來(lái)調(diào)節(jié)最適pH，使微生物的降解活性大