受污染環(huán)境的修復(fù)

受污染環(huán)境的修復(fù)第一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五2

主要內(nèi)容微生物修復(fù)技術(shù)植物修復(fù)技術(shù)化學(xué)氧化技術(shù)電動力修復(fù)地下水修復(fù)的可滲透反應(yīng)格柵技術(shù)表面活性劑及共溶劑淋洗技術(shù)第二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五

§6.1微生物修復(fù)技術(shù)§6.1.1概述概念：微生物修復(fù)技術(shù)是指通過微生物的作用清除土壤和水體中的污染物，或是使污染物無害化的過程。它包括自然和人為條件下的降解和無害化過程。強化生物修復(fù)：人為修復(fù)工程一般采用有降解能力的外源微生物，用工程化手段來加速生物修復(fù)的進程，這種在受控條件的修復(fù)又稱強化生物修復(fù)或工程化的生物修復(fù)。強化生物修復(fù)技術(shù)常采用的手段有生物刺激和生物強化兩種。

第三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五生物刺激－滿足土著微生物生長所需的環(huán)境條件，如提供電子受體、供體，氧以及營養(yǎng)物等；生物強化－需要不斷向污染環(huán)境投入外源微生物、酶、其他生長基質(zhì)或氮磷營養(yǎng)鹽。第四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五5從生物修復(fù)實施的場址，可以將微生物修復(fù)分為原位生物修復(fù)和異位生物修復(fù)。前者在污染源的原點進行，不挖出或抽取需要修復(fù)的土壤及地下水，采用一定的工程措施，利用生物通氣、生物沖淋等一些方式進行。異位生物修復(fù)需要挖掘土壤或抽取地下水，將污染物移到臨近地點或反應(yīng)器內(nèi)進行。

§6.1微生物修復(fù)技術(shù)第五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五6§6.1.2影響微生物修復(fù)效率的因素1、營養(yǎng)物質(zhì)微生物一般利用有機污染物的碳源，但是微生物將有機污染物轉(zhuǎn)化為自身增長的生長物質(zhì)，還需要其他營養(yǎng)元素。典型的細菌細胞組成為50%碳，14%氮，3%磷，1%硫，0.2%鐵，0.5%鈣、鎂和氯。

§6.1微生物修復(fù)技術(shù)第六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五72、電子受體微生物的活性除了受到營養(yǎng)鹽的限制外，土壤中污染物氧化分解的最終電子受體的種類和濃度也極大地影響著污染物降解的速率和程度，微生物氧化還原反應(yīng)的最終電子受體分為三大類，包括溶解氧、有機物分解的中間產(chǎn)物和無機酸根（如硝酸根、硫酸根和碳酸根）。§6.1微生物修復(fù)技術(shù)第七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五83、污染物的性質(zhì)對于微生物修復(fù)技術(shù)，污染物的可降解性是關(guān)鍵。對于系列污染物，如多環(huán)芳烴，其微生物降解性隨著分子的增大而增大。污染物對生物的毒性以及其降解中間產(chǎn)物的毒性，也是決定微生物修復(fù)技術(shù)是否適用的關(guān)鍵。另外污染物其他性質(zhì)也很重要，如揮發(fā)性。

§6.1微生物修復(fù)技術(shù)第八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五94、環(huán)境條件

環(huán)境因素指的是土壤顆粒的性質(zhì)（有機質(zhì)及黏土含量等）及介質(zhì)條件（酸堿度、溫度、濕度、空隙率）。土壤有機質(zhì)含量及結(jié)構(gòu)決定著污染物的吸附特性，從而決定其微生物降解的生物可利用性，進入到有機質(zhì)致密的剛性結(jié)構(gòu)中的污染物很難再返回到土壤顆粒表面或土壤溶液中，被微生物利用，這種現(xiàn)象被稱為不可逆吸附?！?.1微生物修復(fù)技術(shù)第九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五105、微生物的協(xié)同作用在自然界，多數(shù)生物降解過程需要兩種或更多種類微生物的協(xié)同作用才能完成?！?.1微生物修復(fù)技術(shù)第十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五11§6.1.3強化生物修復(fù)的主要類型1、原位強化修復(fù)技術(shù)原位強化修復(fù)技術(shù)生物強化法、生物通氣法、生物注射法、生物沖淋法及土地耕作法等。2、異位生物修復(fù)異位生物修復(fù)主要包括堆肥法、生物反應(yīng)器處理和厭氧處理。§6.1微生物修復(fù)技術(shù)第十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五（1）生物通氣技術(shù)：

在受石油污染地區(qū)，土壤中的污染物降解會降低土壤中的氧氣濃度，增加CO2濃度，進而抑制污染物進一步生物降解。因此，為了提高土壤中的微生物降解效率，可通過在污染場地打豎井并安裝鼓風(fēng)機和抽真空機向污染區(qū)域供給空氣或氧氣。這項技術(shù)通常用在輕質(zhì)石油類污染的土壤。

第十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五第十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五（2）泥漿反應(yīng)器技術(shù)泥漿法也稱生物反應(yīng)器法，是將污染土壤置于一專門的反應(yīng)器中處理的方法。生物反應(yīng)器處理的過程為：將挖出的石油污染土壤移到反應(yīng)器內(nèi)，加入3~9倍的水混合，使其呈泥漿狀，加入適量的營養(yǎng)鹽、表面活性劑，并鼓入空氣、劇烈攪拌使微生物與污染物充分接觸和增加氧氣濃度。為了提高降解速率，常在反應(yīng)器先前處理的土壤中分離出已被馴化的微生物，并將其加入到準(zhǔn)備處理的土壤中。含油土壤經(jīng)處理后，液體部分可排入處置井（坑、池）或另作他用（如回用），固體部分可施用于農(nóng)田。第十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五第十五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五美國Micro-TES公司,LFS-1?

菌種微生物修復(fù)案例第十六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五

1.前端裝載機從泄露管道周圍挖出被原油污染的土壤.LFS-1?效能例證(3)美孚石油公司管道油溢污染處理項目第十七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五2）污染土壤挖掘工作一直進行到有地下水的地方，被原油污染的地下水被抽出。第十八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五3)污染土壤被堆成堆，等待現(xiàn)場處理槽的建成。第十九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五

污染土壤挖掘、堆砌現(xiàn)場整體圖。

第二十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五4)污染土壤被挪入處理槽，真空油槽車裝載著從挖掘地抽出的被污染地下水。第二十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五5）將處理槽內(nèi)污染土壤攤開，鋪成0.3米的一層，在上面噴灑被污染的地下水。第二十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五6）將裝在藍桶的LFS-1抽入白色大桶，往白桶中加入營養(yǎng)劑及水，攪拌。之后把LFS-1溶液抽入水車。第二十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五7）連接裝載LFS-1溶液的水車和裝有噴管的RR250型履帶拖拉機（此拖拉機在重新鋪設(shè)道路時刮掉路上原有瀝青）。第二十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五

8）RR250型履帶拖拉機破碎/碾碎處理槽內(nèi)0.3米厚的污染土壤，并灑入LFS-1溶液。第二十五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五試驗前試驗池水體的原油污染情況,部分水面上污染的原油連成片及混濁的廢水，水混濁，水體不透明，無浮游生物。第二十六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五試驗第二天試驗池水體的變化情況，水面上污染的原油大部分已被微生物分解，水的混濁度變輕，水的顏色比試驗變的清一些。第二十七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五試驗第七天試驗池水體的變化情況，水面上的原油污染物已被微生物分解，水的顏色已變清，被原油污染的水面上，生長出少量浮游生物。第二十八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五29§6.1.4生物修復(fù)的優(yōu)缺點1、優(yōu)點（1）生物修復(fù)可現(xiàn)場進行，這樣減少了運輸費用和人類直接接觸污染物的的機會；（2）常以原位方式進行，這樣可使對污染位點的干擾和破壞達到最??；（3）生物修復(fù)使有機物分解為二氧化碳和水，可以永久地消除污染物和長期的隱患，無二次污染，不會使污染轉(zhuǎn)移；（4）生物修復(fù)可與其他處理技術(shù)結(jié)合，處理復(fù)合污染；（5）降解過程迅速，處理費用低?！?.1微生物修復(fù)技術(shù)第二十九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五302、缺點（1）不是所有污染物都適用于生物修復(fù)（多氯代化合物和重金屬）；（2）有些化學(xué)品經(jīng)微生物分解后，其產(chǎn)物的毒性和移動性比母體化合物反而增加；（3）生物修復(fù)是一種科技含量較高的的處理方法，它的運作必須符合污染地的特殊條件。

§6.1微生物修復(fù)技術(shù)第三十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五31§6.2.1概述植物修復(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，或消除污染物的毒性，可以用于受污染的地下水、沉積物和土壤的原位處理。植物修復(fù)去除污染物的方式有四種：（1）植物提??；（2）植物降解；（3）植物穩(wěn)定；（4）植物揮發(fā)。

§6.2植物修復(fù)技術(shù)第三十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五第三十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五第三十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五34§6.2.2植物修復(fù)重金屬污染的主要過程和機理1、植物修復(fù)重金屬污染的主要過程根據(jù)其作用過程和機理，重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)可分為三種類型。（1）植物提取植物提取是利用重金屬超積累植物從土壤中吸取一種或幾種重金屬，并將其轉(zhuǎn)移、儲存到地上部分，隨后收割地上部分并集中處理，連續(xù)種植這種植物，即可使土壤中重金屬含量降低到可接受的水平。As---蜈蚣草

§6.2植物修復(fù)技術(shù)第三十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五35（2）植物穩(wěn)定植物穩(wěn)定是利用耐重金屬植物的根際的一些分泌物，增加土壤中有毒金屬的穩(wěn)定性，從而減少重金屬向作物的遷移，以及被淋濾到地下水或通過空氣擴散進一步污染環(huán)境的可能性。其中包括沉淀、螯合、氧化還原等多種過程。印度芥菜---六價鉻還原為低毒的三價鉻

§6.2植物修復(fù)技術(shù)第三十五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五36（3）植物揮發(fā)植物揮發(fā)是利用植物的吸收、積累和揮發(fā)而減少土壤中一些揮發(fā)性污染物，即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，目前這方面研究最多的是汞和硒。

§6.2植物修復(fù)技術(shù)第三十六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五37§6.2.2植物修復(fù)重金屬污染的主要過程和機理2、植物耐受重金屬毒害的機制無論是超級積累植物，還是植物穩(wěn)定及植物揮發(fā)中的植物，對重金屬的毒害都具有忍耐機制，統(tǒng)稱為耐性植物。耐性植物分為基因型和生態(tài)型兩類。植物耐金屬毒害的機制復(fù)雜多樣，包括細胞壁鈍化、跨膜運輸減少、主動外排、區(qū)域化分布、螯合、合成逆境蛋白、生產(chǎn)乙烯。其中最主要、最普遍的機制是通過誘導(dǎo)金屬配體的形成，形成金屬配體化合物。

§6.2植物修復(fù)技術(shù)第三十七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五38§6.2.3植物修復(fù)有機污染物的過程和機理植物去除有機污染物的機理主要有：直接吸收污染物，經(jīng)體內(nèi)代謝，積累在植物組織內(nèi)，或揮發(fā)釋放；根系產(chǎn)生一些分泌物和酶，促進污染物在體外發(fā)生生化轉(zhuǎn)化；根系的作用增強土壤中微生物的降解活性，有利于污染物的礦化。

§6.2植物修復(fù)技術(shù)第三十八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五391、直接吸收有機污染物被植物吸收后，可直接以母體化合物或以不具有植物毒性的代謝產(chǎn)物的形態(tài)，通過木質(zhì)化作用在植物組織貯藏，也可代謝或礦化為水和二氧化碳等，或隨植物的蒸騰作用排出植物體。

§6.2植物修復(fù)技術(shù)第三十九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五402、植物分泌物的降解作用植物的根系可向土壤環(huán)境釋放大量分泌物，其數(shù)量約占植物年光合作用的10%~20%。植物產(chǎn)生的各種天然有機物或酶類，可以促進有機污染物在植物體內(nèi)發(fā)生生物降解。

§6.2植物修復(fù)技術(shù)第四十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五413、增強根際微生物降解直接圍繞在植物根周圍的土壤環(huán)境，一般稱作根際，植物根系分泌的一些物質(zhì)和酶進入土壤，不但可以降解有機污染物，還向生活在根際的微生物提供營養(yǎng)和能量，支持根際微生物的生長和活性，使根際環(huán)境的微生物數(shù)量明顯高于非根際土壤，生物降解作用增強。

§6.2植物修復(fù)技術(shù)第四十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五6.2.4植物修復(fù)的特點總結(jié)——優(yōu)點與傳統(tǒng)的修復(fù)技術(shù)相比,植物修復(fù)是一種容易接受、成本低、技術(shù)要求低的修復(fù)方法,它可應(yīng)用于空氣、地表水、地下水、土壤中污染物的修復(fù)。植物修復(fù)技術(shù)可清除的污染物包括無機污染物如氮、磷、重金屬等;有機污染物如農(nóng)藥、炸藥、有機氯化物、殺蟲劑、除草劑等。第四十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五總結(jié)——缺點要求植株具有高的生物量；對污染物的耐受性要高;受植物根系分布的限制;受氣候、土質(zhì)等的影響;清除污染物所需的時間長;轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用可能會造成潛在的環(huán)境污染等等。但隨著各方面研究和實踐的深入,它必將得到廣泛推廣與應(yīng)用,并為環(huán)境保護和治理工作帶來新的前景與希望。第四十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五§6.3.1概述化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)是利用氧化劑的氧化性能，使污染物氧化分解，轉(zhuǎn)變成無毒或毒性較小的物質(zhì)，從而消除土壤和環(huán)境水體中的污染。氧化劑能使污染物轉(zhuǎn)化或分解成毒性、遷移性或環(huán)境有效性較低的形態(tài)。常用于修復(fù)的化學(xué)氧化劑包括高錳酸鉀、臭氧、過氧化氫和Fenton試劑，它們已在修復(fù)過程中被廣泛應(yīng)用。

§6.3化學(xué)氧化技術(shù)第四十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五45§6.3.2高錳酸鉀氧化法1、性質(zhì)簡介高錳酸鉀是一種常用的氧化劑，高錳酸鉀在酸性溶液中具有很強的氧化性，反應(yīng)式為

MnO4-+8H++5e-=Mn2++4H2O其標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位為E0=1.51V。高錳酸鉀在中性溶液中氧化性比在酸性溶液中低得多，反應(yīng)式為

MnO4-+2H2O+3e-=MnO2+4OH-E0=0.588V

§6.3化學(xué)氧化技術(shù)第四十五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五46§6.3.2高錳酸鉀氧化法2、氧化有機污染物的機理高錳酸鉀參加氧化反應(yīng)的機理相當(dāng)復(fù)雜，且反應(yīng)種類繁多，影響反應(yīng)的因素也較多。對同一個反應(yīng)，介質(zhì)不同，其反應(yīng)機理也可能不同。如高錳酸根離子與芳香醛的反應(yīng)，在酸性介質(zhì)中按氧原子轉(zhuǎn)移機理，而在堿性介質(zhì)中在按自由基機理進行；另外某一個反應(yīng)有時也很難用單一的機理來說明，如高錳酸根離子與烴的反應(yīng)，反應(yīng)過程中發(fā)生了氫原子的轉(zhuǎn)移，但產(chǎn)物卻生成了自由基，故反應(yīng)過程中又包含了自由基反應(yīng)。

§6.3化學(xué)氧化技術(shù)第四十六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五47§6.3.3臭氧氧化技術(shù)1、性質(zhì)簡介臭氧在常溫常壓下是一種不穩(wěn)定、具有特殊刺激性氣味的淺藍色氣體，臭氧具有極強的氧化性能，在酸性介質(zhì)中氧化還原電位為2.07V，在堿性介質(zhì)中為1.27V，其氧化能力僅次于氟，高于氯和高錳酸鉀?；诔粞醯膹娧趸裕以谒锌啥虝r間內(nèi)自行分解，沒有二次污染，因此是理想的綠色氧化劑。

§6.3化學(xué)氧化技術(shù)第四十七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五48§6.3.3臭氧氧化技術(shù)2、臭氧氧化有機污染物的機理（1）臭氧分子直接氧化反應(yīng)臭氧分子的結(jié)構(gòu)呈三角形，中心氧原子與其他兩個氧原子的距離相等，在分子中有一個離域π鍵，臭氧分子的特殊結(jié)構(gòu)使得它可作為偶極試劑、親電試劑和親核試劑。（2）自由基反應(yīng)臭氧在堿性環(huán)境等因素作用下，產(chǎn)生活潑的自由基，主要是.OH自由基，與污染物反應(yīng)。

§6.3化學(xué)氧化技術(shù)第四十八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五49§6.3.4過氧化氫及Fenton氧化技術(shù)1、性質(zhì)簡介過氧化氫是一弱酸性的無色透明液體，它的許多物理性質(zhì)和水相似，可與水任意比例混合，過氧化氫的水溶液也叫雙氧水。當(dāng)過氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達到86%時，要適當(dāng)進行其安全處理，防止爆炸。在處理污染物時，一般使用35%的過氧化氫。

§6.3化學(xué)氧化技術(shù)第四十九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五50§6.3.4過氧化氫及Fenton氧化技術(shù)1、性質(zhì)簡介(1)過氧化氫單獨氧化①產(chǎn)品穩(wěn)定，儲存時每年活性氧的損失低于1%；②安全，沒有腐蝕性，能較容易地處理液體;③與水完全混溶，避免了溶解度的限制或排出泵產(chǎn)生氣栓；④無二次污染，能滿足環(huán)保排放要求；⑤氧化選擇性高，特別是在適當(dāng)條件下選擇性更高。

§6.3化學(xué)氧化技術(shù)第五十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五51§6.3.4過氧化氫及Fenton氧化技術(shù)2、反應(yīng)路徑及影響因素（1）Fenton試劑過氧化氫與亞鐵離子結(jié)合形成的芬頓(Fenton)試劑，具有極強的氧化能力，其氧化機理主要是在酸性條件下，利用亞鐵離子作為過氧化氫分解的催化劑，反應(yīng)過程可以生成反應(yīng)活性極高的氫氧自由基，其具有很強的氧化能力。氫氧自由基可進一步引發(fā)自由基鏈反應(yīng)，從