土壤污染與修復(fù)

1、水環(huán)境污染現(xiàn)狀2、水體修復(fù)概念和標準3、水體修復(fù)分類4、水體修復(fù)技術(shù)5、水體修復(fù)中若干常見問題探討回顧第1頁下篇：生物修復(fù)與生態(tài)工程三、土壤污染與修復(fù)1土壤中污染物起源與危害2污染土壤修復(fù)現(xiàn)場調(diào)查與評價

3污染土壤修復(fù)可處理性研究

4污染土壤典型修復(fù)技術(shù)及原理第2頁1土壤中污染物起源與危害1.1土壤污染定義1.2土壤污染特點1.3土壤中污染物起源1.4土壤污染類型1.5土壤污染危害第3頁1.1

土壤污染定義“絕對性”定義:由人類活動向土壤添加有害化合物，此時土壤即受到了污染。這個定義關(guān)鍵是存在有可鑒別人為添加污染物?！跋鄬π浴倍x：以特定參照數(shù)據(jù)來加以判斷，如以背景值加兩倍標準差為臨界值，若超出這一數(shù)值，即以為該土壤為某元素所污染?！熬C合性”定義：不但要看含量增加，還要看后果，即加入土壤物質(zhì)給生態(tài)系統(tǒng)造成了危害。第4頁1.1

污染土壤定義三種定義出發(fā)點雖然不一樣，但有一點是共同，即以為土壤中某種成份含量顯著高于原有含量時即組成了污染。因此，土壤污染就是指人為原因故意或無意地將對人類或其他生命體有害物質(zhì)施加到土壤中，使其某種成份含量顯著高于原有含量、并引發(fā)土壤環(huán)境質(zhì)量惡化現(xiàn)象。第5頁1.2

土壤污染特點（1）隱蔽性或潛伏性:水體和大氣污染比較直觀，嚴重時通過人感官即能發(fā)覺;而土壤污染則往往要通過農(nóng)作物包括糧食、蔬菜、水果或牧草以及攝食人或動物健康情況才能反應(yīng)出來，從遭受污染到產(chǎn)生惡果有一種相稱長逐漸積累過程，具有隱蔽性或潛伏性。日本第二公害病——痛痛病60年代發(fā)生于富山縣神通川流域，直至70年代才基本證明是鎘污染土壤所生產(chǎn)“鎘米”所致。第6頁（2）不可逆性和長期性:土壤一旦遭到污染后很難恢復(fù)，重金屬元素對土壤污染是一種不可逆過程，而許多有機化學(xué)物質(zhì)污染也需要一種比較長降解時間，例如1966年冬至1977年春，沈陽—撫順污水灌區(qū)發(fā)生石油、酚類以及后來張土灌區(qū)鎘污染，造成大面積土壤毒化、水稻矮化、稻米異味，含鎘量超出食品衛(wèi)生標準。通過十余年艱苦努力，包括施用改良劑、深翻、清灌、客土、選擇品種等多種措施，才逐漸恢復(fù)其部分生產(chǎn)力，付出了大量勞力和代價。1.2

土壤污染特點第7頁（3）后果嚴重性:由于土壤污染隱蔽性或潛伏性、以及它不可逆性或長期性，因而往往通過食物鏈危害動物和人體健康。研究表白，土壤和糧食污染與某些地域居民肝腫大之間有著顯著劑量—反應(yīng)關(guān)系，污灌引發(fā)污染越嚴重，人群肝腫大串越高。第8頁第9頁土壤污染源可分為天然污染源和人為污染源。后者是土壤污染研究和污染土壤修復(fù)主要對象，而在這些污染源中，化學(xué)物質(zhì)對土壤污染是人們最為關(guān)注。污染物進入土壤途徑按照所劃分土壤污染源可分為污水澆灌、固體廢物利用、農(nóng)藥和化肥、大氣沉降物等。1.3

土壤中污染物起源第10頁1.3

土壤中污染物起源大氣沉降(土壤酸化、多環(huán)芳烴和二惡英等)污水排灌（重金屬、多環(huán)芳烴等）化肥農(nóng)藥施用（硝酸鹽、PCB、DDT等）固體廢物堆放處置（多種污染物）工業(yè)生產(chǎn)(石油、多環(huán)芳烴和重金屬污染等)交通運輸（汽油中添加防爆劑四乙基鉛隨廢氣排出污染土壤）全球物質(zhì)循環(huán)第11頁土壤污染物的來源第12頁土壤污染類型目前并無嚴格劃分，如從污染物屬性來考慮，一般可分為有機物污染、無機物污染、生物污染和放射性物質(zhì)污染。（1）有機物污染:石油、有機農(nóng)藥等；（2）無機物污染：重金屬污染等；（3）生物污染：細菌、真菌等；（4）放射性污染：放射性核素等。1.4

土壤污染類型第13頁（1）影響人體和生物健康:土壤能夠通過食物鏈影響人體健康；（2）影響農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量：植物可從污染土壤中吸取污染物，從而引發(fā)代謝失調(diào)，生長發(fā)育受阻或造成遺傳變異。（3）影響生態(tài)系統(tǒng)安全：通過生態(tài)系統(tǒng)能量流動和物質(zhì)循環(huán)影響整個生態(tài)系統(tǒng)。1.5

土壤污染危害第14頁2污染土壤修復(fù)現(xiàn)場調(diào)查與評價開展生物修復(fù)之前需要對修復(fù)現(xiàn)場進行調(diào)查評價，確定生物修復(fù)適應(yīng)性。主要指標包括：污染物性質(zhì)；污染物濃度和分布；現(xiàn)場微生物活性；現(xiàn)場水力條件；現(xiàn)場氧化還原電位；土壤和水特性；養(yǎng)分有效性等?，F(xiàn)場評定必須回答這些問題，取得足夠數(shù)據(jù)，便于工程設(shè)計。第15頁2.1

現(xiàn)場調(diào)查（1）污染物性質(zhì)；（2）污染物濃度與分布；（3）地下水水文概況；（4）地質(zhì)概況。理解現(xiàn)場特性目標一是搜集使土壤修復(fù)過程最優(yōu)化信息，二是搜集控制環(huán)境條件使之維持最佳條件信息。因此，第一階段是搜集有關(guān)修復(fù)原理數(shù)據(jù)，第二階段是搜集有關(guān)工程設(shè)計和過程控制等數(shù)據(jù)。第16頁2.2

生物過程評價（1）微生物可利用碳源和能源；（2）可利用受體和氧化還原條件；（3）現(xiàn)有微生物活性和也許毒性；（4）營養(yǎng)物有效性；（5）現(xiàn)場環(huán)境條件。第17頁2.3

原位修復(fù)評價（1）理解污染物類型和所在位置；（2）理解亞表層地質(zhì)和水文條件；（3）污染區(qū)水文隔離；（4）最低傳質(zhì)也許位置；（5）設(shè)計亞表層注入或抽取系統(tǒng)；（6）預(yù)測化學(xué)品注入后土壤化學(xué)反應(yīng)；（7）建立過程控制亞表層監(jiān)測系統(tǒng)。第18頁2.4

過程控制評價（1）流體流向；（2）流速；（3）污染物遷移時間；（4）養(yǎng)分遷移；（5）評價含水層導(dǎo)水率變化；（6）確定運行中注入或回收速率。第19頁3污染土壤修復(fù)可處理性研究所謂污染土壤修復(fù)可處理性研究，是指在實際工程建設(shè)之前，進行小試和中試試驗研究，通過可處理性研究為土壤修復(fù)工程設(shè)計提出標準、費用和運行方案等。目標是節(jié)省修復(fù)項目建設(shè)工程投資，一種造價千萬美元土壤修復(fù)工程一般可處理性研究費用為5－20萬美元，能夠節(jié)省100萬美元工程建設(shè)費用。第20頁準備調(diào)查

現(xiàn)場調(diào)查

詳細調(diào)查

分析評價

辦法選定

施工管理

計劃完成第21頁3.1

可處理性研究目標（1）評價整個過程可行性；（2）確定修復(fù)能夠達成濃度；（3）確定處理過程設(shè)計標準；（4）估算處理過程設(shè)備和運行費用；（5）決定控制參數(shù)和最優(yōu)化實行限制條件；（6）評價物料供應(yīng)處理技術(shù)與設(shè)備；（7）證明現(xiàn)場運行情況和污染物最后究趨；（8）評價處理過程中存在問題；（9）提供修復(fù)工程連續(xù)運行最優(yōu)化辦法。第22頁3.2

試驗設(shè)計與實行在明確研究目標之前，需要促使可處理性研究開展外部原因。這些原因包括：（1）管理部門目標；（2）客戶要求；（3）污染物危害程度；（4）污染地點敏感性；（5）污染地點政治敏感性；（6）時間計劃靈活程度；（7）項目預(yù)算靈活程度。第23頁3.2

試驗設(shè)計與實行3.2.1設(shè)計基礎(chǔ)（1）如何完成、量化和統(tǒng)計可處理性研究；（2）確定使用標準方案還是專門方案；（3）確定開展室內(nèi)研究還是進行室外模擬；（4）確定試驗方案和數(shù)據(jù)分析質(zhì)量控制水平；（5）確定使用分析辦法。第24頁3.2

試驗設(shè)計與實行3.2.2方案制定與實行可處理性研究分為三個階段，第一種階段是修復(fù)辦法篩選；第二個階段是修復(fù)辦法挑選；第三個階段是修復(fù)辦法調(diào)查和可行性研究計劃進行（中試）。一種可處理研究計劃能夠看作是一套分別進行單項組合，這些項目是：（1）土著微生物對靶標污染物降解轉(zhuǎn)化能力；（2）接種微生物強化降解能力；（3）環(huán)境參數(shù)最佳合適范圍；（4）添加基質(zhì)和電子受體需求效果；（5）添加基質(zhì)充足和缺乏循環(huán)過程；（6）是否需要補充電子供體;第25頁3.2

試驗設(shè)計與實行（7）修復(fù)項目標預(yù)期時間;（8）不一樣條件下污染物降解速率；（9）處理可達成水平；（10）土水系統(tǒng)也許發(fā)生反應(yīng)和阻塞；（11）由于混合、表面活性劑和中間產(chǎn)物積累而造成毒性變化；（12）污染物揮發(fā)程度;（13）不一樣優(yōu)化措施下費用-效益;（14）控制過程監(jiān)測頻率；（15）運行限制條件。第26頁4污染土壤修復(fù)技術(shù)及原理4.1污染土壤修復(fù)技術(shù)體系4.2典型修復(fù)技術(shù)及原理第27頁4.1

污染土壤修復(fù)技術(shù)體系4.1.1按修復(fù)場地分類（1）原位（insitu）修復(fù)：污染土壤氣體提取法(SVE)；井中汽提法（In-wellVaporStripping）；生物通氣；空氣攪動法（AirSparging）原位沖洗、淋洗；加熱辦法；處理墻辦法；原位穩(wěn)定—固化辦法；電動力學(xué)辦法；原位微生物修復(fù)辦法；植物－微生物聯(lián)合修復(fù)辦法等。第28頁5.1

污染土壤修復(fù)技術(shù)體系（2）異位（exsitu）修復(fù)：氣提法；泥漿反應(yīng)器修復(fù)；土壤耕作法；土壤堆腐；焚燒法；客土法；預(yù)制床；淋洗/萃?。涣芟矗锓磻?yīng)器聯(lián)合修復(fù)；第29頁4.1

污染土壤修復(fù)技術(shù)體系4.1.2按照技術(shù)類別分類（1）物理化學(xué)修復(fù)：加熱辦法；穩(wěn)定固化法；淋洗；萃取；電動力學(xué)等（2）生物修復(fù)：微生物修復(fù)；生物通氣、泥漿反應(yīng)器、預(yù)制床等植物修復(fù)；濕地修復(fù)；菌根修復(fù)等；植物－微生物聯(lián)合修復(fù)；菌根菌劑聯(lián)合修復(fù)等；（3）物理化學(xué)－生物聯(lián)合修復(fù)：淋洗－反應(yīng)器聯(lián)合修復(fù)等。第30頁污染土壤修復(fù)工作流程可處理計劃系統(tǒng)分析應(yīng)急對策長期對策凈化處理穩(wěn)定處理原位修復(fù)異位修復(fù)原位分解原位提取分離分解凈化原位穩(wěn)定異位穩(wěn)定4.2

典型修復(fù)技術(shù)流程及原理第31頁4.2

典型修復(fù)技術(shù)流程及原理4.2.1原位修復(fù)技術(shù)（1）生物通風(fēng)技術(shù)：在受石油污染地域，土壤中污染物降解會減少土壤中氧氣濃度，增加CO2濃度，進而抑制污染物深入生物降解。因此，為了提升土壤中微生物降解效率，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)域供應(yīng)空氣或氧氣。這項技術(shù)一般用在輕質(zhì)石油類污染土壤。第32頁第33頁4.2

典型修復(fù)技術(shù)流程及原理4.2.2異位修復(fù)技術(shù)（1）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反應(yīng)器中處理辦法。生物反應(yīng)器處理過程為：將挖出石油污染土壤移到反應(yīng)器內(nèi)，加入3~9倍水混合，使其呈泥漿狀，加入適量營養(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足接觸和增加氧氣濃度。為了提升降解速率，常在反應(yīng)器先前處理土壤中分離出已被馴化微生物，并將其加入到準備處理土壤中。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34頁第35頁4.2

典型修復(fù)技術(shù)流程及原理生物反應(yīng)器修復(fù)系統(tǒng)示意圖第36頁4.2

典型修復(fù)技術(shù)流程及原理4.2.2異位修復(fù)技術(shù)（2）預(yù)制床法：預(yù)制床設(shè)計能夠使污染物遷移量減至最小，由于它具有濾液搜集和控制排放系統(tǒng)。預(yù)制床底面為滲入性低物質(zhì)，如高密度聚乙烯或黏土。將污染土壤轉(zhuǎn)移到預(yù)制床上，通過施肥、澆灌、調(diào)整pH，有時還加入微生物和表面活性劑，使其最適合污染物降解。與同一區(qū)域原位處理技術(shù)相比，預(yù)制床處理對3環(huán)和3環(huán)以上多環(huán)芳烴降解率顯著提升。第37頁4.2

典型修復(fù)技術(shù)流程及原理第38頁（3）土壤耕作法：對石油污染土壤進行翻耕，耕層深度為30cm左右，同步向土壤中添加肥料、表面活性劑等物質(zhì)并定期澆灌，從而盡也許地為微生物降解石油提供一種良好環(huán)境，使其有充足營養(yǎng)、水分和通氣條件.第39頁◆土壤淋洗法対象：●重金屬、●農(nóng)藥、●油等第40頁車載式固定式第41頁淋洗機械分離裝置◆30m3/h處理能力淋洗修復(fù)工程第42頁◆熱處理：

即向污染土壤通入熱蒸汽或用低頻加熱辦法,促使污染物從土壤中揮發(fā)并回收再處理,

対象：●VOCs、●水銀、●農(nóng)藥、●油等；長處：可使VOCs完全實現(xiàn)無害化；