1、環境生物技術應用土壤污染和修復技術應用內容設置內容設置 1 1、 土壤中污染物的來源與危害土壤中污染物的來源與危害 2 2、 土壤中污染物的生物降解與轉化土壤中污染物的生物降解與轉化 3 3、 污染土壤修復的現場調查與評價污染土壤修復的現場調查與評價 4 4、 污染土壤修復的可處理性研究污染土壤修復的可處理性研究 5 5、 污染土壤典型修復技術及原理污染土壤典型修復技術及原理 6 6、 石油污染土壤修復專題石油污染土壤修復專題1.1 污染土壤的定義v“絕對性絕對性”定義定義: :由人類的活動向土壤添加有害化合物，由人類的活動向土壤添加有害化合物，此時土壤即受到了污染此時土壤即受到了污染。這個定

2、義的關鍵是存在有可鑒這個定義的關鍵是存在有可鑒別的人為添加污染物。別的人為添加污染物。v“相對性相對性”定義：以特定的參照數據來加以判斷，如以背景定義：以特定的參照數據來加以判斷，如以背景值加兩倍標準差為臨界值，若超過這一數值，即認為該土壤值加兩倍標準差為臨界值，若超過這一數值，即認為該土壤為某元素所污染。為某元素所污染。v“綜合性綜合性”定義：不但要看含量的增加，還要看后果，定義：不但要看含量的增加，還要看后果，即加入土壤的物質給生態系統造成了危害。即加入土壤的物質給生態系統造成了危害。1.1 污染土壤的定義（重點）v三種定義的出發點雖然不同，但有一點是共同的，即認為三種定義的出發點雖然不同

3、，但有一點是共同的，即認為土壤中某種成分的含量明顯高于原有含量時即構成了污染。土壤中某種成分的含量明顯高于原有含量時即構成了污染。v綜上所述，土壤污染就是指人為因素有意或無意地將綜上所述，土壤污染就是指人為因素有意或無意地將對人類或其他生命體有害的物質施加到土壤中，使土對人類或其他生命體有害的物質施加到土壤中，使土壤中某種成分的含量明顯高于原有含量、并引起土壤壤中某種成分的含量明顯高于原有含量、并引起土壤環境質量惡化的現象。環境質量惡化的現象。1.2 土壤污染的特點（重點）v（1 1）隱蔽性或潛伏性）隱蔽性或潛伏性: : 水體和大氣的污染比較直觀，嚴重時通過人的感官即能發現：而土壤水體和大氣的

4、污染比較直觀，嚴重時通過人的感官即能發現：而土壤污染則往往要通過農作物包括糧食、蔬菜、水果或牧草以及攝食的人或動污染則往往要通過農作物包括糧食、蔬菜、水果或牧草以及攝食的人或動物的健康狀況才能反映出來，從遭受污染到產生惡果有一個相當長的逐步物的健康狀況才能反映出來，從遭受污染到產生惡果有一個相當長的逐步積累過程，具有隱蔽性或潛伏性。日本的第二公害病積累過程，具有隱蔽性或潛伏性。日本的第二公害病痛痛病痛痛病6060年代發年代發生于富山縣神通川流域，直至生于富山縣神通川流域，直至7070年代才基本證實是鎘污染土壤所生產的年代才基本證實是鎘污染土壤所生產的“鎘米鎘米”所致。所致。v（2 2）不可逆性

5、和長期性）不可逆性和長期性: : 土壤一旦遭到污染后極難恢復，重金屬元素對土壤的污染是一個土壤一旦遭到污染后極難恢復，重金屬元素對土壤的污染是一個不可逆過程，而許多有機化學物質的污染也需要一個比較長的降解時不可逆過程，而許多有機化學物質的污染也需要一個比較長的降解時間，例如間，例如19661966年冬至年冬至19771977年春，沈陽年春，沈陽撫順污水灌區發生的石油、酚類撫順污水灌區發生的石油、酚類以及后來張土灌區的鎘污染，造成大面積的土壤毒化、水稻矮化、稻以及后來張土灌區的鎘污染，造成大面積的土壤毒化、水稻矮化、稻米異味、含鎘量超過食品衛生標準。經過十余年的艱苦努力，包括施米異味、含鎘量超過

6、食品衛生標準。經過十余年的艱苦努力，包括施用改良劑、深翻、清灌、客土、選擇品種等各種措施，才逐步恢復其用改良劑、深翻、清灌、客土、選擇品種等各種措施，才逐步恢復其部分生產力，付出了大量的勞力和代價。部分生產力，付出了大量的勞力和代價。1.2 土壤污染的特點（重點）v（3 3）后果的嚴重性）后果的嚴重性: : 由于土壤污染的隱蔽性或潛伏性、以及它的不可逆性或長期由于土壤污染的隱蔽性或潛伏性、以及它的不可逆性或長期性，因而往往通過食物鏈危害動物和人體的健康。研究表明，土壤性，因而往往通過食物鏈危害動物和人體的健康。研究表明，土壤和糧食的污染與一些地區居民肝腫大之間有著明顯的劑量和糧食的污染與一些地

7、區居民肝腫大之間有著明顯的劑量反應關反應關系，污灌引起的污染越嚴重，人群的肝腫大串越高。一些土壤污染系，污灌引起的污染越嚴重，人群的肝腫大串越高。一些土壤污染事故嚴重威脅著糧食生產，三氯乙醛的污染是一個比較典型的事例，事故嚴重威脅著糧食生產，三氯乙醛的污染是一個比較典型的事例，它是由于施用含三氯乙醛的廢硫酸生產的普通過磷酸鈣肥料所引起。它是由于施用含三氯乙醛的廢硫酸生產的普通過磷酸鈣肥料所引起。其中萬畝以上的污染事故在山東、河南、河北、遼子、蘇北、皖北其中萬畝以上的污染事故在山東、河南、河北、遼子、蘇北、皖北等地曾多次發生，輕則減產，重則絕收，損失十分慘重。等地曾多次發生，輕則減產，重則絕收，

8、損失十分慘重。1.2 土壤污染的特點（重點）v 土壤污染源可分為天然污染源和人為污染源。土壤污染源可分為天然污染源和人為污染源。 （1 1）天然污染源：指自然界自行向環境排放有害物質或造成有害影響的場）天然污染源：指自然界自行向環境排放有害物質或造成有害影響的場所，如正在活動的火山；所，如正在活動的火山； （2 2）人為污染源：指人類活動所形成的污染源。）人為污染源：指人類活動所形成的污染源。 后者是土壤污染研究和污染土壤修復的主要對象，而在這些污染源中，后者是土壤污染研究和污染土壤修復的主要對象，而在這些污染源中，化學物質對土壤的污染是人們最為關注的。污染物進入土壤的途徑按照所化學物質對土壤

9、的污染是人們最為關注的。污染物進入土壤的途徑按照所劃分的土壤污染源可分為污水灌溉、固體廢棄物的利用、農藥和化肥、大劃分的土壤污染源可分為污水灌溉、固體廢棄物的利用、農藥和化肥、大氣沉降物等。氣沉降物等。1.3 土壤中污染物的來源v 土壤污染的類型目前并無嚴格的劃分，如從污染物的土壤污染的類型目前并無嚴格的劃分，如從污染物的屬性來考慮，一般可分為有機物污染、無機物污染、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的污染。生物污染和放射性物質的污染。v（1 1）有機物污染）有機物污染: : 石油、有機農藥等；石油、有機農藥等；v（2 2）無機物污染：重金屬污染等；）無機物污染

10、：重金屬污染等；v（3 3）生物污染：細菌、真菌等；）生物污染：細菌、真菌等；v（4 4）放射性污染：放射性核素等。）放射性污染：放射性核素等。1.4 土壤污染的類型（掌握）v（1 1）影響人體和生物健康）影響人體和生物健康: : 土壤可以通過食物鏈影響人土壤可以通過食物鏈影響人體健康；體健康；v（2 2）影響農產品的產量和質量：植物可從污染土壤中吸）影響農產品的產量和質量：植物可從污染土壤中吸收污染物，從而引起代謝失調，生長發育受阻或導致遺傳收污染物，從而引起代謝失調，生長發育受阻或導致遺傳變異。變異。v（3 3）影響生態系統安全：通過生態系統的能量流動和物質）影響生態系統安全：通過生態系統

11、的能量流動和物質循環影響整個生態系統。循環影響整個生態系統。1.5 土壤污染的危害v 自然環境中的有機化合物，受到光化學的、化學的和生物的作用而自然環境中的有機化合物，受到光化學的、化學的和生物的作用而降解轉化。降解轉化。v有時轉化很快，如葡萄糖之類易代謝的化合物被加到含大量微生物和豐富有時轉化很快，如葡萄糖之類易代謝的化合物被加到含大量微生物和豐富O O2 2的環境中時；的環境中時；v有時降解過程非常緩慢，如貯于黑暗、干燥的埃及法老墳墓中的谷粒，埋有時降解過程非常緩慢，如貯于黑暗、干燥的埃及法老墳墓中的谷粒，埋在龐貝在龐貝( (意大利古城，因附近火山爆發而被埋意大利古城，因附近火山爆發而被埋

12、) )壁畫中的有機色素，以及我壁畫中的有機色素，以及我國的馬王塔古尸、國的馬王塔古尸、“樓蘭美女樓蘭美女”，都經過幾千年而不腐變，是因環境條件，都經過幾千年而不腐變，是因環境條件不適合降解之故。不適合降解之故。v研究證明，在土壤中，生物降解是主要的機制，而微生物又在生物研究證明，在土壤中，生物降解是主要的機制，而微生物又在生物降解中占首要地位。降解中占首要地位。v共代謝（共代謝（co-metabolismco-metabolism）有一類物質稱為外生物質或異生物質，是指一些天然條件下并不存有一類物質稱為外生物質或異生物質，是指一些天然條件下并不存在的由人工合成的化學物質，例如殺蟲劑，殺菌劑和除

13、草劑等，其中許在的由人工合成的化學物質，例如殺蟲劑，殺菌劑和除草劑等，其中許多有易被各種細菌或真菌降解，有些則需添加一些有機物作為初級能源多有易被各種細菌或真菌降解，有些則需添加一些有機物作為初級能源后才能降解，這一現象稱為共代謝。后才能降解，這一現象稱為共代謝。v相關文獻中的解釋為：相關文獻中的解釋為：（1 1）解釋一：必須在生長基質和其他可轉化化合物存在下，微生物對）解釋一：必須在生長基質和其他可轉化化合物存在下，微生物對非生長基質的轉化作用。非生長基質的轉化作用。（2 2）解釋二：只有在初級能源物質存在時才能進行的有機化合物的生物）解釋二：只有在初級能源物質存在時才能進行的有機化合物的生

14、物降解過程。降解過程。 重點重點DDT 的共代謝DDT準備調查準備調查 現場調查現場調查 詳細調查詳細調查 分析評價分析評價 方法選定方法選定 施工管理施工管理 計劃完成計劃完成污染土壤修復工作流程污染土壤修復工作流程可處理計劃系統分析應急對策長期對策凈化處理穩定處理原位修復異位修復原位分解原位提取分離分解凈化原位穩定異位穩定生物修復原位處理方式示意圖生物通風原位處理方式示意圖生物反應器修復系統示意圖桶箱空氣過濾器和泵礫石層污染土壤土壤淋洗法土壤淋洗法対象：重金屬、農藥、油等車載式固定式淋洗機械分離裝置30m3/h處理能力淋洗修復工程熱處理：熱處理： 直接加入使污染物揮發或分解，間接加熱使污染物揮發； 針對高濃度土壤污染。 対象：VOCs、水銀、農藥、油等； 優點：可使VOCs完全實現無害化； 日處理能力可達200t。實際工程污染土壤外熱裝置修復土壤焚燒裝置煙囪熱交換填埋熱