污染土壤的修复技术汇总.pdf

1、污 染 土 壤 的 修 复 技 术 汇 总几 种 典 型 的 土 壤 污 染 问 题1重 金 属 污 染采 矿 、 冶 金 和 化 工 等 工 业 排 放 的 三 废 、 汽 车 尾 气 以 及 农 药 和 化 肥 的 使 用 都 是 土 壤 重 金 属 的 重要 来 源 。 按 生 物 化 学 性 质 土 壤 中 的 重 金 属 可 以 分 为 两 类 ： 第 一 类 ， 对 作 物 以 及 人 体 有 害 的 元素 ， 如 汞 、 镉 、 铅 及 类 金 属 砷 等 ， 因 此 ， 必 须 减 少 这 些 元 素 的 含 量 使 其 不 超 过 环 境 的 容 量 ;第 二 类 ， 常 量

2、 下 对 作 物 和 人 体 有 益 而 过 量 时 出 现 危 险 的 元 素 ， 如 铜 、 锌 、 铬 、 锰 及 类 金 属 硒等 ， 应 控 制 其 含 量 ， 使 其 有 益 作 物 生 长 和 人 体 健 康 。2石 油 污 染石 油 污 染 是 指 在 石 油 的 开 采 、 炼 制 、 贮 运 、 使 用 过 程 中 原 油 和 各 种 石 油 制 品 进 入 环 境 而 造 成的 污 染 ， 土 壤 中 的 石 油 污 染 物 多 集 中 在 20cm左 右 的 表 层 。 石 油 开 采 过 程 中 产 生 的 落 地 油 和油 田 的 接 转 站 、 联 合 站 的 油

3、 罐 、 沉 降 罐 、 污 水 罐 、 隔 油 池 的 底 泥 ， 炼 油 厂 含 油 污 水 处 理 设 施产 生 的 油 泥 ， 也 是 我 国 油 田 土 壤 石 油 污 染 的 主 要 来 源 。 污 染 土 壤 中 石 油 主 要 成 分 为 C15-C36的 烷 烃 、 多 环 芳 香 烃 、 烯 烃 、 苯 系 物 、 酚 类 等 ， 其 中 环 境 优 先 控 制 污 染 物 多 达 30种 。3化 肥 污 染化 学 肥 料 在 现 代 化 的 农 业 生 产 中 不 仅 是 粮 食 增 产 的 物 质 基 础 ， 更 是 农 业 生 产 资 料 的 主 体 。 在粮 食 增

4、 产 中 花 费 的 贡 献 率 在 40%-60%， 稳 定 在 50%左 右 ， 但 是 化 肥 中 的 有 毒 重 金 属 、 有 机 物以 及 无 机 酸 类 等 是 造 成 土 壤 污 染 的 主 要 来 源 。4农 药 污 染据 初 步 统 计 ， 我 国 至 少 有 l300-1600万 hm2耕 地 受 到 农 药 污 染 。 造 成 土 壤 农 药 污 染 的 主 要 是有 机 磷 和 有 机 氯 农 药 。 据 2000 年 国 家 质 检 总 局 数 据 ， 全 国 47.5%的 蔬 菜 农 药 残 留 超 标 ， 因农 残 超 标 被 退 回 的 出 口 农 产 品 金

5、 额 达 74亿 美 元 。一 、 污 染 土 壤 的 修 复 技 术在 土 壤 修 复 行 业 ， 已 有 的 土 壤 修 复 技 术 达 到 一 百 多 种 ， 常 用 技 术 大 致 可 分 为 物 理 、 化 学 和 生物 等 三 种 。 物 理 修 复 是 指 通 过 各 种 物 理 过 程 将 污 染 物 特 别 是 有 机 污 染 物 从 土 壤 中 去 除 或 分 离的 技 术 。 主 要 包 括 土 壤 淋 洗 、 热 吸 附 、 蒸 气 浸 提 、 微 波 加 热 和 异 地 填 埋 等 技 术 。 还 包 括 多 相抽 提 等 技 术 ， 已 经 应 用 于 苯 系 物

6、、 多 环 芳 烃 、 多 氯 联 苯 等 污 染 土 壤 的 修 复 。 相 对 于 物 理 修 复 ，污 染 土 壤 的 化 学 修 复 技 术 发 展 较 早 ， 主 要 有 土 壤 固 化 -稳 定 化 技 术 、 淋 洗 技 术 、 氧 化 -还 原 技术 、 化 学 改 良 、 光 催 化 降 解 技 术 、 电 动 力 学 修 复 技 术 和 有 机 质 改 良 等 。 土 壤 生 物 修 复 技 术 包括 植 物 富 集 、 微 生 物 修 复 、 生 物 联 合 修 复 和 植 物 固 定 及 降 解 等 技 术 。 利 用 微 生 物 降 解 作 用 发展 的 微 生 物

7、修 复 技 术 是 农 田 土 壤 污 染 修 复 常 见 的 一 种 修 复 技 术 。 进 入 21 世 纪 后 生 物 修 复 技术 得 到 迅 速 发 展 ， 成 为 绿 色 环 境 修 复 技 术 之 一 。 由 于 我 国 土 壤 污 染 面 积 大 ， 污 染 物 质 种 类 多 ，污 染 组 合 类 型 复 杂 等 原 因 ， 单 项 修 复 技 术 往 往 难 以 达 到 预 定 修 复 目 标 ， 多 种 修 复 技 术 相 结 合是 以 后 的 发 展 方 向 。现 有 污 染 土 壤 的 修 复 途 径 包 括 ： 第 一 ， 降 低 污 染 物 在 土 壤 中 的 浓

8、 度 ;第 二 ， 通 过 固 化 或 钝 化作 用 改 变 污 染 物 的 形 态 从 而 降 低 在 环 境 中 的 迁 移 性 ;第 三 ;从 土 壤 中 去 除 。 下 面 介 绍 几 种 土 壤的 修 复 技 术 ：1物 理 修 复治 理 污 染 土 壤 的 方 法 在 20世 纪 80年 代 以 前 仅 仅 限 于 物 理 法 和 化 学 法 。 如 早 期 的 焚 烧 法 、 换土 法 以 及 隔 离 法 等 都 要 求 高 温 、 人 力 以 及 机 械 设 备 等 ， 不 仅 成 本 很 高 ， 最 主 要 的 是 没 有 从 根本 上 解 决 污 染 问 题 ， 这 些 处

9、 理 方 法 仅 仅 是 使 污 染 物 发 生 了 转 移 ， 对 这 些 污 染 物 还 需 要 进 一 步的 处 理 ， 目 前 这 些 方 法 仅 仅 应 用 于 处 理 一 些 突 发 的 紧 急 事 件 。 而 现 在 出 现 的 一 些 经 济 可 行 的新 技 术 、 新 工 艺 等 逐 渐 成 为 了 研 究 的 热 点 ， 如 ： 电 修 复 法 、 土 壤 气 相 抽 提 法 及 CSP法 、 热 解析 法 等 。 电 修 复 法 ： 将 电 极 插 入 到 受 污 染 的 地 下 水 或 土 壤 区 域 ， 在 直 流 电 的 作 用 下 形 成 直流 电 场 ， 则

10、土 壤 中 的 离 子 和 颗 粒 物 质 会 沿 着 电 场 方 向 发 生 定 向 的 电 渗 析 、 电 泳 运 动 以 及 电 迁移 ， 使 土 壤 空 隙 中 的 荷 电 离 子 或 粒 子 发 生 迁 移 运 动 ;热 解 析 法 主 要 用 于 修 复 有 机 物 ， 它 是 通过 加 热 升 温 土 壤 ， 收 集 挥 发 性 污 染 物 进 行 集 中 处 理 ;土 壤 气 相 抽 提 法 是 一 种 原 位 修 复 技 术 ，主 要 是 去 除 石 油 污 染 土 壤 中 挥 发 性 或 半 挥 发 性 的 石 油 组 分 ;CSP 法 是 用 煤 和 焦 炭 等 含 碳

11、的 物料 当 作 吸 附 物 ， 在 90 和 强 烈 搅 拌 下 通 过 煤 表 面 强 力 吸 附 烃 基 污 染 物 ， 然 后 用 重 选 或 浮 选法 将 干 净 的 土 壤 和 吸 附 有 烃 基 化 合 物 的 煤 分 开 。电 修 复 法 与 传 统 的 土 壤 修 复 技 术 相 比 具 有 经 济 效 益 高 、 不 破 坏 现 场 生 态 环 境 以 及 接 触 毒 物 少的 优 点 ， 更 加 适 用 于 治 理 渗 透 系 数 低 的 密 质 土 壤 。 而 热 解 析 法 需 要 消 耗 大 量 的 能 力 并 且 容 易破 坏 土 壤 中 的 有 机 质 和 结

12、构 水 ， 同 时 还 会 向 空 气 会 发 有 害 蒸 汽 而 造 成 二 次 污 染 。 土 壤 土 壤 气相 抽 提 法 具 有 可 操 作 性 强 、 处 理 污 染 物 的 范 围 宽 、 可 由 标 准 设 备 操 作 、 不 破 坏 土 壤 结 构 及 可回 收 利 用 废 物 等 优 点 。2生 物 修 复在 减 少 土 壤 中 有 毒 有 害 物 质 浓 度 的 时 候 利 用 生 命 的 代 谢 活 动 使 污 染 的 土 壤 恢 复 到 健 康 状 态 ，这 种 修 复 土 壤 的 方 式 为 生 物 修 复 。 目 前 有 以 下 三 类 ： 微 生 物 修 复 。

13、土 壤 中 的 某 些 微 生 物 对 一 种 或 多 种 污 染 物 具 有 沉 淀 、 吸 收 、 氧 化 和 还 原 的 作用 ， 微 生 物 修 复 就 是 利 用 这 种 作 用 来 降 低 土 壤 重 金 属 的 吸 收 、 修 复 被 污 染 的 土 壤 和 降 解 复 杂的 有 机 物 。影 响 微 生 物 修 复 土 壤 的 因 素 有 很 多 ， 如 温 度 、 水 分 、 pH 以 及 氧 气 等 。 每 种 微 生 物 对 生 物 因子 都 会 有 一 定 的 耐 受 范 围 ， 在 同 一 个 环 境 中 ， 多 种 微 生 物 就 比 一 种 微 生 物 的 耐 受

14、 范 围 宽 。 如果 环 境 的 条 件 超 过 了 所 有 定 居 微 生 物 的 耐 受 范 围 则 微 生 物 的 修 复 作 用 就 会 停 止 。刚 刚 起 步 阶 段 的 生 物 修 复 技 术 因 具 有 成 本 低 、 操 作 简 单 、 无 二 次 污 染 、 处 理 效 果 好 且 能 大 面积 推 广 应 用 等 优 点 备 受 关 注 。微 生 物 修 复 极 具 潜 力生 物 修 复 是 一 项 清 洁 的 低 投 资 、 高 效 益 、 便 于 应 用 、 发 展 潜 力 较 大 的 新 兴 技 术 ， 生 物 修 复 利用 生 物 （ 包 括 植 物 、 微 生

15、 物 和 原 生 动 物 ） 的 代 谢 功 能 ， 吸 收 、 转 化 、 清 除 或 降 解 环 境 污 染 物 ，实 现 环 境 净 化 、 生 态 恢 复 。 从 参 与 修 复 过 程 的 生 物 类 型 来 划 分 ， 生 物 修 复 包 括 微 生 物 修 复 、植 物 修 复 、 动 物 修 复 和 联 合 修 复 等 类 型 。微 生 物 修 复 技 术 就 是 利 用 土 壤 中 的 土 著 微 生 物 的 代 谢 功 能 ， 或 者 补 充 具 有 降 解 转 化 污 染 物 能力 的 人 工 培 养 的 功 能 微 生 物 群 ， 通 过 创 造 适 宜 环 境 条 件

16、 ， 促 进 或 强 化 微 生 物 代 谢 功 能 ， 从 而降 解 并 最 终 消 除 污 染 物 的 生 物 修 复 技 术 。微 生 物 修 复 的 实 质 是 生 物 降 解 或 者 生 物 转 化 ， 即 微 生 物 对 有 机 污 染 物 的 分 解 作 用 或 者 对 无 机污 染 物 的 钝 化 作 用 。 利 用 微 生 物 修 复 技 术 既 可 治 理 农 药 、 除 草 剂 、 石 油 、 多 环 芳 烃 等 有 机 物污 染 的 环 境 ， 又 可 治 理 重 金 属 等 无 机 物 污 染 的 环 境 ； 既 可 使 用 土 著 微 生 物 进 行 自 然 生 物

17、 修 复 ，又 可 通 过 补 充 营 养 盐 、 电 子 受 体 及 添 加 人 工 培 养 菌 或 基 因 工 程 菌 进 行 人 工 生 物 修 复 ； 既 可 进行 原 位 修 复 ， 也 可 进 行 异 位 修 复 。从 目 前 来 看 ， 微 生 物 修 复 是 最 具 发 展 潜 力 的 技 术 ， 但 微 生 物 个 体 微 小 ， 富 集 有 重 金 属 的 微 生物 细 胞 难 以 从 土 壤 中 分 离 ， 还 存 在 与 修 复 现 场 土 著 菌 株 竞 争 等 不 利 因 素 。 近 年 来 微 生 物 修 复研 究 工 作 着 重 于 筛 选 和 驯 化 高 效

18、降 解 微 生 物 菌 株 ， 提 高 功 能 微 生 物 在 土 壤 中 的 活 性 、 寿 命 和安 全 性 ， 并 通 过 修 复 过 程 参 数 的 优 化 和 养 分 、 温 度 、 湿 度 等 关 键 因 子 的 调 控 等 方 面 ， 最 终 实现 针 对 性 强 、 高 效 快 捷 、 成 本 低 廉 的 微 生 物 修 复 技 术 的 工 程 化 应 用 。 植 物 修 复 。 利 用 能 够 富 集 重 金 属 的 植 物 清 除 土 壤 重 金 属 污 染 的 设 想 是 美 国 科 学 家 Chaney在 1983年 首 次 提 出 的 ， 这 就 是 植 物 修 复

19、技 术 。 污 染 土 的 植 物 修 复 技 术 根 据 植 物 修 复 的 机 理和 作 用 过 程 可 以 分 为 4 种 基 本 类 型 ： 植 物 提 取 、 植 物 挥 发 、 植 物 稳 定 和 植 物 降 解 。植 物 提 取 主 要 是 靠 植 物 吸 收 土 壤 中 的 污 染 物 ， 这 些 污 染 物 运 输 并 储 存 在 植 物 体 的 地 上 部 分 ，通 过 种 植 和 收 割 植 物 而 达 到 去 除 土 壤 中 污 染 物 的 目 的 ;植 物 挥 发 净 化 土 壤 可 以 分 为 两 种 方 式 ：一 是 土 壤 中 的 污 染 物 在 植 物 根 系

20、 分 泌 的 特 殊 物 质 的 作 用 下 转 化 为 挥 发 态 ， 其 二 是 植 物 将 土 壤中 的 污 染 物 吸 收 到 体 内 在 转 换 为 气 态 物 质 释 放 到 大 气 中 ;植 物 稳 定 是 指 植 物 通 过 某 种 生 化 过程 使 污 染 基 质 中 污 染 物 的 流 动 性 降 低 ， 生 物 可 利 用 性 下 降 ;植 物 降 解 是 通 过 植 物 根 系 分 泌 物与 根 际 微 生 物 联 合 作 用 而 达 到 降 解 污 染 物 的 生 物 化 学 过 程 ， 这 种 主 要 是 处 理 复 杂 的 有 机 物 。以 上 几 种 方 式 中

21、 植 物 提 取 修 复 是 目 前 应 用 最 多 、 最 有 发 展 前 景 的 技 术 ;而 植 物 挥 发 修 复 技 术仅 仅 限 于 挥 发 性 物 质 ， 将 这 些 污 染 物 转 移 到 大 气 中 有 没 有 环 境 风 险 还 不 确 定 ， 因 此 应 当 谨 慎采 用 ;植 物 稳 定 修 复 仅 仅 是 暂 时 固 定 污 染 物 ， 当 土 壤 环 境 发 生 变 化 时 污 染 物 可 能 将 重 新 被 激活 而 恢 复 毒 性 ;因 此 ， 没 有 彻 底 解 决 土 壤 污 染 问 题 。 动 物 修 复 。 动 物 修 复 技 术 主 要 是 通 过 土

22、 壤 动 物 群 来 修 复 受 污 染 的 土 壤 ， 分 为 直 接 作 用 ： 吸收 、 转 化 和 分 解 ;间 接 作 用 ： 改 善 土 壤 理 化 性 质 ， 提 高 土 壤 肥 力 ， 促 进 植 物 和 微 生 物 的 生 长 。动 物 修 复 技 术 包 括 两 方 面 内 容 ： 第 一 ， 生 长 在 污 染 土 壤 上 的 植 物 体 和 粮 食 等 饲 喂 动 物 ， 通 过研 究 动 物 的 生 化 变 异 来 研 究 土 壤 的 污 染 状 况 ;第 二 ， 直 接 将 蚯 蚓 、 线 虫 类 等 饲 养 在 污 染 土 壤中 进 行 研 究 。 目 前 这 项

23、 技 术 较 多 的 应 用 在 石 油 类 污 染 中 。联 合 -修 复 成 热 点植 物 修 复 技 术 是 利 用 自 然 生 长 植 物 根 系 （ 或 茎 叶 ） 吸 收 、 富 集 、 降 解 或 者 固 定 污 染 土 壤 、 水体 和 大 气 中 的 污 染 物 的 环 境 技 术 总 称 。 主 要 通 过 植 物 提 取 、 植 物 蒸 腾 作 用 、 根 系 过 滤 和 植 物钝 化 来 实 现 。 植 物 修 复 技 术 目 前 主 要 利 用 对 重 金 属 有 富 集 特 征 的 植 物 吸 收 或 者 吸 附 积 累 重 金属 ， 达 到 从 土 壤 中 除 去

24、 重 金 属 的 目 的 。动 物 修 复 是 利 用 土 壤 中 蚯 蚓 等 低 等 动 物 和 其 体 内 的 微 生 物 ， 在 污 染 土 壤 中 生 长 、 繁 殖 等 活 动过 程 中 对 土 壤 中 的 污 染 物 进 行 转 化 和 富 集 的 作 用 ， 最 后 通 过 对 这 些 动 物 集 中 处 理 ， 从 而 降 低土 壤 中 的 污 染 物 。 土 壤 动 物 修 复 技 术 未 来 的 发 展 方 向 是 将 土 壤 动 物 作 为 一 种 “ 催 化 剂 ” ， 将其 放 入 被 污 染 的 土 壤 中 ， 提 高 传 统 生 物 土 壤 修 复 技 术 的 修

25、 复 速 度 和 效 率 。联 合 修 复 技 术 就 是 协 同 两 种 或 两 种 以 上 修 复 方 法 ， 克 服 单 项 修 复 技 术 的 局 限 性 ， 实 现 对 多 种污 染 物 的 同 时 处 理 和 对 复 合 污 染 土 壤 的 修 复 。 该 方 法 已 成 为 土 壤 修 复 技 术 中 的 重 要 研 究 内 容 ，其 中 植 物 微 生 物 联 合 修 复 是 最 为 广 泛 采 用 的 联 合 生 物 修 复 技 术 。目 前 ， 重 金 属 污 染 土 壤 的 植 物 微 生 物 联 合 修 复 作 为 一 种 强 化 植 物 修 复 技 术 逐 渐 成 为

26、 国 际 研究 热 点 ， 这 种 方 式 可 以 充 分 发 挥 各 自 的 优 势 ， 从 而 提 高 污 染 环 境 的 修 复 效 率 。 微 生 物 可 以 辅助 超 积 累 植 物 修 复 重 金 属 污 染 土 壤 ， 其 代 谢 过 程 可 改 变 根 际 土 壤 重 金 属 的 生 物 有 效 性 ， 从 而有 利 于 超 积 累 植 物 对 重 金 属 的 吸 收 和 积 累 ， 微 生 物 的 代 谢 产 物 还 可 改 善 土 壤 生 态 环 境 。 另 外 ，微 生 物 还 能 够 分 泌 植 物 激 素 类 物 质 、 铁 载 体 等 活 性 物 质 ， 促 进 植

27、 物 的 生 长 。 反 之 ， 植 物 根 系分 泌 氨 基 酸 、 糖 类 、 有 机 酸 及 可 溶 性 有 机 质 等 可 以 被 微 生 物 代 谢 利 用 ， 促 进 微 生 物 的 生 长 ，有 利 于 提 高 植 物 微 生 物 联 合 修 复 的 效 率 。而 在 有 机 物 污 染 土 壤 中 ， 植 物 生 长 时 ， 其 根 系 提 供 了 微 生 物 生 长 的 最 佳 场 所 ， 反 过 来 ， 微 生物 的 旺 盛 生 长 ， 增 强 了 对 有 机 污 染 物 的 降 解 ， 也 使 得 植 物 有 更 好 的 生 长 环 境 ， 所 以 ， 植 物 微 生 物

28、 联 合 体 系 就 能 够 促 进 有 机 污 染 物 的 快 速 降 解 、 矿 化 。3化 学 修 复化 学 修 复 是 通 过 土 壤 中 的 吸 附 、 溶 解 、 氧 化 还 原 、 拮 抗 、 络 合 螯 合 或 沉 淀 作 用 ， 以 降 低 土 壤中 污 染 物 的 迁 移 性 或 生 物 有 效 性 。 常 用 的 有 以 下 几 种 ：第 一 ， 固 化 ： 为 了 控 制 污 染 物 在 土 壤 中 的 迁 移 ， 一 般 是 将 含 有 重 金 属 的 污 染 土 壤 与 固 化 剂 按照 一 定 的 比 例 进 行 混 合 ， 熟 化 后 形 成 渗 透 性 较 低

29、 的 固 体 混 合 物 ， 从 而 隔 离 了 污 染 土 壤 与 外 界环 境 的 影 响 将 污 染 物 固 封 在 固 化 物 中 ;第 二 ， 稳 定 化 ： 将 污 染 物 转 化 为 不 易 溶 解 、 迁 移 能 力小 以 及 毒 性 小 的 形 式 或 状 态 ， 主 要 是 通 过 在 土 壤 中 加 入 化 学 物 质 改 变 重 金 属 的 形 态 或 价 态 实现 的 ;第 三 ， 萃 取 法 ： 使 用 有 机 溶 剂 对 石 油 污 染 的 土 壤 中 的 原 油 进 行 萃 取 主 要 是 根 据 相 似 相溶 原 理 进 行 的 ， 萃 取 后 对 有 机 相

30、 进 行 分 离 ， 回 收 油 用 于 回 炼 ， 而 分 离 的 溶 剂 循 环 使 用 。 第 四 ，淋 洗 法 ： 受 到 污 染 的 土 壤 经 过 清 水 淋 洗 液 或 含 有 化 学 助 剂 的 水 溶 液 淋 洗 出 污 染 物 。以 上 几 种 方 式 各 有 自 己 的 优 势 和 适 用 范 围 ， 因 此 在 处 理 污 染 土 壤 时 应 当 根 据 实 际 情 况 选 择 适宜 的 处 理 方 式 以 达 到 预 期 的 处 理 效 果 。 如 ： 固 化 适 用 于 面 积 小 但 是 污 染 严 重 的 土 壤 ;萃 取 法仅 仅 适 用 于 受 油 污 浓 度 较 高 的 土 壤 ;而 化 学 氧 化 法 虽 然 操 作 比 较 复 杂 但 是 可 以 灵 活 的 应 用 于不 同 类 型 污 染 物 的 处 理 中 。本 文 源 自 网 络 ， 如 有 侵 权 ， 请 联 系 上 传 者 ， 将 立 即 删 除