污染土壤修复标准建立的方法体系研究_周启星
《污染植物修复技术》课程教学大纲
《污染植物修复技术》课程教学大纲Plants remediation technology of pollution一、课程基本信息(一)知识目标了解植物对各种污染的响应、反馈及净化功能及相关技术。
(二)能力目标能对特定的环境污染及状况进行科学分析,并选择和构建相关技术进行生态修复。
(三)素质目标具有生态学、环境学和工程学的相关素质,并基于相关的概念、理论和技术,组装出完整的技术模式用于实际。
三、基本要求(一)了解植物对污染环境的修复功能。
(二)理解污染物在土壤-水体-空气-植物系统中的运动与变化。
(三)掌握不同情况下采用植物净化环境的技术。
— 1 —四、教学内容与学时分配第1章环境污染物及其迁移规律2学时第一节大气中的污染物质知识点:大气污染定义、大气污染分类、主要大气污染物、一次污染物和二次污染物、大气污染物主要来源、大气污染的危害第二节水体污染类型及其典型污染物知识点:水体污染的定义、水体污染源及其分类、水体污染物与危害、海洋污染第三节土壤污染及其典型污染物知识点:土壤污染、土壤污染类型、土壤污染物来源、土壤污染物种类、性质、土壤污染的防治第四节固体废弃物知识点:固体废弃物的定义、固体废弃物的种类、工业有害废渣、光、热、噪声污染、光污染、热污染、噪声污染第四节污染物的迁移、转化知识点:污染物的迁移与循环、污染物的转化本章小结重点:污染物的迁移与转化难点:污染物的迁移与转化思考题:作业:分析不同污染物的迁移转化规律教学方法:板书第2章植物对环境污染的响应与反馈4学时第一节植物对环境污染响应与反馈通论知识点:植物对环境污染响应与反馈的形态机制、生理机制、分子机制第二节水生植物对环境污染的响应及反馈知识点:环境污染对水生植物生理生化的影响、沉水植物、浮水植物、挺水植物第三节陆生植物对环境污染的响应及反馈— 2 —知识点:陆生植物对土壤污染的响应及反馈、陆生植物对大气污染的响应及反馈第四节植物对环境污染的适应与植物的进化知识点:环境污染与生物多样性的丧失、植物对环境污染的适应与植物的进化本章小结重点:植物对环境污染的形态、生理和分子机制;水生植物和陆生植物的反馈机制;植物的进化难点:植物对环境污染的形态、生理和分子机制思考题:环境和生物的关系作业:如何构建一个实验,分析某种植物对污染的承受阈值。
持久性有机污染土壤的植物修复及其机理研究进展
摘" 要" 随着人类对化学品的依赖程度越来越高, 环境的有机污染状况也越来越严重。 有机污染土壤的植物修复是指利用植物在生长过程中, 吸收、 降解、 钝化有机污染物的一种 原位处理污染土壤的方法, 具有应用成本低、 生态风险小、 对环境副作用小等特点。本文综 述了近年来国内外有机污染土壤的植物修复研究进展情况, 重点介绍了多氯联苯、 多环芳 烃、 农药和硝基芳香化合物等持久性有机污染物的植物修复, 阐述了有机污染土壤植物修 复的关键机制, 并分析了该技术在实际工程应用中的局限性及应考虑的因素。最后, 指出 了今后该领域的重点研究方向。 关键词" 持久性有机污染物;土壤污染;植物修复;生态修复 中图分类号" ()’$" 文献标识码" *" 文章编号" !%%%+,-)% ( #%%- ) %$+%,’)+%& !"#"$%&’ $()$*&"# +* ,’-./%"0"(+$.+/* $*( +.# 0"&’$*+#0# /1 232#4&/*.$0+*$."( #/+5#6 # ! ./01 (23456738! ,9:;< =86>845!, ( !"# $%&’(%)’(# ’* +’,,-).’/ +(’0"11"1 %/2 3/4.(’/5"/)%, 6.)"(.% %) 7./.1)(# ’* 32-0%).’/ 8’,,"9" ’* 3/4.(’/5"/)%, :0."/0" %/2 3/9./""(./9 ,;%/<%. =/.> 4"(1.)# ,?.%/@./ $%%%&! ,8A./%;# !"# $%&’(%)’(# ’* ?"(("1)(.%, 30’,’9.0%, +(’0"11 ,B/1).)-)" ’* CD> E 8A./"1" F’-(/%, ’* 30’,> D,."2 30’,’9#,8A./"1" C0%2"5# ’* :0."/0"1,:A"/#%/9 !!%%!’ ,8A./%) #%%- , 78 ($) : ,’)+,&?@ ’9# , 9:#.%$&.:A23B3 8C D4 84EB3DC845 FB5D48E GFHHIJ8F4 84 J23 34K8BF4L34J,M3EDIC3 2ILD4 M3845 8C LFB3 D4N LFB3 B3HO845 F4 E23L8EDHC@ .2OJFB3L3N8DJ8F4 FP FB5D48E GFHHIJD4JC6EF4JDL84DJ3N CF8HC 8C D4 F46C8J3 B3L3N8DJ8F4 J3E24FHF5O MDC3N F4 J23 GHD4J DMCFBGJ8F4 ,N35BDNDJ8F4 ,D4N GDCC8KDJ8F4 FP FB5D48E GFHHIJD4JC,D4N E2DBDEJ3B8Q3N MO HF76EFCJ,HF76B8CR,D4N HF7 C8N363PP3EJ JF J23 34K8BF46 L34J@ S4 J28C GDG3B,CFL3 B3E34J B3C3DBE2 DNKD4E3C 84 G2OJFB3L3N8DJ8F4 FP FB5D48E GFHHIJD4JC6 EF4JDL84DJ3N CF8HC MFJ2 DJ 2FL3 D4N DMBFDN 73B3 CILLDB8Q3N ,78J2 J23 PFEIC F4 J23 G2OJFB3L3N86 DJ8F4 FP .TUC,.*:C,G3CJ8E8N3C,D4N 48JBOH6DBFLDJ8E EFLGFI4NC@ A23 R3O L3E2D48CLC FP G2O6 JFB3L3N8DJ8F4 PFB CF8HC EF4JDL84DJ3N MO FB5D48E GFHHIJD4JC 73B3 3>GFI4N3N ,D4N J23 H8L8JDJ8F4C FP J28C J3E24FHF5O DC 73HH DC J23 DPP3EJ845 PDEJFBC J2DJ C2FIHN M3 EF4C8N3B3N 84 D4 DEJIDH GBFV3EJ 73B3 D4DHOQ3N@ WIJIB3 N8B3EJ8F4C FP J28C B3C3DBE2 P83HN 73B3 GF84J3N FIJ@ ;"- </%(#:G3BC8CJ34J FB5D48E GFHHIJD4JC( .;.C ) ;CF8H GFHHIJ8F4;G2OJFB3L3N8DJ8F4;3EFHF58EDH B3L3N8DJ8F4@ " " 随着人类对化学品的依赖程度越来越高, 环境 的有机污染状况也越来越严重。据联合国环境规划 署 ( <0/.) !))% 年的报告 ( SZ.AT ) 指出, 每年大约 有 $ [ , 亿 J 有机物进入环境, 其中大部分进入了土 壤环境, 土壤生态系统成了有机污染物的最大受体。 土壤有机污染不仅对作物产量和品质具有不良效 应, 还能通过食物链对人类健康构成重大威胁, 并通
污染土壤生态修复基本原理及研究进展_周启星
农业环境科学学报2007,26(2):419-424JournalofAgro-EnvironmentScience摘要:从污染环境的生态修复概念出发,阐述了污染土壤生态修复的基本原理。
在此理论探索基础上,对重金属污染土壤生态修复和有机污染土壤生态修复两个方面的若干研究进展进行了概述。
指出:污染土壤生态修复研究基本上处于基础阶段,其研究的重点仍然在于超积累植物和高效降解微生物的筛选及合理搭配、修复机理的探索和基于植物与微生物联合修复的根际圈效应、以广义生物修复为核心的联合修复以及修复强化措施。
可以预料,污染土壤的生态修复将成为解决土壤污染问题的根本。
关键词:污染土壤;重金属;有机污染物;生态修复中图分类号:X-1文献标识码:A文章编号:1672-2043(2007)02-0419-06收稿日期:2007-01-20基金项目:国家863计划(2006AA06Z386);国家杰出青年科学基金海外青年学者合作研究基金(20428707);中俄自然资源与生态环境联合研究中心资助基金作者简介:周启星(1963—),男,博士,教授,博士生导师,主要从事污染生态毒理学、污染生态修复和污染控制生态化学等方面的研究。
E-mail:Zhouqixing2003@yahoo.com土壤作为环境系统的核心介质,是沟通大气和水体的枢纽,也是生物体和人类社会的基本载体。
大气和水体的污染,最终反映并集中于土壤的污染。
只要土壤污染得不到有效解决,大气和水体的污染永远也解决不了。
然而,不论从哪个方面来看,至今对大气污染、对水体污染的关注,似乎要大大多于对土壤污染的关注。
相应地,大气和水体污染的控制、治理和修复始终是环境工程学的主要研究内容以及国家需求的重点投入方向,许多大气或水体污染控制、治理和修复技术已相当成熟并在解决许多点源污染方面被广泛应用[1、2]。
相反,由于土壤污染具有隐蔽性、滞后性、累积性和长期性等特点,土壤污染没有得到应有的重视,环境的面源污染仍在恶化。
BTEX污染环境的修复机理与技术研究进展
BTEX污染环境的修复机理与技术研究进展生态学杂志ChineseJournalofEcology2009,28(2):329-334BTEX污染环境的修复机理与技术研究进展术王萍周启星一(南开大学环境科学与工程学院环境污染过程与基准教育部重点实验室,天津300071;中国科学院沈阳应用生态研究所中国科学院陆地生态过程重点实验室,沈阳110016)摘要BTEX(苯系物)广泛存在于地表水,土壤和沉积物,地下水以及大气等环境介质中,并对相应的生态系统和人体健康产生日益严重的危害,修复被BTEX污染的环境势在必行.本文从地表水,土壤和沉积物,地下水和大气等方面,阐述了近年来国内外BTEX污染环境的修复进展情况,概述了所采用的各种修复技术,探讨了今后BTEX污染环境修复的研究重点.关键词BTEX;优先污染物;污染环境;人体健康;生态修复中图分类号X171.5文献标识码A文章编号1000—4890(2009)02—0329—06 ResearchadvancesonremediationmechanismsandtechnologiesofBTEX-contaminated environment.WANGPing,ZHOUQi—xing(KeyLaboratoryofPollutionProcessesandEnvi—ronmentalCriteriaatMinistryofEducation,CollegeofEnvironmentalScienceandEngineer ing,NankaiUnive~ity,Tianjin300071,China;KeyLaboratoryofTerrestrialEcologicalProcess, In—stituteofAppliedEcology,ChineseAcademyofSciences,Shenyang110016,China).ChineseJournalofEcology,2009,28(2):329—334.Abstract:BTEX,includingbenzene,toluene,ethylbenzeneandxylene,hasawidedistributio nintheenvironment,e.g.,surfacewater,soil,sediment,groundwater,andatmosphere,and cangenerallyresultinseriousadve~eeffectsoncorrespondingecosystemsandhumanhealth. ItisimperativetoremedyBTEX—contaminatedenvironment.Inthispaper,therecentresearchad—vancesonremediationofBTEX..contaminatedenvironmentbothathomeandabroadwerere ..viewedfromtheaspectsofsurfacewater,soil,sediment,groundwater,andatmosphere,anda varietyofcorrespondingremediationtechnologiesweresummarized.Thefutureemphaseso ftheresearchonremediationofBTEX.contaminatedenvironmentwerealsosuggested. Keywords:BTEX;prioritypollutant;contaminatedenvironment;humanhealth;ecological remediation.BTEX(苯系物)是一类易挥发的单环芳香烃化合物,包括苯(benzene),甲苯(toluene),乙苯(ethy1.benzene)和二甲苯(xylene),主要存在于原油和石油产品中,同时作为工业原料广泛应用于农药,塑料和纤维合成等行业中.由于BTEX本身具有致癌性和致突变性,即使是在很低的浓度下也会产生生物毒性,所以这类化合物已经成为环境关注的焦点(Wang&Bartha,1994).很多国家都将BTEX列为优先控制污染物(Xueta1.,2003),我国也将苯,甲国家高技术研究发展计划项目(2007AA061201)和高等学校科技创新工程重大项目培育资金资助项目(707011).}{通讯作者E-mail:********************收稿日期:2008-06?10接受日期:2008—10.16苯,乙苯,对二甲苯,间二甲苯,邻二甲苯等6种苯系物列入我国水环境优先控制污染物"黑名单"中(周文敏等,1990).资料显示,BTEX在地表水,土壤和沉积物,地下水以及大气等环境介质中分布很广,在生物体内也有一定的残留和积累(范亚维和周启星,2008).特别是近年来,随着我国工农业生产的迅速发展,这类化合物进入环境中的数量急剧增加, 其对环境的影响越来越受到人们的重视,相关的一些研究工作也得到了开展.为了推动我国对BTEX 污染环境的修复和相关法规的制定,本文对近年来国内外关于BTEX污染环境的修复机理以及各种修复方法,技术的研究进行总结,并对以后的修复工作330生态学杂志第28卷第2期进行了展望.1BTEX污染地表水的修复地表水中的BTEX主要来自化工厂的废水排放以及石油化工产品的泄露.尽管当前一些发达国家已经在法规法律方面提出了严格的BTEX污染地表水的修复标准,以防止对人体健康的危害,但是目前有关土着微生物对BTEX污染地表水的修复及其修复能力的报道很少.资料显示,生物修复可能是BTEX污染地表水的一种有效的修复方法(Dawson eta1.,2008).闻岳等(2006a,2006b)采用水解酸化-好氧生物法和水解酸化.缺氧生物法处理油田含油废水.在用水解酸化.好氧生物法处理含油废水时,甲基苯的进水浓度是0.335mg?L~,水解酸化出水浓度是0.234mg?L~,好氧出水浓度则只有0.065mg?L~.间二甲基苯的进水浓度是1.074mg?L~,经水解酸化段处理后浓度显着降低并未达到检出限.邻二甲基苯的进水浓度是0.323mgL~,相似地,经水解酸化后浓度显着降低并未达到检出限.在用水解酸化一缺氧生物法处理含油废水时,甲基苯的进水浓度也是0.335mg?L~,水解酸化出水浓度也是0.234mg?L~,而缺氧出水浓度是0.119mg?L一,相对于好氧出水浓度较高.间二甲基苯和邻二甲基苯与水解酸化.好氧生物法相似,经水解酸化段处理后浓度显着降低并未达到检出限.由此可见,水解酸化一好氧生物法和水解酸化一缺氧生物法均可以很好地降解甲基苯,间二甲基苯和邻二甲基苯,其中间二甲基苯和邻二甲基苯的去除效果尤佳.生物修复也是去除突发性河流水体中BTEX污染的行之有效的方法.化工企业因某种原因发生事故,导致化工原料,中间体等大量排出,如不及时处理河道,将严重威胁水资源的安全(郭培章和宋群, 2000).例如,2005年的松花江污染事件,造成大量苯类物质进入水体,引发重大水环境污染事件.目前,污染物进入河流水体后,常用的处理方法有:根据污染物处理的物理化学方法,向河水中投加相应的化学药物,使其形成稳定无害的物质(高廷耀, 1989).但对工业常用的BTEX则无很好的处置方法.赵同强等(2006)根据生物膜的吸附量降解机理,利用一种人造合成纤维,通过加工,形成一蜂窝状的纤维填料单元,从而具有均匀而合理的微孔结构,可以达到289m?m-3的巨大表面积,同时在纤维床单元下配备曝气系统.一方面,纤维床的巨大表面积和纤维的特性可以对BTEX污染物进行吸附,从而降低河流水体中的BTEX含量;另一方面,纤维床单元的巨大表面积可为微生物的附着和繁殖提供载体基,利用间歇曝气方式,使生物膜在好氧环境和厌氧环境下对BTEX进行生物降解.研究表明,当水中加入BTEX在50~100mg?L时,在24h内,水中BTEX可降至5mg?L一以下.当tE(以反应器总容积计算的空柱停留时间)从12min减小到8min,BTEX的去除率可达90%以上,可有效地处理突发性河水中的BTEX.在厌氧生物降解中,加入NOr,Mn(IV),Fe(m),SO和CO等作为电子受体存在时,苯系物均可能发生厌氧生物降解(Kazumieta1.,1997).李本玉等(2006)利用缺氧反硝化处理BTEX,得出在缺氧降解条件下,可能存在厌氧降解过程,而且厌氧降解和缺氧降解可能同步进行,实验表明,BTEX经60h厌氧降解后,平均生物降解速率大小为:甲苯>对二甲苯>苯>间二甲苯>乙苯>邻二甲苯. Barbaro等(1992)在Borden含水层(加拿大的安大略湖)进行为期100~300d的自然坡度注射实验和452d的实验室微观实验,来估计厌氧反硝化条件下汽油中BTEX的生物转化.实验表明,经过环境适应性阶段后,在存在NO;的情况下,甲苯在实验室和现场都相对较快地生物转化(降低到100g?L.),二甲苯的异构体和乙苯也降到较低的浓度,而苯降解很少.由此可以看出,反硝化细菌在NO;存在下比较活跃,但将NO;作为电子受体应用在含水层中BTEX的去除仍需进一步研究.Mester和Kosson(1996)对含甲苯的地下水进行缺氧反硝化处理,采用UASB工艺流程,同时对尾气采用回收分析.通过接种缺氧反硝化污泥,当甲苯和硝酸盐的比率为1:5和1:4时,甲苯的降解率为98%和90%.研究表明,环境(特别是海洋环境)中分布着许多微生物可以降解BTEX(陈美荣,2000;周海霞等, 2008).此外,一些藻类,也可以降解BTEX,例如可将萘转化为多种代谢物,能降解10%的马达油和40%的原油(夏平等,2006).人类早期工作忽视了原生动物的作用.后来发现,一些原生动物可以摄食石油,以油包碎屑或以油包菌油微滴为食,从而降低BTEX的浓度.但是,烃类的存在对原生动物并不总是有正作用,有些会降王萍等:BTEX污染环境的修复机理与技术研究进展331 低原生动物生长速率,对原生动物有毒性(黄第潘, 1991).2BTEX污染土壤和沉积物的修复由于土壤和沉积物的吸附特性,大量的BTEX残留在土壤和沉积物中并逐渐积累(Barbaroeta1., 1992;周启星等,2004).目前,污染土壤和沉积物常见的处理技术大致可归纳为6类,即微生物修复技术,化学处理技术,物理分离技术,固化/稳定化技术,高温处理技术,植物修复技术和酶学修复技术等(蓝俊康,2006).生物修复技术被认为是去除污染土壤和沉积物中挥发性有机物的有效方法(Kota, 2004).生物修复期望得到使用是因为其成本较低,而且能够降解大部分有机废物,因此,可以消除人体健康和生态环境方面的影响(Cookson,1995).然而,对于渗流区,修复方法还很少.生物通气和土壤/沉积物气相抽提这2种方法可以有效地修复渗流区中的烃类化合物(Cookson,1995).另外,还有其他一些方法可以提高渗流区中的微生物修复,包括注气法,抽取处理法,浅层含水层脱水,挖掘或去除污染土壤和沉积物到填埋场(Hutchins,1991).但是,这些方法一般都比较昂贵,而且会造成二次污染.另外,暴露污染物对人体的潜在健康危害,污染的深度和程度以及外界大量水的干扰(Rittman, 1994),均使得这些方法在通常情况下不能实际应用.原位生物修复可以解决这些缺陷.在原位生物修复中,高密度的微生物可以有效地降解土壤/沉积物中的污染物(Kota,2004).而微生物的降解能力会受到以下因素的影响,即降解烃类化合物的微生物群落的多样性(Daly,1997),随着空间和时间变化的物理化学参数,特别是营养物质(N和P)和氧的可利用性,因为其控制着污染物质的降解率(周启星等,2004).好氧和厌氧微生物可以轻易地降解大部分烃类化合物(Gibson&Subramanian,1984; Holliger,1997;Heider,1998).好氧微生物能够降解所有的BTEX,在土壤/沉积物好氧状态的自然去除中发挥着重要作用.如Schafer(2001)用于处理二甲苯,Bhupathiraju等(2002)和Conrad等(1999)用于处理年久的石油精炼厂污染土壤.Schneider等(2006)应用自然去除最优化技术处理巴西地区某个炼油厂的5块优先污染场地,验证了其技术的可行性.向污染场地中输入氧气进行BTEX的好氧生物降解是经常使用的生物修复途径.然而,好氧处理需要许多能量,尤其是在地下环境,厌氧条件和厌氧微生物通常占优势.而且在厌氧沉积物中含有大量的厌氧代谢产物,如亚铁离子和硫化物.输入氧气会和这些化合物优先反应,不利于BTEX的好氧生物降解(Lineta1.,2002).很长一段时间以来, BTEX的厌氧生物降解被认为是不可能的,直到最近十几年,才证实在氧化一还原条件下,BTEX可以被微生物降解.厌氧微生物降解BTEX具有很大的发展前景,因此,如何提高其在厌氧环境下的降解率及监测其降解过程是将来的研究方向之一.植物修复是近年来得到迅速发展的一种新兴的生物修复技术,是指利用特定的植物来稳定并修复污染土壤(Burd,1998;周启星等,2004),越来越受到人们的关注,并被认为是传统的物理化学修复方法之外的又一有效的选择.资料显示,植物修复BTEX污染土壤也是一种很好的选择(Mooreeta1., 2006).然而,有机污染物的植物修复并不适用于对植物本身有毒性或者可以通过植物挥发的污染物上,例如MTBE,BTEX和TCE等污染物(Trappeta1.,1994).于是,近年来提出了利用植物内部寄生细菌提高有机污染物植物修复的理论,是指当污染物在植物内不断改变位置时,植物内部寄生细菌能够积极地降解这些污染物(vanderLelieeta1., 2001).改进后的植物修复能够潜在地减少植物毒性,增加污染物的吸收和去除率,以及减少污染物挥发到大气中(Mooreeta1.,2006).Barac等(2004)通过将伯克霍尔德杆菌中的基因修饰过的内生植物菌株接种到其寄主植物黄羽扁豆中,实验显示,这种方法提高了植物降解甲苯的能力,降低了甲苯的植物毒性和50%一70%的植物蒸散.Moore等(2006) 从生长在BTEX污染土壤的白杨中分离出内生细菌,通过分子和生理特征分析,得出这些细菌能够提高白杨修复BTEX污染的能力.3BTEX污染地下水的修复油罐泄露及输油管线泄露现象频繁发生,导致地下水受到日益严重的污染.在美国,4O多种常见有机污染物中,BTEX被列为前9位,因为其在污染区域频繁出现(USEPA,2001).如果不采取合适的修复方法,这类有机化合物将会导致严重的污染,从而危害到农作物和生物的安全以及人类的健康.因此,研究各种去除这类污染物的方法是非常必要的(Sharmasarkareta1.,2000).332生态学杂志第28卷第2期近年来,大量研究都开始关注其中的BTEX等有害物质在地下水中的生物降解(Dawsoneta1., 2008),并且促使了各种生物修复技术的广泛应用. 例如处理工业废水的生物反应器,生物有源滤波器, 原位生物修复以及自然去除最优化等(Bergauereta1.,2005).目前,自然去除最优化等技术,已经成为修复地下水BTEX污染的重要可行的选择(Bock. elmanneta1.,2003;Heidricheta1.,2004).自然去除最优化包括一系列的污染物修复过程,总体上可以分为2种,即稀释和降解过程(Bradyeta1., 1998).稀释过程通过分散污染物使其浓度降低,这一过程包括挥发,扩散和对流转移;污染物的降解可以通过生物降解(被细菌,真菌和其他生物体降解)或者是化学反应(如氧化.还原反应,水解反应,光分解等).生物降解是地下水中石油烃类化合物最主要的降解形式,因为这类污染物在地下水中化学性质比较稳定(Schneidereta1.,2006).自然去除最优化技术用于处理BTEX污染地下水的案例已有报道.陈余道等(2004)研究了汽油污染含水层中芳香烃的自然去除,结果表明,污染含水层中BTEX各溶解组分均能够被自然去除.其中,甲苯自然衰减的速率系数为0.0575~0.1504d一,二甲苯为0.0683~0.1046d~,乙苯约0.0478d一,苯为0.0178~0.040d~.甲苯与二甲苯容易被去除,而苯则需要较长时间.尽管自然去除最优化技术能够较好地修复BTEX污染的地下水(Kumataeta1.,2000),但是,仍然存在一些特殊情况不宜采用自然去除技术.例如,在某些地方,地下水的流速很慢,生物降解过程会受到地下水提供的电子接受体或降解中间产物的抑制(NationalResearchCouncil,1993).而且,自然去除技术去除苯的效率很低,而苯是BTEX中毒性最大的.由于这些限制,在污染场地构建一些条件来提高自然去除过程的效率是非常必要的.一种方法是在含水层中加入额外的电子接受体,通常是以水溶液的形式.例如,在污染地下水中加入硝酸盐作为电子接受体可以提高生物降解的能力,而且能够部分或者全部去除BTEX(Barbaroeta1.,1992).另外,在石油污染的含水层中加入硫酸盐,也可以提高苯的厌氧生物降解(Anderson&Lovely,2000). 但是,单独加入一种电子接受体可能会选择性地降解BTEX中的某些化合物.而且从工程角度来看,加入到水溶液中的电子接受体有实际浓度的限制. 因此,与加入单一的电子接受体相比,加入2种或2 种以上的电子接受体可能有以下优点:1)增加电子接受体的总容量;2)提高BTEX降解的能力(Cun.ninghameta1.,2001).Cunningham等(2001)将硝酸盐和硫酸盐作为电子接受体混合加入BTEX污染的地下水中,研究表明,电子接受体的总容量增加, BTEX中所有化合物都可以降解,而且苯的降解能力也得到很大的提高.资料显示,污染地下水的修复方法还有注气法,原位微生物修复技术,两相蒸气提取法,原位氧化法和原位反应强化技术等(蓝俊康,2006).4BTEX污染大气的修复许多装饰材料中均含有大量的苯系物,当人体吸人这些物质后,就会产生一些不适的影响,尤其是对中枢神经系统及血液系统具有毒害作用.李志林和马翔(2007)研究了太原市的室内空气中的苯系物污染情况.研究发现,苯系物污染程度较为严重, 苯,甲苯,二甲苯中苯污染相对较轻,甲苯次之,二甲苯最为严重.超过1/2以上的房间二甲苯达不到规定要求,严重的甚至超标23倍以上,最高超标达34 倍.其中,BTEX中的苯和甲苯是重要的气相污染物,苯能刺激呼吸系统,还能损伤造血系统,引起白血病,甲苯能刺激皮肤和粘膜组织,损害神经系统, 长期接触有引起膀胱癌的可能(赵力,2006).对于室内空气中的苯系物污染可以从其源头来解决,如在工程中采用符合国家标准的和污染少的装饰装修材料,另外在室内养些花卉植物减少空气中的BTEX污染.吸附技术是目前去除室内BTEX污染最常用的控制技术.常用的吸附剂有颗粒活性碳,活性碳纤维,沸石,分子筛,多孔粘土矿石,活性氧化铝和硅胶等,其中以颗粒活性碳最为常用(V anos—dell,1996).近些年已逐渐研制出各种新型的活性炭,如蜂窝状活性炭,球状活性炭,活性炭纤维(ACF)和新型活性炭等(龚圣等,2004).其中,ACF由于吸附容量大,吸附速度快等优越的性能,备受人们关注.还有研究显示,放电等离子体去除挥发性有机化合物也是应用前景非常广阔的新兴技术(Oda,2003).魏长宽等(2008)研究用放电等离子体处理空气中的苯,甲苯和对二甲苯过程中,去除效率随反应器电压的升高而增大.5展望对于BTEX此类有机化合物污染环境的修复,王萍等:BTEX污染环境的修复机理与技术研究进展333 今后需在以下几个方面进行重点研究:1)生物修复中厌氧生物降解机理及其强化技术的研究.厌氧生物降解与好氧生物降解相比有许多优势,如何将厌氧生物降解理论和相关工艺应用到环境中BTEX的降解中,并监测其降解过程是今后的研究重点.2)生物修复,植物根际微生物修复以及相关条件的优化.利用微生物可以有效地降解BTEX,在今后的研究中应着重在4个方面开展研究:①努力发现和驯化在不同条件,不同影响因素下高效降解BTEX的菌株;②利用基因工程的方法,进行基因操作,构建新菌株,以扩大菌种的底物利用范围和降解效率;③采用适合的固定化材料,固定菌种(钱城等,2003);④改善微生物的周围环境,例如加入适量的电子接受体或营养物质等.3)生物一化学联合修复,微生物一植物联合修复特别是生态修复技术的研究.由于一种技术很难完全修复BTEX污染场地和区域,将不同的处理技术结合起来可能成为十分有效的修复方法(周启星等,2006).4)结合BTEX污染环境修复开展相应修复基准的研究.在近期,开展我国水环境BTEX污染的修复基准研究,地表水以我国松花江,长江和珠江等水生态系统为主要研究对象,以辽河,黄河,太湖和青海湖等为对照,以我国渤海湾近海海水和上海市市区(南方点),天津市市区(北方点)污染地下水为参照,分析各水生生态系统结构特征,选取合适的受试生物开展生态毒理学试验研究,在科学合理的试验基础上,用数学模型,统计学等工具推算出受污染水生生态系统的修复基准限值;同时探讨,构建适合我国环境实际的污染水体修复基准研究方法的初步框架,为从国家层面上开展我国污染水环境修复基准的系统研究,构建我国污染水环境修复基准研究的方法体系打下基础,为制定我国污染水环境修复标准提供科学依据和数据资料.参考文献陈美荣.2000.石油化工工业废水处理工艺研究.环境保护科学,26(1):16—18.陈余道,朱义年,蒋亚萍,等.2004.汽油污染含水层中芳香烃的自然去除与生物降解特征.地球化学,33(5):515-520.范亚维,周启星.2008.BTEX的环境行为与生态毒理.生态学杂志,27(4):1-7.高廷耀.1989.水污染控制工程.北京:高等教育出版社.龚圣,黄肖容,隋贤栋.2004.室内空气净化技术.环境污染治理技术与设备,5(4):55—57,69.?郭培章,宋群.2000.中外流域综合治理开发案例分析.黄第潘.1991.阿拉斯加RM石油微生物.北京:石油工业出版社.蓝俊康.2006.污染场地修复技术的种类.四川环境,25 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《土壤污染修复工程》课程教学大纲
《土壤污染修复工程》课程教学大纲Engineering of Soil Pollution Remediation一、课程基本信息二、教学目标(一)知识目标通过该课程的学习能够使学生从理论到实际了解、学习、掌握污染土壤诊断及其方法,土壤污染风险评价与管理,污染土壤的植物修复、生物修复、化学修复、物理修复,污染土壤修复标准,污染土壤修复的技术再造等。
— 1 —(二)能力目标通过课程学习使学生初步具备针对不同的土壤污染问题制定修复方案的能力,并具有对土壤污染修复效果进行评估的能力,训练学生分析问题解决问题的能力。
(三)素质目标提高学生对土壤污染问题的关注,培养学生对土壤环境专业领域的兴趣,为今后在这一领域的继续深造或采用土壤污染修复的知识和技术解决实际问题奠定较扎实的基础。
三、基本要求(一)了解土壤污染的定义、类型、土壤污染物的主要来源及生态危害。
(二)理解无机污染物和有机污染物在土壤中的迁移转化行为及影响因素。
(三)掌握重金属和有机污染土壤植物修复、微生物修复和物理化学修复方法的基本原理、适用范围、优缺点及应用;污染场地土壤修复技术方案的编制。
四、教学内容与学时分配第一章土壤污染概述2学时第一节土壤环境污染知识点:土壤环境污染的概念、特点、危害第二节土壤环境背景值和环境容量知识点:土壤环境背景值、环境自净作用、土壤环境容量第三节土壤污染物与污染源知识点:土壤污染物、土壤污染源、土壤污染类型第四节土壤污染物的迁移转化特征知识点:土壤环境污染发生的机制、污染物在土壤中的环境行为本章小结重点:土壤污染的概念、土壤环境背景值和环境容量、土壤污染源、有机和无机— 2 —污染物的迁移转化规律难点:土壤环境容量、有机和无机污染物的迁移转化规律思考题:何谓土壤背景值及其应用? 简述土壤中污染物的化学行为。
作业:查阅资料总结山东省的土壤环境污染状况?建议教学方法:探究式教学第二章土壤环境的无机污染4学时第一节土壤重金属污染知识点:土壤重金属污染的来源、土壤重金属污染的生态环境效应、重金属污染在土壤中的环境行为及影响因素第二节土壤的非金属污染知识点:土壤非金属污染的生态环境效应、非金属污染在土壤中的环境行为及影响因素第三节土壤的放射性元素污染知识点:土壤放射性污染物的生态环境效应、放射性污染物在土壤中的环境行为及影响因素本章小结重点:土壤重金属和非金属的生态环境效应、重金属污染在土壤中的环境行为及影响因素难点:重金属污染物在土壤中的环境行为及影响因素思考题:土壤中Hg的主要存在形态? 土壤中Hg的迁移转化主要受那些因素影响?作业:土壤中重金属镉的主要来源及生态环境效应?建议教学方法:案例教学第三章土壤环境的有机污染4学时第一节土壤的农药污染知识点:农药的种类及性质、农药对土壤的污染、农药在土壤中的迁移转化、农药的生态效应第二节土壤的石油污染— 3 —知识点:石油污染物的组成及危害;石油在土壤中的迁移转化第三节土壤的POPs污染知识点:主要的POPs及危害、POPs在土壤中的迁移转化本章小结重点:土壤有机污染物的种类和来源;有机污染物在土壤中环境行为及影响因素难点:有机污染物在土壤中的环境行为思考题:有机污染物降解的方式有哪些?作业:减少农药对农产品污染的措施有哪些?建议教学方法:案例教学第四章污染土壤的植物修复4学时第一节概述知识点:植物修复的概念、超积累植物、植物修复的基本类型、植物修复的优势与特点、植物修复的局限性第二节植物根际圈及根分泌物的作用知识点:根系分泌物的组成、根系分泌物在污染土壤修复过程中的作用第三节修复植物的筛选与性能改进知识点:筛选条件与过程、植物修复性能改进第四节重金属的植物修复知识点:重金属污染的特点、重金属对植物的伤害与机理、植物对重金属的抗性机制、重金属的提取修复、重金属的挥发修复、重金属的稳定修复第五节有机污染物的植物修复知识点:有机污染物的植物降解、多环芳烃污染土壤的植物修复本章小结重点:植物修复的类型、优势与局限性;修复植物的筛选;重金属污染植物修复的机理;有机污染植物修复的机理。
污染土壤修复_诊断与标准体系建立的探讨
污染土壤修复_诊断与标准体系建立的探讨.txtゅ你不用一上线看见莪在线,就急着隐身,放心。
莪不会去缠你。
说好的不离不弃现在反而自己却做不到╮农业环境科学学报 2007,26(2):413- 418Journal ofAgro-Environment Science摘要: 针对我国土壤污染的严重性和复杂性, 认为污染土壤的植物修复技术因存在修复后植物处置困难及转基因植物的生态风险及可能带来的环境问题等将会严重影响该技术的推广应用, 建议加强污染土壤化学修复技术研究, 并提出我国现有土壤环境质量标准已不能满足污染土壤诊断及修复尤其是化学修复效果的评价, 迫切需要建立相应的能反映污染土壤修复状况的生态毒理诊断方法和标准技术体系。
关键词: 污染土壤; 修复技术; 诊断方法; 修复标准中图分类号: X53 文献标识码: A 文章编号: 1672- 2043(2007)02- 0413- 06收稿日期: 2007- 02- 12基金项目: 国家重点基础研究发展规划项目(2002CB410806) ; 天津市科技创新能力与环境建设平台项目(05SYSYJC2500)作者简介: 徐应明(1964—) , 男, 博士, 研究员, 主要从事环境修复、农药安全使用评价及污水农业回用技术等研究。
E- mail: ymxu1999@土壤是人类赖以生存的物质基础, 是人类不可缺少、不可再生的自然资源, 土壤一旦受到污染, 不仅具有隐蔽性与滞后性、累积性与地域性和不可逆转性,而且具有治理难和需时长, 难以恢复, 恢复代价很大,或者不可以恢复等特点。
污染物进入土壤可以摧毁整个土壤生态系统, 在导致作物减产的同时可在作物体内累积, 通过食物链富集到人和动物体中, 产生致癌、致畸、致突变作用, 引发癌症和其他疾病, 危害人畜健康, 殃及子孙后代。
此外土壤污染损失呈链式放大扩散模式, 除有效可耕地数量缩减所造成的损失外, 还包括农业成本及投入损失、有毒有害农产品废弃损失、人体健康损失和劳动力损失等诸多方面。
滕涌周启星:土壤环境质量基准与水大气环境质量基准的转换研究
滕涌周启星:土壤环境质量基准与水大气环境质量基准的转换研究土壤环境质量基准与水/大气环境质量基准之间的转换关系研究,是全面开展土壤环境质量基准研究的需要,也是系统动态和整体观看待问题的需求。
土壤环境质量基准作为土壤环境质量标准制/修订的数据基础和科学依据,此项研究对于推动土壤环境质量标准修订进程具有一定的实践意义和理论价值。
文章首先基于土-水关系理论基础和相关模型,以及土-气关系理论基础和相关模型两大方面,阐述了多介质质量基准转换的理论基础和相关模型,并在此基础上,初步构建了一套土-水/气环境质量基准转换的概念模型;其次,基于标准种类、污染物项目、分级分类介绍了当前国内外土壤、水以及大气环境质量基准/标准的概况,并总体分析了不同国家质量基准/标准的差异性原因;然后,基于土-水、土-气的相关研究进展,多角度探讨了土壤环境质量基准与水质基准,以及土壤环境质量基准与空气质量基准转换的关键点;最后,对此项研究进行了总结和展望。
1 引言环境要素之间存在着物质循环、能量流动和信息传递,物质之间是相互依存、相互制约的关系。
土壤、水、大气系统是环境系统的三个重要组成部分。
土壤系统是一个开放的系统,与水、大气系统之间不断进行着物质循环和能量流动,三者之间相互联系、相互影响和相互制约。
污染物通过各种途径进入自然环境后,会在这种多介质的环境中发生迁移与转化,在环境介质内及介质间发生着各种物理、化学和生物过程,这就需要我们从整体上动态地了解污染物在真实环境中的多介质环境行为与归趋。
土壤环境质量基准整体上不仅受到土壤系统本身的影响,也与水和大气环境具有十分密切的关系,因此,土壤环境质量基准研究不能仅局限于单一的土壤环境介质,也需要与其他环境介质单元联系起来。
事实上,只要我们掌握了一定的科学规律,各种环境质量基准之间是具有一定的相通性和相互可借鉴性。
当前,关于土壤环境质量基准与水和大气环境质量基准之间的转换关系研究还鲜见报道。
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污染土壤修复标准建立的方法体系研究*周启星(中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室,沈阳110016)=摘要> 近年来,污染土壤修复技术发展很快,而污染土壤修复标准的建立则相对迟缓.在我国,直至目前甚至还没有开展相应的研究.为了推进我国该领域的工作,对污染土壤修复标准建立的方法体系进行了阐述,并提出了建立污染土壤修复标准应同时考虑技术清洁水平、环境背景水平和法规可调控清洁水平等3个基本变量.而从技术清洁水平这一变量来讲,应该包括2个方面的内涵,一是污染土壤修复技术本身所能达到的清洁目标,二是现有分析技术发展所能确认的污染物最低限量目标,即仪器可检出水平.关键词 污染土壤 修复标准 方法体系 生态风险评价文章编号 1001-9332(2004)02-0316-05 中图分类号 X171.5 文献标识码 AMethodology of enacting standards for remediation of contaminated soils.ZHOU Q ixing (K ey Labor atory of T err estr ial Ecological Process ,I nstitute of A p p lied Ecology ,Chinese A cademy of Sciences ,Sheny ang 110016,China).-Chin.J.A p pl.Ecol .,2004,15(2):316~320.Remediation technology for contaminated soils is being dev eloped r apidly in recent years.However,there is a hysteresis in enacting remediation standards for co ntaminated soils.In particular ,no corresponding research has been done in China.M ethodology of enacting standards for the remediation of contaminated soils i s discussed in order to promote the wor k in this field.It is emphasized that technological cleanup levels including limits of de -tection,environmental background levels and regulator y cleanup levels should be fully considered in the enact -ment of remediation st andards.Key words Contaminated soil,Remediation standard,M etho dology ,Ecolo gical risk assessment.*国家杰出青年科学基金项目(20225722)和中国科学院知识创新重要方向资助项目(KZCX2-S W -416).2003-08-18收稿,2003-11-30接受.1 引 言污染土壤修复标准是指被技术和法规所确立、确认的土壤清洁水平,通过土壤修复或利用各种清洁技术手段,使土壤环境中污染物的浓度降低到对人体健康和生态系统不构成威胁的技术和法规可接受的水平.这些标准是衡量各污染点或污染场地经过人为修复后清洁程度尺度的表征.由于/清洁0的概念是相对的和主观的,对/清洁0进行测度需要考虑实现的可能性、土壤的自身背景水平、生态系统安全与人体健康影响、经济可承受能力和社会发展水平等多种因素.因此,污染土壤修复标准的建立应该全面考虑、综合设计,特别是要基于对土壤污染生态毒理学深入研究的各种成果[8,10,15].当前,污染土壤修复的研究已成为国际上污染生态学和环境工程学的学科前沿和重要的研究内容,污染土壤修复技术得到了迅速发展[10,12,17].与此同时,一些国家也相应加大力度开展了污染土壤修复基准的研究,包括从污染生态毒理学或保护人体健康的角度,提出了一系列土壤最大允许浓度和最高限量.通过研究,从国家或区域水平上逐步确立或建立污染土壤修复的标准.这一工作由于对农产品安全与生态系统健康具有重要现实意义,受到欧美等发达国家的高度重视.在我国,由于各种因素的影响,直至目前尚没有开展这方面的研究工作.2 技术清洁水平211 修复技术水平一个国家即使经济实力很强,如果采用的污染土壤修复技术不能达到指定的修复目标,那么这种污染土壤修复标准就难以进行实际操作,在现实中不可行.这就是说,污染土壤修复标准的建立,首先应该建立在污染土壤清洁技术发展的现有水平的基础之上,需要根据技术水平的发展适时地进行适当的目标调整与目标/提高0.当然,如果通过技术改进,发现现有的修复标准很容易达到,那么说明技术问题就不是污染土壤修复标准制定的一个瓶颈,污染土壤的修复标准则更需要考虑其他因素.当前,污染土壤修复技术的现有水平,尽管得到了较大发展,但仍远远不能满足生态系统和人体健康对污染土壤修复所提出的严格要求和面临的现实任务,是污染土壤修复标准制定的主要瓶颈之一.污染土壤修复技术的有效性,在很大程度上决定于污染物种类和污染介质的类型(表1).可见,发展、研制和改进污染土壤的修复技术,对污染土壤修复标准的确立意义非常重大[17].212 仪器可检出水平制定的污染土壤修复标准是否可行,首先要从分析技术应用生态学报 2004年2月 第15卷 第2期 CH INESE JOU RNA L OF APPL IED ECOL OGY ,F eb.2004,15(2)B 316~320表1污染土壤修复技术与污染物、环境介质之间的相互关系Table1Remediation technology of contaminated soils,pollutants and environmental media污染物类型Pollutant 环境介质M edium修复技术Rem ediati on technology金属Heavy metal土壤S oil固化/稳定化修复技术Solidification/Stabilization rem e-di ation有机污染物Organic pollutant地下水Groundw ater碳吸附、氧化修复技术Carbon adsorption,ox idation re-mediation土壤、地下水Soil,groundw ater 生物修复、化学浸提、焚烧Bioremediation,chem ical ex-traction,and incineration金属、有机复合污染Combined pollution of m et-al s and organic compounds 土壤S oil化学淋洗、玻璃化修复技术Chem i cal flushing,vitrifica-tion remediation土壤、地下水Soil,groundw ater物理修复、化学修复技术Physical remediation,chem icalremediation挥发性有机污染物Volatile organic pollutant土壤S oil土壤蒸发浸提、热解吸修复Vapour extracti on,therma-ldesorption remedi ation地下水Groundw ater气提修复技术Gas extraction remediation上加以保证.这就是说,如果规定的土壤环境中典型污染物及其浓度水平甚至没有什么实验仪器能够检出的话,那么任何进一步的工作就无从谈起.因此,为了解决这一根本性的问题,实现对土壤环境中污染物的准确识别和对低污染水平的测定,就需要发展相应的分析技术、研制标准的分析方法.表2、3分别列出了目前国际上比较典型的土壤和地下水中一些重金属、无机污染物和有机污染物的仪器可检出水平[6~8].其中的计量单位分别为mg#kg-1(土壤)和mg#L-1(地下水).这些数值可以作为我国污染土壤及地下水修复标准制订时参考.表2一些典型重金属和无机污染物的检出极限Table2Representative limits of metal and organic pollutant detection污染物Pollutant土壤Soil(mg#kg-1)地下水Groundw ater(mg#L-1)汞M ercury0.0010.0002铅Lead0.500.002砷Arsenic0.100.004镉Cadm i um0.30.0002铬Chromium0.50.01铜Copper0.50.01硒S elenium0.10.002镍Nickel0.50.02锑Antimony0.150.00005钡Barium0.50.01铍Beryllium0.30.005硼(水溶性)Boron(w ater soluble)0.500.01钠盐Dalapon,sodium salt 3.30.004氟(可溶氟化物)Fluorine(s oluble fluori de)-0.05锰M anganese0.50.01钼M olybdenum100.01银S i lver0.50.001铊T hallium0.50.001钒(烟或尘)Vanadium(fume or dust)0.500.01锌(烟或尘)Zinc(fume or dust)0.0250.0005氰化物Cyanide0.50.01硝酸盐(以N计)Nitrate(as N)-0.06亚硝酸盐(以N计)Nitrite(as N)-0.06硝酸盐/亚硝酸盐(合计)Nitrate-nitrite(total)-0.06当然,表2、3中所列出的这些检出水平的极限值,并不是一成不变的,它将随着现代分析技术的研制和仪器设备的改进以及研究方法的发展而不断得到改善.这就是说,改善检测能力、降低检测极限值,是现代环境分析化学的主要任务之一,而现代环境分析化学的发展和进步,是污染土壤修复标准进一步修订的基础和依据之一.在我国,实验设备条件还因不同部门、不同实验室和不同地区有很大差异.因此,修复标准应该建立在多数实验室能够从分析技术和手段上能够加以实施,而不是少部分具有尖端实验能力的实验室为准.当然,这些尖端实验室有义务和职责承担整个国家分析技术普及和人员的培训工作,促进分析技术全面向前发展.为了保证提出的污染土壤修复标准不至于宽到许多污染物能够对人体和生态系统产生明显的危害或不良生态效应[9,15],建立的标准还不能以那些实验条件差的实验室为准,这些实验室面临着必须逐渐改善分析实验条件的艰巨任务.否则,污染土壤修复标准就不具备一定的权威性,对生态系统和人体健康就起不到应有的保护作用与防范功能,就会失去应有的现实价值.3环境背景水平从广义上讲,环境背景水平主要是指元素在土壤及地下水中固有的地球化学含量水平,一般是在成土过程中所形成的自然浓度状态,基本未受或很少受人类各种生产和生活活动的影响[13,14].因此,人为合成有机污染物的环境背景水平大体上可以确定为零.在当今全球环境污染的情况下,完全纯自然的状态似乎已经不再存在.因此,环境背景水平只具有相对意义.上世纪70年代中期以来,我国开展了土壤元素环境背景值的研究,特别是被国家列入/七五0和/八五0科技攻关课题后,在全国范围内开展了系统研究,取得了一系列成果[3,13].在仪器和实验方法可检出水平基础上,这些成果可以为污染土壤修复标准的制订,提供进一步的科学依据和基础资料.就污染土壤修复而言,环境背景水平是指在土壤或地下水污染发生之前土壤或地下水的基本状态和元素的存在水平.一般来说,把土壤中有毒元素或化合物的浓度控制在其背景值范围内,或者通过修复手段把这些所谓的污染物浓度降低到土壤环境背景水平以内,是最安全的,也最符合土壤3172期周启星:污染土壤修复标准建立的方法体系研究本身生态系统特点和功能的要求.例如,加拿大Ontar io农业食品部和环境部特设委员会规定的Cd、Ni和M o的最大允许浓度,分别恰好等于Ontario非污染土壤中Cd、Ni和M o的平均含量,在数值上即等于我们通常所说的当地土壤环境背景值[14,15].表3土壤及地下修复过程中需要优先考虑的一些有机污染物的典型检出极限Table3Representative limits of organic pollutant detection有机污染物Organi c poll utant土壤Soil(mg#kg-1)地下水Groundwater(mg#L-1)有机污染物Org anicpo l lutant土壤Soi l(mg#kg-1)地下水Groundwater(m g#L-1)苊Ac enaphthyle ne0.2七氯Heptachlor0.050.00005丙酮Ac et one0.10.01环氧七氯Heptachlor epox i de0.0050.00005丙烯醛Ac rolei n-0.005六氯-1,3-丁二烯Hex achloro-1,3-butadiene0.170.01丙烯腈Ac ryloni t rile-0.005六氯代苯Hex ac hlorobenzene0.170.005艾氏剂Al drin0.0050.00005B-6660.050.0005蒽Anthra cene0.170.005六氯代环戊二烯Hex ac hlorocy c lope ntadi ene0.170.01苯Benzene0.010.0002六氯乙烷Hex ac hloroet hane0.170.01联苯胺Benzidine0.170.02茚并(2,3-cd)芘Indeno(2,3-c d)pyrene0.170.00003苯并[a]蒽Benzo(a)anthra cene0.170.00001异佛尔酮Iso phorone0.170.01苯并[a]芘Benzo(a)pyrene0.170.00001高丙体666Lindane0.0050.00005苯并[b]荧蒽Benzo(b)fl uora nthene0.170.00001马拉硫磷Malathion0.10.0005苯并[k]荧蒽Benzo(k)fluorant hene0.170.00001甲基乙基酮Met hyl e t hy l ketone0.10.01苯甲醇Benzyl alcohol0.070.002甲基对硫磷Met hyl parat hion0.0030.0005三溴甲烷Brom oform0.010.0002甲基叔丁基醚Met hyl ter-t butyl ether0.250.0025溴代甲烷Brom omethane0.010.0002正己烷n-Hex a ne0.050.005二硫化碳Carbon disulfi de0.050.01N-亚硝基二甲基苯胺N-N i t rosodimethylamine0.170.005四氯化碳Carbon tetrachlori de0.010.0002N-亚硝基吡咯烷N-N i t rosopy rroli di ne0.170.01羰基化物Carbox i n 1.00.01并四苯Napht halene0.20.0003氯丹Chl o rdane0.050.0005硝基苯Nitrobenzene0.170.0005氯苯Chl o robe nzene0.010.0002o-氯甲苯o-Chloro toluene0.050.0005氯仿Chl o roform0.010.0002草胺酰Ox amyl(vydate)0.830.001氯代甲烷Chl oromethane0.010.0002对硫磷Parathi on0.030.0005 2-氯酚2-Chloropheol0.30.005五氯酚Pentachlorophenol 2.00.01二并苯[a,h]蒽dibenzo(a,h)anthracene0.20.0001酚Phenol0.30.005二溴氯甲烷Di bromo c hlorom ethane0.010.0002N-氨基甲酸异丙酯Propham0.33-1,2-二溴甲烷1,2-Dibromomet hane0.0020.000005芘Py rene0.170.00004邻苯二甲酸二丁酯Dibuty l pht halate0.30.005西玛三嗪Simazi ne 2.00.01 1,2-二氯苯1,2-Dichlorobenzene0.0250.0005苯乙烯Sty rene0.050.0005 1,3-二氯苯1,3-Dichlorobenzene0.020.00051,2,4,5-四氯苯1,2,4,5-T e t rachl orobenzene-0.01 1,4-二氯苯1,4-Dichlorobenzene0.0250.00051,1,1,2-四氯乙烷1,1,1,2-T e t rachl oroethane0.050.0005 3,3-二氯联苯胺3,3-Dichlorobenzidine0.340.021,1,2,2-四氯乙烷1,1,2,2-T e t rachl oroethane0.050.0002二氯溴甲烷Di chl orobromom ethane0.010.002四氯乙烯T etrac hloroet hylene0.010.0002二氯二氟甲烷Dichl orodi fluo romet hane0.010.002四乙基铅T etrae t hy l l aed 1.00.05 1,2-二氯乙烷1,2-Dichloroethane0.010.002甲苯T oluene0.010.0002二氯甲烷Di chl oromethane0.050.0005毒杀酚T ox a phene0.050.0005 2,4-二氯酚2,4-Dichlorophe nol0.030.0051,2,4-三氯苯1,2,4-tric hlorobenzene0.170.001 1,2-二氯丙烷1,2-Dichloropropane0.010.00021,1,1-三氯乙烷1,1,1-tric hloroet hane0.010.0002 1,3-二氯丙烯1,3-Dichloropropylene0.010.00021,1,2-三氯乙烷1,1,2-tric hloroet hane0.010.0002狄氏剂Di eldri n0.010.0001三氯乙烯T ri chl oroethylene0.010.0002二乙基邻苯二甲酸酯Diethylphthal at e0.30.01三氯氟甲烷T ri chl orofluoromet hane0.0250.0005 2,4-二硝基酚2,4-Dinitrophenol 1.670.012,4,5-三氯酚2,4,5-tric hlorophenol0.20.005 2,4-二硝基苯2,4-Dinitrotolue ne0.170.0052,4,9-三氯酚2,4,9-tric hlorophenol0.170.005 2-(1-甲基-正丙基)4,9-二硝基苯酚Dinoseb0.050.00021,2,3-三氯丙烷1,2,3-tric hloropropane0.050.0005联苯甲酰胺酸Diphenam i d 1.00.01三氯三氟乙烷T ri chl orotrifl uoroethane0.250.0005 1,2-二苯肼1,2-Diphenylhydrazi ne0.170.005三卤甲烷(总和)T ri hal o metha nes(to tal)-0.004二磺内酯Di sulfoto n0.10.0005春霉素Vernam 2.00.002乙苯Ethylbe nzene0.0250.0005氯乙烯Vinyl chloride0.050.0005 1,2-亚乙基二醇Ethylene g l y col0.10.011,1-二氯乙烯Viny li de ne chloride0.010.0002荧蒽Fluoranthene0.170.00003二甲基(混合异构体)Xylenes(m i x ed i somers)0.010.0002芴Fluore ne0.170.00004不过,要识别、确定土壤的环境背景水平通常是比较困难的,因为污染的发生往往是潜意识的、非故意的以及具有随机性,并随时间发生不断变化.一般的做法是:土壤的环境背景水平是以周围地区或未污染区土壤环境中元素的含量水平为参照体系,有时采用下层土壤中元素的含量水平为参照体系.地下水的环境背景可以定义为以污染点的上坡向的地下水中的元素浓度水平为准.值得注意的是,土壤类型不同,由于涉及到各种复杂的成土因素(包括母质因素、生物因素、气候因素、地形因素和时间因素等),土壤元素的环境背景值有很大差异[16].例如,在富铜的山区或铜矿开采区,由于母质因素的影响,土壤元素Cu的环境背景水平比一般土壤要高,有时甚至高于人体318应用生态学报15卷健康风险评价水平.在这种情况下,如此高的背景水平,对污染土壤的修复似乎失去参考价值.这就是说,土壤高背景值一般不宜作为通常大多土壤污染修复的参照标准.在美国、英国和其他国家,也曾经开展过土壤元素环境背景值的调查和研究.由于这些国家与我国的地域差异和生态环境条件不同,工农业活动强度、类型与历史不一致,显然与我国土壤元素环境背景值有很大不同.在这种意义上,必须承认,不同的国家必然有不同的污染土壤修复的标准.那种照抄照搬的做法,肯定是不现实的,也肯定会导致巨大的经济损失和不可弥补的生态悲剧.4法规可调控清洁水平411国内现有环境法规从1972年到现在,我国一直对环境立法给予极大的关注和重视.在建立的各种法规体系中,以环境立法进展最快.可以认为,经过近30年各方面的艰苦努力,一个符合中国基本国情的环境法规体系已经形成.截止2001年4月,我国共制定环境保护标准439项,其中国家标准365项,行业标准74项[9].尤其是,1998年修订的5中华人民共和国土地管理法6和5中华人民共和国土地管理法实施条例6为土地资源的保护和土壤污染防治提供了法律基础;2000年3月20日颁布的5中华人民共和国水污染防治法实施细则6则为水污染防治提供了法规依据,它们是建立污染土壤修复标准的法律基础.值得一提的是,我国为贯彻5中华人民共和国环境保护法6,防止土壤污染,保护生态环境,保障农林生产,维护人体健康,还于1995年制定了土壤环境质量标准(GB15618-1995)[9].该标准按土壤应用功能、保护目标和土壤主要性质,把土壤环境质量划分为3类:Ñ类主要适用于国家规定的自然保护区(原有背景重金属含量高的除外)、集中式生活饮用水源地、茶园、牧场和其他保护地区的土壤,土壤质量基本保持在自然背景水平;Ò类主要适用于一般农田、蔬菜地、茶园、果园、牧场等土壤,土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染;Ó类主要适用于林地土壤及污染物容量较大的高背景值土壤和矿产附近等地的农田土壤(蔬菜地除外),土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染;与此同时,规定了土壤环境中污染物的最高允许浓度指标值及相应的监测方法.应该说,该标准在一定程度上可以间接作为我国农田、蔬菜地、茶园、果园、牧场、林地和自然保护区等污染土壤的修复标准;或者说,土壤环境中污染物的最高允许浓度指标值可以作为我国污染土壤修复的参照标准,尽管该土壤环境质量标准还存在以下2个方面的不足:1)只对土壤pH值、Cd、Hg、A s、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni、六六六和DDT作了最大允许浓度的限制,许多更为重要的土壤污染物并没有相应的限制值,有些标准值并没有得到相应的土壤-植物系统验证,还需要进行进一步研究确认或校正;2)只考虑单因子土壤污染,而没有涉及复合污染效应[5].当然,污染土壤修复标准与土壤环境质量标准两者并非一码事[1,2],他们之间存在着许多实质性的差异,前者目标是使土壤环境中的污染物降低到不足以导致较大的或人们不可接受的生态损害和健康危害两方面的风险,而后者的目标是为了保护土壤资源、避免土壤污染的发生.众所周知,当进入到土壤环境中的污染物达到一定数量时,首先会通过各种迁移、淋溶过程污染地下水,甚至迁移进入作为饮用水的地表水中.为了防止污染土壤对地下水特别是对饮用水的污染,必须采取必要的修复手段和技术措施,对污染土壤进行修复,使污染的土壤至少不致于产生对地下水和饮用水的污染[10,11].我国为保护和合理开发地下水资源,防止和控制地下水污染,保障人民身体健康,促进经济建设,已制定了地下水质量标准(GB/T14848-93).该标准于1993年12月30日由国家技术监督局批准,1994年10月1日正式实施.在该标准中,依据我国地下水水质现状、人体健康基准值及地下水质量保护目标,参照了生活饮用水、工业和农业用水水质最高要求,将地下水质量划分为5类:Ñ类,主要反映地下水化学组分的天然低背景含量,适用于各种用途;Ò类,主要反映地下水化学组分的天然背景含量,适用于各种用途;Ó类,以人体健康基准值为依据,主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水;Ô类,以农业和工业用水要求为依据,除适用于农业和部分工业用水外,适当处理后可作生活饮用水;Õ类,不宜饮用,其他用水可根据使用目的选用.该标准中关于我国地下水质量分类指标的具体数值和限量,可以作为我国污染土壤及地下水修复标准制定时参考.在我国广大乡村地区,尤其是在农村,地下水常常作为生活饮用水使用.一二十年前,甚至在北京也开采地下水作为生活饮用水.为了保证广大农村地区污染土壤修复后不影响地下水的饮用,生活饮用水卫生标准应该作为地下水是否污染的衡量标准和法规依据.也就是说,当农村地区污染土壤经过修复后,地下水水质达到了生活饮用水卫生标准,可以认为,污染土壤修复达到了法规可调控的清洁水平.也就是说,我国生活饮用水卫生标准中有关生活饮用水水质常规检验项目及限值、非常规检验项目及限值和饮用水源水中有害物质的限值,对于特定条件下污染土壤及地下水修复标准的确立,具有重要的实际意义.412国外和一些与国际组织有关的环境法规作为世界上经济实力最强的美国,依据国家法规与指导准则确立的清洁水平,已经对土壤和地下水中污染物的可接受水平进行了规定.这些国家法规与指导准则包括5安全饮用水法6和5有毒物质控制法6[11].正如1986年美国在修订5安全饮用水法6时,公众要求环保局对人体健康有不良影响并在公共供水系统中有可能出现的污染物,确立最大污染水平目标(M CL Gs)[4,6].尽管M CL Gs是不可强制执行的目标,但能够表征人们非期望的对人体健康有不良效应的污染水平.其中,对于那些非致癌性污染物,可根据饮用水等价水平(D WEL)对其M CL G值进行确定.D WEL是在假设成人体重70kg、每日暴露于污染物(假设只来自饮用水暴露)3192期周启星:污染土壤修复标准建立的方法体系研究的基础上,通过乘以参照剂量(Rf D)、除以每天耗水量(21)计算而得.通常,饮用水暴露占总暴露的20%,即所谓的污染源相对暴露贡献(RSC).在这种情况下,M CL G则应该由D WEL乘以RSC这个系数计算而得:MCL G=D W EL@RS C(1)对于那些具有致癌效应的污染物,美国环保局把它分成3大类型,其中把第I大类污染物的M CLG值设为0.在美国,5安全饮用水法6还促使其环保局制定了5国家主要饮用水管理规定6[1].在该管理规定中所包含的各种标准,是根据污染物最大浓度水平(M CL)或特定的处理技术确立的.M CL值的确定,应该尽量与M CL G相一致.为了保证饮用水的供给遵循M CL s,5国家主要饮用水管理规定6包括监测、分析和质量保证等条例.每一污染物M CL值的确立,必须建立在去除污染的各种技术性能、实验室现有的分析方法对污染物能够准确而快速地实施测定的能力,以及利用这些技术的耗费进行全面评估的基础之上.对于非致癌污染物的M CLs,通常是根据M CL Gs确立的;而对于具有致癌效应污染物的M CLs,由于受到分析检出水平的限制,在数值上则往往大于其相应的M CLGs.总之,M CL s的确立,应该充分体现对人体健康的保护.美国环保局制定的饮用水标准,则采用M CL s和M CL Gs对地下水中无机污染物和有机污染物进行了规定,其目的是为了防止污染土壤修复后不构成对地下水的污染.世界卫生组织(WHO)制定的5饮用水水质标准6,则极为详尽、具体,其内容包括饮用水中的细菌质量、饮用水中对健康有影响的化学物质、饮用水中常见的对健康影响不大的化学物质的浓度、饮用水中放射性组分和饮用水中含有的能引起用户不满的物质及其参数,对这些项目均作了有关规定和严格限制.欧共体理事会制定的生活饮用水水质的条例(98/83/EEC)则由微生物学参数、化学物质参数、指示参数和放射性参数等4个部分组成.这些法定的限制值,对于我国污染土壤及其地下水修复是否达到了法规可调控的清洁水平,特别是对防止污染土壤修复后再构成对地下水的污染,具有指导意义[2,4].5小结污染土壤修复标准的制定,不是一个简单的概念和行动,而是在污染物的生态毒理学临界水平的系统研究基础上,综合考虑污染土壤修复技术发展水平、仪器检出水平和当地土壤的背景含量水平等各种因素,还必须结合现有的各种环境保护法规水平,这具体体现一个国家的经济实力、政府对土壤环境保护工作的力度和全体公民对土壤环境保护的认识水平与自觉程度.参考文献1Agency for T oxic Subs tances and Disease.1993.Developing Cleanup S tan dards for Contaminated S oil,Sediment and Groundw ater:How Clean i s Clean?Water Environment Federation.2Bullard RD.2000.Dumping in Dixie:Race,Cl ass,and Environmen-tal Quality.3rd edi tion.New York:W estview Press.2343Environmental M onitoring Station of China(中国环境监测总站).1990.Background Values of Elements in Soils of C hi na.Beijing: China Environmental Science Press.(i n Chinese)4Gary M,Pierzynski GM,Vance GF,et al.2003.Soils 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Chinese)作者简介周启星,男,1963年生,博士,研究员,博士生导师,主要从事污染生态过程学、分子生态毒理化学和污染控制生态学系统领域的研究,发表论文200多篇.E-mail: Zhouqx@.320应用生态学报15卷。