环境污染的化学修复
土壤及地下水有机污染的化学与生物修复
土壤及地下水有机污染的化学与生物修复地下水和土壤的有机污染问题已经成为全球性的环境污染问题。
有机污染物可以通过化学和生物修复进行处理。
化学修复主要是通过氧化、还原、水解、降解、稳定、吸附、交换等化学过程来改变有机物质的化学特性，从而达到降解去除的目的；而生物修复是利用生物体，如细菌、菌群、真菌、植物等，降解和清除土壤和地下水中的有机污染物。
一、化学修复化学修复的技术主要分为以下几类：1. 活性炭吸附技术活性炭吸附技术是通过活性炭的微孔结构吸附有机化合物分子，从而将有机物从水或土壤中去除的过程。
该技术成本低、易操作、效果显著，并可用于处理包括挥发性和不挥发性有机化合物在内的各种污染物。
2. 滴注氧化法技术滴注氧化法技术是一种氧化剂（如高氯酸盐、过氧化氢等）通过加速氧化作用来去除污染物的技术。
该技术能够加速污染物的降解，适用于难降解有机物和高浓度有机物的修复。
H2O2氧化法技术是以过氧化氢为氧化剂，通过碳氢键的氧化降解目标有机污染物的技术。
该技术有应用范围广、拓展性强的优势。
二、生物修复良好的生物修复方案能够加速降解污染物分解产物的稳定性和寿命，为土壤和地下水系统提供更具生态和经济的修复方案。
适用于各种土壤和地下水中的有机污染物，如石油和烃类污染物、氯代烃类污染物等。
以下是生物修复技术的方法：1. 生物增溶法增溶法是将适量的基质添加到污染场地中，以促进微生物的增殖和污染物的降解。
生物堆肥法是利用在自然环境中广泛存在的厌氧微生物，将有机污染物物质转化为安全愈合堆肥或肥料的方法。
3. 植物修复法植物修复法是指通过更换新的植物物种，将特殊的生命系统引入到污染地带，以平衡和消除有害物质对生物群落的负面影响的过程。
根据植物的特性，污染物质都能在不同程度上被减少及降解。
综上所述，化学和生物修复技术是目前主要的修复工艺。
技术的选择应根据有机污染物的特性，在现场调查后进行。
选择合适的修复技术、采取一定的技术手段和方法，有必要中和有机污染物。
化学物质的环境修复技术
化学物质的环境修复技术随着工业化进程的不断加速，化学物质的使用成为了现代社会必不可少的一部分。
然而，这些化学物质的排放和泄漏对环境造成了严重的污染。
为了保护生态环境和人类健康，环境修复技术应运而生。
本文将探讨化学物质的环境修复技术的原理、应用和发展趋势。
一、化学物质的环境修复技术原理化学物质环境修复技术主要通过物化作用实现对环境中化学物质的去除或转化。
以下是一些常见的环境修复技术：1. 吸附法：利用吸附剂吸附化学物质，将其从环境中去除。
常用的吸附剂包括活性炭、沸石等。
2. 氧化还原法：通过氧化还原反应将化学物质转化成无害的物质。
常用的氧化剂包括过氧化氢、臭氧等，而还原剂则包括铁、硫等。
3. 化学稳定化法：使用添加剂改变化学物质的性质，使其不再具有毒性或挥发性。
例如，添加含氮化合物的添加剂可以将铅离子转化成不容易溶解的沉淀。
二、化学物质的环境修复技术应用化学物质的环境修复技术在以下几个领域具有广泛应用：1. 地下水修复：地下水是人类饮用水的重要来源，但由于化学物质的渗透和泄漏，地下水面临严重的污染威胁。
化学物质的环境修复技术可以通过吸附、氧化还原等方法，有效地将污染物去除或转化。
2. 土壤修复：土壤是农业生产的基础，然而，化学物质的污染对土壤的肥力和作物生长产生了不良影响。
通过化学物质的环境修复技术，可以将有害物质从土壤中去除或转化，使其恢复到健康的状态。
3. 水体修复：水体是生态系统的重要组成部分，但由于化学物质的排放，许多水体面临着严重的污染问题。
化学物质的环境修复技术可以帮助净化湖泊、河流和海洋等水体，保护水生生物的生存环境。
三、化学物质的环境修复技术的发展趋势随着科技的进步和环境污染的日益严重，化学物质的环境修复技术也在不断发展和创新。
以下是该技术未来的发展趋势：1. 生物修复技术的应用：生物修复技术利用生物体或其代谢产物对化学物质进行修复，具有环境友好和可持续性的特点。
未来将更多地采用生物修复技术来解决环境污染问题。
第六章 污染土壤修复原理与方法-化学修复
因此，减少修复时间和处理费用。
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四 原位化学还原与脱氯修复技术
主要包括： l 概述； l 还原剂； l 系统设计； l 原位化学可渗透反应处理墙。
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1 概述
Ø原位化学还原与脱氯修复技术（in-situ chemical reduction and reductive dehalogenation remediation）
l 过氧化氢 l 高锰酸盐 l 臭氧
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Ø 氧化剂的分散技术
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氧化剂的分散技术
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氧化剂的分散技术
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3 H2O2 作为氧化剂的化学氧化修复技术
Ø双氧水曾一度作为一种氧源用于土壤生物修复以促进微生物 的生长，后来它又被用作氧化剂处理土壤中的有机氯化物。 Gates等将双氧水投加到含有TCE和PCE的酸性粘土中，虽然投 加量达到了25.5g／kg土，但反应后PCE的降解率只有48％， TCE的降解率低于72％。
Ø为了提高双氧水的氧化能力，人们开始尝试加入亚铁离子， 形成Fenton试剂，使其在酸性条件下发生以下反应生成 H0·自由基。H0·自由基是一种很强的氧化剂，具有很高的 电负性或亲电子性，可通过脱氢反应、不饱和烃加成反应、 芳香环加成反应及与杂原子氮、磷、硫的反应等方式与烷烃、 烯烃和芳香烃等有机物进行氧化反应
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Ø 反应墙的构筑
处理墙既可以是简单的反应室，也可以是烟囱-门形状。
a) Continuous Barrier (CRB)
b) Funnel-and-gate (F&G) system 51
环境化学-第七章受污染环境的修复(1)
增强根际微生物降解 直接围绕在植物根周围的土壤环境，一般称作根际 （rhizosphere）。植物根系分泌的一些物质及酶进入土壤， 不但可以降解有机污染物，还向生活在根际的微生物提供 营养和能量，支持根际微生物的生长和活性，使根际环境 的微生物数量明显高于非根际土壤，生物降解作用增强。 植物根系的土壤其微生物数量和活性比无根系土壤中微生 物数量和活性可增加5-10倍，有的高达100倍。已经有研究 表明能加速许多农药、三氯乙烯和石油烃的降解。同时植 物根系的腐解作用向土壤中补充有机碳，可加速有机污染 物在根区的降解速度。此外，根系的穿插作用还能疏松土 壤，为根际土壤创造了有利于微生物生长的供氧条件、水 分状况和温度，使根区的代谢活动得以顺利进行。反过来， 根际环境中微生物的作用也可促进植物的生长，从而加速 对降解产物的吸收。这一共存体系的共同作用，将在很大 程度上加速污染土壤的修复速度。
④ •OH还具有加成作用，当有碳碳双键存在时，除非被进攻 的分子具有高度活泼的碳氢键，否则，将在双键处发生加 成反应。 ⑤ 由于它是一种物理—化学处理过程，很容易加以控制，以 满足处理需要，甚至可以降解10-9级数量级的污染物； ⑥ 既可作为单独处理，又可与其他处理过程相匹配，如作为 生化处理前的后处理，可降低处理成本。它以一种近似于 扩散的速度（KOH•> 109/(mol/L•s)）与污染物反应，反应 彻底，不产生副产物。因此，深度氧化技术为解决以前传 统化学和生物氧化法难以处理的污染问题开辟了一条新途 径。原位化学氧化技术（in-situ chemical oxidation，ISCO）
第七章 受污染环境的 修复
修复是指采取人为或自然过程，使环境介质中的 污染物去除或无害化，使受污染场址恢复原有功
能的技术。
环境修复技术与原理
环境修复技术与原理环境修复技术是指通过一系列方法和措施，恢复受到污染或破坏的自然环境的功能和生态系统的健康状态。
在环境修复中，涉及到多种技术和原理的应用。
一种常用的环境修复技术是生物修复。
生物修复利用生物体来分解、转化或吸附污染物，以减少或消除环境污染。
常见的生物修复技术包括植物修复、微生物修复和生物堆肥等。
植物修复依靠植物的根系和微生物，将污染物吸收并转化为无害物质。
微生物修复则利用微生物的代谢能力，将污染物降解为无害物质。
生物堆肥则是利用生物体的分解作用，将有机废弃物转化为肥料或土壤改良剂。
另一种常见的环境修复技术是物理修复。
物理修复通过物理手段，将污染物从环境中移除或隔离，以恢复环境的清洁和健康状态。
物理修复技术包括吸附、过滤、蒸馏、沉淀等。
吸附利用吸附剂吸附污染物，将其从环境中吸附出来。
过滤则通过介质或滤网将污染物分离。
蒸馏是通过加热和冷凝，将污染物和溶剂分离。
沉淀则利用重力或离心力，将污染物从液体中沉淀下来。
化学修复是一种常用的环境修复技术，它利用化学物质来改变污染物的化学性质，使其变得无毒或减少对环境的影响。
化学修复技术包括氧化还原、中和、络合等。
氧化还原通过氧化或还原反应，将污染物转化为无毒物质。
中和则是通过将酸性或碱性污染物与中和剂反应，达到中和效果。
络合是利用络合剂与金属污染物发生络合反应，形成稳定的络合物，以减少金属污染物的毒性。
综合利用多种环境修复技术是实现有效环境修复的常见做法。
通过综合应用不同的修复技术和原理，可以更全面地降低环境污染，修复受损的生态系统，保护和改善环境质量。
使用化学技术进行水环境修复
使用化学技术进行水环境修复水是生命之源，但随着工业化的进程和人类活动的不可避免，水环境污染日益严重。
在这个背景下，使用化学技术进行水环境修复成为了一种重要的手段。
本文将探讨化学技术在水环境修复中的应用和挑战。
一、化学絮凝技术化学絮凝技术是一种常见的水处理方法，通过加入絮凝剂，利用絮凝物与水中悬浮颗粒结合成大颗粒，从而实现污染物的去除。
常用的絮凝剂包括铁盐、铝盐和有机絮凝剂等。
例如，氟化铝是一种常见的絮凝剂，可以有效去除水中的悬浮颗粒和有机物。
然而，化学絮凝技术也存在一些问题，如副产物的产生和处理难题。
因此，在使用化学絮凝技术时，需要综合考虑其环境和经济效益。
二、化学氧化技术化学氧化技术是一种将有机物氧化为无害物质的方法。
其中，氧化剂的选择至关重要。
例如，过氧化氢和高锰酸钾等常用的氧化剂可以迅速分解有毒有机物，并将其转化为无害的物质。
同时，化学氧化技术还可以去除水中的重金属离子等有害物质。
然而，化学氧化技术也存在一些问题，如氧化剂的成本和稳定性。
因此，在选择氧化剂时，需要仔细考虑其适用性和经济效益。
三、化学沉淀技术化学沉淀技术是一种通过加入沉淀剂，使污染物和溶解物在水中形成沉淀的方法。
常用的沉淀剂包括氢氧化钙、氢氧化钠和氯化铁等。
例如，氯化铁可以去除水中的磷酸盐，从而减少富营养化的问题。
然而，化学沉淀技术也存在一些挑战，如沉淀剂对环境的潜在影响和沉淀物的处理难题。
因此，在使用化学沉淀技术时，需要综合考虑其环境和经济效益。
四、化学吸附技术化学吸附技术是一种将污染物通过吸附剂与水中的溶质结合的方法。
常用的吸附剂包括活性炭、球形炭和纳米材料等。
例如，活性炭广泛应用于水处理中，能有效去除水中的有机物和异味。
然而，化学吸附技术也存在一些问题，如吸附剂的再生和废弃物的处理难题。
因此，在使用化学吸附技术时，需要综合考虑其环境和经济效益。
总结起来，化学技术在水环境修复中扮演着重要的角色。
不论是化学絮凝技术、化学氧化技术、化学沉淀技术还是化学吸附技术，都可以起到去除水中污染物的作用。
化学氧化修复技术
原位化学氧化(ISCO)就是将化学氧化剂注入到地下 环境中, 通过它们与污染物之间的化学反应将地下水
或土壤中的污染物转化为无害的化学物质的方法。
事实证明, 它能够有效地处理TCE污染的地下水和土 壤。目前用于ISCO的氧化剂主要有以下4种不同的 类型: 高锰酸盐(MnO4-), Fenton试剂(Fe2+／H2O2), 过硫酸盐(S2O82-)和臭氧(O3)。
案例
许多研究人员已经在野外和室内进行了一系列采用 高锰酸盐处理TCE 污染场地的研究。实验结果表明,
pH 值在4~ 8时, 经KMnO4氧化处理8小时后大部分
的TCE都转化为CO2。
高锰酸盐氧化法的缺点是还原物MnO2会在注射井附 近的积累, 影响污染物的质量转移并可能堵塞含水层 介质。
案例
Fenton氧化法是一种高效的、应用最广泛的高级氧 化法，在处理一般氧化剂难氧化、难生物降解的有 毒有机物时具有独特的优势。
概述
1894年法国科学家H.J.H.Fenton在一项科学研究中 发现酸性水溶液中当亚铁离子和过氧化氢共存时可
以有效地将苹果酸氧化。这项研究发现为人们分析
还原性有机物和选择性氧化有机物提供了一种新的 方法。后人为了纪念这位伟大的科学家，将Fe2+／ H2O2命名为Fenton试剂，使用这种试剂的反应称为 Fenton反应。
地下水。
案例
与传统的Fenton氧化法相比, 此类反应不仅不需要额 外加入Fe2+ , 而且最重要的是并非只在酸性条件下
3 污染环境的化学修复原理1
光催化氧化
Photocatalytic oxidation
以太阳光为潜在的辐射源，激发半导体催化剂， 产生穴和电子对，具有很强的氧化还原能力。当用于 降解水中有机物时，光生空穴将产生自由基(· OH)等强 氧化性自由基，可以成功地分解水中包括难降解有机 物在内的大多类染物。
Fe2+由Fe3+在阴极还原产生，H2O2由外界加入。电FentonFe2+还原系统将一个使Fenton反应器和一个使Fe(OH)2还原为 Fe3+的电解装置合并成一个反应器。Fe3+借助于Fe2(SO4)3或 Fe(OH)3，生成污泥。每次投加一定量原水，循环泵回流以保 证电解槽内的混合效果；初期运行时，加入浓Fe2(SO4)3，溶 液与废水相混合，以满足初期Fe3+浓度的要求；H202通过进料 泵连续投加。反应过程中形成的Fe(OH)3经过絮凝和pH值调节 后可重新使用，系统产生的污泥量少。
可渗透反应墙 溶剂浸提修复
ex-site chemical remediation
3.2 化学淋洗修复 ----Chemical leaching and flushing/washing remediation
定义：借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移的化 学/生物化学溶剂，在重力作用下或通过水力压头推 动淋洗液注入到被污染土层中，再提取液体进行分离 和污水处理的技术。主要对象是有机物及重金属。
(KMn04)的标准还原电位为1.491V，能有效去除 受污染水环境中的多种有机污染物，还能显著地控 制氯化副产物，使水中有机污染物的数量和浓度均 有显著的降低。 高锰酸钾不仅对三氯乙烯、四氯乙烯等含氯溶 剂有很好的氧化效果，且对烯烃、酚类、硫化物和 甲基叔丁基醚(MTBE)等其他污染物也很有效。 高锰酸钾通过提供氧原子进行氧化反应，因此 反应受pH值的影响较小且具有更高的处理效率。
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常用无机固定剂的种类及其来源
3.3.3 有机－无机固定剂法
依据污染环境中污染物的性质，加入有机 －无机化学试剂，使污染物钝化，形成不溶 性或移动性差、毒性小的物质
常用有机－无机固定剂的种类及其来源
1 化学修复概述
1.1 化学修复定义 通过添加化学剂清除和降低污染环境中污染物
的方法。采用适当的方法将合适的化学清除剂加入 污染环境，利用化学清除剂吸附、吸收、迁移、淋 溶、挥发、扩散和降解污染物，改变污染物在环境 中的性质，进而清除污染物或降低污染物的浓度至 安全标准范围。 1.2 化学修复特点 优点：快捷、操作简便、对污染物的性质和浓度不敏 感等 缺点：可能造成二次污染等
3.4 化学固定修复技术应用
范围：程度较轻、污染范围较大、污染物处 于环境表层或浅层
优点：成本低
在适当的酸碱条件下，使金属离子形成难溶 性复合物而难淋溶； 金属离子被整合到复合晶体结构中，进而不 易溶解和渗滤； 金属离子被截留在复合体低渗透性的基质中。
3.5 化学固定修复技术局限
局限：低迁移态金属离子可能重新活化。加 入固定剂后，金属离子向低迁移态形式转变， 但环境条件的改变，可能使金属离子从惰性 态转化为活性态，再次污染
无机固定剂 有机－无机复合
3.2 化学固定修复原理
在污染环境中加入化学试剂，并利用它们调 节污染环境条件、改变污染物的形态、水溶 性、迁移性等物理化学性质，使污染物钝化， 形成不溶性或移动性差、毒性小的物质
吸附作用：将污染环境中的污染物以水合离 子、阳离子以及无电荷联合体的形式吸附的 过程
配合作用机理：一些固定剂的离子可与某些 污染物发生专属性吸附作用
4.3.4 双氧水、Fenton试剂及其组合氧 化法
2 化学淋洗修复
2.1 化学淋洗修复概述 目的：清除污染环境中的有机污染物和重金
属
定义：通过向污染环境中添加可促进污染物 溶解或迁移的化学/生物化学溶剂，将污染 抽提出环境的技术
类型：原位化学淋洗修复 异位化学淋洗修复
2.2 化学淋洗修复原理
借助能促进污染环境中污染物溶解或迁移的化 学/生物化学溶剂，在重力作用或水压推动下将 淋洗液注入被污染的环境中，在化学清除剂与 污染物接触并形成混合液体后，将混合液抽提 出环境，进行分离和污水处理。淋洗液具有淋 洗、增溶、乳化或改变污染物化学性质的作用
4.2 化学氧化修复原理
向污染环境中加入化学氧化剂，依靠化学氧 化剂的氧化能力，分解破坏污染环境中污染物 的结构，使污染物降解或转化为低毒、低移动 性物质
4.3 化学氧化修复技术
4.3.1 二氧化氯氧化剂法
以气体形式加入污染环境，氧化其中的有机 物。其氧化能力强且稳定，生产简单。主要 用于酚类、氯酚、氰化物、硫化物、胺类化 合物、腐殖酸等成分氧化去除；在中性或略 偏碱性的水中可迅速氧化水中的铁、锰离子， 生成不溶于水的Fe(OH)3和MnO2沉淀析出； 在较大的pH值范围（6~10)内可高效消毒 杀菌
2.5 化学淋洗修复技术局限
局限：产生大量需进一步处理的废液、可能 引起再次污染
限制因素：成本、被污染环境基质特征、污 染物类型、淋洗剂类型
3 化学固定修复
3.1 化学固定修复概述 目的：钝化污染环境中的污染物，主要包括
重金属离子 定义：通过向污染环境中添加可促进污染物
钝化的物质（固定剂），降低污染物的毒性 类型：有机固定剂
共沉淀机理：固定剂溶解后产生的阴离子， 在适当的酸碱条件下，与污染物结合成稳定、 难溶物质。
3.3 化学固定修复技术
3.3.1 有机固定剂法 依据污染环境中污染物的性质，加入有机
化学试剂，使污染物钝化，形成不溶性或移 动性差、毒性小的物质
常用有机固定剂的种类及其来源
3.3.2 无机固定剂法
1.3 化学修复技术类型
根据处理对象的位置是否改变分为： 原位化学修复 在污染环境现场加入化学清除剂，使之得以降解和 解毒； 异位化学修复 通过必要的化学措施，将污染环境中的污染物转化 为液体，输送至特定地点处理，以降低其污染物浓度或 去除
根据修复技术：化学淋洗修复、化学固定修复、化学氧 化修复、化学还原修复及还原可渗透反应墙修复
4.3.2 高锰酸钾氧化剂法
以水溶液的形式加入污染环境中。其可 有效去除污染环境中的多种有机污染物，还 能显著地控制氯化副产物，适用的酸碱范围 广
4.3.3 臭氧氧化剂法
臭氧可直接氧化污染物或通过形成自由 基后氧化污染物。在直接氧化过程中臭氧分 子直接加成在反应分子上，形成过渡型中间 产物，然后再转化成反应产物。其能迅速而 广泛地氧化分解水中的大部分有机物。臭氧 自身分解产生的氧气可为土壤中的微生物所 利用
2.3 化学淋洗修复技术
2.3.1 原位化学淋洗法
向污染环境中施加冲洗剂，使其与污染物 结合，通过淋洗液的解吸、螯合，溶解或络 合等物理、化学作用，最终形成可迁移的混 合物，该混合物可用梯度井或其他方式收集、 储存进一步处理
原位化学淋洗技术流程图
2.3.2 异位化学淋洗法
将受污染的环境隔离或取出，用水或溶于水 的化学试剂清洗、去除污染物后取消隔离， 回填或运到其它地点，而含有污染物的废水 或废液进一步处理
异位化学淋洗修复技术流程图
两种化学淋洗修复技术特征比较
2.4 化学淋洗修复技术应用
化学淋洗液种类：污染物的种类决定了使用淋洗液
的类型
常用化学淋洗液
对于污染土壤修复而言，淋洗过程包括：
淋洗液向土壤污染层扩散； 对污来自物质的溶解、吸附、螯合等； 淋洗出的污染物在土壤内部转移； 淋洗出的污染物从土壤内部排出
限制因素：外源物质添加量、外源物质种类、 外源物质添加形式、污染物的物理化学性质
4 化学氧化修复
4.1化学氧化修复概述 目的：氧化污染环境中的污染物，包括溶解态的无
机与有机污染物 定义：通过向污染环境中添加可促进污染物氧化的
物质（氧化剂），分解污染物的结构以降低其毒性 类型：二氧化氯
高锰酸钾 臭氧 双氧水、Fenton试剂及其组合氧化法 光催化氧化