重金属底泥的污染现状及处理方法

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sampler) 表层底泥的采样可使用抓取式采样器( 表层底泥的采样可使用抓取式采样器(Grab sampler)或 钻取式采样器( sampler) 钻取式采样器(Core sampler),深层底泥之采样仅能使用钻 取式采样器水器。底泥之采样必须依其采样目的, 取式采样器水器。底泥之采样必须依其采样目的,以及考量 底泥、污染物质和现场周围环境等特性而定。 底泥、污染物质和现场周围环境等特性而定。
影响因素较多, 影响因素较多, 且具有不确定性
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2.1 湘江底泥重金属污染现状
以衡阳段为例,有研究表明,湘江(衡阳段) 以衡阳段为例,有研究表明,湘江(衡阳段) 底泥中 重金属的污染程度大小顺序为: 重金属的污染程度大小顺序为: Pb > Cd > As > Zn > Hg ,其中 其中Pb 的污染最为严重,是重点治理对象,Cd > Cu > Cr ,其中Pb 的污染最为严重,是重点治理对象,Cd 的污染程度也相对严重。污染元素超率:Zn As在 和As 的污染程度也相对严重。污染元素超率:Zn 和As在 18个采样点高达 个采样点高达100 ,表明该河段在自然河流的冲释 18个采样点高达100 % ,表明该河段在自然河流的冲释 ,Zn和As的含量没有得到降解 需要人类采取措施治理。 的含量没有得到降解, 下,Zn和As的含量没有得到降解,需要人类采取措施治理。
4.1 物理修复
物理分离修复
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B
蒸气浸提修复
A
C
电动力学修复
物理修复
D
热力学修复
固定/ 固定/稳定化 修复
E
用物理/ 用物理/化学方法将污染物固定或包装在密实的惰性基 材中。适于处理重金属和放射性污染土壤的无害化。 材中。适于处理重金属和放射性污染土壤的无害化。
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4.2 化学修复
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3. 底泥中重金属污染的评价方法
研究沉积物及其它物质中重 金属污染程度的定量指标。 金属污染程度的定量指标。
地积累数法
单因子污染指数Ii 单因子污染指数Ii
污染Fra Baidu bibliotek数法
单因子综合污染指数I 单因子综合污染指数I
单项污染物的实测 值与评价指标的比 值 所有单因子污染分 指数的权数平均值 综合考虑污染物的 最大污染值和各污 染分指数
等级划分 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 综合污染指数P 综合污染指数P P≤0.7 0.7<P≤1.0 0.7< 1.0< 1.0<P≤2.0 单项污染指数Pi 单项污染指数Pi P≤0.7 0.7<P≤1.0 0.7< 1.0< 1.0<P≤2.0 污染等级 安全 警戒线 轻度污染 污染水平 清洁 尚清洁 底泥、 底泥、水生生物 开始受到污染 底泥、 底泥、水生生物 已受中度污染 底泥、 底泥、水生生物 已受重度污染
底泥,通常是指黏土、泥沙、 底泥,通常是指黏土、泥沙、 有机质及各种矿物的混合物, 有机质及各种矿物的混合物, 经过长时间物理、 经过长时间物理、化学及生物 等作用及水体传输而沉积于水 体底部所形成。表面0 15公分 体底部所形成。表面0至15公分 厚之底泥称表层底泥( 厚之底泥称表层底泥(Surface sediment) 超过15 15公分厚之底 sediment),超过15公分厚之底 泥称为深层底泥(Deep 泥称为深层底泥( sediment) sediment)。
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植物修复
利用植物来改良整治河流底泥, 利用植物来改良整治河流底泥,将河流底泥中过量的 重金属移出底泥,不但治理成本低, 重金属移出底泥,不但治理成本低,而且能改造良好的生 态环境。植物对不同重金属存在不同的程度的活化作用, 态环境。植物对不同重金属存在不同的程度的活化作用, 能富集重金属,降低河流底泥中的重金属。 能富集重金属,降低河流底泥中的重金属。
4.水流紊
厚度
3.溶出碱
度变化
度强度
5.混合污
6.底泥污 6.底泥污
染底泥
染物浓度 污染物浓度与水相平衡浓度存在相关关系 染物浓度
温度的升高,有利于重金属的释放 温度的升高,
7.温度 8.pH值
酸度增高,重金属释放量增大 酸度增高,
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2.我国主要河流湖泊的底 2.我国主要河流湖泊的底 泥重金属污染现状
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1.2 重金属在底泥中的释放规律
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重金属从底泥中释放的主要机制包括溶解作用、 重金属从底泥中释放的主要机制包括溶解作用、 离子交换作用和解吸作用,而且受到多种因素的影响。 离子交换作用和解吸作用,而且受到多种因素的影响。 1.底泥
与间隙水中重金属垂向浓度有关 颗粒大小与颗粒表面特性 能在反映出重金属碳酸盐结合态的变化 通过影响水流挟沙能力来影响释放 释放强度较单独释放时有一定差别 释放强度较单独释放时有一定差别 2.颗粒 2.颗粒 粒径
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以太阳能为驱动力, 以太阳能为驱动力, 能耗低
涉及植物学和微生物学 等多学科的交叉
以植物为载体, 以植物为载体,修 复工艺简单,对环 境的扰动小
植物修复的特点
单季生物积累量有限, 单季生物积累量有限, 需要年限较长
成本低, 成本低,可对重金属进 行回收, 行回收,易于推广
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4.3 生物-生态修复 生物生物一生态修复是利用培育 的植物或培养、 的植物或培养、接种的微生物的 生命活动, 生命活动,对底泥中的污染物进 行转移、转化及降解, 行转移、转化及降解,从而达到 去除污染物的目的。 去除污染物的目的。分为微生物 修复、植物修复、动物修复, 修复、植物修复、动物修复,以 及不同生物联合修复等多种方法。 及不同生物联合修复等多种方法。 生物一生态修复具有处理效果好, 生物一生态修复具有处理效果好, 工程造价相对较低。 工程造价相对较低。运行成本低 不会形成二次污染等优点。 廉,不会形成二次污染等优点。
尽管水系底泥通常具有重金属富集的特性, 尽管水系底泥通常具有重金属富集的特性, 但我国水系底泥重金属含量普遍接近生态风险 阈值, 阈值,特别是镉等毒性危害严重的元素含量普 遍较高。因此, 遍较高。因此,我国水系底泥重金属质量总体 上可能处于具有潜在危险的“亚健康”状态。 上可能处于具有潜在危险的“亚健康”状态。
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显示, 根据调查2011显示,我国水 系底泥重金属普遍较环境背景更 为富集, 为富集,底泥重金属含量超环境 背景值是全国性的普遍现象。 背景值是全国性的普遍现象。 80%底泥重金属超过环境背景值 底泥重金属超过环境背景值, 80%底泥重金属超过环境背景值, 底泥重金属超背景最普遍的元素 是总铅。参评重金属“超背景率” 是总铅。参评重金属“超背景率” 顺序为:总铅(46.4%)> %)>总镉 顺序为:总铅(46.4%)>总镉 43.4%)>总汞(40.8%)> %)>总汞 (43.4%)>总汞(40.8%)> 总锌(33.8%)>总铜(21.6%) %)>总铜 总锌(33.8%)>总铜(21.6%) 总铬(11.9%)>总砷( %)>总砷 >总铬(11.9%)>总砷(9.6 %)。
106.2 1368 1080 24.3 835.2 10080 24.48
34.02 267.3 22.23 0.099 26.64 52.02 0.1728
0.16 7.11 10.05 5.92 3.88 28.9 11.6
通过对湘江衡阳段底泥重金属的监测、分析评价, 通过对湘江衡阳段底泥重金属的监测、分析评价,表明该 河段的重金属富集量非常惊人。底泥已受到重金属元素Cu Zn、 Cu、 河段的重金属富集量非常惊人。底泥已受到重金属元素Cu、Zn、 As、Hg、Cd、Cr、 不同程度的污染,6 ,6种重金属元素已达到 As、Hg、Cd、Cr、Pb 不同程度的污染,6种重金属元素已达到 重度污染,说明河流底泥重金属含量与工业化、 重度污染,说明河流底泥重金属含量与工业化、城市化和农业 集约化程度有着密切关系。 集约化程度有着密切关系。

2.0< 2.0<P≤3.0
2.0< 2.0<P≤3.0
中度污染

P>3.0
P>3.0
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重度污染
4. 底泥中重金属污染的 处理方法
底泥中的重金属会对水体产生污染, 底泥中的重金属会对水体产生污染,危害河 流的底栖生物。 流的底栖生物。底泥中的重金属毒性主要取决于 重金属的形态。 重金属的形态。当前国内外对河流污染物的修复 主要有原位固定、原位处理、异位固定、 主要有原位固定、原位处理、异位固定、异位处 理等四种方法。在这些处理方法中,多采用物理 理等四种方法。在这些处理方法中,多采用物理 修复、化学修复、生物修复以及这 以及这3 修复、化学修复、生物修复以及这3种技术联合 使用。 使用。
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我国主要河流的底泥重金属污染 现状及处理方法
报告人: 报告人: 学 号:
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主要内容
1. 2. 3. 4. 前言 我国主要河流湖泊的底泥重金属污染现状 底泥中重金属污染的评价方法 底泥中重金属污染的处理方法
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1.前言 1.前言
1.1底泥(Sediment) 1.1底泥(Sediment) 底泥
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2.2
鄱阳湖底泥重金属污染现状
鄱阳湖是我过最大的淡水湖, 鄱阳湖是我过最大的淡水湖,湖周边有我国著 是我过最大的淡水湖 名的大型铜业基地德兴铜矿和永平铜矿, 名的大型铜业基地德兴铜矿和永平铜矿,在河湖交 接处,重金属含量较高,且已经影响到水生环境。 接处,重金属含量较高,且已经影响到水生环境。 有研究表明,Cu、Pb已达到中强污染 已达到中强污染。 有研究表明,Cu、Pb已达到中强污染。从总体的污 染程度分析,各污染物的污染程度大小顺序依次为: 染程度分析,各污染物的污染程度大小顺序依次为: Cu>Pb>Zn>Cd。 Cu>Pb>Zn>Cd。污染物对鄱阳湖生态风险构成危害 的影响程度排列次序为:Cd>Zn>Pb>Cu, 的影响程度排列次序为:Cd>Zn>Pb>Cu,且枯水期 普遍大于丰水期。 普遍大于丰水期。
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样品( 超标率( 检测项目 样品(个) 背景值标准 超标率(%) 最大值
最小值
平均值 LOGO
平均值
Cr Zn As Hg Cu Pb Cd
18 18 18 18 18 18 18
60 80 15 0.25 30 25 0.5
72.2 100 100 66.7 88.9 100 66.7
化学修复是利用化学制剂与污染底泥发生氧化、还原、 化学修复是利用化学制剂与污染底泥发生氧化、还原、 沉淀、聚合等反应, 沉淀、聚合等反应,使重金属从底泥中分离或转化成无毒 的化学形态。主要有氧化还原、湿式氧化、 的化学形态。主要有氧化还原、湿式氧化、化学浸提等方 常常与物理修复结合在一起应用。 法,常常与物理修复结合在一起应用。化学修复方法存在花 费大量化学药剂, 费大量化学药剂,运作困难以及一些固化药剂可能对水生 生物产生毒害作用等缺点。 生物产生毒害作用等缺点。 利用化学药剂浸提, 利用化学药剂浸提,能在一定程度上减少底泥中重金属 的含量,常用的萃取剂有EDTA 乙二胺四乙酸) PDA( EDTA( 的含量,常用的萃取剂有EDTA(乙二胺四乙酸)和PDA(嘧 一乙酰乙酸) 通过研究,认为采用调整pH或 调整pH 啶-2,6一乙酰乙酸)。通过研究,认为采用调整pH或氧化 还原电位的方法 能将底泥中的重金属固定, 的方法, 还原电位的方法,能将底泥中的重金属固定,从而有效防 止疏浚污泥中重金属的迁移。用粘土、 止疏浚污泥中重金属的迁移。用粘土、有机物等物质来吸 附重金属也可以达到固定的目的。 附重金属也可以达到固定的目的。
多因子综合污染指数 Pn
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污染等级划分标准
综合污染指数全面反应了各污染物对底泥污染的不同程 同时突出了高浓度对环境质量的影响, 度,同时突出了高浓度对环境质量的影响,因此用综合污染 指数判定底泥污染的现状较为客观,污染指数分级见下表。 指数判定底泥污染的现状较为客观,污染指数分级见下表。
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