土壤污染与修复

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3.2 实验设计与实施
3.2.1 设计的基础 （1）如何完成、量化和记录可处理性研究； （2）确定使用标准方案还是专门方案； （3）确定开展室内研究还是进行室外模拟； （4）确定实验方案和数据分析的质量控制水平； （5）确定使用的分析方法。
1 土壤中污染物的来源与危害
1.1 土壤污染的定义 1.2 土壤污染的特点 1.3 土壤中污染物的来源 1.4 土壤污染的类型 1.5 土壤污染的危害
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1.1 土壤污染的定义
（1）有机物污染: 石油、有机农药等； （2）无机物污染：重金属污染等；
（3）生物污染：细菌、真菌等；
（4）放射性污染：放射性核素等。
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1.5 土壤污染的危害
（1）影响人体和生物健康: 土壤可以通过食物 链影响人体健康；
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3.2 实验设计与实施
在明确研究目的之前，需要促使可处理性研究开展 的外部因素。这些因素包括： （1）管理部门的目的； （2）客户的要求； （3）污染物的危害程度； （4）污染地点的敏感性； （5）污染地点的政治敏感性； （6）时间计划的灵活程度； （7）项目预算的灵活程度。
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1.3 土壤中污染物的来源
土壤污染源可分为天然污染源和人为污染源。 后者是土壤污染研究和污染土壤修复的主要对 象，而在这些污染源中，化学物质对土壤的污 染是人们最为关注的。
（2）影响农产品的产量和质量：植物可从污染 土壤中吸收污染物，从而引起代谢失调，生长 发育受阻或导致遗传变异。
（3）影响生态系统安全：通过生态系统的能量 流动和物质循环影响整个生态系统。
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2 污染土壤修复现场的调查与评价
开展生物修复之前需要对修复现场进行调查评价， 确定生物修复的适应性。主要指标包括：污染物的 性质；污染物的浓度和分布；现场的微生物活性； 现场的水力条件；现场的氧化还原电位；土壤和水 的特性；养分的有效性等。现场评估必须回答这些 问题，获得足够的数据，便于工程设计。
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2.1 现场调查
（1）污染物的性质； （2）污染物的浓度与分布； （3）地下水的水文概况； （4）地质概况。 了解现场特性的目的一是收集使土壤修复过 程最优化的信息，二是收集控制环境条件使之 维持最佳条件的信息。因此，第一阶段是收集 有关修复原理的数据，第二阶段是收集有关工 程设计和过程控制等数据。
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（3）后果的严重性:由于土壤污染的隐蔽性或 潜伏性、以及它的不可逆性或长期性，因而往 往通过食物链危害动物和人体的健康。研究表 明，土壤和粮食的污染与一些地区居民肝肿大 之间有着明显的剂量—反应关系，污灌引起的 污染越严重，人群的肝肿大串越高。
septic t ank leakage
Municipal landf ill Accidental fuel spill
Lat eral intrusion of saline wat er
Brine leakage from ruptured w ell casing
Conf ining Unit
Conf ining Unit Abandoned oil well Deep Aquif er
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1.4 土壤污染的类型
土壤污染的类型目前并无严格的划分，如从污 染物的属性来考虑，一般可分为有机物污染、 无机物污染、生物污染和放射性物质的污染。
元的工程建设费用。
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准备调查 现场调查 详细调查 分析评价 方法选定 施工管理
计划完成
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3.1 可处理性研究的目标
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3.2 实验设计与实施
（7）修复项目的预期时间; （8）不同条件下污染物的降解速率； （9）处理可达到的水平； （10）土水系统可能发生的反应和阻塞； （11）由于混合、表面活性剂和中间产物的积累而 造成的毒性变化； （12）污染物的挥发程度; （13）不同优化措施下的费用-效益; （14）控制过程的监测频率； （15）运行限制条件。
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2.3 原位修复评价
（1）了解污染物的类型和所在位置； （2）了解亚表层的地质和水文条件； （3）污染区的水文隔离； （4）最低传质可能的位置； （5）设计亚表层注入或抽取的系统； （6）预测化学品注入后的土壤化学反应； （7）建立过程控制的亚表层监测系统。
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3.2 实验设计与实施
3.2.2 方案制定与实施 可处理性研究分为三个阶段，第一个阶段是修复方法的筛 选；第二个阶段是修复方法的挑选；第三个阶段是修复方 法调查和可行性研究计划进行（中试）。一个可处理研究 计划可以看作是一套分别进行的单项组合，这些项目是： （1）土著微生物对靶标污染物的降解转化能力； （2）接种微生物的强化降解能力； （3）环境参数的最佳适宜范围； （4）添加基质和电子受体的需求效果； （5）添加基质的充足和缺乏的循环过程； （6）是否需要补充电子供体;
“绝对性”定义:由人类的活动向土壤添加有害化 合物，此时土壤即受到了污染。这个定义的关键是 存在有可鉴别的人为添加污染物。 “相对性”定义：以特定的参照数据来加以判断， 如以背景值加两倍标准差为临界值，若超过这一数 值，即认为该土壤为某元素所污染。
“综合性”定义：不但要看含量的增加，还要看后 果，即加入土壤的物质给生态系统造成了危害。
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2.4 过程控制评价
（1）流体的流向； （2）流速； （3）污染物迁移时间； （4）养分迁移； （5）评价含水层导水率变化； （6）确定运行中注入或回收速率。
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污染物进入土壤的途径按照所划分的土壤污染 源可分为污水灌溉、固体废物的利用、农药和 化肥、大气沉降物等。
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1.3 土壤中污染物的来源
大气沉降(土壤酸化、多环芳烃和二恶英等) 污水排灌（重金属、多环芳烃等） 化肥农药施用（硝酸盐、PCB、DDT等） 固体废物堆放处臵（各种污染物） 工业生产(石油、多环芳烃和重金属污染等) 交通运输（汽油中添加的防爆剂四乙基铅随废气排出污染土 壤 ） 全球物质循环
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1.1 污染土壤的定义
三种定义的出发点虽然不同，但有一点是共 同的，即认为土壤中某种成分的含量明显高 于原有含量时即构成了污染。所以，土壤污 染就是指人为因素有意或无意地将对人类或 其他生命体有害的物质施加到土壤中，使其 某种成分的含量明显高于原有含量、并引起 土壤环境质量恶化的现象。
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1.2 土壤污染的特点
（2）不可逆性和长期性: 土壤一旦遭到污染后极难恢 复，重金属元素对土壤的污染是一个不可逆过程，而 许多有机化学物质的污染也需要一个比较长的降解时 间，例如1966年冬至1977年春，沈阳—抚顺污水灌区 发生的石油、酚类以及后来张土灌区的镉污染，造成 大面积的土壤毒化、水稻矮化、稻米异味，含镉量超 过食品卫生标准。经过十余年的艰苦努力，包括施用 改良剂、深翻、清灌、客土、选择品种等各种措施， 才逐步恢复其部分生产力，付出了大量的劳力和代价。
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1.2 土壤污染的特点
（1）隐蔽性或潜伏性:水体和大气的污染比较直观， 严重时通过人的感官即能发现;而土壤污染则往往 要通过农作物包括粮食、蔬菜、水果或牧草以及摄 食的人或动物的健康状况才能反映出来，从遭受污 染到产生恶果有一个相当长的逐步积累过程，具有 隐蔽性或潜伏性。日本的第二公害病——痛痛病60 年代发生于富山县神通川流域，直至70年代才基本 证实是镉污染土壤所生产的“镉米”所致。
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Municipal wat er w ell
pond
Leaking pet roleum tank Ocean Infiltrat ion of pesticides and fert ilizers from farmlands W ater t able Fresh wat er Saline W ater Leakage f rom hazardous waste site Cont aminat ed shallow well
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2.2 生物过程评价
（1）微生物可利用的碳源和能源； （2）可利用的受体和氧化还原条件； （3）现有的微生物活性和可能的毒性； （4）营养物的有效性； （5）现场环境条件。
回 顾
1、水环境污染现状
2、水体修复的概念和原则
3、水体修复的分类
4、水体修复技术
5、水体修复中若干常见问题的探讨
下篇：生物修复与生态工程
三 、 土 壤 污 染 与 修 复
1 土壤中污染物的来源与危害 2 污染土壤修复的现场调查与评价 3 污染土壤修复的可处理性研究 4 污染土壤典型修复技术及原理
3 污染土壤修复的可处理性研究
所谓污染土壤修复的可处理性研究，是指在实际工程建设之 前，进行的小试和中试实验研究，通过可处理性研究为土壤 修复工程设计提出标准、费用和运行方案等。目的是节省修 复项目建设工程的投资，一个造价千万美元的土壤修复工程 一般可处理性研究费用为5－20万美元，可以节省100万美
（1）评价整个过程的可行性； （2）确定修复可以达到的浓度； （3）确定处理过程的设计标准； （4）估算处理过程的设备和运行费用； （5）决定控制参数和最优化实施的限制条件； （6）评价物料供应处理技术与设备； （7）证实现场运行情况和污染物的最终归趋； （8）评价处理过程中存在的问题； （9）提供修复工程连续运行的最优化方法。