土壤修复和水生态修复

充到亚表层，促进土壤和地下水中的污染物的生物降解。
生物冲淋法大多在各种石油烃类污染的治理中使用，改 进后也能用于处理氯代脂肪烃溶剂，如加入甲烷和氧促 进甲烷营养菌降解三氯乙烯和少量的氯乙烯。 氧可以用空气或纯氧经喷射供给，也可以加入过氧
化氢，也可以供应硝酸盐、硫酸盐、三价铁盐等作为电
子受体。
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土地耕作
中的过氧化酶可以促进这些物质的代谢; 在黑麦与大豆轮作的地块上 THP消失量显著高于无植被的地块；植物还能降解杀虫剂和除草剂，桑 科植物及蔷薇科植物的根系分泌物能促进PCB降解菌的生长。柳树、鹅 掌揪、落羽松、掸木及栋属植物都能有效地降解除草剂灭草松。
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生物冲淋法
生物冲淋法（bioflooding）将含氧和营养物的水补
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生物强化法
生物强化法是指在生物处理体系中投加具有特定功能的微
生物来改善原有处理体系的处理效果，如对难降解有机物的去
除等。投加的微生物可以来源于原来的处理体系，经过驯化、 富集、筛选、培养达到一定数量后投加，也可以是原来不存在
的外源微生物。在生物强化技术的实际应用中这两种方法都有
采用，这取决于原有处理体系中的微生物组成及所处的环境。
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宁波市江东等五个蔬菜基地 土壤的重金属含量（mg/kg)
元素 含量范围 平均值
土壤背景值
铜
17.3-50.7
锌
59.5-194.3
铅
镉
铬
47.3-68.4
19.0-63.5 0.035-0.298
33.3 21.1
110.3 88.2
43.4 26.7
0.194 0.100
54.6 55.0
6
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
一般混合处理 Composting
生物通风
强化堆置
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4.2.2 土壤异位生物修复
异位土地耕作
Hale Waihona Puke Baidu
将污泥或污染土壤均匀撒到土地表面，然后用拖拉 机作业使之与土壤混合，必要时加入营养物，以后不必 每年都加。但是耕翻需要根据土壤的通气情况反复进行。
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土壤堆积（soil piles/biopiles）
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土壤组成对污染物毒性的影响
一般认为，土壤中某污染物的水溶态或交换态有效浓 度越大，其对生物的毒性较大，而专性吸附态、氧化物态 或矿物固定态含量越高，则其毒性越小。
土壤组成
• 粘粒矿物
降低、消除土壤污染物的主要机制
吸附作用 静电吸附和络合(螯合)作用 （对有机污染物的）降解、转化作用
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• 有机质
将含污染物的土壤挖掘处理，堆放在不透水的衬层上。 在堆放的土壤中设臵通气管道，通入空气或O2或抽真空以 促进污染物的好氧降解。含有营养物质的液体施用于土壤 表面，以促进微生物活性，渗滤液被收集并循环于堆积土
壤中。
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堆肥法
堆肥法（composting）是处理固体废弃物的传统技术，
被用于受石油、洗涤剂、多氯烃、农药等污染土壤的修复 处理，取得了很好的处理效果。堆肥过程中，将受污染土 壤与水（达到至少35%含水量）、营养物、泥炭、稻草和 动物肥料混合后，使用机械或压气系统充氧，同时加石灰
蔬菜重金属污染面积占调 查数的%
轻污染 中污染 重污染
铜
锌
铅 重金属
镉
铬
宁波市部分蔬菜基地蔬菜重金属污染情况调查
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温州市城郊兴通桥等六个蔬菜基地 土壤的重金属含量（mg/kg)
元素 铜 锌 215.31552.4 575.6 91.1 200 铅
55.9-411.6
镉 1.08-15.6 4.1 0.14 0． 3
含量范围 29.5-64.1 平均值
土壤背景值 土壤环境质 量标准（II 级）
41.5 22.4 50
143.6 38.8 250
8
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
蔬菜重金属含量(mg/kg)
铅 镉
0.2 0.05 莴苣 小青菜 大白菜 甘蓝 葫芦 标准
蔬菜品种(春季)


不可逆转性：土壤重金属污染基本上是一个不可逆转的过程， 许多有机化学物质的污染也需要较长的时间才能降解。
治理难度大：土壤中的难降解污染物很难靠稀释作用和自净 作用来消除。土壤污染一旦发生，仅仅依靠切断污染源的方 法则往往很难恢复。治理污染土壤通常成本较高、治理周期 较长。
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土壤污染的防治原则
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植物修复有机污染物的方式主要以植物固定、植物降解为主。
紫花苜蓿、黑麦草、小蓝茎草已成功地用于土壤中PAHs的修复，在6
个月内可以将PAHs总量降低57%；银合欢可以吸收和代谢二溴甲烷、 三氯乙烯；转基因胡萝卜根须中聚集的苯酚浓度可达1000mmol/L，氯酚
50mmol/L，在120h内可降解90% 以上的苯酚类化合物，研究表明根须
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1. 理化措施 客土深翻、施用石灰及其它化学试剂等。
重金属污染的土壤，通过施加改变重金属污染物在土 壤中的迁移转化方向，常用的有石灰、磷酸盐、硅酸盐等。 施用石灰提高土壤pH，使Cd，Cu，Hg形成氢氧化物沉 淀。
有机物（包括石油、农药、PAHs等）污染的土壤， 采用化学治理方法如化学清洗法、光化学降解法和化学 栅防治法等。 理化治理方法的费用高，化学法对环境造成二次污染 的风险性高。
第四章 土壤和地下水生物修复技术
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4.1 土壤污染
土壤污染的概念
土壤污染是指进入土壤中的有害、有毒物质超出土壤的自 净能力，导致土壤的物理、化学和生物学性质发生改变，降低 农作物的产量和质量，并危害人体健康的现象。
土壤污染直接的影响是土地生产力的下降；通过土壤 -植 物 - 动物 - 人体食物链的污染，危害人体健康、威胁人类生存； 土壤污染还危害其他环境要素如水体，大气等。
等植物分解有机物的技术。修复过程可能包括植物对污染
物质的吸收及植物根部及根部附件土壤中微生物对污染物
的分解。
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利用植物及其根际微生物共存体系净化土壤中有机污染 物。大部分植物根上都有菌根菌生长，菌根菌和植物共生具
有独特的代谢途径，可代谢自生菌不能降解的有机物。
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植物修复的特点
可同时去除有机污染物和重金属、放射性核素，适用于 大面积、低污染的位点。其费用与其他生物处理技术相比较 低。但通常速率较低，需要时间较长。且对于吸附力较强或 已经老化或处于螯合状态的有机物不宜用此技术。
温州市部分蔬菜基地蔬菜重金属污染情况调查
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杭州市城郊转塘等十一个蔬菜基地 土壤的重金属含量（mg/kg)
元素 含量范围 平均值
土壤背景值 土壤环境质 量标准（II 级）
铜 18.5-55.2 33.8 18.52 50
锌 56.3-177.0 107.8 76.91 200
铅 18.9-52.3 33.8 16.83 250
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2. 农艺措施
改变耕作制度（轮作、灌溉等），改变土壤环境， 可消除某些污染物或减小污染物的活性； 合理施肥，降低土壤污染物活性； 严重污染的土壤，改种其他抗性、耐性、低积累型 作物。
农艺措施的费用低，但治理效果有限。
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利用生物转化或降解的方法来去除或消除有毒有害污染 物，是改善环境质量最有效的方法。利用生物的吸收、富集、 代谢等作用将污染物转化或降解为无害物质甚至有用物质， 从而去除或消除环境污染的一种生物技术。也被称为生物清 除、生物恢复。 包括微生物、植物修复及微生物-植物联合修复。 生物修复技术具有成本低、无继发污染、操作简便， 环境影响小, 维持自然生态，并能够提高土壤肥力，利于 可持续发展等优越性。
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据报道
中国重金属污染耕地总计：2000万公顷 中国有机物污染农田总计：6000万公顷
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全国土壤污染状况调查
《国民经济和社会发展第十一个五年计划纲要》决定从 2006年起“开展全国土壤污染现状调查，综合治理土壤污染”。 2006年7月18日，国家环保总局组织召开全国土壤污染状况 调查视频会议，全国土壤污染状况调查7月18日在北京启动。 全国土壤现状调查及污染防治项目由环保总局和国土资源 部共同承担，包括八个专题，总经费预算约为10亿元，将在除 台湾省和港澳地区以外的各省、自治区、直辖市所辖全部陆地 国土展开，计划在三年半左右的时间完成。
以通过地表水体获得。饱和带的地下水以泉、溪流、湖泊、湿地和植物蒸
发蒸腾等形式进行排泄。这样，地下水从补给区到排泄区的三维流动水体 就组成了地下水流动系统（图1）。地下水流动系统的面积从几平方米到上 万平方米不等，地下水径流通道从几米到几百米不等。地下水流动系统的 补给区和排泄区之间具有一定的水力联系。
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土壤污染的原因 • 土壤自净作用：指进入土壤的污染物，在土壤矿物 质、有机质和土壤微生物的作用下，经过一系列的物 理、化学及生物化学反应过程，降低其浓度或改变其 形态，从而消除或降低污染物毒性的现象。 土壤发生污染是由于进入土壤的污染物净积累。 人类活动向土壤施加有害物质，是加速土壤污 染，引起土壤环境质量恶化加剧的主要原因。 导致土壤污染人类活动：工农业生产、生活废弃 物排放，如开矿、冶炼、化工生产、施肥等等。
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4.2 土壤的生物修复
4.2.1 土壤原位生物修复
土地耕作法
土地耕作法（land farming）就是对污染土壤进行耕犁处
理。在处理过程中施加肥料，进行灌溉，施加石灰，从而尽可 能为微生物代谢污染物提供一个良好环境，使其有充足的营养、 水分和适宜的pH 值，保证生物降解在土壤的各个层面上都能 发生。
物反应器（soil slurry bioreactor）和预制床反应器 （prepared bed reactor）。对污染土壤的修复而言，土壤 泥浆生物反应器能起重要作用。
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4.3 地下水污染的生物修复
4.3.1 地下水流动系统概述 在天然条件下，地下水在三维空间内从补给区向排泄区流动，地下水 由大气降水获得补给，通过非饱和带渗入地下饱和带；地下水的补给也可
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4.3.2 地下水污染的生物修复技术
• 土壤生物
土壤性质对污染物毒性的影响
1、通过影响土壤组分和污染物的电荷特性， 沉淀溶解、吸附解吸和络合解络平衡来 改变污染物的毒性； 2、通过土壤微生物的活性来改变污染物的 毒性。 土壤氧化还原状况主要影响沉淀、溶 解、变价元素。
•土壤酸碱性
•土壤氧化还原性质
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土壤污染的特点

隐蔽性和滞后性：土壤污染从产生污染到出现问题通常会滞 后较长的时间。日本的“骨痛病” 累积性：污染物在土壤中不断积累，同时也使土壤污染具有 很强的地域性。
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我国无公害蔬菜卫生指标(重金属)
最高残留限量 （mg/kg ） 0．01 0． 5 0． 2 0．05
重金属 汞 砷 铅 镉
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土壤污染的危害
• • • • 造成减产、导致严重的直接经济损失 导致食物品质下降 通过食物链危害人体健康 导致其他环境（大气、地表水、地下水污染， 生态系统退化等）问题
以调节pH。经过一段时间的发酵处理，大部分污染物被
降解，标志着堆肥完成。经处理消除污染的土壤可返回原 地或用于农业生产。堆肥法包括风道式堆肥处理、好气静
态堆肥处理和机械堆肥处理。
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生物反应器处理
生物反应器处理（bioreactor）是把污染物移到反应
器中完成微生物的代谢过程。生物反应器包括土壤泥浆生
•“预防为主，防治结合” •控制和消除土壤污染源：
实行污染总量控制，严格控制工业“三废”的排放量和 排放浓度，合理施用肥料和使用农药等。 •增加土壤容量，提高土壤净化能力
•污染土壤的治理
对已污染的土壤，采取措施防治土壤中污染物的 迁移转化，进入食物链。
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污染土壤的治理方法
污染土壤的治理可分为原位或异位物理/工程措施、 化学措施、生物措施、农业措施及改变土地利用方式。 异位物理/化学措施所需时间较短，而且更能确定处 理的一致性，但挖掘土壤常导致花费和工程量增大，因而 不适宜于大面积的土壤治理。 由于土壤污染多为复合污染，且修复难度大，应根据 污染物的来源及污染实际情况采取相应措施进行治理。 通常需要结合不同方法，开展污染土壤的综合治理。
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生物通气法（bioventing）
生物通气法（bioventing）是向土壤亚表层供给空气或 O2，促进不饱和层中污染物生物降解的技术。这项技术只 能用于不饱和层土壤。
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生物通风技术：
生物通风原位处理方式示意图
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植物修复（photoremediation）
植物修复（photoremediation）是直接或间接利用高