土壤污染与修复(课堂PPT)

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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;
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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
▪ 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
“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。
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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壤） ▪ 全球物质循环
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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
1
下篇：生物修复与生态工程
三 、 1 土壤中污染物的来源与危害
土 壤
2 污染土壤修复的现场调查与评价
污 3 污染土壤修复的可处理性研究
染
与 4 污染土壤典型修复技术及原理
修
复
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1 土壤中污染物的来源与危害
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） ▪ 固体废物堆放处置（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
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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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1.2 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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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。
（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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2.4 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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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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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；
（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 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 元的工程建设费用。
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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。
“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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▪ （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。
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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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。
（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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（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。
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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。
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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。