土壤复合污染与修复
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有害微生物与重金属 Maleficent microorganism and heavy metal
农药厂污水排放,农药使用,城市污泥农业利用 染料合成污水排放，印染废水排放，家庭装修废水等 污泥，石油生产和处理污水,有机肥生产 石油生产、应用或泄漏,农业机具清洗或泄漏 石油降解物堆积，有机肥料生产，大气沉降，城市污水 土壤处理、污水灌溉、污泥的农田处理 化工厂污水、医院污水和生活污水排放与灌溉 医用污水排放与灌溉
对象或介质 Target or medium
大豆根 Soybean root 玉米籽实 Maize seed 酸性沙土Acetic sandy soil
辣椒Hot peper 土壤蚯蚓 Earthworm
苜蓿Alfalfa 冬瓜Chinese watermelon 小白菜根系Cabbage root system
毒杀芬与BaP对由BaP Camphechlor and BaP
相互作用的类型 Interactive type 抑制(与剂量有关) Inhibition 拮抗作用 Antagonism 加和作用 Addition 拮抗作用 Antagonism 拮抗作用 Antagonism 协同作用 Synergism 拮抗作用 Antagonism 拮抗作用 Antagonism 协同作用 Synergism 协同作用 Synergism 协同作用 Synergism 加和作用 Addition 抑制作用 Inhibition 拮抗作用 Antagonism
拮抗作用 Antagonism
西维因与BaP Sevin and BaP
协同作用 Synergism
涕灭威与十二烷基苯磺酸钠(SDBS)
拮抗作用
Aldicarb sulfonate
and
sodium
dodecane
benzene Antagonism
生物学效应 Biological effect MC对偶氮类染料所致的肝癌有抑 制作用 降低由偶氮染料引起的肝癌发病率 乙醇能够加强氯仿对肝肾的毒害作 用 对DMAB引起的乳腺癌和肾坏死有 拮抗作用 DDT影响对硫磷在生物体内的积累, 两者呈拮抗作用 增强急性毒作用
内梅罗污染指数法
该方法可用于复合污染的评价，其表达 式为：
PN= { (P i( max)2+ [ mean( Pi ) ]2)1/ 2
Pi
2 (max)
为最大单项污染指数，而mean(Pi)
为所有单项污染指数的平均值。该评价方法
常常被用于区域环境调查的污染水平评价。
污染综合指数法 近年来，Chen H. M. 等再一次完善了重金属复合污染的表征 方式，提出了污染综合指数的表征方法，即污染综合指数： I = X·( 1+RPE ) + Y·DDMB / ( Z·DDSB) 相对污染当量： 土壤重金属浓度偏离背景值的程度：
早期关于土壤污染物的研究大多仅考虑单一污染物水 平的环境行为，而实际上土壤中的污染多具伴生性和综合 性。为准确评价环境质量、实施公正环境执法以及有效控 制环境污染，复合污染研究逐渐成为环境科学发展的重要 方向之一。
1. Bliss(1939)在“毒物联合使用时的毒性(Toxicity of poisons applied jointly)”一文中最早提到“拮抗作用、独立作用、加和 作用和协同作用”这些术语。为日后复合污染概念的明确提出 奠定了理论基础。
石油烃与重金属 Petroleum hydrocarbon and heavy metal
多环芳烃与重金属 PAH and heavy metal
有机螯合剂与重金属 Organic chelate and heavy metal
有机洗涤剂与重金属 Organic abluent and heavy metal
水稻Rice 大豆籽实Seed of soybean
土壤Soil 土壤溶液Soil solution
大豆Soybean 土壤原生动物Protozoa 土壤菌根Soil vaccine
苜蓿Alfalfa
土壤-植物系统中常见的重金属-有机污染物复合污染类型
重金属-有机污染物复合的类型
产生的途径或源
Combined type contaminants
6. 在周启星(1989~1992)研究工作的基础上，何勇田和熊先哲对 复合污染的概念进行了论述，指出复合污染是指两种或两种以上 不同性质的污染物或几种来源不同的污染物在同一环境中同时存 在所形成的环境污染现象。
7. 1995年，周启星对复合污染这一概念进行了扩展， 对复合污染的基本内涵进行了补充和完善。他认为：复合 污染在概念上，并不等同于“污染物+污染物”，复合污 染应该同时具有以下3个基本条件：
5. 1989年以来，周启星从重金属Cd-Zn和Cd-As复合污染的研究 着手，在我国系统地开展了土壤-植物系统复合污染的研究，对复 合污染的特点、指标体系、生态学效应及有关研究方法进行了探 讨，同时对复合污染的概念和类型进行了较为系统的分类并给出 了较为准确的定义。随后，人们对复合污染开始了有针对性的研 究。
1) 一种以上的化学污染物同时或先后进入同一环境介 质或生态系统同一分室；
2) 化学污染物之间、化学污染物与生物体之间发生交 互作用；
3) 经历化学的和物理化学的过程、生理生化过程、生 物体发生中毒过程或解毒适应过程等3个阶段。
1.2 复合污染的作用方式、机理及影响污染物交互作用的因子 复合污染的作用方式：
2. 20世纪中叶，Trocome(1950)曾报道了重金属之间相互作用 对植物营养吸收影响的研究，在这之后一直到80年代，有关研 究逐渐开展。
3. 1982年，任继凯最早使用了“复合污染”一词。 4. 1985年，Macnical在污染生态效应的研究中，使用了“联 合毒性效应”(Joint toxic effect)和“复合毒性效应”(Combined toxic effect)的概念和术语。
协同作用Synergism 加和作用Addition
重金属组合 Heavy metal combination
Zn/As Zn/Cd Zn/Cd Cu/Cd Hg/Cd Ag/Hg Pb/Cd Pb/Zn Cu/Pb/Zn Cd/Zn Cd/Pb/Cu/Zn/As Cu/Zn As/Pb V/As/Mo/Se/Zn Cu/Cd Cd/As
图1 两共存元素复合毒性效应形式示意图 1.协同作用； 2.加合作用log[A*B]； 3.加合作用log[A+B]； 4.独立作用； 5.拮抗作用。
图中[A]c、[B]c分别为A、B两元素毒性临界值；各曲线与log[A] 、log[B]轴所包围面积为A、B共存时的作物正常产量区。
复合污染的作用机理：
（2）污染物因子：污染物因子包括污染物种类、污 染物化学结构与性质、处理方式、污染物浓度、污染 物之间浓度比等。
（3）环境因子：环境因子主要包括温度、湿度、光 照、pH、有机物含量、土壤条件（包括pH，CEC， Eh等）。
§2. 土壤复合污染的类型及效应
2.1 复合污染的分类
Baidu Nhomakorabea污染物来源
同源复合污染 异源复合污染
ZE= CZn+ 2C Cu+8 CNi ( 其中C 为浓度) 该方法具有明显的局限性，首先它认为重金属之间的交 互作用是一种协同效应，而实际情况明显不是这样；另 外，它仅考虑了Zn、Cu和Ni 3种元素，缺少其他数据。
离子冲量
Romero 等采用离子冲量来与植物吸收之间进行相关分析，得 到较好结果。其表达式为：
of
heavy
metals
and
organic
Producing approach or source
有机农药与重金属 Organic pesticide and heavy metal
有机染料与重金属 Organic dye and heavy metal
苯、酚类物质与重金属 Benzene, hydroxybenzene and heavy metal
有机化学品 Organic chemicals MC(3-甲基胆蒽)与偶氮染料 3-Methylcholanthrene and azo-dye 乙硫氨酸与偶氮染料 Ethylmercapto aminoacid and azo-dye 乙醇与氯仿 Ethanol and chloroform 偶氮染料与7,12-二甲基苯蒽(DMAB) Azo-dye and 7,12-dimethyl benzanthrone DDT与对硫磷 DDT and parathion 对硫磷与利眠宁、利血平 Parathion and rimaning, reserpine 对硫磷与艾氏剂 Parathion and aldrin 乐果与阿托品 Dimetate and atropine 西维因与甲基对硫磷 Sevin and methylparathion 甲基对磷硫与敌百虫 Monuron and atrazine 灭草隆与阿特拉津 Sumithion and methylparathion 十一烷、葵烷、四烷与苯并比(BaP) Undecane, penfane, butane and BaP 十六烷与BaP Hexadecane and BaP 丁基羟基苯甲醚(BHA)与BaP Butyhydroxyl anisole and BaP
降低脑中胆碱酯酶活性
毒性减弱
对肝脏产生营养不良或坏死
使毒性增强
增强生物学毒性
促癌作用 对BaP的致癌作用有轻微的抑制效 应 对由BaP引起的胃癌有拮抗作用
引起的肺癌有降低效应
增加肺癌的发病率
SDBS 能 促 进 涕 灭 威 降 解 、 加 速 其 解毒
型土
有壤
机 化 学 品 之 间 构 成 的 复 合 污 染
大气复合污染型 水体复合污染型 土壤复合污染型 大气-土壤复合型 大气-水体复合型 土壤-水体复合型 大气-土壤-水体复合型
污染物类型
……
土壤无机-无机复合污染 重金属-有机污染物复合污染
……
…… …… ……
…… ……
有机-有机复合污染
……
……
土壤-植物系统中几种常见的重金属复合污染
相互作用的类型 Interaction type 拮抗作用Antagonism
土壤重金属浓度标准偏离背景值的程度：
上式中：Ci为重金属在土壤中浓度；Csi为重金属在土 壤标准中浓度；Cbi为重金属在土壤背景中浓度；X为超过 标准值元素个数；Y为超过背景值元素个数；Z为超过标 准值元素个数；n为每种金属离子的氧化数；N是测定元 素的数目；Z是用于评价的元素个数。当Y=0，I=0为背景 条件；当Y>0；X=0；I=0~1为未污染；当X >1，I>1时为污 染，其数值表明相对污染程度的大小。这些描述方法为
郑春荣等分析了复合污染体系中水稻产量与土壤重金属全量和 有效态、植株和糙米中重金属离子冲量之间的关系，发现以植 株与糙米中重金属离子冲量关系最好，土壤全量的离子产量相 关最差。Zhou 等发现, Cu、Cd、Pb、Zn 复合污染条件下土壤中 离子交换态含量与离子冲量之间具有很好的相关性，可以用于 土壤重金属有效态的预测。
植 物 系 统 及 其 相 关 介 质 中 几 种
典
-
2.2 土壤复合污染的表征
锌当量
20世纪70年代就提出了“锌当量 ( ZE)”的定义，它 是根据不同的污染物所产生的环境效应是不同的，而不 是仅从其总量的多少来进行判断和分析。根据其作用强 度进行加权，并将土壤中Zn、Cu和Ni的有效态含量对植 物的毒性比定为1：28，其效应可以表达为：
土壤复合污染与修复
第八章 目 录
第一节 第二节 第三节 第四节
土壤复合污染概述 土壤复合污染的类型及效应
土壤复合污染的联合修复 土壤复合污染及联合修复展望
§1. 土壤复合污染概述
1.1 土壤复合污染的内涵及概念的提出
定义：指2种或2种以上的污染物在同一个土体内产生作用。
由于污染物的不同，其产生污染的作用方式及机理也不尽相同。
（1）竞争结合位点； （2）影响酶的活性； （3）干扰正常生理过程； （4）改变细胞结构与功能； （5）螯合（络合）作用及沉淀作用； （6）干扰生物大分子的结构与功能。
影响复合污染物交互作用的因子：
（1）生物因子：复合污染物的生理生态效应受生物种 类、作用部位、生物营养状况以及生物年龄和性别等 因素的影响。
农药厂污水排放,农药使用,城市污泥农业利用 染料合成污水排放，印染废水排放，家庭装修废水等 污泥，石油生产和处理污水,有机肥生产 石油生产、应用或泄漏,农业机具清洗或泄漏 石油降解物堆积，有机肥料生产，大气沉降，城市污水 土壤处理、污水灌溉、污泥的农田处理 化工厂污水、医院污水和生活污水排放与灌溉 医用污水排放与灌溉
对象或介质 Target or medium
大豆根 Soybean root 玉米籽实 Maize seed 酸性沙土Acetic sandy soil
辣椒Hot peper 土壤蚯蚓 Earthworm
苜蓿Alfalfa 冬瓜Chinese watermelon 小白菜根系Cabbage root system
毒杀芬与BaP对由BaP Camphechlor and BaP
相互作用的类型 Interactive type 抑制(与剂量有关) Inhibition 拮抗作用 Antagonism 加和作用 Addition 拮抗作用 Antagonism 拮抗作用 Antagonism 协同作用 Synergism 拮抗作用 Antagonism 拮抗作用 Antagonism 协同作用 Synergism 协同作用 Synergism 协同作用 Synergism 加和作用 Addition 抑制作用 Inhibition 拮抗作用 Antagonism
拮抗作用 Antagonism
西维因与BaP Sevin and BaP
协同作用 Synergism
涕灭威与十二烷基苯磺酸钠(SDBS)
拮抗作用
Aldicarb sulfonate
and
sodium
dodecane
benzene Antagonism
生物学效应 Biological effect MC对偶氮类染料所致的肝癌有抑 制作用 降低由偶氮染料引起的肝癌发病率 乙醇能够加强氯仿对肝肾的毒害作 用 对DMAB引起的乳腺癌和肾坏死有 拮抗作用 DDT影响对硫磷在生物体内的积累, 两者呈拮抗作用 增强急性毒作用
内梅罗污染指数法
该方法可用于复合污染的评价，其表达 式为：
PN= { (P i( max)2+ [ mean( Pi ) ]2)1/ 2
Pi
2 (max)
为最大单项污染指数，而mean(Pi)
为所有单项污染指数的平均值。该评价方法
常常被用于区域环境调查的污染水平评价。
污染综合指数法 近年来，Chen H. M. 等再一次完善了重金属复合污染的表征 方式，提出了污染综合指数的表征方法，即污染综合指数： I = X·( 1+RPE ) + Y·DDMB / ( Z·DDSB) 相对污染当量： 土壤重金属浓度偏离背景值的程度：
早期关于土壤污染物的研究大多仅考虑单一污染物水 平的环境行为，而实际上土壤中的污染多具伴生性和综合 性。为准确评价环境质量、实施公正环境执法以及有效控 制环境污染，复合污染研究逐渐成为环境科学发展的重要 方向之一。
1. Bliss(1939)在“毒物联合使用时的毒性(Toxicity of poisons applied jointly)”一文中最早提到“拮抗作用、独立作用、加和 作用和协同作用”这些术语。为日后复合污染概念的明确提出 奠定了理论基础。
石油烃与重金属 Petroleum hydrocarbon and heavy metal
多环芳烃与重金属 PAH and heavy metal
有机螯合剂与重金属 Organic chelate and heavy metal
有机洗涤剂与重金属 Organic abluent and heavy metal
水稻Rice 大豆籽实Seed of soybean
土壤Soil 土壤溶液Soil solution
大豆Soybean 土壤原生动物Protozoa 土壤菌根Soil vaccine
苜蓿Alfalfa
土壤-植物系统中常见的重金属-有机污染物复合污染类型
重金属-有机污染物复合的类型
产生的途径或源
Combined type contaminants
6. 在周启星(1989~1992)研究工作的基础上，何勇田和熊先哲对 复合污染的概念进行了论述，指出复合污染是指两种或两种以上 不同性质的污染物或几种来源不同的污染物在同一环境中同时存 在所形成的环境污染现象。
7. 1995年，周启星对复合污染这一概念进行了扩展， 对复合污染的基本内涵进行了补充和完善。他认为：复合 污染在概念上，并不等同于“污染物+污染物”，复合污 染应该同时具有以下3个基本条件：
5. 1989年以来，周启星从重金属Cd-Zn和Cd-As复合污染的研究 着手，在我国系统地开展了土壤-植物系统复合污染的研究，对复 合污染的特点、指标体系、生态学效应及有关研究方法进行了探 讨，同时对复合污染的概念和类型进行了较为系统的分类并给出 了较为准确的定义。随后，人们对复合污染开始了有针对性的研 究。
1) 一种以上的化学污染物同时或先后进入同一环境介 质或生态系统同一分室；
2) 化学污染物之间、化学污染物与生物体之间发生交 互作用；
3) 经历化学的和物理化学的过程、生理生化过程、生 物体发生中毒过程或解毒适应过程等3个阶段。
1.2 复合污染的作用方式、机理及影响污染物交互作用的因子 复合污染的作用方式：
2. 20世纪中叶，Trocome(1950)曾报道了重金属之间相互作用 对植物营养吸收影响的研究，在这之后一直到80年代，有关研 究逐渐开展。
3. 1982年，任继凯最早使用了“复合污染”一词。 4. 1985年，Macnical在污染生态效应的研究中，使用了“联 合毒性效应”(Joint toxic effect)和“复合毒性效应”(Combined toxic effect)的概念和术语。
协同作用Synergism 加和作用Addition
重金属组合 Heavy metal combination
Zn/As Zn/Cd Zn/Cd Cu/Cd Hg/Cd Ag/Hg Pb/Cd Pb/Zn Cu/Pb/Zn Cd/Zn Cd/Pb/Cu/Zn/As Cu/Zn As/Pb V/As/Mo/Se/Zn Cu/Cd Cd/As
图1 两共存元素复合毒性效应形式示意图 1.协同作用； 2.加合作用log[A*B]； 3.加合作用log[A+B]； 4.独立作用； 5.拮抗作用。
图中[A]c、[B]c分别为A、B两元素毒性临界值；各曲线与log[A] 、log[B]轴所包围面积为A、B共存时的作物正常产量区。
复合污染的作用机理：
（2）污染物因子：污染物因子包括污染物种类、污 染物化学结构与性质、处理方式、污染物浓度、污染 物之间浓度比等。
（3）环境因子：环境因子主要包括温度、湿度、光 照、pH、有机物含量、土壤条件（包括pH，CEC， Eh等）。
§2. 土壤复合污染的类型及效应
2.1 复合污染的分类
Baidu Nhomakorabea污染物来源
同源复合污染 异源复合污染
ZE= CZn+ 2C Cu+8 CNi ( 其中C 为浓度) 该方法具有明显的局限性，首先它认为重金属之间的交 互作用是一种协同效应，而实际情况明显不是这样；另 外，它仅考虑了Zn、Cu和Ni 3种元素，缺少其他数据。
离子冲量
Romero 等采用离子冲量来与植物吸收之间进行相关分析，得 到较好结果。其表达式为：
of
heavy
metals
and
organic
Producing approach or source
有机农药与重金属 Organic pesticide and heavy metal
有机染料与重金属 Organic dye and heavy metal
苯、酚类物质与重金属 Benzene, hydroxybenzene and heavy metal
有机化学品 Organic chemicals MC(3-甲基胆蒽)与偶氮染料 3-Methylcholanthrene and azo-dye 乙硫氨酸与偶氮染料 Ethylmercapto aminoacid and azo-dye 乙醇与氯仿 Ethanol and chloroform 偶氮染料与7,12-二甲基苯蒽(DMAB) Azo-dye and 7,12-dimethyl benzanthrone DDT与对硫磷 DDT and parathion 对硫磷与利眠宁、利血平 Parathion and rimaning, reserpine 对硫磷与艾氏剂 Parathion and aldrin 乐果与阿托品 Dimetate and atropine 西维因与甲基对硫磷 Sevin and methylparathion 甲基对磷硫与敌百虫 Monuron and atrazine 灭草隆与阿特拉津 Sumithion and methylparathion 十一烷、葵烷、四烷与苯并比(BaP) Undecane, penfane, butane and BaP 十六烷与BaP Hexadecane and BaP 丁基羟基苯甲醚(BHA)与BaP Butyhydroxyl anisole and BaP
降低脑中胆碱酯酶活性
毒性减弱
对肝脏产生营养不良或坏死
使毒性增强
增强生物学毒性
促癌作用 对BaP的致癌作用有轻微的抑制效 应 对由BaP引起的胃癌有拮抗作用
引起的肺癌有降低效应
增加肺癌的发病率
SDBS 能 促 进 涕 灭 威 降 解 、 加 速 其 解毒
型土
有壤
机 化 学 品 之 间 构 成 的 复 合 污 染
大气复合污染型 水体复合污染型 土壤复合污染型 大气-土壤复合型 大气-水体复合型 土壤-水体复合型 大气-土壤-水体复合型
污染物类型
……
土壤无机-无机复合污染 重金属-有机污染物复合污染
……
…… …… ……
…… ……
有机-有机复合污染
……
……
土壤-植物系统中几种常见的重金属复合污染
相互作用的类型 Interaction type 拮抗作用Antagonism
土壤重金属浓度标准偏离背景值的程度：
上式中：Ci为重金属在土壤中浓度；Csi为重金属在土 壤标准中浓度；Cbi为重金属在土壤背景中浓度；X为超过 标准值元素个数；Y为超过背景值元素个数；Z为超过标 准值元素个数；n为每种金属离子的氧化数；N是测定元 素的数目；Z是用于评价的元素个数。当Y=0，I=0为背景 条件；当Y>0；X=0；I=0~1为未污染；当X >1，I>1时为污 染，其数值表明相对污染程度的大小。这些描述方法为
郑春荣等分析了复合污染体系中水稻产量与土壤重金属全量和 有效态、植株和糙米中重金属离子冲量之间的关系，发现以植 株与糙米中重金属离子冲量关系最好，土壤全量的离子产量相 关最差。Zhou 等发现, Cu、Cd、Pb、Zn 复合污染条件下土壤中 离子交换态含量与离子冲量之间具有很好的相关性，可以用于 土壤重金属有效态的预测。
植 物 系 统 及 其 相 关 介 质 中 几 种
典
-
2.2 土壤复合污染的表征
锌当量
20世纪70年代就提出了“锌当量 ( ZE)”的定义，它 是根据不同的污染物所产生的环境效应是不同的，而不 是仅从其总量的多少来进行判断和分析。根据其作用强 度进行加权，并将土壤中Zn、Cu和Ni的有效态含量对植 物的毒性比定为1：28，其效应可以表达为：
土壤复合污染与修复
第八章 目 录
第一节 第二节 第三节 第四节
土壤复合污染概述 土壤复合污染的类型及效应
土壤复合污染的联合修复 土壤复合污染及联合修复展望
§1. 土壤复合污染概述
1.1 土壤复合污染的内涵及概念的提出
定义：指2种或2种以上的污染物在同一个土体内产生作用。
由于污染物的不同，其产生污染的作用方式及机理也不尽相同。
（1）竞争结合位点； （2）影响酶的活性； （3）干扰正常生理过程； （4）改变细胞结构与功能； （5）螯合（络合）作用及沉淀作用； （6）干扰生物大分子的结构与功能。
影响复合污染物交互作用的因子：
（1）生物因子：复合污染物的生理生态效应受生物种 类、作用部位、生物营养状况以及生物年龄和性别等 因素的影响。