污染土壤的生物修复技术分析ppt课件.ppt

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1、环境修复7.4污染土壤生物修复污染土壤生物修复环境修复污染土壤生物修复的概念和分类污染土壤生物修复的概念和分类 污染土壤生物修复的概念污染土壤生物修复的概念v污染土壤生物修复污染土壤生物修复:生物修复技术是在生物降解的生物修复技术是在生物降解的基础上发展起来的一种新兴的清洁技术，它是传基础上发展起来的一种新兴的清洁技术，它是传统的生物处理方法的发展。是利用生物（包括动统的生物处理方法的发展。是利用生物（包括动物、植物和微生物），通过物、植物和微生物），通过人为调控人为调控，将土壤中，将土壤中有毒有害污染物吸收、分解或转化为无害物质的有毒有害污染物吸收、分解或转化为无害物质的过程。过程。环境修复

2、土壤生物修复的特点土壤生物修复的特点v污染土壤生物修复技术的特点污染土壤生物修复技术的特点:与物理、化学修复与物理、化学修复污染土壤技术相比，它具有污染土壤技术相比，它具有成本低成本低，不破坏不破坏植物植物生长所需要的生长所需要的土壤环境土壤环境，环境安全，无二次污染，环境安全，无二次污染，处理效果好，操作简单、费用低廉等特点，是一处理效果好，操作简单、费用低廉等特点，是一种新型的环境友好替代技术。种新型的环境友好替代技术。环境修复 异位微生物修复异位微生物修复2原位微生物修复原位微生物修复3植物修复植物修复4土壤修复的生态围隔阻控工程土壤修复的生态围隔阻控工程5 生物修复过程的评价生物修复过

3、程的评价1环境修复7.4.1 生物修复过程的评价生物修复过程的评价v以充分的证据来表明以充分的证据来表明微生物是减少污染物浓度的微生物是减少污染物浓度的主体主体，是生物修复的重要一环。这些评价方法可，是生物修复的重要一环。这些评价方法可为法规制定者和提供生物修复服务的商家提供一为法规制定者和提供生物修复服务的商家提供一种手段，来证明其所提出的或正在进行的原位生种手段，来证明其所提出的或正在进行的原位生物修复项目的真实性。研究者可以利用这一方法物修复项目的真实性。研究者可以利用这一方法评价现场试验的结果。评价现场试验的结果。 环境修复生物修复过程的评价方法生物修复过程的评价方法v一般地说，污染土

4、壤生物修复的评价方法应包括一般地说，污染土壤生物修复的评价方法应包括以下以下3个方面的内容：个方面的内容：v记录生物修复过程中记录生物修复过程中污染物的减少污染物的减少；v以试验结果表明现场污染环境中的以试验结果表明现场污染环境中的微生物具有微生物具有转化污染物的能力转化污染物的能力；v用一个或多个例证表明用一个或多个例证表明试验条件下被证明的生试验条件下被证明的生物降解潜力在污染场地条件下是否仍然存在物降解潜力在污染场地条件下是否仍然存在。环境修复现场生物修复的监测现场生物修复的监测 v在试验条件下被证明的生物降解潜力是否在场地在试验条件下被证明的生物降解潜力是否在场地条件下仍然存在比较困难

5、，因为试验条件往往比条件下仍然存在比较困难，因为试验条件往往比现场条件优越。现场条件优越。v有有两种技术两种技术用于现场生物修复的监测，即用于现场生物修复的监测，即样品测样品测定定和和试验运行试验运行。但。但模型法模型法更有助于对污染物归宿更有助于对污染物归宿的进一步理解。更为详细的试验方案取决于多组的进一步理解。更为详细的试验方案取决于多组因素，如污染物、场地地质特征以及评价要求因素，如污染物、场地地质特征以及评价要求的严格水平等，因此需进一步工作。的严格水平等，因此需进一步工作。环境修复 环境修复7.4.1.1 样品测定样品测定v1、选择、选择对照点对照点进行采样分析，以此作为生物修进行采

6、样分析，以此作为生物修复技术评价的参照点。对照点选择的标准是：复技术评价的参照点。对照点选择的标准是：具有与处理点类似的水力地质条件特征；未受具有与处理点类似的水力地质条件特征；未受污染或不受生物修复系统影响的地带。污染或不受生物修复系统影响的地带。v2、以生物修复系统开始运行前样品的分析结果以生物修复系统开始运行前样品的分析结果作为对照作为对照，以此作为生物修复技术修复效果评价，以此作为生物修复技术修复效果评价的参照值。然后，将生物修复过程各个时段采集的参照值。然后，将生物修复过程各个时段采集样品的分析结果与运行前的结果作比较，来考察样品的分析结果与运行前的结果作比较，来考察系统运行的动态状

7、况。此方法系统运行的动态状况。此方法只适合于工程生物只适合于工程生物修复系统修复系统环境修复7.4.1.2 细菌总数细菌总数v细菌种群测定的第一步是细菌种群测定的第一步是采样采样。原则上，最好的样品包。原则上，最好的样品包括团体基质括团体基质(土壤和支撑地下水的岩石土壤和支撑地下水的岩石)及与之相连的孔及与之相连的孔隙水隙水 。v细菌种群测定的第二步是细菌总数分析。细菌种群测定的第二步是细菌总数分析。v a.微生物直接计数法微生物直接计数法 微生物直接计数法是一种传统技术，是通过用普通微生物直接计数法是一种传统技术，是通过用普通显微镜观察样品进行细菌计数。显微镜观察样品进行细菌计数。v b.I

8、NT活性试验法活性试验法 INT活性试验法可以通过鉴定电子迁移中的细菌活性活性试验法可以通过鉴定电子迁移中的细菌活性的方法增强直接的显微镜计数。的方法增强直接的显微镜计数。 环境修复vc.平板计数法平板计数法 平板计数法也是一种细菌计数的方法。这种方法可以平板计数法也是一种细菌计数的方法。这种方法可以定量计数定量计数组固定在固体介质组固定在固体介质(如营养基质如营养基质)上的细菌。上的细菌。 vd.MPN技术技术 MPN(most-probabale-number)技术也取决于介质技术也取决于介质中细菌的生长状况。细菌计数是以统计学方法完成的中细菌的生长状况。细菌计数是以统计学方法完成的 ve

9、.脱氧聚核苷酸探针脱氧聚核苷酸探针 采用现代生物化学和分子生物学方法，使现场样品细采用现代生物化学和分子生物学方法，使现场样品细菌菌计数与鉴定计数与鉴定更为精确。更为精确。 vf.脂肪酸分析脂肪酸分析 脂肪酸分析是另一种细菌脂肪酸分析是另一种细菌鉴定鉴定技术。这种技术利用存技术。这种技术利用存在于细胞膜中的脂肪酸特征进行细菌鉴定。在于细胞膜中的脂肪酸特征进行细菌鉴定。 环境修复7.4.1.3 原生动物数原生动物数v原生动物捕食细菌，所以原生动物数量的增加表明细菌原生动物捕食细菌，所以原生动物数量的增加表明细菌总数的增加。因此，总数的增加。因此，原生动物种群数量增长所伴随的污原生动物种群数量增长

10、所伴随的污染物量的减少染物量的减少这一结果可为生物修复提供有效佐证。这一结果可为生物修复提供有效佐证。 环境修复7.4.1.4 细菌活性率细菌活性率v细菌活性细菌活性增加通常表明生物修复正在进行，细菌增加通常表明生物修复正在进行，细菌活性是一个关键信号。对生物修复成功判定的一活性是一个关键信号。对生物修复成功判定的一个重要指标是潜在生物转化率。当个重要指标是潜在生物转化率。当潜在生物转化潜在生物转化率率足够大时，表明系统能迅速去除污染物或防止足够大时，表明系统能迅速去除污染物或防止污染物的迁移。细菌活性越大，说明潜在生物转污染物的迁移。细菌活性越大，说明潜在生物转化率越高，这一结果可为生物修复

11、的成功运行提化率越高，这一结果可为生物修复的成功运行提供证据。供证据。环境修复7.4.1.5 细菌的适应性细菌的适应性v污染点的细菌经过一段时间驯化后，能产生代谢污染点的细菌经过一段时间驯化后，能产生代谢污染物的能力，其结果是使原本在溢漏时不能够污染物的能力，其结果是使原本在溢漏时不能够转化的或转化非常低的污染物被代谢降解。这一转化的或转化非常低的污染物被代谢降解。这一特性被称为特性被称为代谢适应性代谢适应性，它为现场的污染生物修，它为现场的污染生物修复提供了可能。适应性可以导致能够代谢污染物复提供了可能。适应性可以导致能够代谢污染物的细菌总数增加，或个体细菌遗传性或生理特性的细菌总数增加，或

12、个体细菌遗传性或生理特性发生改变。发生改变。 环境修复7.4.1.6 无机碳浓度无机碳浓度v 降解有机污染物时，除了需要更多微生物外，在降解有机污染物时，除了需要更多微生物外，在降解过程中细菌会产生无机碳，通常为气态二氧降解过程中细菌会产生无机碳，通常为气态二氧化碳、溶解态二氧化碳或化碳、溶解态二氧化碳或HCO3-。因此，。因此，当样品当样品中含有丰富的水和无机碳气体时表明系统存在生中含有丰富的水和无机碳气体时表明系统存在生物降解活性物降解活性。气态二氧化碳浓度可以用气相色谱。气态二氧化碳浓度可以用气相色谱法检测，水样中的二氧化碳可进行无机碳分析。法检测，水样中的二氧化碳可进行无机碳分析。 环

13、境修复7.4.2 污染土壤的异位修复技术污染土壤的异位修复技术v异位微生物修复是将受污染的土壤、沉积物异位微生物修复是将受污染的土壤、沉积物移离移离原地原地，在异地利用特异性微生物和工程技术手段在异地利用特异性微生物和工程技术手段进行处理，最终污染物被降解，使受污染的土壤进行处理，最终污染物被降解，使受污染的土壤恢复原有的功能的过程恢复原有的功能的过程。主要的工艺类型包括。主要的工艺类型包括土土地填埋、生物农耕、预备床、堆腐和泥浆生物反地填埋、生物农耕、预备床、堆腐和泥浆生物反应器。应器。 环境修复污染土壤的异位修复技术污染土壤的异位修复技术类型类型 技术方法描述技术方法描述 适用性适用性 土

14、地土地填埋填埋将污泥施入土壤，通过施肥、灌溉、添加石灰等方式将污泥施入土壤，通过施肥、灌溉、添加石灰等方式调节土壤的营养、湿度和调节土壤的营养、湿度和pH，保持污染物在土壤上层，保持污染物在土壤上层好氧降解好氧降解 广泛用于广泛用于油料工业的油泥处理油料工业的油泥处理 土壤土壤耕作耕作 将污染土壤将污染土壤撒于地表（约撒于地表（约0.5m），），通过定期农耕的方通过定期农耕的方法改善土壤结构，供给氧气、水分和无机营养，促进法改善土壤结构，供给氧气、水分和无机营养，促进污染物降解污染物降解 适用于可降解的有机污染物，如杀虫剂适用于可降解的有机污染物，如杀虫剂/除除草剂，挥发草剂，挥发/半挥发性、

15、含卤和非卤有机污半挥发性、含卤和非卤有机污染物和多环芳烃。染物和多环芳烃。不适于不适于二噁英二噁英/呋喃和多呋喃和多氯联苯氯联苯 预备床预备床 将土壤将土壤运输到一个经过各种工程准备的预备床上进行运输到一个经过各种工程准备的预备床上进行生物处理生物处理，处理过程中通过施肥、灌溉、控制，处理过程中通过施肥、灌溉、控制pH等方等方式式保持对污染物的最佳降解状态保持对污染物的最佳降解状态，有时也加入一些微，有时也加入一些微生物和表面活性剂生物和表面活性剂 适用于挥发适用于挥发/半挥发性、含卤和非卤有机污半挥发性、含卤和非卤有机污染物、多环芳烃及爆炸性污染物。染物、多环芳烃及爆炸性污染物。堆腐堆腐 堆

16、积堆积污染土壤，通过污染土壤，通过翻耕和施加一定数量的稻草、麦翻耕和施加一定数量的稻草、麦秸、碎木片和树皮等秸、碎木片和树皮等增加土壤透气性和改善土壤结构，增加土壤透气性和改善土壤结构，促进污染物微生物分解促进污染物微生物分解 适用于挥发适用于挥发/半挥发性、非卤有机污染物和半挥发性、非卤有机污染物和多环芳烃。多环芳烃。泥浆生物泥浆生物反应器反应器 污染污染土壤和水混合成泥浆在带有机械搅拌装置的反应土壤和水混合成泥浆在带有机械搅拌装置的反应器器内通过人为调控温度、内通过人为调控温度、pH、营养物和供氧等促进专、营养物和供氧等促进专性微生物最大限度地降解污染物性微生物最大限度地降解污染物适用于杀

17、虫剂适用于杀虫剂/除草剂，挥发除草剂，挥发/半挥发性、含半挥发性、含卤和非卤有机污染物、多环芳烃、二垩英卤和非卤有机污染物、多环芳烃、二垩英/呋喃等有机污染物。呋喃等有机污染物。环境修复7.4.2.2 土地填埋土地填埋v土地填埋土地填埋:将废物作为一种泥浆，将污泥施入土壤，将废物作为一种泥浆，将污泥施入土壤，通过施肥、灌溉、添加石灰等方式调节土壤的营通过施肥、灌溉、添加石灰等方式调节土壤的营养、湿度和养、湿度和pH，保持污染物在土壤上层的好氧降，保持污染物在土壤上层的好氧降解。用于降解过程的微生物通常是解。用于降解过程的微生物通常是土著土著土壤微生土壤微生物群系。为了提高降解能力物群系。为了提

18、高降解能力, 亦可加入亦可加入特效特效微生微生物物, 以改进土壤生物修复的效率。以改进土壤生物修复的效率。环境修复7.4.2.2 土壤耕作土壤耕作土壤耕作属于好氧生物降解处理，使用土壤为微生土壤耕作属于好氧生物降解处理，使用土壤为微生物生长基质，为加速微生物的降解需要人为促进通物生长基质，为加速微生物的降解需要人为促进通风（翻耕、加蓬松剂）、加入营养液（化肥、粪风（翻耕、加蓬松剂）、加入营养液（化肥、粪肥）、调节肥）、调节pH（加入石灰、明矾、磷酸）等手段加（加入石灰、明矾、磷酸）等手段加以调控。以调控。 环境修复 可应用土壤耕作处理的污染物可应用土壤耕作处理的污染物污染物来源污染物来源 有机

19、化学污染物有机化学污染物 市政污泥、化工厂残留物、市政污泥、化工厂残留物、杂酚油污泥、食品加工厂污杂酚油污泥、食品加工厂污泥、石油化工有害废物、纺泥、石油化工有害废物、纺织厂污泥、炼油厂污泥、造织厂污泥、炼油厂污泥、造纸厂污泥等纸厂污泥等 苯、甲苯、乙苯、二甲苯；苯、甲苯、乙苯、二甲苯；汽油、柴油、石油；五氯酚；汽油、柴油、石油；五氯酚；多氯联苯；多环芳烃（蒽、多氯联苯；多环芳烃（蒽、菲、二苯并呋喃、萘、苯并菲、二苯并呋喃、萘、苯并a蒽等）；农药蒽等）；农药 环境修复7.4.2.3 预备床预备床v预备床就是将受污染的土壤预备床就是将受污染的土壤从污染地区挖掘起来从污染地区挖掘起来进行异地处理，

20、防止污染物向地下水或更广大地进行异地处理，防止污染物向地下水或更广大地域扩散。域扩散。v这种方法的技术特点是需要很大的工程，即将土这种方法的技术特点是需要很大的工程，即将土壤壤运输到一个经过各种工程准备运输到一个经过各种工程准备(包括布置衬里，包括布置衬里，设置通气管道等设置通气管道等)预备床上堆放，形成上升的斜坡，预备床上堆放，形成上升的斜坡，并在此进行生物恢复的处理并在此进行生物恢复的处理，处理过程中通过施，处理过程中通过施肥、灌溉、控制肥、灌溉、控制pH等方式保持对污染物的最佳降等方式保持对污染物的最佳降解状态，有时也加入一些微生物和表面活性剂，解状态，有时也加入一些微生物和表面活性剂，

21、处理后的土壤再运回原地处理后的土壤再运回原地环境修复处理床挖掘堆置法处理床挖掘堆置法预备床的设计应满足处理高效和避免污染物外溢的要预备床的设计应满足处理高效和避免污染物外溢的要求，通常具有求，通常具有淋滤液收集系统和外溢控制系统淋滤液收集系统和外溢控制系统，从系，从系统中渗流出来的水要收集起来，重新喷散或另外处理。统中渗流出来的水要收集起来，重新喷散或另外处理。环境修复预备床技术的优点预备床技术的优点 v可以在土壤受污染之初可以在土壤受污染之初限制污染物的扩散和迁移，限制污染物的扩散和迁移，减少污染范围减少污染范围。但用在挖土方和运输方面的费用。但用在挖土方和运输方面的费用显著高于原位处理方法

22、，另外在运输过程中可能显著高于原位处理方法，另外在运输过程中可能会造成进一步的污染物暴露，还会由于挖掘而破会造成进一步的污染物暴露，还会由于挖掘而破坏原地点的土壤生态结构。坏原地点的土壤生态结构。环境修复7.4.2.4 堆腐法堆腐法 堆腐修复工艺就是利用传统的积肥方法，堆积污堆腐修复工艺就是利用传统的积肥方法，堆积污染土壤，将染土壤，将污染土壤与有机物污染土壤与有机物(施加一定数量的稻草、施加一定数量的稻草、麦秸、碎木片和树皮等麦秸、碎木片和树皮等)、粪便等混合起来、粪便等混合起来，依靠堆依靠堆肥过程中微生物的作用来降解土壤中难降解的有机污肥过程中微生物的作用来降解土壤中难降解的有机污染物。染

23、物。可以通过翻耕和增加土壤透气性和改善土壤结可以通过翻耕和增加土壤透气性和改善土壤结构，同时控制湿度、构，同时控制湿度、pH和养分，促进污染物分解。和养分，促进污染物分解。 环境修复堆堆腐腐法法条形堆条形堆 :将污染土壤或污泥与疏松剂混合后，用机械压成条通过对流空将污染土壤或污泥与疏松剂混合后，用机械压成条通过对流空 气运动供氧，每天翻耕保持微生物的好氧状态气运动供氧，每天翻耕保持微生物的好氧状态 静态堆静态堆: 通过布置在堆下的通风管，通过布置在堆下的通风管，通过鼓风机强制性通气通过鼓风机强制性通气保持微生物的好保持微生物的好 氧氧状态，静态堆一般为状态，静态堆一般为6m高，封闭操作可控制水

24、分和尘土飞扬高，封闭操作可控制水分和尘土飞扬 反应器堆反应器堆 :使用先进的传送和混合设备传送污染土壤及促进通气，该系统使用先进的传送和混合设备传送污染土壤及促进通气，该系统以最佳以最佳 控制气流，但最小空间，但是欠灵活性，设备的维护也较控制气流，但最小空间，但是欠灵活性，设备的维护也较为复杂为复杂和昂贵和昂贵 环境修复静态堆示意图静态堆示意图静态堆环境修复7.4.2.5 泥浆生物反应器泥浆生物反应器v泥浆生物反应器是用于处理污染土壤的特殊反应器泥浆生物反应器是用于处理污染土壤的特殊反应器, 可可建在污染现场或异地处理场地。污染土壤用水调成泥浆建在污染现场或异地处理场地。污染土壤用水调成泥浆,

25、 装入生物反应器内装入生物反应器内, 通过控制一些重要的微生物降解条通过控制一些重要的微生物降解条件件, 提高处理效果提高处理效果。驯化的微生物种群通常从前一批处。驯化的微生物种群通常从前一批处理中引入到下一批新泥浆。处理结束后通过理中引入到下一批新泥浆。处理结束后通过水分离器水分离器脱脱除泥浆水分并循环再用。除泥浆水分并循环再用。v泥浆生物反应器模型泥浆生物反应器模型:土壤、水悬浮混合液采样口探头空气C O2收 集器直 接 传动 混 合器环境修复 泥浆生物反应器修复过程流程图空气进口压缩机压.滤机固体排除澄清池浓缩池反 应 器阶段1反 应 器阶段2反应器阶段3泥浆混合器循环滤液预 处理 的固

26、体该方法采用该方法采用批式批式运行，在第一单元中混合土壤、水、运行，在第一单元中混合土壤、水、营养、菌种、表面活性剂等物质，最终形成含营养、菌种、表面活性剂等物质，最终形成含540的泥水混合相，然后进入第二单元进行初步处理，的泥水混合相，然后进入第二单元进行初步处理，完成大部分的生物降解，最后在第三单元中进行深度完成大部分的生物降解，最后在第三单元中进行深度处理。处理。 环境修复 7.4.3 污染土壤的原位修复技术污染土壤的原位修复技术v原位处理法原位处理法:污染土壤不经搅动、在原位和易残污染土壤不经搅动、在原位和易残留部位之间进行原位处理。最常用的原位处理方留部位之间进行原位处理。最常用的原

27、位处理方式是进入土壤饱和带污染物的生物降解。可采取式是进入土壤饱和带污染物的生物降解。可采取添加营养物、供氧添加营养物、供氧(加加H2O2)和接种特异工程菌和接种特异工程菌等等措施提高土壤的生物降解能力，亦可把措施提高土壤的生物降解能力，亦可把地下水地下水抽抽至地表至地表, 进行生物处理后，再注入土壤中，以再进行生物处理后，再注入土壤中，以再循环的方式改良土壤。循环的方式改良土壤。 v特点特点:该法适用于该法适用于渗透性好的不饱和土壤渗透性好的不饱和土壤的生物修的生物修复。在处理污染的过程中土壤的结构基本不受破复。在处理污染的过程中土壤的结构基本不受破坏，对周围环境影响小，生态风险小；工艺路线

28、坏，对周围环境影响小，生态风险小；工艺路线和处理过程相对简单，不需要复杂的设备，处理和处理过程相对简单，不需要复杂的设备，处理费用较低；但是整个处理过程难于控制。费用较低；但是整个处理过程难于控制。 环境修复污染土壤的原位修复技术污染土壤的原位修复技术类型类型 技术方法描述技术方法描述 适用性适用性 投菌法投菌法 直接向污染土壤直接向污染土壤接入外源的污染降解菌接入外源的污染降解菌, 同时提供这些细同时提供这些细菌生长所需营养菌生长所需营养 不同的菌种可处理不同的污染物质不同的菌种可处理不同的污染物质 生物生物通风通风 在不饱和土壤中在不饱和土壤中通入空气，并注入营养通入空气，并注入营养液，为

29、微生物降解液，为微生物降解提供充足的氧气、碳源和能源，促进其最大限度地降解提供充足的氧气、碳源和能源，促进其最大限度地降解 适用于挥发适用于挥发/半挥发性、含卤和非卤和半挥发性、含卤和非卤和多环芳烃等有机污染物多环芳烃等有机污染物 生物生物搅拌搅拌 向土壤向土壤饱和部分注入空气饱和部分注入空气，从土壤，从土壤不饱和部分吸出空气不饱和部分吸出空气，加大气体流动性为微生物供氧，促进其最大限度地降解加大气体流动性为微生物供氧，促进其最大限度地降解 适于无机污染物、腐蚀性和爆炸性污适于无机污染物、腐蚀性和爆炸性污染物染物 工程工程螺钻螺钻 用工程螺钻系统使表层污染土壤混合，并注入含有营养和用工程螺钻系

30、统使表层污染土壤混合，并注入含有营养和氧气的溶液，促进微生物最大限度地降解氧气的溶液，促进微生物最大限度地降解 适用于杀虫剂适用于杀虫剂/除草剂，挥发除草剂，挥发/半挥发半挥发性、含卤和非卤有机污染物、多环芳性、含卤和非卤有机污染物、多环芳烃、二垩英烃、二垩英/呋喃、多氯联苯等有机污呋喃、多氯联苯等有机污染物染物 泵出泵出生物生物 将污染的地下水抽出经地表处理后与营养液按一定比例配将污染的地下水抽出经地表处理后与营养液按一定比例配比后注入土壤，比后注入土壤，促进微生物最大限度地降解促进微生物最大限度地降解 慢速慢速渗滤渗滤 通过污染土壤区内通过污染土壤区内布设垂直井网，将营养液和氧气缓慢注布设

31、垂直井网，将营养液和氧气缓慢注入土壤表层入土壤表层，促进微生物最大限度地降解，促进微生物最大限度地降解 农耕法农耕法 对污染土壤进行耕耙处理，在处理进程中施入肥料对污染土壤进行耕耙处理，在处理进程中施入肥料, 进行进行灌溉灌溉, 加入石灰加入石灰, 从而为微生物降解提供良好的环境从而为微生物降解提供良好的环境土壤污染较浅土壤污染较浅, 污染物又较易降解时污染物又较易降解时可以选用可以选用环境修复7.4.3.1 生物强化法生物强化法 v生物强化生物强化(enhancedbioremediahon)是基于改是基于改变生物降解中微生物的活性和强度而设计的。它变生物降解中微生物的活性和强度而设计的。它

32、可分为可分为培养土著菌培养土著菌的生物培养法和的生物培养法和引进外来菌引进外来菌的的投菌法。投菌法。环境修复培养土著菌的生物培养法培养土著菌的生物培养法v选用土著菌的理由选用土著菌的理由:其原因一方面是出于土著菌其原因一方面是出于土著菌降解污染物的潜力巨大，另一方面也是因为接种降解污染物的潜力巨大，另一方面也是因为接种的微生物在环境中难以保持较高的活性以及工程的微生物在环境中难以保持较高的活性以及工程菌的使用受到较严格的限制。菌的使用受到较严格的限制。 v生物培养法是定期向土壤生物培养法是定期向土壤投加投加H2O2和营养和营养，以满，以满足污染环境中已经存在的降解菌的需要，以便使足污染环境中已

33、经存在的降解菌的需要，以便使土壤微生物通过代谢将污染物彻底矿化成土壤微生物通过代谢将污染物彻底矿化成CO2和和 H2O。环境修复引进外来菌的投菌法引进外来菌的投菌法v投菌法是直接向遭受污染的土壤接入外源的污染投菌法是直接向遭受污染的土壤接入外源的污染降解菌降解菌, 同时提供这些细菌生长所需氧源（多为同时提供这些细菌生长所需氧源（多为H2O2）和营养。以满足降解菌的需要）和营养。以满足降解菌的需要, 以便使土以便使土壤微生物通过代谢将污染物彻底矿化成壤微生物通过代谢将污染物彻底矿化成CO2和和H2O。 环境修复应用进展应用进展vEllis等在斯德歌尔摩中部的一个废弃的木材防腐等在斯德歌尔摩中部的

34、一个废弃的木材防腐油生产区，对高浓度低分子量多环芳烃和高分子油生产区，对高浓度低分子量多环芳烃和高分子量的多环芳烃污染进行就地投菌处理。污染土壤量的多环芳烃污染进行就地投菌处理。污染土壤经过经过4个月处理，所有多环芳烃的降解都很明显个月处理，所有多环芳烃的降解都很明显 v至至1993年美国共有年美国共有159个污染地点已经或正在或个污染地点已经或正在或准备使用生物修复技术进行现场修复治理，对其准备使用生物修复技术进行现场修复治理，对其中的中的124个地点使用的生物修复技术作了分个地点使用的生物修复技术作了分类其中类其中96处处(77)使用的是土著微生物，使用的是土著微生物，17处处(14)是采

35、用添加微生物的方式，另外是采用添加微生物的方式，另外11处处(9)是两种方式共用。是两种方式共用。环境修复7.4.3.2 生物通风法生物通风法v生物通风工艺是生物通风工艺是种强化污染物生物降解的修复工艺。种强化污染物生物降解的修复工艺。一般是一般是在受污染的土壤中至少打两口并，安装鼓风机和在受污染的土壤中至少打两口并，安装鼓风机和真空泵，将新鲜空气强行排人土壤中，然后再抽出真空泵，将新鲜空气强行排人土壤中，然后再抽出，土，土壤中的挥发性毒物也随之去除。壤中的挥发性毒物也随之去除。 引风机引风机抽气抽气注气水位污染土壤生物通风系统示意图环境修复有机污染物生物通风法修复适宜性评价有机污染物生物通风

36、法修复适宜性评价化合物化合物适宜性适宜性化合物化合物适宜性适宜性化合物化合物适宜性适宜性三氯乙烯三氯乙烯中中乙苯乙苯好好1,1,1-三氯乙烯三氯乙烯中中甲苯甲苯好好二甲苯二甲苯好好反反-1，2-二氯乙烯二氯乙烯中中苯苯好好二氯甲苯二氯甲苯中中1，2-二氯乙烯二氯乙烯中中多氯联苯多氯联苯差差氯乙烯氯乙烯中中四氯乙烯四氯乙烯差差氯仿氯仿中中氯苯氯苯中中酚酚好好环境修复生物通风法系统去污示意图Crow等在汽油泄漏处实地做了一组土壤通风去污等在汽油泄漏处实地做了一组土壤通风去污实验实验(如图如图)，研究了空气流速对汽油蒸气去除速率，研究了空气流速对汽油蒸气去除速率的影响的影响 环境修复应用进展应用进展

37、v德克萨斯研究院首先通过实地调查，说明土壤通风去德克萨斯研究院首先通过实地调查，说明土壤通风去污技术是高效去污技术，污技术是高效去污技术，所需成本不到土壤挖掘法、所需成本不到土壤挖掘法、清洗法的十分之一，速度却是他们的五倍以上清洗法的十分之一，速度却是他们的五倍以上。该技。该技术只需在真空吸抽系统上装上净化设备就不会造成二术只需在真空吸抽系统上装上净化设备就不会造成二次污染。次污染。vAgrelot等用该技术尝试性地清除等用该技术尝试性地清除CCl4地下贮罐泄漏地下贮罐泄漏污染污染 环境修复7.4.3.3 泵出生物法泵出生物法v泵出生物法工艺泵出生物法工艺主要用于修复受污染地下水和由此引起主要

38、用于修复受污染地下水和由此引起的土壤污染的土壤污染，需在受污染的区域钻井，需在受污染的区域钻井，井分为两组，一井分为两组，一组是注入井组是注入井用来将接种的微生物、水、营养物和电子用来将接种的微生物、水、营养物和电子受体受体(如如H2O2)等按一定比例混合后注入土壤中；等按一定比例混合后注入土壤中；另一组另一组是抽水井是抽水井，通过向地面上抽取地下水造成地下水在地层，通过向地面上抽取地下水造成地下水在地层中流动，促进微生物的分布和营养物质的运输，保持氧中流动，促进微生物的分布和营养物质的运输，保持氧气供应气供应 地下水处理NH4+、PO43-、O2生 物 活 动带污 染 土 壤区域地下水层泵出

39、生物系统示意图环境修复应用进展应用进展vKeamfer（1993）用泵出生物工艺向被石油污染）用泵出生物工艺向被石油污染的土壤和地下水连续注入适量的的土壤和地下水连续注入适量的N、P及及NO3-及及H2O2等电子受体，经过等电子受体，经过2天的运转后，对土壤和天的运转后，对土壤和水中的样品进行微生物和化学分析随着实验时水中的样品进行微生物和化学分析随着实验时间的延长，采集到的样品中的菌量有所增加，分间的延长，采集到的样品中的菌量有所增加，分离到的细菌多于离到的细菌多于70种，其中大多数为烃降解细菌，种，其中大多数为烃降解细菌，石油烃的浓度有明显下降。石油烃的浓度有明显下降。vCutright等

40、等(1994)使用使用3种补充的营养液与种补充的营养液与Mycobacterium sp等菌种一起注入土壤中，等菌种一起注入土壤中，已取得良好的效果。已取得良好的效果。 环境修复7.4.3.4 其他其他v除了上述几种常用的原微生物修复技术外还有除了上述几种常用的原微生物修复技术外还有生生物搅拌、工程螺钻、慢速渗滤和农耕物搅拌、工程螺钻、慢速渗滤和农耕等技术等技术v生物搅拌是向土壤饱和部分注入空气，同时从土生物搅拌是向土壤饱和部分注入空气，同时从土壤的不饱和部分通过抽真空的方法吸出空气壤的不饱和部分通过抽真空的方法吸出空气 ，这，这样即向土壤提供了充足的氧气又加强了空气的流样即向土壤提供了充足的

41、氧气又加强了空气的流动性，可以为土壤微生物供氧，促进了其最大限动性，可以为土壤微生物供氧，促进了其最大限度地降解。此方法能同时处理饱和土壤和地下水度地降解。此方法能同时处理饱和土壤和地下水的污染。的污染。环境修复v工程螺钻法工程螺钻法:用工程螺钻系统使表层污染土壤混合，并用工程螺钻系统使表层污染土壤混合，并注入含有营养和氧气的溶液，来促进微生物以最大限度注入含有营养和氧气的溶液，来促进微生物以最大限度降解。降解。v慢速渗滤慢速渗滤:通过在污染土壤区内布设垂直井网，将营养通过在污染土壤区内布设垂直井网，将营养液、降解菌、修复剂和氧气等缓慢注入土壤表层，使之液、降解菌、修复剂和氧气等缓慢注入土壤表

42、层，使之散布在污染区域的表面，经渗滤逐渐到达土壤中或与地散布在污染区域的表面，经渗滤逐渐到达土壤中或与地下水混合，来促进微生物最大限度地降解污染物。下水混合，来促进微生物最大限度地降解污染物。v农耕法农耕法:对污染土壤进行耕耙处理对污染土壤进行耕耙处理, 在处理进程中施入在处理进程中施入肥料肥料, 进行灌溉进行灌溉, 加入石灰加入石灰, 从而尽可能地为微生物降解从而尽可能地为微生物降解提供一个良好的环境提供一个良好的环境, 使其有充足的营养使其有充足的营养, 水分和适宜水分和适宜的的pH值值, 保证污染物降解在土壤的各个层次上都能发生。保证污染物降解在土壤的各个层次上都能发生。 环境修复7.4

43、.4 污染土壤的植物修复污染土壤的植物修复v植物修复技术植物修复技术:运用农业技术改善污染土壤对植物运用农业技术改善污染土壤对植物生长不利的化学和物理方面的限制条件，使之适生长不利的化学和物理方面的限制条件，使之适于种植于种植, 并通过种植优选的植物及其根际微生物并通过种植优选的植物及其根际微生物直接或间接地吸收、挥发、分离或降解污染物，直接或间接地吸收、挥发、分离或降解污染物，恢复和重建自然生态环境和植被景观，使之不再恢复和重建自然生态环境和植被景观，使之不再威胁人类的健康和生存环境。威胁人类的健康和生存环境。环境修复 污染土壤的植物修复过程示意图水进入植物体，水进入植物体，污染物被清除污染

44、物被清除清洁土壤清洁土壤清洁地下水清洁地下水 根从土壤中吸收根从土壤中吸收 水分和污染物水分和污染物 污染的土壤污染的土壤 地下水地下水 污染的地下水污染的地下水环境修复污染土壤的植物修复污染土壤的植物修复类型类型 技术方法描述技术方法描述 适用性适用性 植物植物提取提取 利用超积累植物从污染土壤中超量吸收、积累一种或几种利用超积累植物从污染土壤中超量吸收、积累一种或几种污染物污染物 适用于重金属污染的土壤，如适用于重金属污染的土壤，如Cd、Pb、Cu、Zn、Ni等等 植物植物挥发挥发 利用植物吸收土壤中一些利用植物吸收土壤中一些挥发性污染物挥发性污染物，然后将其转化为，然后将其转化为气态物质

45、释放到大气中气态物质释放到大气中 主要用于挥发性重金属污染的土壤，主要用于挥发性重金属污染的土壤，如如汞和硒汞和硒。有机污染物的挥发修复研。有机污染物的挥发修复研究不多，但还有发展前景究不多，但还有发展前景 植物植物固定固定/稳定稳定 利用耐性植物根系分泌物来积累和沉淀污染物，使之失去利用耐性植物根系分泌物来积累和沉淀污染物，使之失去生物有效性。或利用耐性植物生长减少污染土壤的风蚀和生物有效性。或利用耐性植物生长减少污染土壤的风蚀和水蚀，防止污染物质向迁移和扩散水蚀，防止污染物质向迁移和扩散 主要用于对采矿和废弃矿区、冶炼厂主要用于对采矿和废弃矿区、冶炼厂污染的土壤、清淤污泥和污水厂污泥污染的

46、土壤、清淤污泥和污水厂污泥等重金属污染现场进行复垦等重金属污染现场进行复垦 植物植物降解降解 利用某些植物特有的的转化和降解作用去除土壤中的有机利用某些植物特有的的转化和降解作用去除土壤中的有机污染物污染物 适于中度憎水有机污染物，如适于中度憎水有机污染物，如BTX（即苯、甲苯、乙苯和二甲苯的混合（即苯、甲苯、乙苯和二甲苯的混合物）、氯代溶剂和短链脂肪族化合物物）、氯代溶剂和短链脂肪族化合物等等 根际生物降解根际生物降解 利用植物根际圈菌根真菌、专性或非专性细菌等微生物的利用植物根际圈菌根真菌、专性或非专性细菌等微生物的降解作用来转化有机污染物，降低或消除其生物毒性降解作用来转化有机污染物，降

47、低或消除其生物毒性 应用范围广泛，可处理杀虫剂应用范围广泛，可处理杀虫剂/除草除草剂、多环芳烃、多氯联苯、矿物油等剂、多环芳烃、多氯联苯、矿物油等有机污染物有机污染物 环境修复7.4.4.1 有机污染物的植物修复有机污染物的植物修复植物修复植物吸收植物吸收:植物对有机物的吸收与有机物的植物对有机物的吸收与有机物的相对亲脂性相对亲脂性有关。在有机质很少有关。在有机质很少的砂质土壤中的砂质土壤中, 利用根吸收和收获进行植物修复的计划证明了该技利用根吸收和收获进行植物修复的计划证明了该技术是可行的。术是可行的。 植物降解植物降解:一些有机污染物能被植物或其根际微生物降解甚至矿化。植物的根和一些有机污

48、染物能被植物或其根际微生物降解甚至矿化。植物的根和 茎茎 都有相当的代谢活性都有相当的代谢活性,典型的降解物质有多环芳烃典型的降解物质有多环芳烃植物稳定植物稳定:对于有机污染土壤来说，植物稳定修复在于通过植物的生长改变土对于有机污染土壤来说，植物稳定修复在于通过植物的生长改变土壤的水流量，使残存的游离污染物与根结合，增加对污染物的多价壤的水流量，使残存的游离污染物与根结合，增加对污染物的多价螯合作用，从而防止污染土壤的风蚀和水蚀螯合作用，从而防止污染土壤的风蚀和水蚀 环境修复 7.4.4.2 无机污染物的植物修复无机污染物的植物修复v两种方式两种方式可供选择，即可供选择，即机械地将污染物移出土

49、体机械地将污染物移出土体和和使污染物转变成一种无生物活性的形态使污染物转变成一种无生物活性的形态。移去。移去的方式可以是通过去除生物量来实现的方式可以是通过去除生物量来实现, 对某些无对某些无机污染物也可通过将之气化挥发来实现。机污染物也可通过将之气化挥发来实现。 v目前关于无机污染土壤的植物修复主要集中于对目前关于无机污染土壤的植物修复主要集中于对重金属的污染修复重金属的污染修复 环境修复超富集植物提取修复技术超富集植物提取修复技术v重金属污染土壤上大量地方性植物物种的发现促重金属污染土壤上大量地方性植物物种的发现促进了耐金属植物的研究，同时那些能够富集重全进了耐金属植物的研究，同时那些能够

50、富集重全属的植物也相继被发现。有关的工程性的试验研属的植物也相继被发现。有关的工程性的试验研究以及实地应用效果显示了植物修复技术商业化究以及实地应用效果显示了植物修复技术商业化的巨大前景。的巨大前景。 v超积累植物可以从自然界现有资源中筛选或利超积累植物可以从自然界现有资源中筛选或利用突变体技株培育新的植物品种。用突变体技株培育新的植物品种。 环境修复超富集植物研究的局限超富集植物研究的局限v超积累植物可以从自然界现有资源中筛选或利用突变超积累植物可以从自然界现有资源中筛选或利用突变体技株培育新的植物品种。但是自然筛选主要存在以下体技株培育新的植物品种。但是自然筛选主要存在以下问题：问题：v其