2022年环境修复学复习资料 .pdf

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1、读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思原位生物修复：又称就地生物修复，是指在基本不破坏土壤和地下水自然环境的条件下，对受污染的环境对象不作搬运或输送，而在原场所进行生物修复异位生物修复：是指将受污染的环境对象搬运或输送到其他场所，进行集中修复甲基化作用：(1)Hg、Cd、Pb、 As 等离子能在微生物的作用下发生甲基化反应(2)甲基 传递体甲基钴胺素，它是一种活泼的，能够使金属离子甲基化的物质甲基供体(3)在 ATP及特定还原剂条件下，甲基钴胺素作为甲基供体，使金属离子与甲基结合而生成甲基汞、甲基砷等(4)假单胞菌 属在甲基化作用中有重要贡献.微生物吸附：(1)仅指失活微生物的吸附作用，不包括

2、生物的新陈代谢作用和物质的主动运输过程(2)微生物吸附能力与其细胞壁结构、成分密切相关(3)可以将 细胞杀死后，经过一定处理，使其具有一定粒度、硬度及稳定性，便于贮存、运输和实际应用微生物累积：(1)主要利用生物新陈代谢作用产生的能量，通过单价或二价离子的转移系统把重金属离子输送到细胞内部(2)效果较好，但实际应用中受限较多生物修复的优点1）现场进行，节省治理费用2）环境影响小，不会形成二次污染或导致污染的转移，永久消除污染物的长期隐患3）最大限度的降低污染物的浓度，有时甚至会低于检测限 4）在其 他技术难以使用的场地（如建筑物或公路下不能挖掘搬出）可以采用就地生物修复技术 -独到优 势 5）

3、可 以同时处理受污染的土壤和地下水，也可以与其他处理技术结合使用，处理复合污染生物修复三原则：适合的生物，适合的场所，适合的环境可处理性试验目的：1 环境中的污染物一般是混合性化合物，在某一现场起作用的生物修复技术在另一现场并不一定有效2 对每个现场都需要进行可处理性试验研究，提供污染物在生物修复过程中行为和归宿的数据，用以评估生物修复技术可行性和局限性，规划保持生物修复系统中生物活性最大策略3 根据可 处理性试验得到的净化时间、净化所能达到的水平以及处理费用等， 结合具体受污染现场的处理要求，就能决定生物修复技术是否能够在该地应用植物对气态污染物的粘附和吸收(1)植物能粘附吸收气态污染物，主

4、要决定于植物表面积的大小和粗糙程度等(2)气孔 是叶片吸收污染物的主要部位（SO2、O3）植物吸收： 利用专性植物根系吸收一种或几种污染物特别是有毒金属，并将其转移， 贮存到植物茎叶 ，然后收割茎叶，离地处理，也称植物萃取地表水状况一般分为间歇性蓄水、季节性蓄水、长期蓄水抑制解释毒性抑制： 由于一种化合物的毒性很高，抑制微生物生长而造成另一种化合物的降解缓慢， 或者两种化合物组合在一起的毒性超出微生物的耐受程度不利于抑制：一种化合物生成的产物不利于作用于第二种化合物的微生物群体竞争抑制：在两种微生物分别降解两种基质时，由于微生物对某种限制因子（如低浓度磷）的竞争作用， 使得一种化合物或两种化合

5、物的生物降解速率下降捕食抑 制 ：如果有两种基质存在，将使细菌细胞数目增加，其中较大的群体会促进捕食的原生动物增加，结果是另一种微生物降解另一种基质的降解速率或降解程度将降低阻抑：第一种基质分解代谢产生的中间代谢物对另一种基质分解代谢所需要酶的合成的阻抑，或者可能对已经存在的酶的活性抑制，或者是一种基质的吸收干扰、抑制另一种基质的吸收在有大量原生动物活动的环境中，原生动物的影响取决于捕食速率和降解速率植物修复的优点：在修复土壤的同时也净化、绿化了周围的环境对环 境扰动少， 对土壤来说属于原位处理植物修 复污染土壤的过程也是土壤有机质含量和土壤肥力增加的过程，被植物修复净化后的土壤适合于多种农作

6、物的生长植物固 化技术使地表长期稳定，控制风蚀、 水蚀，减少水土流失， 有利于生态环境的改善和野生生物的繁衍植 物修复的成本较低，植物修复技术的局限性：要针对不同污染物种类、污染程度的土壤选择不同的生态型植物植物修 复过 程比物理化学过程缓慢植 物受病虫害袭击时会影响其修复能力 用于净化精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思重金属的植物器官往往会通过腐烂、落叶等途径使重金属重返土壤，因此必须在植物落叶前收割植物器官， 并将其无害化处理用于 清理重金属污染土壤的超累积植物通常矮小、生物

7、量低、生长缓慢、生长周期长，因而修复效率低，不利于机械化作业功能团对生物降解的影响：1 羧基、羟基或氨基取代至苯环上，新形成的化合物（苯酚和苯胺）比原来的化合物（苯）易降解，2甲基、硝基和氯取代基取代至芳香环上，使化合物的生物降解性能较苯环降低3 卤代作用能降低化合物的可生物降解性，尤其是间位取代的苯环，抗生物降解更明显（五氯硝基苯）有机物结构影响生物降解性能的原因：1 空间阻碍2 毒性抑制3 增加反应步数4 有机物的生物可得性下降超富集植物：是能超量吸收重金属并将其运移到地上部的植物超富集植物界定因素:植物地上部富集的重金属应达到一定的量植物地上部的重金属含量应高于根部超富集植物修复存在的问

8、题:超积累植物是在重金属胁迫环境下长期强化、驯化的一种适应性突变体， 往往生长缓慢， 周年生物量受到限制超积 累植物多为野生型稀有植物，对生物气候的条件要求比较严格，区域性分布较强， 因而筛选工作量大超积 累植物移植到本地时，其生态位低于本土植物，处于竞争劣势利用基因 工程定向培养超积累植物仍处于试验阶段，到实际应用还有一定距离预制床修复 :1 优点 :可以在土壤受污染之初限制污染物的扩散和迁移，减少污染范围2 缺点费用显著高于原位修复在运输过程中可能会造成进一步的污染物暴露，还会由于挖掘而破坏原地的土壤生态结构大规 模应用时，很难在特定时间达到预期效果影响堆制式修复的因素：温度：不能超过60

9、 度水分：一般堆制过程中水分不应超过60%。原料配比：在实验室内根据耗氧速率确定最佳的混合比例堆龄：会影响烃类降解速率生物过滤： 用于修复挥发性化合物时，微生物常生长在固态载体上，含污染物的气流则通过该固态载体，由微生物将污染物降解，这种方法称为生物过滤水井的个数1 地下水抽取流量2 绘制单个水井的作用区范围曲线3将单个水井作用范围曲线按地图比例放置在污染区域地图上4 如果 一个水井的作用范围曲线足够覆盖整个污染区域，则说明单个水井就足够了 5 否则就 用多个水井的作用范围曲线罗列在一起，直到能够覆盖整个污染区域，根据每一个作用范围曲线，就可以确定每一个水井在地图上的具体位置空气吹脱 :是在一

10、定的压力条件下，将压缩空气注入受污染区域，将溶解在地下水中的挥发性化合物、吸附在土壤颗粒表面上的化合物以及阻塞在土壤空隙中的化合物驱赶出来底泥对水体具有两重性：1 为水体提供容纳及消除有害物质而净化水环境2 底泥又不断向水环境释放污染物质，并且消耗水中DO 地表水体污染的特点：1 河流污染的特点:污染程度随径流变化、污染影响范围广而大和河流的自净能力较强。2 湖泊（水库）污染特点：湖水稀释和运移污染物的能力弱和湖泊对污染物的生物降解、积累和转化能力强承压水特点： 1 没有自由水面，水体承受静水压力 2 有稳 定的隔水顶板与底板，因而与外界的联系较差3 补给 ： 靠相邻潜水含水层侧向补给和上部潜

11、水含水层的越流补给，埋藏区与补给区不一致4 承压含水层的埋藏较深， 其水位、水量和水温以及水质等方面受水文气象因素、人为因素及季节变化的影响小，受到污染的机会比潜水小优先污染物：从众多污染物中挑选出的一些重要的污染物优先进行控制确定优先污染物的原则：环境赋存量大、分布广泛、检出率高，或者毒性强、残留时间长、易积累的污染物质选择性基质： 如果在环境中基因工程菌最初没有足够的合适能源与碳源，就需要添加适当的基质选择性基质，促进其增殖并表达其产物精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思生物通

12、风修复：在某些受污染的土壤中，过高的有机污染物会降低土壤中的O2 浓度，增加CO2 浓度，进而抑制污染物的进一步生物降解，因此，为了提高土壤中污染物的降解效果，需要排出土壤中的CO2和补充 O2 大多数生物修复工程中实际应用的都是土著菌其原因：1 土著菌降解污染物的潜力巨大2 接种的微生物在环境中难以保持较高的活性以及工程菌的应用受到较严格的限制外来菌投菌法：1 必要性 :土著微生物生长速度太慢、代谢活性不高， 或者由于污染物的存在而造成土壤微生物数量下降，因此需要接种一些降解污染物的高效菌2 投放类型 :从自然界中定向筛选的微生物和基因工程菌3投菌法 :直接向遭受污染的土壤接入外源的污染降解

13、菌，同时提供这些细菌生长所需营养 4 先锋生物 ：采用外来微生物接种时，会受到土著微生物的竞争，需要用大量的接种微生物形成优势，以便迅速开始生物降解过程.这些接种在土壤中用来启动生物修复的最初步骤的微生物被称为“先锋生物 ” ，它们能催化限制降解的步骤5扩展用于生物修复的外来微生物的范围:天然存在的、有较好污染物降解动力学特性，并能攻击广谱化合物的微生物和在极端环境下生长的微生物6 基因工程菌的投放理想选择性基质特点：对人和其他高等生物无毒，廉价、易使用土地耕作修复实质： 土地耕种修复是以土壤作为接种物和供生物生长的基质的好氧生物过程土地耕种修复法范围：只能适用于30cm 的耕层土壤土地耕作修

14、复最大缺陷:污染物可能从污染地迁移土地耕作修复优点:简单经济，因此在土壤渗透性较差，土壤污染层次较浅，污染物又易降解时可以选用强化植物修复的原理：从土壤入手:增加土壤中靶重金属的植物利用性和强化土壤中靶重金属向植物体迁移、转化和积累从植物入手:在保证超积累植物与本地优势植物等不出现毒害的前提下堆制式修复的类型：条形堆制、静态堆制、反应器堆制。注：控制气体角度：反应器堆制条形堆制静态堆制生物过滤反应器优点比物理和化学方法费用低，可以降解很多挥发性有机化合物，而且能降解低浓度的化合物。能去除挥发性氯化合物强化自然净化修复：指通过采取措施，向河流输送某些形式的能量或者物质，强化河流固有的自我净化过程

15、，加快河流的修复过程好氧塘 ：完全依靠藻类光合作用供氧的稳定塘，其水深应保证阳光投射到水底，以保证藻类在每个深度均能进行光合作用，而为净化有机污染物提供足够氧气前置塘： 好氧塘在污水处理系统中的位置不同，作用不同， 设置在系统前部的好氧塘设置在处理系统后部的好氧塘，接受污染较轻的河水曝气塘按曝气程度分为好氧性曝气塘和兼性曝气。优点：有机污染负荷及去除率均很高，且易于操作维。 缺点 ：运行费用高； 出水中悬浮物浓度高，实际应用中后面需要连接兼性塘以改善最终出水水质水生植物塘修复缺点： 植物生长的季节性限制了在寒冷地区不能自然越冬收获的水生植物在用作农肥或饲料时，它所富集的有害物质须控制在允许范围

16、之内养殖塘修复注意：当进水中含有重金属和难降解有机物时，可通过食物链在动物体内富集，如供人食用可对健康造成威胁，必须对进塘河水水质实行严格控制渗滤湿地修复技术特点:1 优势：修复效果好，由于采用地表布水、地下集水的运行方式，基本上不受气候影响，寒冷季节时只要有连续布水，保证水土界面不冻结，仍可以安全运行.2缺点： 过高负荷的SS会降低土壤的渗滤性能，不利于修复工程的长期稳定运行.3 方法：将水面湿地与渗滤湿地相结合，前30m 采用水面湿地修复的工程结构，其后采用渗滤湿地的工程结构，可扬长避短精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共

17、 6 页读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思抽提 -处理修复 ：是一种传统的异位修复技术，通过采用一定方法，将地下水中的液态污染物与气态污染物抽取出来，在地面进行处理净化，又分为泵-处理修复和气体抽提修复泵-处理修复 :概述 :在地下水层受到污染时，采用水泵将地下水抽取出来，进行地面处理。一方面可以防止受污染的地下水向周围迁移、扩散，另一方面， 抽取出来的地下水可以在地面得到合适的处理净化，然后再重新注入地下或排放进入地表水体，从而减少了地下水和土壤的污染程度单井作用范围三个影响因素：1：Q 为井水抽取流量2:B 为蓄水层厚度3：u 为井周围地下水流速。 Q/2Bu 数值越大，即流量越大，地

18、下水流速越慢或者蓄水层越薄，水井影响范围越大边缘曲线特征：y=0 是驻波点， 是水井对地下水下游方向影响最远的距离值为Q/2 Bu。2：x=0 处曲线沿y 轴方向的宽度是整个宽度的一半等于Q/2Bu.3:x 趋向于无穷， 水井最上游沿y轴方向达到最宽作用范围值为Q/Bu 气体抽提修复: 利用真空泵和井，在受污染区域诱导产生气流，将有机污染物蒸气，或者将被吸附的、 溶解状况的或者自由相的污染物转变为气相，抽提到地面， 然后在进行收集处理气体抽提技术优点:1 能够原位操作，比较简单，对周围的干扰能够限定在尽可能小的范围之内2 非常有效的去除挥发性有机物3 在可接受的成本范围内能够处理尽可能多的受污

19、染土壤4 系统容易安装和转移5 容易与其他技术组合使用抽提技术的基础是土壤污染物的挥发特性土壤中有机污染物的挥发性能可以用几种参数表示:1 蒸气压 :表示一个化合物挥发转变为气相的趋势2 溶解度：溶解度小的化合物容易挥发，而溶解度大的化合物可能随水渗流，迁移至更远的地方3 亨利系数 :表示一个化合物在水相和气相分配的程度。亨利系数越大更易挥发而不易溶解4 吸附好氧生物降解三过程：空气吹脱包括现场吹脱、挥发性有机物的挥发、有机物的好氧生物降解。其中好氧和挥发作用快，生物降解慢空气吹脱有关参数：亨利系数和蒸气压。亨利系数大于101.325 10-2Pa?m3/mol ，蒸气压大于 66.66113

20、3.322Pa，比较容易挥发或吹脱空气吹脱空气注入的深度:原则上应该是比污染物所处最深处更深3060m， 但实际的深度受土壤结构等影响，一般不超过地下水水位以下916m 的深度在实践中， 并不是压力越高，空气流量越大，吹脱效果越好，为了增加空气流量或者扩展吹脱半径范围而增高压力时需要倍加小心，此时需要逐渐提高压力，循序渐进环境修复 :指对被污染的环境采取物理、化学与生物学技术措施，使存在于环境中的污染物质浓度减少或毒性降低或完全无害化生物修复：利用生物的生命代谢活动减少存在于环境中的有毒有害物质的浓度或使其完全无害化，从而使污染了的环境能够部分或完全恢复到原初状态的过程。对比优缺点 ：1）原位

21、成本低廉但修复效果差，适合于大面积、低污染负荷的环境对象2）异位修复效果好但成本高昂，适合于小范围、高污染负荷原位自然生物修复：利用环境中原有的微生物，在自然条件下进行自然修复微生物降解有机污染物的作用方式(1)通过微生物分泌的胞外酶降解(2)污染物被微生物吸收到细胞内后，由胞内酶降解基团转位微生物从胞外环境吸收摄取物质的五种方式：主动运输、被动扩散、促进扩散、基团转位、胞饮作用微生对重金属降解的三种形式：氧化作用、还原作用、甲基化作用对于超积累植物从根际吸收重金属，并将其转移和积累到地上部，此过程包括许多环节和调控位点 ：1 跨根细胞质膜运输2 根皮层细胞中横向运输3从根系的中柱薄壁细胞装载

22、到木质部导管 4 木质部中长途运输5 从木质部卸载到叶细胞6 跨叶细胞的液泡膜运输精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思土壤质地差异形成不同土壤结构和通透性状，对污染物截留截留迁移转化产生不同的效应，剖面上土壤质地也不同，形成的土体结构引起通透性和渗透性差异。透气性：砂土壤土 黏质土，渗透性相反土壤有机胶体:主要是土壤腐殖质及少量多糖类、蛋白质和脂类等高分子有机化合物腐殖质特点： 1 颗粒细小， 球形，比表面大2 具大量功能团， 带多量可变电荷， 属两性胶体，负电荷为主， CEC高

23、3 具有较强络合能力，络合物稳定性随土壤溶液pH 值升高而增大4 亲水胶体，良好保肥、保水能力5 能吸收污染物，降低有毒无机、有机物的危害潜水： 埋藏于地下水第一稳定隔水层之上，具有自由表面的重力水潜水特点： 1 潜水具有自由表面，为无压水2 潜水在重力作用下，由高处向低处流动，其流动快慢取决于含水层的渗透性和水力梯度3 通过包气带， 大气降水和地表其他水体可直接渗入补给潜水， 所以潜水分布区与补给区一致4 潜水的水位、 流量和化学成分随地区和时间的不同变化 5 易受污染地下水污染的特点1 兼有间接污染 （地表水污染在下渗过程中与其他物质发生作用，被携带进入地下水，造成间接污染）2 环境水文地

24、质影响大（不同类型的水文地质条件下，污染原因、程度、分布范围各异，分布表现不同的特征）3 污染过程缓慢（污染物在地表水下渗过程中不断受到各种阻碍，通过土层愈长截留的愈多，污染过程很缓慢）影响大气污染修复的气象动力因素： 1 风 （1 大气污染物在风的作用下，会沿着下风向输送、扩散和稀释2 风速越大， 污染物被输送的距离越远，其浓度越低，污染越轻， 即污染程度与风速成反比，与风向频率成正比3 污染系数= 风向频率/ 平均风速， 污染系数越大，下风向的污染程度就越严重）2 湍流气温垂直递减率：垂直地球表面上方没上升100 米气温的变化逆温 ：温度随高度的上升而上升的现象成为逆温目标污染物：在生物修

25、复工程中，拟从环境中去除或减低危害的污染物，又称靶污染物烃类化合物的生物降解：1 链烃比环烃易生物降解，链烃、环烃和杂环烃比芳香族化合物以生物降解 2 单环烃比多环芳烃易生物降解3 长链比短链易降解4 不饱和烃比饱和烃易分解5支链化合物一般支链越多，愈难降解聚合物和高分子化合物抗微生物降解:1 难以通过微生物细胞膜进入微生物细胞内，微生物的胞内酶不能对其发生作用2 因其分子较大， 微生物的胞外酶也不能靠近并破坏化合物分子内部敏感的反应键共代谢的实质：微生物的生长基质和非生长基质共酶共代谢的环境意义：1 对于环境污染物来说，它会造成不良环境影响2 通过共代谢等各种生物技术应用，在搞清微生物降解环

26、境污染物能力和途径的基础上，应用现代基因工程技术，扩展微生物酶对基质的专一性和代谢途径，更有效地处理和降解各种污染物，更好保护环境降解难易程度：醚 酮醛醇酸，醚最难降解当氧气扩散受到限制时，原油和其他烃类的降解速率都受到影响非生物因子包括温度、湿度、 pH 值、溶解氧、营养物质、共存物质任何一种微生物都有一个最适生长温度，在一定温度范围内，随着温度的上升，该微生物生长速率加快促进解释 添加大量基质促使生物量大量增加，产生的微生物可以很容易的利用这两种基质，第二种基质引起的生长将会促进第一种基质的分解如果一种基质是共代谢物，它会因为另一种基质的添加明显受益有的微生物是营养缺陷型，利用第一种基质的

27、微生物种群所分泌的生长因子会明显的促进利用第二种基质的营养缺陷型菌的生长诱导作用，即一种化合物诱导出分解其他化合物的酶如果一种化合物浓度很低，低于生长阈值， 另一种化合物可以提供能源而促进痕量污染物的降解精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思生物修复工程设计 （1） 场地信息收集污染物的种类和化学性质，在土壤中的分布和浓度，受污染的时间当地正常情况下和受污染后的微生物的种类，数量和活性以及在土壤中的分布，从而确定该地是否存在完成生物修复的微生物种土壤特性，如温度、 孔隙度、渗透率等受

28、污染现场的地理、水力地质和气象条件以及空间因素有关的管理法规（2）技术查询：向有关单位咨询是否在相似情况下进行过生物修复处理，以便采用或移植他人经验（3）技术路线选择： 根据场地信息， 对各种生物修复技术以及它们可能的组合进行客观评价，确定最佳技术路线（4）可处理性试验：设计小试或中试，提供基本工艺参数实验室或现场都可以进行，选择先进的取样方法和分析手段，中试注意规模问题（5）修复效果评价技术评价经济效果评价包括修复的一次性基建投资与服役期的运行成本(6)实际工程设计如果可处理性试验表明生物修复技术可行，开始具体设计包括处理设备、井位井深、营养物和氧源或其他电子受体等精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页