搜索
污染土壤的修复技术10级环境工程孙军军一、污染土壤的物理修复一、高温热解高温热解法即热处理技术（ThermalTreatment），是通过向土壤中通入热蒸汽或用射频加热等方法把已经污染的土壤加热，使污染物产生热分解或将挥发性污染物赶出土壤并收集起来进行处理的方法。主要用于：土壤有机污染物及挥发性重金属（例如汞）污染的修复。热处理技术对于大多数无机污染物是不适用的。主要缺点：黏粒含量高的土壤处理困难；处理含水量高的土壤耗电多。1、热解吸技术（ThermalDesorption）包括两个过程：（1）污染物通过挥发作用从土壤转移到蒸汽中（2）以浓缩污染物或高温破坏污染物的方式处理第一阶段产生的废气中的污染物预处理解吸固相后处理气体后处理适用的污染物：挥发和半挥发有机污染物、卤化或非卤化有机污染物、多环芳烃、重金属、氰化物、炸药等；不适用于：多氯联苯、二恶英、呋喃、除草剂和农药、石棉、非金属、腐蚀性物质。2、焚烧（Incineration）在高温条件下（800～2500℃），通过热氧化作用以破坏污染物的异位热处理技术称为焚烧技术。Kelin燃烧器液体化床式燃烧器远红外燃烧器适用的污染物：挥发和半挥发性有机污染物、卤化或非卤化有机污染物、多环芳烃、多氯联苯、二恶英、呋喃、除草剂和农药、氰化物、炸药、石棉、腐蚀性物质等；不适用于：非金属和重金属。二、真空/蒸汽抽提土壤蒸汽抽提技术（Soilvaporextraction,SVE）的基本原理是通过降低土壤孔隙内的蒸气压把土壤介质中的化学污染物转化为气态而加以去除。适合于：挥发性有机物和一些半挥发性有机物污染土壤的修复，也可以用于促进原位生物修复过程。原位生物强化土壤蒸汽抽提技术原位充气修复技术原位热修复技术三、固化/填埋固化技术（Solidification）是将重金属污染的土壤按一定比例与固化剂混合，经熟化最终形成渗透性很低的固体混合物。固化剂的种类：主要是水泥、石灰、粉煤灰、热塑塑料等，也包括一些有专利的添加剂。优点：可以同时处理被多种污染物污染的土壤，设备简单，费用较低。缺点：不破坏、不减少土壤中的污染物，而仅仅是限制污染物对环境的有效性，随时间的迁移，被固定的污染物有可能重新释放出来，对环境造成危害。二、污染土壤的化学修复一、化学钝化剂及改良剂该方法是通过施用化学钝化剂等来降低土壤污染物的水溶性、扩散性和生物有效性，从而降低它们进入植物体、微生物体和水体的能力，减轻对生态系统的危害。中性化技术（石灰、钙镁磷肥等）无机钝化剂（褐藻土、钢渣、粉煤灰等）有机改良剂（各种有机肥、腐殖酸、活性炭等）氧化剂/还原剂催化/光降解氧化剂/还原剂重金属元素在不同的氧化还原状态下，具有不同的溶解性以及不同的生物有效性和毒性。Cr3+Cr6+绝大部分以固态存在，有效性低大部分溶解于土壤溶液中，有效性较高，毒性也较高土壤氧化还原的控制水分管理污染土壤淹水种稻可以抑制镉、铜的有效性催化/光降解催化作用催化剂（TiO2、Fe2O3）敏化剂（土壤中的腐殖质）氧化剂（如H2O2、O3、O2等）光降解许多有机化合物能够吸收可见光和紫外光，吸收光能后可以加速化合物的降解。例如：在光催化下，芳香族化合物的苯环被裂解、开环。二、淋洗/萃取土壤淋洗土壤淋洗技术是指在淋洗剂（水或酸或碱溶液、螯合剂、还原剂、络合剂一集表面活化剂溶液）的作用下，将土壤污染物从土壤颗粒去除的一种修复技术。反应原理运行方式操作位置物理淋洗法化学淋洗法单级淋洗法多级淋洗法原位淋洗技术异位淋洗技术清洗法提取法单级平衡淋洗单级非平衡淋洗是指在田间直接将淋洗剂加入污染土壤，经过必要的混合，使土壤污染物溶解进入淋洗溶液，而后使淋洗溶液向下渗透或水平排出，最后将含有污染物的淋洗溶液收集、再处理的过程。操作系统沟渠淋洗剂加入设备淋出液处理系统土壤下层淋出液收集系统原位淋洗技术异位淋洗技术是指将污染土壤挖掘出来，用水或其他化学溶液进行清洗使污染物从土壤分离开来的一种化学处理技术。典型的土壤清洗系统包括如下几个步骤：用水将土壤分散并制成浆状高压水龙头冲洗土壤用过筛或沉降的方法将不同粒径的颗粒分离利用不同的性质差异进一步将污染物浓缩利用过滤或絮凝的方法使土壤颗粒脱水异位淋洗技术萃取是一种异位修复技术。在该过程中，污染物转移进入有机溶剂或超临界液体，而后溶剂被分离以进一步处理或弃置。适用于：挥发和半挥发有机污染物、卤化或非卤化有机污染物、多环芳烃、多氯联苯、二恶英、呋喃、除草剂和农药、炸药等；不适用于：氰化物、非金属和重金属、腐蚀性物质、石棉等。缺点：工艺复杂、费用较高，目前很少使用。三、电动修复向土壤施加直流电场，在电解、电迁移、扩散、电渗透、电泳等作用的共同作用下，使土壤溶液中的离子向电极附近富集从而被去除的技术，称为电动修复技术。电迁移电渗透电泳指带电离子在土壤溶液中朝向带相反电荷电极方向的运动指土壤微孔中的液体在电场作用下由于其带双电层与电场的作用而作相对于带电土壤表层的移动指带电粒子相对于稳定液体的运动可以影响的污染物：重金属、放射性核素、有毒阴离子、稠的非水相液体、氰化物、石油烃、炸药、有机/离子混合污染物、卤代烃、非卤化污染物、多环芳烃等；最适合：金属污染物主要针对：低渗透性的、黏质的土壤适合电动力学修复技术的土壤应具有如下特征：水力传导率较低污染物水溶性较高水中的离子化物质浓度相对较低三、污染土壤的微生物修复污染土壤的微生物修复指利用天然存在的或特别培养的微生物在可调控的环境条件下将土壤中有毒污染物转化为无毒物质的处理技术。概念生物修复技术可以进行如下分类：自然生物修复人工生物修复原位生物修复异位生物修复一、有机物污染土壤的微生物修复用微生物方法修复有机污染土壤必须具备两个条件：一、在土壤中存在能够降解或转化污染物的微生物二、有机化合物大部分具有可生物降解性微生物的来源土著微生物外源微生物基因工程菌二、重金属污染土壤的微生物修复利用微生物修复受重金属污染的土壤，主要是依靠微生物降低土壤中重金属的毒性，或者通过微生物来促进植物对重金属的吸收等其他修复过程。生物吸附生物氧化、还原三、原位微生物修复原位微生物修复是指在不经搅动、挖出的情况下，通过向污染土壤中补充氧气、营养物或接种微生物对污染物就地进行处理，以达到污染去除效果的生物修复工艺。生物通气法生物通气法是一种利用微生物以降解吸附在不饱和土层的土壤上的有机污染物的原位修复技术。生物通气的目的在于产生最大化的好氧降解。其效果对于土壤含水量的依赖性很强，饱和带土壤的处理首先必须降低地下水位。生物通气系统通常用于那些蒸汽挥发速度低于蒸汽提取系统要求的污染物。最适合于：中等分子质量的石油污染物，如柴油和喷气燃料。分子质量小的如汽油，分子质量更大的如润滑油都不适用。例子：美国犹他州的一个空军基地曾采用生物通气法处理被喷气燃料污染的5000m3，处理历时2年，处理后土壤石油烃的含量降低到6mg/kg，总费用约60万美元。四、异位微生物修复该工艺是将受污染的土壤、沉积物移到另外的位置，采用生物和工程手段进行处理，使污染物降解，恢复污染土壤原有的功能。堆肥化处理挖掘堆置处理土地耕作法泥浆相生物反应器四、污染土壤的植物修复一、植物修复技术的概念与分类植物修复技术（Phytoremediation）指利用植物及其根际微生物对土壤污染物的吸收、挥发、转化、降解、固定作用而去除土壤中污染物的修复技术。广义上分为：污染土壤的植物修复污水植物净化植物对空气的净化二、重金属污染土壤的植物修复蜈蚣草海州香薷东南景天遏蓝菜植物萃取就是指通过植物根系吸收污染物并将污染物富集于植物体内，然后将植物体收获，集中处置的过程。超富集植物就是能超量吸收重金属并将其运移到地上部的特殊植物。Brooks1977参考值（Baker,2000）：植物叶片或地上部干重中，＞100mg/kg镉＞1000mg/kg砷、钴、铜、镍、铅＞10000mg/kg锰、锌铅超富集植物砷超富集植物玉米印度芥菜砷污染土壤的植物修复植物挥发植物挥发的原理是利用植物根系吸收污染元素并促进其转变为可挥发的形态，从植物地上部分挥发到大气中，以减轻土壤污染。主要针对：硒汞砷植物钝化/稳定化植物钝化是利用植物来固定或沉淀土壤中的有毒金属，以降低其生物有效性，并防止其进入地下水和食物链，从而减少其对环境和人类健康的威胁。五、土壤修复的发展趋势一、向绿色与环境友好的土壤生物修复技术发展原由：利用太阳能和自然植物资源的植物修复、土壤中高效专性微生物资源的微生物修复、土壤中不同营养层食物网的动物修复、基于监测的综合土壤生态功能的自然修复,将是21世纪土壤环境修复科学技术研发的主要方向。农田耕地土壤污染的修复技术要求能原位地有效消除影响到粮食生产和农产品质量的微量有毒有害污染物,同时既不能破坏土壤肥力和生态环境功能,又不能导致二次污染的发生。发展绿色、安全、环境友好的土壤生物修复技术能满足这些需求,并能适用于大面积污染农地土壤的治理,具有技术和经济上的双重优势。二、从异位向原位的土壤修复技术发展原由：将污染土壤挖掘、转运、堆放、净化、再利用是一种经常采用的离场异位修复过程。这种异位修复不仅处理成本高,而且很难治理深层土壤及地下水均受污染的场地,不能修复建筑物下面的污染土壤或紧靠重要建筑物的污染场地。例如原位蒸气浸提技术原位生物修复技术原位自然修复三、从单项向联合、杂交的土壤综合修复技术发展原由：土壤中污染物种类多,复合污染普遍,污染组合类型复杂,污染程度与厚度差异大。地球表层的土壤类型多,其组成、性质、条件的空间分异明显。一些场地不仅污染范围大、不同性质的污染物复合、土壤与地下水同时受污染,而且修复后土壤再利用方式的空间规划要求不同。这样,单项修复技术往往很难达到修复目标,而发展协同联合的土壤综合修复模式就成为场地和农田土壤污染修复的研究方向。例如降解菌-超积累植物的组合修复化学氧化-生物降解修复电动修复-生物修复光催化纳米材料修复