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环境修复原理与技术•污染预防工程•传统的环境工程•环境修复工程从源头上遏制排放“三废”治理工程产前产中产后环境修复工程：所修复的水体是环境的一部分，不能与环境分离开来，在修复水体过程中，需要保护周围环境。即必须将环境因素融入技术中。环境修复工程和传统的污水处理工程的不同之处:传统的污水处理工程：处理对象能够从环境中分离出来；本章重点环境修复的定义环境修复技术及特点环境修复P8一、环境修复的概念修复（remediation）：借助外界作用力使受损的特定对象部分或全部恢复到原初状态的过程。恢复（restoration）：使受损对象向原初状态发生改变重建（reconstruction）：使完全丧失功能的对象恢复至原初水平改建（renewal）：使部分受损的对象进行改善，增加人类期望的特点，减小人类不希望的自然特点环境意义上的修复：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浓度减少或毒性降低或完全无害化。第四状态原初状态部分受损状态完全受损状态改建恢复重建二、环境修复的类型依照环境修复的对象可以分为：土壤环境修复、水体环境修复、大气环境修复和固体废物环境修复几个类型。土壤环境修复：对污染的土壤实施修复，以阻断污染物进入食物链，防止随生物造成危害，促进土地资源的保护和可持续发展。土壤污染：人为因素有意或无意将对生物有害的物质施加到土壤中，使某种成分的含量高于原有含量、引起土壤环境质量恶化的现象。原位修复：对污染物就地处理，使之得以降解和减毒。不需建设昂贵的地面环境工程基建和运输，操作维护简单，可对深层次污染的土壤进行修复，但缓慢，且有一定风险。异位修复：挖掘后通过其它手段或技术进行处理。时间短，代价较高，但环境风险较低，系统处理的可预测性较高。水体环境修复：利用物理的、化学的、生物的和生态的方法减少水环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害化，使污染了的水环境能部分或完全恢复到原始状态的过程。水环境：由水体(包括水文、水力、水质)、生物（水生植物、微生物和动物等）、水体下沉积物、水体周边的岸带（河岸带、潮滩、湖岸带等）及水体上的空间构成，在一定范围内具有自身结构和功能的有机体系。“月湖生态修复示范工程”基地的人工浮岛大气环境修复：采取一定的措施，包括物理、化学和生物的方法来减少大气环境中的有毒有害化合物。大气污染：人类的生活、生产活动和自然界中局部的质能转换向大气排放各种污染物，当污染物超过环境所能允许的极限（环境容量）时，大气质量就会恶化。固体废弃物环境修复：利用化学、物理或生物的方法对污染环境的固体废弃物进行处理，以达到减少污染的无害化处理。固体废弃物：在生产建设、日常生活和其它活动中产生，在一定时间和地点无法利用而被丢弃的污染环境的固体、半固体废弃物质。工业固体废弃物处理废弃矿山、采矿场复垦生活垃圾固废处理污水处理厂污泥后续处理三、环境修复的技术环境修复技术是指人类修复环境时所采用的手段。技术的基本作用在于改变自然界的运动形式和状态，由此形成了工程技术、物理技术、化学技术和生物技术四类基本技术。环境物理修复技术：借助物理手段将污染物从环境中提取分离出来的技术，工艺简单、费用低。通常没有高度的选择性，多用作初步的分选。一般说来，物理分离技术没有充分达到环境修复的要求。环境化学修复技术：发展较早也相对成熟。主要包括：化学淋洗、溶剂浸提、化学氧化修复和化学还原修复等。比较而言，化学氧化技术是一种快捷、积极，对污染物类型和浓度不是很敏感的修复方式；在土壤修复中，化学还原和还原脱氯法则作用于分散在地表下较大、较深范围内的氯化物等还原反应敏感的化学物质，将其还原、降解；原位化学淋洗技术对去除低溶解度和吸附力较强的污染物更有效。但化学修复技术往往代价较高，容易导致其它化学物质留存于环境中，可能产生其它环境危害等。环境生物修复技术：利用生物的生命代谢活动减少存在于环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害化，使污染了的环境能部分或完全恢复到原始状态的过程。费用小，不会引入其它化学物质，对环境的整体修复性能好，但往往耗时。水体修复技术物理修复技术化学修复技术生物修复技术水体修复技术一般可分为水体物理修复技术、水体化学修复技术和水体生物修复技术。目前在研究应用上一般以水体生物修复技术为主，水体物理修复技术、水体化学修复技术为辅。水体修复技术概况一、物理方法现状：引水稀释、底泥疏浚。引水稀释就是通过工程调水对污染水体进行稀释。使水体在短时间内达到相应的水质标准．该方法能激活水流，增加流速，使水体中DO增加，水生微生物、植物的数量和种类也相应增加，从而达到净化水质的目的。底泥疏浚指对整条或局部沉积严重的河段、湖泊进行疏浚、清淤，恢复河流和湖泊的正常功能。趋势：由于物理修复技术存在暂时性、不稳定性以及治标不治本等缺点，所以与生物和化学技术相结合是物理修复技术以后的发展趋势。温瑞塘河引水稀释的水源？二、化学方法现状：通过化学手段处理被污染水体达到去除水体中污染物的一种方法．如治理湖泊酸化可投加生石灰，抑制藻类大量繁殖可投加杀藻剂。如除磷可投加铁盐等。化学净化法由于投加的是化学药剂，因此不仅治理费用较高，而且还易造成二次污染．目前该方法主要用于酸化湖泊的治理。趋势：化学修复技术具有费用高、易造成二次污染等缺点，故高效、廉价、安全的药剂的研制（如絮凝剂的研制）和与生物技术相结合是化学修复技术现在以及将来的发展方向。三、生物方法现状：已开发出多种有关污染水体生物修复的技术，从生物的选择和培养应用上来分主要包括直接投加微生物技术、培养微生物技术和高等生物修复技术等；按其工程实施的方式来分主要有原位修复技术、异位修复技术和原位异位联合修复技术。趋势:与传统的化学、物理处理方法相比，生物修复技术有以下优点污染物在原地被降解；修复时间较短；就地处理操作简单，对周围环境的干扰少；较少的修复资金，一般只为传统的物理化学方法的30%到50%；人类直接暴露在这些污染物下的机会减少；不产生二次污染，遗留问题少的特点，是未来水体修复的重点发展趋势。水生态修复技术应用现状水生态修复技术是生态工程技术的一个分支，其基本含义是根据水生生态学及恢复生态学基本原理．对受损的水生态系统的结构进行修复，促进良性的生态演替．达到恢复受损生态系统生态完整性的一种技术措施。根据水生态系统所受胁迫的主要类型进行分类：大体可划分为两类。水生态修复技术生物生态方法治理和修复受污染水体的技术与生态友好的水利工程技术（一）、污染水体生物生态治理技术•概念：该类技术是利用培育的高等植物或培养、接种的微生物的生命代谢活动，对水体中污染物进行富集、转化、吸收及降解而使水体净化的技术．•优点：具有处理效果好、低耗能或不需耗能、工程造价相对较低、运行成本低廉以及不形成二次污染特点．强调对水质的净化效果．主要用于受污染而失衡的自然水生生态系统的修复。•制约因素：包括气候条件、生物种类和物种引入、土地利用及运行维护等。按照与水生态系统融合的程度大小：生物生态治理技术生物修复技术生态修复技术利用生物的新陈代谢对有机污染物及氮、磷营养物质的同化作用．将低浓度污染物进行富集转化．达到治理污染水体的目的。恢复退化水生态系统结构中缺失的组分，达到重建水生态系统的良好结构．实现其功能的恢复，同时改善水质。异同1、生物修复技术•固定化细菌技术•河道内曝气结合高效微生物处理修复技术•生态浮床技术•卵石床生物膜技术•稳定塘（氧化塘）技术•生物过滤技术•土地处理技术•人工湿地技术2．生态修复技术生物操纵技术沉水植物重建技术该类技术的特点是修复措施与退化水生态系统紧密融合。对于我国浅水型湖泊的富营养化防治是一项应用潜力很大的技术。通过生物操纵或沉水植物重建。减轻营养负荷的再悬浮程度。促使藻型富营养化水体向草型富营养化水体演替，抑制蓝藻暴发，达到提高水质安全性的目的。目前，在我国太湖地区正在对这种技术进行试验。（二）、生态水利工程技术•主要针对河流生态系统的修复，而且主要是小型河流。•这一技术在欧美及日本正被推广应用，而在我国还处于典型试验研究阶段。1．河道修复技术2．河道内栖息地修复技术3．河岸修复技术4．流域内栖息地修复技术5．流域内土地利用修复技术广州河道生物修复成功案例黑臭河道水体：朝阳涌古廖涌应用技术：底泥生物氧化水体生物修复河涌生态恢复目前我国城市水环境生物修复存在的问题•重水体生物修复而忽视底泥生物修复•重外源微生物投放而忽视土著微生物激活•重单一措施而忽视综合处理•重污染源控制而忽视水环境生态恢复一、概况•综观国内外工作，有关生物-生态修复的研究与应用大致可分三个方面：一是以应用微生物为主体的生物修复技术，美国、日本及国内一些生物工程公司的产品已进入应用试验阶段，在局部区域，特别是城市内河治理中不乏有成功的例子；二是应用高等植物为主体的植物-生态修复技术，适用于大面积、低浓度的污染位点，由于植物修复是一个自然的过程，易为公众接受；三是基于“食物链”原理的生物操纵技术，应用罗非鱼、鲢鱼及贝类等滤食性动物的放养及水体生物群落结构的优化，对控制富营养化水体蓝藻水华发挥了明显的作用。•生物—生态修复技术被认为是21世纪我国生态环境保护领域最有价值和最具生命力的生物处理技术。其中的ESB水体修复技术（生态演替式水体修复技术）是一项目前世界上正在兴起的突破性的一种水体修复技术。发展前沿•ESB水体修复技术是利用培育的植物、动物或培养接种的微生物的生命活动，对水体污染物进行转移、转化及降解作用，从而使水体得到净化的技术，还可以绿化环境及景观改善结合起来，在治理区建设休闲和娱乐设施，创造人与自然融合的优美环境。•ESB水体修复技术思路是，消除争氧物质，稳定水体的高溶氧状态，快速培植优势好氧微生物，打造生态基础，并通过水生动、植物定向培养、建立起人工生态，通过人工生态向自然生态演替，恢复水体生物多样性，并充分利用自然系统的循环再生、自我修复等特点，实现水生态系统的良性循环。ESB水体修复技术微生物修复技术浮岛技术水生动物恢复生态清淤技术生态复氧技术生态护提技术植物操控技术人工湿地技术水生动物恢复和重建技术ESB水体修复技术包括二、ESB水体修复技术效益展望1、经济分析ESB－生态演替式水体修复技术污水的消纳成本低。ESB－生态演替式水体修复技术如果生态修复的技术能进行全面推广的话，其工程成本和维护费用可以大大降低，其投资效益非常明显。随着河道水体生态系统的修复和城市水体生态景观的形成，可进行休闲垂钓、河流水体旅游等商业用途的开发，以提河流水体自身经济效益的产出，来筹集部分维护资金，减少长期支出河道维护费用的压力，拓宽了水体治理的资金来源，使河道治理进入市场化和社会化。2、社会效益人类的所有活动都必须依托于所栖息的生态环境，生态系统为人类提供了生存维护系统，提供了从事各种活动所需的最基本的物质资源。通过生物修复可缓解因水污染给周边商业、居住区域带来的负面影响和环境压力，还美化了环境，产生了良好的景观效应。采用浮岛种植的水生花卉清翠碧绿、色彩缤纷、鲜艳夺目，呈现一片欣欣向荣的景象，构成一幅美丽的人工自然生态景观，提升了城市的环境生态水平，普及河流生态知识、提高环保意识，具有极高的社会效益和环保效益。3、应用意义ESB——生态演替式水体修复技术实施，具体为采用耐污性强的活性微生物制剂，结合各种功能性水生植物的生物性能，运用陆生植物的水培技术和生物浮岛技术、生物膜技术、复氧技术等综合技术来分解、吸收水体的污染物质，利用滤食性水生动物的介入来转移水体的污染物质，达到人工重建水生生态系统的目的，同时在治理过程中还可以营造一个城市水体生态景观。在还没有建造污水处理厂或已有污水处理厂而无法短时间进行截污纳管的城市和地区，利用ESB——生态演替式水体修复技术可有效降低水体原有的污染指数，提高河道水体的自净能力和环境容量。提高自净能力后的河道，纳污能力增加，可以有效的分解和吸收连续流入的营养盐，其流出的水达到污水处理厂的一级排放标准，可以减少对下河段造成的污染压力，有利于河道整体水质的长期保持.思考•环境修复的定义•