土壤有机物污染及修复 环境土壤学151页PPT

第一节 土壤污染
二、土壤污染物和污染源 1、土壤污染物 根据污染物的性质，可以把土壤污染物大致分为无机
污染物和有机污染物两大类。 （1）无机污染物 包括可能对生物有危害的元素和化合物，主要是重金
属、放射性物质。营养物质和其他无机物质等。重 金属如Hg、Cd、Cr、Pb、As、Zn、Cu、Co、Ni、 Se、Sn、Ti、Ba等；放射性元素主要指Se、U、Sr 等；营养物质主要指N、P、S、B等，其他物质包括 氟、酸、碱、盐等。
溉，污染物随之进入了土壤； 其次，工业“三废”、生活“三废”直接进入
土壤，而且，长期以来，土壤就是各类废弃 物的处理场所，这是造成土壤污染的重要原 因； 再次，大气、水体等环境中的污染物可通过各 种途径进入土壤，形成二次污染。
第一节 土壤污染
三、土壤污染的发生类型 根据污染物进入土壤的途径，土壤污染主要可
第二节 土壤有机污染与修复
一、有机农药 3、农药在土壤中的残留 农药在土壤中的持续性常用半衰期和残留期来表示。 半衰期是指附着于土壤的农药因降解等原因含量减少
一半所需要的时间； 残留期是指土壤中的农药因降解等原因含量减少
75%~100%所需要的时间。 有机氯类农药在土壤中残留期最长，一般有数年之久；
第二节 土壤有机污染与修复
一、有机农药 1、农药在土壤中的降解 （3）生物降解 土壤中农药的微生物分解作用是农药在土壤中
降解的最重要途径。凡影响土壤微生物正常 活动的因素如温度、含水量、通透性、养分 含量和pH等，都能影响农药的降解过程。另 外，农药的性质对其降解也有很大关系，一 般含羟基、羧基、氨基、硝基等集团的农药 都易于生物降解。
土壤污染与修 复
内容
土壤污染 土壤有机污染与修复 土壤有机污染与修复

环境中的多环芳烃降解
多环芳烃在环境中降解缓慢
原因是：缺少微生物生长的合适碳源和多环芳烃化 合物的有限的生物有效性。
研究发现将含有16种多环芳烃的土壤过筛后平衡45 天后，加入适量的水后可以使土壤中的多环芳烃的 缓慢降解速度加快，可以达到原来的3倍。
增加可溶性的有机物后可以加速4-6环的多环芳烃的 降解速度。多环芳烃的生物有效性会因为水的加入 使土壤呈水饱和状态而提高，加入其他的含碳的底 物，比如某些与多环芳烃相类似的物质可以降低多 环芳烃的生物有效性。
• 土壤中的黏土矿物(clays)和腐殖酸(humic acids)是对农药吸附的两类最主要的活性组分 。
• 关于污染物在土壤活性组分上吸附机理的研究 ，国内外已有较多的报道。迄今为止，已发现 的吸附机理主要有化学吸附(chemisorption) 、物理吸附(physisorption)和离子交换(ion exchange) 。
有机污染物在土壤黏土矿物中的吸附主要决定于污 染物与水、污染物与胶体和胶体与水的相互作用。
对污染物的吸附作用的研究最简单的方法是采用批 量平衡法，通过测定水相和吸附相中的浓度，将吸 附量与平衡浓度作图得到该温度下的吸附等温线， 即在相同温度下，单位质量的吸附剂的吸附容量与 流体相中吸附质的分压或浓度的比值的变化规律， 一般可分为三种类型：线性吸附等温线、 Langmuir吸附等温线和向上弯曲的吸附等温线。
三、有机污染物在土壤中的迁移和吸收
迁移是指污染物在环境中发生的空间位置 的相对移动过程，可分为机械性、物理-化 学性和生物迁移。
吸收就是外源物质经各种途径透过有机体 的生物膜而进入血液循环的过程。主要通 过消化道、呼吸道和皮肤这三种途径。
二、有机污染物在土壤中的降解和代谢

1973 -1977 年 北京、南京、广东等重点地区 土壤、水体及生物背景值试点研究实验 1979 年 13 个省市主要农业土壤和主要作物 9 种元素背景值调查 1986 年 29 省市土壤背景值调查
3-5 土 壤 环 境 容 量
意义
❖ 制定土壤环境标准 ❖ 污染物排放、污泥和污水的农业利用 ❖ 区域污染物管理与控制
土壤污染与修复研究
是中国进入WTO、保证农产品安全、推动农村生态环境 保护和全面建设小康社会的国家战略需求。
土壤具有三个基本特征
● 生态系统的基本单元，具有 S W P 系统的整体性 ● 人类活动的主要资源，具有质量、数量的双重性
内涵
土 壤 质 量
安全生产
肥 力质量
环 境 质量
健 康质 量 保证最大生产力 最佳生物学质量
以提高农业生物生产力为 目的的土壤肥力和资源研究
环境土壤学
以提高土壤三质量为目的 (肥力、健康、环境)
土壤生态过程研究 污染发生机制研究 土壤功能、容量研究
3、土壤环境与土壤污染研究回顾
50年代: 土地资源开发利用
提高生产研究
60年代: 水土保持，盐碱地改良 污水灌田，施用农药
土地环境资源保护研究 土地环境污染研究
70年代: 区域性
80年代:土壤环境背景容量及基准 土壤--植物系统
土壤环境评价及污染 综合防治研究
净化功能及其应用研究
90年代:土地植物系统污染生物地球化学 长期定位研究 无公害农业及绿色食品生产技术 应用技术研究 流域及湖泊水污染治理关键技术
2000：土壤污染生态过程与生态安全
3-1 土壤环境与土壤污染 -- 学科发展历程 资源调查 质量评价 污染防治 规律研究 机制研究 实用技术研究

的是限值的15倍（出现“镉米”）。
重庆北碚汞污染严重 耕地能挖出水银!!!!
大气沉降 引起土壤污染
1986－1988年期间，甘肃 白银有色金属基地，由降 水和降尘输入到农田的重 金属为： Cd 10. 8 g/(hm2∙a)， Pb 414.9 g/(hm2∙a) ， Cu 352.6 g/(hm2∙a)， As 241.6 g/(hm2∙a), 其中铅、砷均高于灌溉水 的输入量。
土壤污染 土地皲裂 寸草不生
河南科技学院
中国农药污染农田总计：
中国每年施用农药的量达 50万- 60万t，其中约 80%的农 药直接进入环境。每年使用农药的面积在 2.8 亿 hm2以上。
中国重金属污染耕地总计：2000万公顷 中国有机物污染农田总计：6000万公顷
二、土壤污染的特点
隐蔽性和滞后性：土壤污染从产生污染到出现问题通常会滞 后较长的时间。要通过对土壤样品进行分析化验和农作物的 残留检测，甚至通过研究对人畜健康状况的影响才能确定。
土壤环境污染概述
1 土壤污染的概念、特点 2 全国及河南省土壤污染现状 3 污染物的来源及其危害 4 土壤净化污染物的过程 5 土壤污染的防治措施
河南科技学院
第一节 土壤污染的概念、特点
河南科技学院
一、土壤污染的概念
土壤污染是指进入土壤中的有害、有毒物质 超出土壤的自净能力，导致土壤的物理、化学和 生物学性质发生改变，降低农作物的产量和质量， 并危害人体健康的现象。
第四章 土壤污染与修复
9
YOUR LOGO
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
农业工作者、环境工作者，或者是我们 每一个人。。。。。。
河南科技学院
章节提要

• 动物修复技术主要包括蚯蚓养殖和线虫控制两种方式。蚯蚓养殖是指利用蚯蚓 来改善土壤结构、提高土壤肥力，从而达到净化土壤的目的；线虫控制是指利 用一些寄生线虫来控制土壤中的病原微生物，从而减少其对土壤的危害。
• 动物修复技术的优点包括改善土壤结构、提高土壤肥力等。但动物修复技术的 缺点是处理周期较长，且对某些重金属污染土壤的处理效果不佳。
技术成熟度
某些生物修复技术仍处于 研究阶段，技术成熟度有 待提高。
影响因素多
生物修复效果受到多种因 素的影响，如污染物特性、 土壤条件、气候条件等。
03 生物修复技术应用
微生物修复技术
微生物修复技术是指利用微生物的生命代谢活动 来减少土壤环境中有毒有害物质的浓度，从而使 土壤环境得到净化和修复的过程。
政府应加大对生物修复技术的政策支 持和资金投入，促进技术的研发和应 用。
建立评价体系
建立生物修复技术的评价体系，制定 相关标准和方法，规范技术的实际应 用。
国际合作与交流
加强国际合作与交流，引进国外先进 技术和管理经验，提高我国生物修复 技术的整体水平。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
微生物修复技术的优点包括处理效果好、适用范 围广、对环境影响小等。但微生物修复技术的缺 点是处理周期较长，且对某些重金属污染土壤的 处理效果不佳。
微生物修复技术主要包括原位修复和异位修复两 种方式。原位修复是在污染场地就地处理，而异 位修复是将污染土壤转运至集中处理场地进行修 复。
微生物修复技术适用于有机物污染、重金属污染 和农药污染等多种类型的土壤修复。其中，有机 物污染土壤的微生物修复技术应用最为广泛。
利用土壤动物（如蚯蚓）对污染物 的抗性和净化能力，实现污染土壤 的治理和生态修复。

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。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
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
利用过滤或絮凝的方法 使土壤颗粒脱水
利用不同的性质差异 进一步将污染物浓缩
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
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
土著微生物
微生物的来源
外源微生物 基因工程菌
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
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5000 m3，处理历时2年，处理后土 壤石油烃的含量降低到6 mg/kg，总费用约60万美元。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程

如在沙质黏土中，含低浓度有机物时，焦磷酸钠比EDTA对 铅有更好的提取效果;当有机物浓度提高时则相反。如对Cr 污染的土壤，酸溶液效果较好，而对于Zn, Pb等重金属污 染的土壤，碱溶液是好的冲洗助剂。同时必须考虑土壤基 质，如在酸性EDTA淋洗液处理石灰质土壤时，碳酸钙质土 壤同时被溶解，大多数的EDTA被消耗。
第9章
化学修复技术
引言
化学修复是利用加入到土壤中的化学修复 剂与污染物发生一定的化学反应，使污染物被 降解和毒性被去除或降低的修复技术
主要方法
化学淋洗技术 化学固定技术 溶剂浸提技术 化学氧化修复技术 化学还原与还原脱氯修复技术 土壤性能改良技术
一 化学淋洗技术
化学淋洗技术（soil leaching and flushing/washing）是指借助能促进土壤环境中污 染物溶解或迁移作用的溶剂，通过水力压头推动清 洗液，将其注入到被污染土层中，然后把包含有污 染物的液体从土层中抽提出来，进行分离和污水处 理技术。
所选淋洗剂的种类
表面活性剂性质对其增溶作用的影响程度远小于有机物本身性质的影响, 对于同一种有机污染物, 不同表面活性剂的Kmc 值（有机物的分配系数） 相差不大,都与该有机污染物的Kow（有机物的辛醇-水分配系数）在同一 数量级。
各种淋洗剂对重金属的鳌合作用能力以及重金属鳌合物的水溶性不同， 这些都会影响到淋洗剂对重金属的淋洗效率。一般地具有强的鳌合作用 或具有强酸性的化学试剂对土壤中重金属的淋洗效果好。
表面活性剂 在淋洗液中添加表面活性剂能提高对有机物污染土
壤的处理效果 表面活性剂作为重金属的去除试剂是近几年才发展
起来的新技术。近年来发现一些表面活性剂对重金 属也有很好的洗脱效果。 同时,在有重金属存在的情况下，表面活性剂本身 在土壤中的吸附较弱。因此，表面活性剂已被用作 去除重金属的助剂。

导致土壤污染人类活动：工农业生产、生活废 弃物排放，如开矿、冶炼、化工生产、施肥等等。
.
26
YOUR LOGO
第二节 土壤污染现状
.
27
一、我国土壤污染的现状
1、总体形势严峻 1）土壤污染程度加剧。
目前受Cd、Cr、Pb等重 金属污染的耕地面积近2000万 hm2，约占总耕地面积的1/5； 其中工业“三废”污染耕地 1000万hm2 ，污水灌溉的农田 面积已达330多万hm2 。
.
15
土壤 Soil
河南科技学院
土壤污染
植物 动物
Plant Animal
河南YO科U技R 学LO院GO
人类
Human
.
16
YOUR LOGO
土壤污染对人体健康的危害
植物
土壤
人体
水
土壤污染造成有害物质在农作物或水中积累，并通过食 物链进入人体，从而引发各种疾病，最终危害到人体健 康，引发癌症和其他疾病等。
Pb 414.9 g/(hm2∙a) ，
Cu 352.6 g/(hm2∙a)，
As 241.6 g/(hm2∙a),
其中铅、砷均高于灌溉水
的输入量。
.
38
YOUR LOGO
Cd： 0.07～2.9 mg kg-1, 超标率为92％，最高
的是限值的15倍（出现“镉米”）。
.
36
YOUR LOGO
重庆北碚汞污染严重
耕地能挖出. 水银!!!!
37
大气沉降 引起土壤污染
1986－1988年期间，YOU甘R L肃OGO
白银有色金属基地，由降
水和降尘输入到农田的重
金属为：
Cd 10. 8 g/(hm2∙a)，

污染土壤的环境修复技术-环境修复原理与技术
31
技术应用
蒸汽浸提修复技术
原位土壤蒸汽浸提
原位土壤蒸汽浸提技术的应用条件
污染土壤的环境修复技术-环境修复原理与技术
32
蒸汽浸提修复技术
原位土壤蒸汽浸提技术效果的影响因素
污染土壤的环境修复技术-环境修复原理与技术
33
技术应用
蒸汽浸提修复技术
异位土壤蒸汽浸提
包括两项浸提技术两生浸提技术污染土壤多相浸提修复技术示意图两相浸提技术利用蒸汽浸提或者生物通风技术向不饱和土壤中输送气流以修复挥发性有机物和油类污染物污染土壤的过程典型的两相浸提系统示意图两重浸提技术两生浸提技术既可以在高真空下也可以在低真空下使用潜水或者空气泵工作典型的两重浸提系统示意图蒸汽浸提修复技术723固定稳定化修复技术72污染土壤的物理修复技术技术介绍防止或者降低污染土壤释放有害物质或其中污染物转移的修复技术包括原位和异位固定稳定化固定稳定化修复技术固定稳定化的基本工艺流程固定稳定化修复技术技术应用异位固定稳定化通过将污染封与粘结剂混合形成的物理封闭如降低孔隙率等或者发生化学反应如形成氢氧化物或硫化物沉淀等从而降低污染土壤中污染物活性异位土壤固定稳定化修复的工艺流程图固定稳定化修复技术异位固定稳定化影响因素固定稳定化修复技术技术应用原位固定稳定化直接将修复物质输入污染土壤中混合处理后的土壤留在原地美国威斯康星州利用潜水箱原位固形修复德马尼托沃克河污染抵泥固定稳定化修复技术原位固定稳定化影响因素固定稳定化修复技术724玻璃化修复技术72污染土壤的物理修复技术技术介绍通过高强度能量输入使污染土壤熔化将含有挥发性污染物的蒸汽回收处理同时污染土壤冷却后成玻璃状团块固定原位玻璃化技术异位玻璃化技术玻璃化修复的工艺流程玻璃化修复技术技术应用原位玻璃化技术通过向污染介质中插入电极对污染介质固体组分给予16002000摄氏度的高温处理使有机污染物和一部分无机化合物如硝酸盐硫酸盐和碳酸盐等挥发或热解而从污染环境中去除的技术原位玻璃化修复过程示意图玻璃化修复技术技术应用异位玻璃化技术使用等离子体电流或其他热源在16002000摄氏度的高温熔化土壤及其中的污染物有机污染物补热解或者蒸发去除有害无机离子则得以固定化产生的水分和热解产物则由气体收集系统收集进一步处理异位玻璃化修复过程示意图玻璃化修复技术玻璃化修复技术的影响因素玻璃化修复技术725热力学修复技术72污染土壤的物理修复技术技术介绍利用热传导热毯热井或热墙等或热辐射无线电波加热等加热污染土壤后降低其中污染物浓度的技术高温加热修复技术低温加热修复技术电磁波加热修复技术热力学修复技术技术应用高温加热修复技术通过热毯或加热井中的加热器件进行热传导加热并通过汽提井和鼓风机将水蒸汽和污染物收集起来加以处理的技术高温加热修复过程示意图热力学修复技术热毯系统热井系统采用覆盖在土壤表

目前国内开展了利用黑麦草等植物修复多环芳烃、多氯 联苯和石油烃的研究工作，但是有机污染土壤的植物修复技 术的田间研究还是很少，对炸药、放射性核素污染土壤的植 物修复研究则更少。
2 动物修复
动物修复技术是指土壤动物群通过直接 的吸收、转化和分解或间接的改善土壤 理化性质，提高土壤肥力，促进植物和 微生物的生长等作用而修复土壤污硝基甲苯多 氯联苯好氧处理不理想、用厌氧处理效果好一 些，但由于厌氧处理条件难于控制，其应用比
好氧处理使用更少。
原位生物修复
➢ 原位修复原位生物修复主要集中在亚表层土壤的生态条 件优化，尤其是通过调节加入无机营养或可能限制其反 应速率的氧气的供给，以促进土著微生物或外加的特异 微生物对污染物质进行最大程度的生物降解，是最常见 的生物修复形式。
植物修复机理
根据其作用过程和机理，重金属污染土壤的 植修复技术可分为植物固定、植物挥发、植 物吸收、植物降解、根际生物降解修复五种 类型
• 植物提取：利用重金属超积累植物从污染土壤 中超量吸收、积累一种或几种重金属元素，之 后将植物整体收获并集中处理。然后再继续种 植超积累植物以使土壤中重金属含量降低到可 接受的水平。
堆肥法特点
➢ 堆肥法对去除含高浓度不稳定固体的有机复合物是最 有效的，处理时间较短．对三硝基甲苯、多氯联苯等 好氧处理不理想的污染物可用厌氧处理，效果较好
➢ 由于厌氧条件难以控制，且易产生中间代谢污染物等， 其应用比好氧处理少．
土地耕作法
土地耕作法是在非透性垫层和砂层 上，受污染土壤以10～30 cm厚度平 铺其上，以防止污染物转移，并淋 洒营养物、水或降解菌菌株接种物， 必要时加入表面活性剂，定期翻动 充氧，以满足微生物生长的需要； 处理过程中流出的渗滤液可回淋于 土壤，以彻底清除污染物