(完整版)第七章_受污染环境的修复

环境污染：是指有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统结构与功能发生变化，对人类以及其他生物的生存和发展产生不利影响的现象.污染物的迁移：指污染物在环境中发生的空间位置的移动及其引起的富集、分散和消失过程。

污染物在环境中的转化：污染物在环境中通过物理、化学或生物的作用改变形态或转变成另一种物质的过程称为污染物的转化。

环境污染物的迁移和转化往往是伴随进行的。

污染物的转化形式：物理转化、化学转化、生物转化环境污染物进入植物体内主要有三条途径？①根部吸收以及随后随蒸腾流而输送到植物各部分。

②暴露在空气中的植物地上部分；通过植物叶片上的气孔从周围空气中吸收污染物。

是植物对大气污染物的吸收的主要方式。

③有机化合物蒸气经过植物地上部表皮渗透而摄入体内。

优先污染物：在众多污染物中筛选出潜在危险大的作为优先研究和控制对象，称之为优先污染物（priority Pollutant）或称为优先控制污染物。

生物降解：是有机物在生物酶的作用下经过一系列的生物化学反应转化为简单化合物的现象，有时可完全转化为无机物。

生物转化：是在生物酶的作用下使污染物的形态、结构发生微小的改变，因而使污染物的毒性加强或减弱。

生物注气法：将空气压入饱和层水中,使挥发性化合物进入不饱和层进行生物降解,同时饱和层也得到氧气利于进行生物降解。

生物冲淋法：将含氧和营养物质的水补充到亚表层，促进地下水和土壤中的生物降解的技术。

常用于石油污染的土壤和地下水的修复。

土地耕作法：通过耕翻污染土壤，补充氧气和营养物质，提高土壤中微生物的活性和植物的生物多样性，促进土壤中污染物质的降解。

异位土地耕作：将污染土壤或污泥均匀撒于土地上，并利用机械使其与土壤充分混合，必要时假如营养物质，经常用于处理石油污染污染或污泥。

整备床反应器：将污染土壤堆成堆，并布置通气管道，上面还可以安装喷淋营养液的管道。

通过添加肥料，水分，氧气并调节土壤的pH促进土壤中微生物的活性增加，提高污染物的降解。

《环境化学》课程教学大纲一、基本信息课程性质：专业选修课学分：2学分学时：32学时（讲授24学时、实验8学时）开课学期：第三学期开课院系：环境工程与化学学院适用专业：环境工程先修课程：有机化学、无机及分析化学、物理化学、仪器分析、二、课程简介《环境化学》是环境工程专业的选修课，通过该课程的学习，使学生掌握污染物在大气、水体、土壤的迁移原理，以及生物富集、降解作用和环境修复的主要理论基础，理解污染特征与转化规律，树立环境保护意识和生态文明建设理念，为进一步学习专业课程，从事环境相关工作奠定必要的理论基础。

三、课程教学目标（一）教学任务本课程的主要任务是通过课堂教学使学生能够掌握环境化学中大气、水体、土壤和生物体的本质特征，相关元素和污染物在环境中迁移、转化的基本原理和途径。

了解目前环境修复的基础理论和前沿技术，并能够初步分析复杂的环境工程问题，提出具体恰当、合理的处理方案。

（二）课程目标1. 课程目标（1）掌握环境化学中大气、水体、土壤和生物体的本质属性和特征，污染物在其中的迁移、转化的基本概念、途径和原理（支撑毕业要求2.1）。

（2）了解环境化学中环境修复的相关技术、原理和前沿进展，能够通过查阅文献资料并运用相关知识和技术，识别、判断、评价复杂的环境污染问题，并能提出合理的处理方案（支撑毕业要求2.1）。

2. 课程目标对毕业要求的支撑矩阵表1 课程目标对毕业要求的支撑矩阵（三）思政元素根据本课程性质和特点，在教学环节中对生态文明建设、环境保护、可持续发展思政元素进行落实。

四、教学内容及要求表2 教学内容、要求与达成五、课内实验名称及基本要求表3 实验内容、要求与达成六、课程考核方式与评分标准（一）考核方式表4 课程目标的考核方式注：考核内容体现对课程思政元素的理解要求。

（二）总成绩构成本课程考核由形成性评价（40%）和结果性评价（60%）构成，其中形成性评价包括课堂讨论、习题作业和实验三个部分，分别占总成绩的5%、10%和20%，结果性评价以期末考试为主。

第七章受污染环境的修复内容提要及重点要求：主要介绍了目前重金属污染修复和有机污染修复中几种常见的修复技术，微生物修复、植物修复、化学氧化、电动力学修复、以及活性反应格栅等技术的基本概念及原理、子技术类型、及污染物得以去除的化学原理、环境影响因素、各技术的优缺点及适用范围等。

要求掌握主要修复技术的基本原理、修复过程中污染物的降解和消除过程、以及影响因素，还要了解各技术适用的污染物及介质。

修复是指采取人为或自然过程，使环境介质中的污染物去除或无害化，使受污染场址恢复原有功能的技术。

它是当今环境科学的热点领域，也是最具有挑战性的研究方向之一，与环境化学研究领域互有交叉，可以作为环境化学的一个重要分支。

修复的介质可以包括土壤及地下水、地表淡水及近海岸。

修复的主体是污染物，包括无机污染物和有机污染物。

对于重金属，修复的手段为清除、稀释、固定化、及转化为低毒的形态，如将六价铬转化为三价铬，以降低六价铬污染的危害。

而对于有机污染物，修复的首选手段应该是使其彻底矿化为水和二氧化碳，或者转化为低毒的中间产物，还包括清除（吸附及挥发到另外一个介质）以及固定化（在介质内部）。

第一节重金属污染修复一、土壤中重金属污染修复的原理稀释法，降低土壤中重金属的浓度；改变重金属在土壤中存在的形态，使其固定，降低其在环境中的迁移性和生物可利用性；从土壤中去除重金属。

二、土壤中重金属污染的方法1、物理方法（1）客土法、换土法①原理：●客土法：在被污染的土壤上覆盖上非污染土壤；●换土法：部分或全部挖除污染土壤而换上非污染土壤。

换土的厚度愈大，降低作物中重金属含量的效果愈明显。

②须注意以下两点：●主客土的pH要尽量接近，避免由于客土酸性增加，引起污染土壤中重金属的活性增大，一般换土的厚度大于耕作层的厚度。

●妥善处理被挖污染土壤，避免引起次生污染。

客土法或换土法花费的人力和财力巨大，只适用于小面积严重污染土壤的治理。

（2）稀释法①原理：稀释法即为上下层土壤混合。

《受污染环境的修复》重点习题及参考答案1．微生物修复所需的环境条件是什么？微生物修复技术是指通过微生物的作用清除土壤和水体中的污染物，或是使污染物无害化的过程。

它包括自然和人为控制条件下的污染物降解或无害化过程。

在自然修复过程（natural attenuation）中，利用土著微生物（indigenous microorganism）的降解能力，但需要有以下环境条件：①有充分和稳定的地下水流；②有微生物可利用的营养物；③有缓冲pH的能力；④有使代谢能够进行的电子受体。

如果缺少一项条件，将会影响生物修复的速率和程度。

特别是对于外来化合物，如果污染新近发生，很少会有土著微生物能降解它们，所以需要加入有降解能力的外源微生物（exogenous microorganism）。

2．请列举几种强化微生物原位修复技术。

原位强化修复技术包括生物强化法、生物通气法、生物注射法、生物冲淋法及生物翻耕法等。

（1）生物强化法是指在生物处理体系中投加具有特定功能的微生物来改善原有处理体系的处理效果，如对难降解有机物的去除等。

投加的微生物可以来源于原来的处理体系，经过驯化、富集、筛选、培养达到一定数量后投加，也可以是原来不存在的外源微生物。

（2）生物通气法（bioventing）用于修复受挥发性有机物污染的地下水水层上部通气层（Vadose Zone）土壤。

这种处理系统要求污染土壤具有多孔结构以利于微生物的快速生长。

另外，污染物应具有一定的挥发性，亨利常数大于1.01325Pa·m3·mol-1时才适于通过真空抽提加以去除。

生物通气法的主要制约因素是影响氧和营养物迁移的土壤结构，不适的土壤结构会使氧和营养物在到达污染区之前被消耗。

（3）生物注射法（biosparging）又称空气注射法，这种方法适用于处理受挥发性有机物污染的地下水及上部土壤。

处理设施采用类似生物通气法的系统，但这里的空气是经过加压后注射到污染地下水的下部，气流加速地下水和土壤有机物的挥发和降解。

第七章受污染环境的修复名词术语1.环境指示生物（Environmental bioindicator）许多生物对环境，尤其是对大气和水体环境的变化反应敏感，可作为环境污染的指示生物。

所谓指示生物又叫做生物指示物，就是指那些在一定地区范围内，能通过其特性、数量、种类或群落等变化，指示环境或某一环境因子特征的生物。

2.环境生物标记物（Environmental biomaker）生物标志物在医学上一般是指可供客观测定和评价的一个普通生理或病理或治疗过程中的某种特征性的生化指标，通过对它的测定可以获知机体当前所处的生物学过程中的进程。

检查一种疾病特异性的生物标志物，对于疾病的鉴定、早期诊断及预防、治疗过程中的监控可能起到帮助作用。

环境生物标记物是指示环境暴露和有害效应的可测量生物反应，包括细胞、生理、生化、行为、能量、分子或代谢物水平的变化，它能显示分子或细胞水平的暴露- 效应关系，并能为环境污染物所造成的暴露或危害提供有效的检测手段。

3.根际（Rhizosphere）是指受植物根系活动的影响，在物理、化学和生物学性质上不同于土体的那部分微域土区。

根际的范围很小，一般指离跟轴表面数毫米之内。

4.深度氧化技术（Advanced oxidation process，AOP）是指在体系中能产生具有高度反应活性的自由基（如羟基自由基，•OH），充分利用自由基的活性，快速彻底地氧化有机污染物。

该方法具有良好的应用前景。

5.植物稳定（Phytostabilization）是利用耐重金属植物根际的一些分泌物，增加土壤中有毒金属的稳定性，从而减少金属向作物的迁移，以及被淋滤到地下水或通过空气扩散进一步污染环境的可能性。

其中包括沉淀、螯合、氧化还原等多种过程。

6.生物刺激（Biostimulation）满足土著微生物生长所必需的环境条件，诸如提供电子受体、供体、氧以及营养物等。

7.生物强化（Bioaugmentation）需要不断地向污染环境投入外源微生物、酶、其他生长基质或氮、磷无机盐。

受污染环境的修复第一节微生物修复技术微生物修复技术是指通过微生物的作用清除土壤和水体中的污染物，或是使污染物无害化的过程。

它包括自然和人为控制条件下的污染物降级或无害化的过程。

在自然修复的过程（natural attenuation）中，利用土著微生物（indigenous microorganism）的降解能力，但需要以下条件：i) 有充分和稳定的地下水流；ii) 有微生物可利用的营养物质；iii) 有缓冲pH的能力；iv) 有使代谢能够进行的电子受体。

如果缺少一项条件，将会影响微生物修复的速率和程度。

[1]对于外来化合物，如果污染新近发生，很少会有土著微生物能降解它们，所以需要加入有降解能力的外源微生物（exogenous microorganism）。

人为修复工程一般采用有降解能力的外源微生物，用工程化手段来加速生物修复的进程，这种在受控条件下进行的生物修复又称强化生物修复（enhanced bioremediation）或工程化的生物修复（engineered bioremediation）。

工程化的生物修复一般采用下列手段来加强修复的速率：i) 生物刺激（biostimulation）技术，满足土著微生物生长所需要的条件，诸如提供电子受体、供体氧以及营养物等; ii) 生物强化（bioaugmentation）技术需要不断地想污染环境投入外源微生物、酶、其他生长基质或氮、磷无机盐。

第二节植物修复技术“生态植物修复技术”指的是在工程建设中采用相关的生态植物（如不同的乔、灌、草、藤等），在特定环境条件下混合配置后，对开挖或填方所形成的边坡进行植被恢复的一种综合技术应用方案，它包含了绿化景观、固土保水、防止浅层滑坡和塌方等生态环境保护的基本内容。

“生态植物修复技术”的种类在南方地区的工程建设中，可供选择的“生态植物修复技术”方案大体有“普通绿化”、“普通喷播”、“挂网喷播”和“香根草技术”等几种，以下分别介绍其内容和特点。

作者： 王飞
出版物刊名： 生态经济
页码： 150-151页
主题词： 修复方法;污染环境;生物;阿拉斯加州;营养物质;二次污染;科学家;瓦尔德
摘要：1989年3月，一艘美国超级油轮在阿拉斯加州瓦尔德兹港附近触礁，大量原油泄漏，使面积达1300多平方千米的海面被一层厚厚的原油覆盖，这对于当地的海洋生态不啻是一个毁灭性的灾难，上千只海獭和大约24万只海鸟因此次漏油事故而死亡。

心急如焚的美国环保局采取种种办法试图尽快清除油污，但效果都不是太理想。

后来，他们往油污中喷洒了一些亲油的营养物质，将原油酿成了一道“美味大餐”，这刺激了以石油为主食的细菌数量的增长，使石油的分解速度提高了2～3倍。

从此，生物修复名扬天下，得到了各国科学家的关注。

生物修复的含义是用生物去修复被污染的环境，比起常规的物理、化学修复方法，它最大的特点是经济高效且不会形成二次污染，一些科学家形象地称之为替环境“天然排毒”。