我国土壤砷污染现状与修复原理与技术119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

②重金属累积及固定 在微生物累积重金属方面，已阐明同细胞内金 属硫蛋白简称MT有关，MT是一种低分子量的细胞 质蛋白，同Hg, Zn、Cd、Cu、Ag等重金属有强烈 的亲和性，结果使重金属富集并抑制其毒性。
3.4 农业生态修复
农业生态修复主要包括两个方面： ➢农艺修复措施 ➢生态修复。
4 土壤重金属污染修复技术研究展望
2 土壤重金属污染超的危累害积植物是在重金属胁迫条件下的一种适应性突变体，往往生
4 土壤重金属污染修复技术研究展望
指（密3）度交大通于长运5g输缓/c对m慢土3的壤，金重属金生，属或物污在染量元的素影低周响期，表气金属候栏内环原境子量适超过应40性以上差之金，属具元素有均称很为强重金的属元富素集。 专一。因此， 随难着降工 解业有、机筛城污选市染污物、染和的重培加金育剧属和及吸农其用相收化应能学的物降力质解的转强施化，用微，生同土物壤时重能金属吸污染收日多益严种重，重几金乎威属胁着元每素个国，家。且生物量大的
我国土壤重金属污染的现状 及其治理措施
前言
土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，也是人 类生态环境的重要组成部分。随着工业、城市污染的加 剧和农用化学物质的施用，土壤重金属污染日益严重， 几乎威胁着每个国家。土壤重金属污染是指比重大于5 的金属或其化合物在土壤环境中所造成的污染。目前， 全世界平均每年排放Hg约1.5万吨，Cu 340万吨，Pb 500万吨，Mn 1500万吨，Ni100万吨。我国受镉、砷、 铬、铅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。
针对某一具体重金属的超积累植物一般要求其地上部分重金属含量大于一个临界值（表1）。 建设生态文明，是关系人民福祉、关乎民族未来的长远大计。
微生物在修大复气被重中金属，污以染的降土壤低方土面具壤有独污特染的作。用。目前研究较多的是Hg和Se。

适用范围 难以降解的污染物，如油、有机溶剂、农药及非水溶
态氯化物等
技术要素
化学氧化剂 分散技术
污染土壤化学氧化修复技术示意图
化学氧化修复技术的三个优点
反应后的产物毒性低可无毒 泵出的液体不需要进行再次处理 可处理地层深处的污染
化学氧化技术中的氧化剂选取的原则
反应必须足够强烈，使污染物可被彻底氧化 氧化剂及反应产物应对人体无害 氧化剂易得
物化学溶剂，在重力作用下或通过水力压推动淋洗液注入 到被污染土层中与污染物反应，然后再把包含有污染物的 液体从土层中抽提出来，进行分离和污水处理
类型
原位化学淋洗修复 异位化学淋洗修复
6.4.2污染土壤化学修复的淋洗过程
淋洗液向土壤表面扩散 对污染物质的溶解 淋洗出的污染物在土壤内部扩散 淋洗出的污染物从土壤表面向液体扩散
适用性： 处理不溶于水的污染物，如油脂类、多氯联苯(PCBs)等
溶剂浸提修复技术示意图
溶剂浸提系统构成
溶剂浸提修复技术的优势
写在最后
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生成溶解度更小的磷酸盐矿物（磷氯铅 矿等） 重金属离子与含磷矿物晶格中的阳离子 发生同晶置换而被固定 金属阳离子在矿物表面发生静电吸附和
2）粘土矿物
主要通过三类作用力实现对重金属离子 的吸附作用：
静电作用 表面络合/沉淀作用 离子交换作用
3）工业废弃物，如粉煤灰、赤泥 4）生物炭 5）有机物料，如桔杆、家禽粪便、城市污
原位化学淋洗修复示意图
异位化学淋洗修复示意图
土壤异位淋洗法流程

(2)、植物修复
利用植物的吸收、降解、挥发、过滤、固定等生 理过程,净化土壤与水体中的金属元素、放射性物质 等等。
植物主要通过三种途径去除有机污染物:
一、是直截了当吸收、转化、降解农药;
二、是植物根系直截了当向土壤分泌能降解农药的酶;
三、是植物根系分泌有机酸等物质,促进根际周围微生物的生 长与繁殖,从而降解有机污染物。
如经研究,目前发现有400多种植物能够超积累各种重金属,一些超 积累植物同时还能积累多种重金属。如我国南方湖南、广西等地大 面积分布的蕨类植物蜈蚣草对砷有超富集功能,其叶片含砷量高达0 、8%。羊齿类铁角蕨对镉的吸附能力也特别强,吸收率可达10%(一 般植物为1%~2%)。羽叶鬼针草、与酸模能够富集铅,能够做先锋植 物去修复被铅污染的土壤。香蒲植物、绿肥植物如狼把草、龙葵等 对重金属镉、锌等都具有超强的富集作用。
铅污染主要集中在表层30厘米的土壤,而这一深度往往 正是农作物根系生长的深度,这直截了当导致蔬菜等农 作物中铅含量严重超标。
我国土壤污染治理的形势
我国于2006年开展了全国首次土壤污染状况调查,以全面、系 统、准确掌握我国土壤污染的真实情况,有效防治土壤污染,确保 百姓身体健康。 调查的主要任务有: 1、开展全国土壤环境质量状况调查与评价。 2、开展重点区域土壤污染风险评估与安全等级划分。 3、开展全国土壤背景点环境质量调查与对比分析。 4、开展污染土壤修复与综合治理试点。 5、建设土壤环境质量监督管理体系。
土壤污染的特点
•1、 土壤污染具有隐蔽性与滞后性 •2、 土壤污染具有累积性与地域性 •3、 土壤污染具有不可逆转性 •4、土壤污染具有治理难度大的特性
土壤污染的类型与来源
l 1、污水灌溉 l 2、酸雨与降尘 l 3、化肥农药 l 4、固体废物 l 5、汽车尾气

Japan. ➢ The chemical composition was 43.7% SiO2, 1.4% TiO2, 22.0%
Al2O3, 12.2% Fe2O3, 0.3% MnO, 0.9% MgO, 1.5% CaO, 0.7% Na2O, 0.9% K2O, 0.3% P2O5，5.6% H2O, and 8.0% organic carbon. ➢ The total arsenic content of the soil was found to be 37.8 mmol/kg, or 2830 mg/kg.
土壤因素影响分析
✓ 化学淋洗对污染土壤的修复因土壤类型不同而略有差别。 ✓ 对于砂质壤土,由于其粘性较差,不易强烈吸附污染物,一
般只需初步淋洗即可。但是对于粘性较强的壤土和粘土,由 于容易吸附污染物,在进行初步淋洗之后,还必须进一步修复
处理。
✓ 淋洗法的除污染物效果与土壤中有机质的含量、pH值、清 洗剂与金属的浓度比、土壤性质、泥浆稠度等有关。
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讨论
化学淋洗技术修复土壤的优缺点
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高效的多元复配淋洗剂的开发和淋洗剂之间 协同作用机理
淋洗剂对土壤和水环境的破坏和污染问题 废液的处理问题 实验室研究到工程应用 新技术的开发
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实例一 重金属污染土壤化学萃取修
复技术影响因素分析
➢ 实验土样: 原样分别取自湖南省永州铅锌铜矿和衡阳 车江铜矿选矿尾砂污染带.
✓ 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。

L/O/G/O
土壤修复
Contents
1 我国土壤污染现状 2 主要的土壤污染源和污染物
3 土壤污染的危害 4 污染土壤的治理及修复技术

一、我国土壤污染现状
我国土壤污染的总体形势严峻,部分地区 土壤污染严重, 重污染企业或工业密集区、 工矿开采区及周边地区、城市和城郊地区出 现土壤重污染区和高风险区。
以色列模式
• 以色列再生水利用最突出的特点是它已经 把再生水作为国家水量平衡的重要组成部 分。以色列长期缺水, 认为把城市污水作为 非传统的水资源加以开发利用是唯一的出 路, 也是容易实现的, 早在 20世纪 60年代, 就把回用所有污水列为一项国家政策,规定: 废水如果没有用尽, 不可采用海水淡化; 城 市的每一滴水至少应回用一次。
污水灌溉在我国发展的必要性
进入 21世纪, 我国的城市生活用水、 工 业用水将大大增加, 从而使农业用水不得不 相对减少。同时我国又是一个以灌溉为主 的农业大国, 目前仅农业每年缺水就达 300 亿 m3。20世纪 90年代, 我国受旱面积已达 2 667万 hm2, 因缺水造成的粮食减产达 250 400亿 kg。为了使农业良性发展, 达到 增产增收的效果, 确保全国的粮食安全问题, 就必须采取一些相应的措施。
生活污水灌区主要分布在城市周围，灌溉用 水主要受到城市生活废水的影响; 工业污水灌区主 要分布在工矿企业周围， 受到工业废水的影响; 清水灌区一般分布在人口相对稀疏和工矿企业不 发达的乡村周边地区， 主要灌溉用水来自地下水， 受到的污染较少。


影响
wwHale Waihona Puke
主要污染源 及污染物
固废的农用
工业废渣、城市垃圾 、剩余污泥以及畜禽 粪便、农业秸秆等

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邱廷省等.重金属污染土壤治理技术应用现状与展望 ,四川有色 金属,2003(3):48-51
郭观林等.重金属污染土壤原位化学固定修复研究进展,应用生 态学报,2005,16(10):1990-1996
陈承利,廖敏,重金属污染土壤修复技术研究进展, 广东微量元素 科学,2004,11(10):1-5
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(3)利用某些低等动物修复措施
• 土壤中的某些低等动物(如蚯蚓和鼠类)能吸收土壤中的重金属,因而能一定程度地降低污染土壤中重金属的 含量.
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ห้องสมุดไป่ตู้
展望
(1)超累积植物筛选与培育。超累积植物是在重金属胁迫条件下的一种 适应性突变体，往往生长缓慢，生物量低，气候环境适应性差，具有很 强的富集专一性。因此，筛选、培育吸收能力强，同时能吸收多种重金 属元素，且生物量大的植物是生物修复的一项重要任务。
主要内容
• 土壤重金属污染的现状 • 土壤重金属污染的来源、特点及危害 • 土壤重金属污染的修复技术 • 展望
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现状
有资料表明，我同重金属污染的农业土地面积约2 500万m2，每年被 重金属污染的粮食多达1 200万t，因重金属污染而导致粮食减产高达l 000多万t，合计经济损失至少200亿元。农业部环保监测系统曾对全国 24省、市320个严重污染区土壤调查发现，大田类农产品超标面积占污 染区农田面积的20％，其中重金属超标占污染土壤和农作物的80％。 据中国农业部的调查结果,目前我国污水灌区面积约140万hm2,遭受重 金属污染的土地面积占污灌总面积的64.8%。其中,轻度污染面积占 46.7%,中度污染面积占9.7%,严重污染面积占8.4%,并且以Hg和Cd的 污染面积最大。

4 技术参数
运行参数 停留时间 系统吞吐量 出口土壤温度 总运行时间 加热功率 回转窑内的空气
值 60分钟 225吨/天（平均） 900℉（典型） 7,047.4小时
40,000,000英热/小时
氧气含量低于4%
5 性能情况
● 比较修复目标浓度和处理后土壤污染物浓 度可知系统运行的性能情况。
表 修复目标浓度
淋洗、异位化学淋洗的案例。
应该说是相当成功的案例。
5. 溶剂浸提修复技术
● 原理：利用溶剂将污染物从污染土壤中提取出来 或去除的技术。
● 比较安全、快捷、有效、便宜和易于推广。
1. 土壤性能改良修复技术 ● 适用于重金属污染，有时候又叫做重金属钝化。
● 改良土壤性质使污染物转变为难迁移、低活性物 质或从土壤中去除。
● 施用改良剂：石灰、有机物（泥炭）或黏土矿物、 离子拮抗剂、化学沉淀剂
● 技术应用
降低重金属在土壤中的移动性，而降低淋溶实验中土壤淋洗 液的金属含量，从而减少环境和人类健康的暴露风险。
● 氧化剂分散系统示意图
技术关键就在于如何让氧化剂均匀分散到土 壤中。
● 技术应用
在美国应用化学氧化主要在小规模上取得较 多的成功原位修复。
3. 化学还原与还原脱氯修复技术
● 原理：利用化学还原剂将污染物还原为难溶态， 从而使污染物在土壤环境中的迁移性和生物可利 用性降低的一项污染土壤原位修复技术。
（2）分类与技术体系，应该来说，土壤修复技术体系目前较为 成熟，方法也较多，趋势是原位技术比例日趋上升。
下表统计来源自美国超级基金计划
类别及所占比例 技术方法及所占比例
异位土壤修复 （425）58%
原位土壤修复 （314）42%

植物可释放一些物质到土壤中，以利于降解 有毒化学物质，并可刺激根际微生物的活性。这些 物质包括酶及一些有机酸，它们与脱落的根冠细胞 一起为根际微生物提供重要的营养物质，促进根际 微生物的生长和繁殖。并且，其中的有些分泌物也 是微生物共代谢的基质。
根际的矿化作用去除有机污染物
植物促进根际微生物对有机污染物的转化作用， 植物根际的菌根真菌与植物形成共生作用，有其独特 的酶途径，用以降解不能被细菌单独转化的有机物。
或是使污染物无害化的过程。
❖ 包括原位生物修复和异位生物修复
❖ 原位生物修复
污染在原地点进行，不挖出或抽取需要修复的土 壤及地下水，采用一定的工程措施，利用生物通 气、生物冲淋等一些方式进行。
❖ 异位生物修复
需要挖掘土壤或抽取地下水，将污染物移动到邻 近地点或反应器内进行。显然，这用处理更好控 制，结果容易预料，技术难度较低，但投资成本 较大。
土壤中有机污染物的修复
L/O/G/O
有机污染物(organic pollutant)
❖ 指造成环境污染和对生态系统产生有害影响的有机 化合物。
❖ 天然有机污染物主要是由生物体的代谢活动及其他 化学过程产生的，如萜烯类、黄曲霉类等；
❖ 人工合成有机污染物是随现代化学工业的兴起而产 生的，如合成橡胶、塑料等。
影响植物修复的因素
❖污染物性质 ❖植物种类 ❖根系分布 ❖污染物浓度和滞留时间 ❖环境条件
植物修复的优点
❖ 绿色的、低技术、低成本要求的修复方法,容易为 社会接受
❖对土壤肥力和土壤结构没有破坏 ❖ 能增加土壤有机质含量和土壤肥力,同时能减少土
壤侵蚀的发生 ❖ 还有可能回收一些重金属,而且适用的污染物广泛
❖ 目前，有机污染物在土壤的吸附-解吸研究主要集中在黏土 矿物-水界面的吸附解吸，以及它们在土壤腐殖物质中的吸 附-解吸行为。

是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
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1.土壤环境污染
1.2土壤污染的特点
①隐蔽性和潜伏性。
比较隐蔽, 往往不容易立即发现,通常是通过地下水受到污 染、农产品产量质量下降,以及人体健康状况恶化等方式 显现出来。
1.3土壤的主要污染物
①无机污染物: ✓ 重金属汞、镉、铬、铅及准金属砷等; ✓ 硝酸盐、硫酸盐、氧化物、可溶性碳酸盐等; ✓ 放射性物质，如 137Cs 、 90Sr等; ✓ 氮肥和磷肥; 氰化物、氟化物、硫化物等。
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1.土壤环境污染
②有机污染物: 化学农药、 除草剂、石油类有机物、洗涤剂、 酚类等。 ③生物污染物: 主要是病原微生物、 肠道细菌 、肠寄生虫、 炭疽杆菌、结核杆菌等。
含重金属铅和镉的工业废水污染土壤
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土壤环境污染
大气粉尘污染
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土壤环境污染
火山爆发产生的火山灰污染
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土壤环境污染
火山爆发产生的火山灰污染
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土壤环境污染
火山爆发产生的火山岩浆污染
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1.土壤环境污染
例如, DDT在土壤灌溉水时的分解速率要比干早时快.
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3. 土壤污染修复
(3) 采用土壤污染生物修复技术
采用土壤污染生物修复技术就是利用特定的动、植物 和微生物吸收或降解土壤中的污染物。 植物修复是利用绿色植物来转移、容纳或转化污染物, 使其对环境无害。 例如,种植某些非食用性但可富集铅的植物, 如苔薛、木本植物 等,可逐渐降低土壤中铅的污染程度。 选育活性较高的、能够分解某种农药的土壤微生物或 土壤动物,可以增加土壤的生物降解作用。 例如,根固氮菌可将对硫磷迅速地还原为氨基对硫磷等。