土壤污染生態(tài)修復(fù)

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1、 目 錄土壤污染現(xiàn)狀及治理技術(shù)1 污染土壤生態(tài)修復(fù)概述2 重金屬污染土壤的生態(tài)修復(fù)3 有機(jī)污染土壤的生態(tài)修復(fù)4土壤污染現(xiàn)狀及治理技術(shù) 一 、 我 國 土 壤 污 染 現(xiàn) 狀 隨 著 工 業(yè) 化 、 城 市 化 、農(nóng) 業(yè) 集 約 化 的 快 速 發(fā) 展 ，大 量 未 經(jīng) 處 理 的 廢 棄 物 向土 壤 系 統(tǒng) 轉(zhuǎn) 移 ， 并 在 自 然因 素 的 作 用 下 匯 集 、 殘 留于 土 壤 環(huán) 境 中 。 據(jù) 統(tǒng) 計 ， 我 國 受 農(nóng) 藥 、重 金 屬 等 污 染 的 土 壤 面 積達(dá) 上 千 萬 公 頃 ， 其 中 礦 區(qū)污 染 土 壤 達(dá) 200萬 公 頃 ， 石油 污 染 土 壤 約 5

2、00萬 公 頃 、固 廢 堆 放 污 染 土 壤 約 5萬 公頃 ， 對 我 國 生 態(tài) 環(huán) 境 質(zhì) 量 、食 品 安 全 和 社 會 經(jīng) 濟(jì) 持 續(xù)發(fā) 展 構(gòu) 成 了 嚴(yán) 重 威 脅 。 引 入 生 態(tài) 修 復(fù) 的 必 要 性 ： 目 前 ， 盡 管 在 污 染 環(huán) 境 的 物 理 修 復(fù) 、 化 學(xué) 修復(fù) 以 及 工 程 技 術(shù) 方 面 有 一 定 進(jìn) 展 ， 并 形 成 了 一 些實(shí) 用 技 術(shù) 。 但 是 ， 這 些 修 復(fù) 方 法 往 往 會 破 壞 污 染場 地 的 理 化 性 質(zhì) ， 甚 至 會 造 成 環(huán) 境 的 二 次 污 染 ，對 于 污 染 面 積 巨 大 且 污 染 程

3、 度 輕 的 土 壤 基 本 上 難以 應(yīng) 用 和 奏 效 。 在 這 種 情 況 下 ， 提 出 應(yīng) 用 生態(tài) 修 復(fù) 的 方 法 和 技 術(shù) ， 從 生 態(tài) 學(xué)原 理 的 高 度 解 決 污 染 環(huán) 境 特 別 是污 染 土 壤 的 修 復(fù) 問 題 ， 對 于 實(shí) 現(xiàn)人 與 自 然 的 和 諧 發(fā) 展 具 有 重 要 的實(shí) 踐 意 義 。 1、 生 態(tài) 修 復(fù) 的 概 念 生 態(tài) 修 復(fù) （ ecological remediation） 是 指在 生 態(tài) 學(xué) 原 理 指 導(dǎo) 下 ， 以 廣 義 的 生 物 修 復(fù) （ 包括 植 物 修 復(fù) 、 微 生 物 修 復(fù) 、 動 物 修 復(fù) 等

4、） 為 基礎(chǔ) ， 結(jié) 合 各 種 物 理 修 復(fù) 、 化 學(xué) 修 復(fù) 以 及 工 程 技術(shù) 措 施 ， 通 過 優(yōu) 化 組 合 和 技 術(shù) 再 造 ， 使 之 達(dá) 到最 佳 效 果 和 最 低 耗 費(fèi) 的 一 種 綜 合 的 修 復(fù) 污 染 環(huán)境 的 方 法 。二 、 污 染 土 壤 生 態(tài) 修 復(fù) 概 述 影響因素多而復(fù)雜多學(xué)科交叉生態(tài)修復(fù)的特點(diǎn)嚴(yán)格遵循循環(huán)再生、和諧共存、整體優(yōu)化等生態(tài)學(xué)原理 3、 污 染 土 壤 生 態(tài) 修 復(fù) 的 主 要 方 式 4、 生 態(tài) 修 復(fù) 與 生 態(tài) 恢 復(fù) 的 區(qū) 別 和 聯(lián) 系概 念 生 態(tài) 修 復(fù) 生 態(tài) 恢 復(fù)不 同 點(diǎn) 英 文 名 稱 Ecolog

5、ical remediation Ecological rehabilitation受 損 生 態(tài) 系 統(tǒng) 污 染 生 態(tài) 系 統(tǒng) 退 化 生 態(tài) 系 統(tǒng) ； 物 理 破 壞 生 態(tài)系 統(tǒng)直 接 作 用 與 目標(biāo) 清 除 環(huán) 境 中 的 各 種 污 染 物 建 立 一 個 或 一 群 物 種 ， 作 為 恢復(fù) 生 態(tài) 系 統(tǒng) 的 基 本 框 架動 植 物 狀 況 不 一 定 種 植 多 樣 的 當(dāng) 地 植 物 種 植 多 樣 的 當(dāng) 地 植 物 ， 而 且 經(jīng)常 需 要 補(bǔ) 值 大 量 植 物物 流 與 能 流 狀 況 物 質(zhì) 生 態(tài) 過 程 物 質(zhì) 和 能 量 相 結(jié) 合生 態(tài) 過 程 特

6、點(diǎn) 保 證 污 染 物 去 除 的 最 佳 效 果和 最 低 耗 費(fèi) 試 圖 重 新 創(chuàng) 造 、 引 導(dǎo) 或 加 速 自然 演 化 過 程共 同 點(diǎn) 采 用 生 態(tài) 學(xué) 原 理人 工 方 法 為 主 ， 自 然 恢 復(fù) 為 輔部 分 地 返 回 到 生 態(tài) 系 統(tǒng) 受 到 干 擾 前 的 結(jié) 構(gòu) 和 功 能最 終 目 標(biāo) 是 為 當(dāng) 地 生 物 提 供 良 好 的 棲 息 地 三 、 重 金 屬 污 染 土 壤 的 生 態(tài) 修 復(fù) 核 心 ： 植 物 修 復(fù)1、 植 物 修 復(fù) 概 念 植 物 修 復(fù) （ phytoremediation） 技 術(shù) 是 指 以 植 物 忍 耐 和 超 量 富

7、集 某 種 或 某 些 化 學(xué) 元 素 的 理 論 為 基 礎(chǔ) ， 利 用 植 物 及 其 共 存 微 生 物 體 系 清 除 環(huán) 境 中 的污 染 物 的 一 門 環(huán) 境 污 染 治 理 技 術(shù) 。 狹 義 的 植 物 修 復(fù) 技 術(shù) 就 是 指 利 用 植 物 清 除 或 固 定污 染 土 壤 中 的 重 金 屬 。 2、 重 金 屬 超 富 集 植 物 超 富 集 植 物 衡 量 標(biāo) 準(zhǔn) 臨 界 含 量 特 征 ： Zn 、 Mn 10000 mg/kg Pb、 Cu、 Ni、 Co、 As 1000mg/kg Cu 100mg/kg Au 1mg/kg 轉(zhuǎn) 移 特 征 ： 植 物 地

8、上 部 分 （ 主 要 指 莖 和 葉 ） 重 金 屬 含 量 大 于 其 根 部 重 金 屬 含 量 。 3、 4、 植 物 修 復(fù) 的 效 果植 物 植 物 濃 度 （ mg/kg） 富 集 指 數(shù)Cu Cd As Cu Cd As狼 把 草 根 384.30 0.87 3.41 1.86 4.83 0.04酸 模 草 莖 葉 62.26 1.24 1.67 0.30 6.89 0.20 蜈 蚣 草 213.67 1.75 61.11 1.03 9.72 1.21土 壤 樣 品 ： Cu 206.50mg/kg Cd 0.18mg/kg As 50.40mg/kg 5、 植 物 修 復(fù) 重

9、 金 屬 污 染 的 優(yōu) 點(diǎn) 在 修 復(fù) 土 壤 的 同 時 也 凈 化 、 綠 化 了 周 圍 的 環(huán) 境 ， 更 易 被 社 會 所 接 受 ； 對 環(huán) 境 擾 動 少 ， 污 染 物 在 原 地 去 除 ， 對 土 壤 來 說 屬 于 原 位 處 理 ； 植 物 固 化 技 術(shù) 使 地 表 長 期 穩(wěn) 定 ， 控 制 風(fēng) 蝕 、 水 蝕 ， 減 少 水 土 流 失 ；植 物 修 復(fù) 的 成 本 較 低 ， 可 以 從 產(chǎn) 生 的富 含 金 屬 的 植 物 殘 體 中 回 收 貴 重 金 屬 ，取 得 直 接 經(jīng) 濟(jì) 效 益 。 四 、 有 機(jī) 污 染 土 壤 的 生 態(tài) 修 復(fù)1、 微

10、生 物 修 復(fù) 概 念 ： 微 生 物 修 復(fù) 技 術(shù) 是 利 用 微 生 物 （ 土 著 菌 、 外 來 菌 、 基 因 工 程 菌 ） 對 污 染 物 的 代 謝 作 用 而 轉(zhuǎn) 化 、 降 解 污 染 物 ， 主 要 用 于 土 壤 中 有 機(jī) 污 染 物 的 降 解 。 微 生 物 降 解 有 機(jī) 污 染 物 的 方 式 ： 通 過 微 生 物 分 泌 的 胞 外 酶 降 解 ； 污 染 物 被 微 生 物 吸 收 至 其 細(xì) 胞 內(nèi) 后 ， 由 胞 內(nèi) 酶 降 解 2、 微 生 物 修 復(fù) 的 種 類 （ 1） 原 位 生 物 修 復(fù) ： 在 污 染 土 壤 中 加 入 氧化 劑 和

11、 營 養(yǎng) 物 質(zhì) 等 ， 使 有 關(guān) 的 微 生 物 繁殖 并 通 過 生 物 化 學(xué) 作 用 降 解 有 機(jī) 污 染 物 。 如 ： 生 物 強(qiáng) 化 法 、 生 物 通 風(fēng) 法 等 。 （ 2） 異 位 生 物 修 復(fù) ： 將 受 污 染 的 土 壤 移 離原 地 ， 使 之 與 降 解 菌 接 種 物 、 營 養(yǎng) 物 及 支撐 材 料 混 合 ， 集 中 起 來 進(jìn) 行 生 物 降 解 。 如 ： 預(yù) 制 床 法 、 堆 肥 法 、 厭 氧 處 理 法 等 。 堆 肥 法普 通 有 機(jī) 物 +有 機(jī) 污 染 物 +O2+微 生 物 腐 殖 質(zhì) +CO2+H2O+Q 3、 微 生 物 修 復(fù)

12、 效 果目 標(biāo) 污 染 物 修 復(fù) 生 物 試 驗(yàn) 介質(zhì) 修 復(fù) 效 果多 環(huán) 芳 烴 （ 菲 ） 假 單 胞 菌 土 壤 菲 降 解 率 為62.2%苯 并 【 a】 芘 真 菌 培 養(yǎng) 基 30d后 降 解 率 可達(dá) 50%爆 藥 （ TNT） 真 菌 培 養(yǎng) 基 TNT濃 度 為20mg/L時 降 解率 可 達(dá) 50% 多 氯 聯(lián) 苯（ PCBs,A-50） 假 單 胞 菌 培 養(yǎng) 基 40h后 ， 其 中CB-126和 CB-181被 100%降 解 4、 植 物 -微 生 物 聯(lián) 合 修 復(fù) 植 物 -微 生 物 聯(lián) 合 修 復(fù) 技 術(shù) 使 利 用 植 物 及 其 共存 的 微 生

13、物 體 系 ， 清 除 環(huán) 境 污 染 物 的 一 種 環(huán) 境 污染 治 理 技 術(shù) 。 而 聯(lián) 合 體 系 中 的 植 物 根 際 的 微 生 物 活 性 、 生物 量 以 及 三 氯 乙 烯 的 生 物 降 解 明 顯 高 于 沒 有 植 物的 土 壤 。 5、 植 物 加 強(qiáng) 微 生 物 修 復(fù) 有 機(jī) 污 染 土 壤 的 機(jī) 制 ： 植 物 直 接 吸 收 有 機(jī) 污 染 物 并 在 植 物 組 織 中 積 累 或 代 謝 ； 植 物 釋 放 的 各 種 分 泌 物 或 酶 類 促 進(jìn) 了 有 機(jī) 污 染 物 的 生 物 降 解 ； 植 物 增 強(qiáng) 根 際 區(qū) 的 微 生 物 的 礦

14、化 作 用 。 酚 6、 植 物 -微 生 物 聯(lián) 合 修 復(fù) 的 效 果目 標(biāo) 污 染 物 修 復(fù) 生 物 試 驗(yàn) 介質(zhì) 修 復(fù) 效 果多 環(huán) 芳 烴 （ 菲 ） 假 單 胞 菌和 小 麥 土 壤 菲 降 解 率 為84.8%苯 并 【 a】 芘 真 菌 和 香根 草 培 養(yǎng) 基 置 入 香 根 草 處理 的 降 解 率 明顯 高 于 未 置 入香 根 草 的 處 理爆 藥 （ TNT） 真 菌 和 皺葉 酸 模 培 養(yǎng) 基 皺 葉 酸 模 明 顯促 進(jìn) 微 生 物 對TNT降 解 多 氯 聯(lián) 苯（ PCBs,A- 50） 假 單 胞 菌 培 養(yǎng) 基 40h后 ， 其 中CB-126和 CB

15、-181被 100%降解 小 結(jié) 生 態(tài) 修 復(fù) 是 污 染 土 壤 修 復(fù) 發(fā) 展 的 最 新 階 段 ，因 而 許 多 研 究 還 只 是 處 于 基 礎(chǔ) 階 段 。 其 核 心 內(nèi) 容仍 然 是 超 累 積 植 物 和 高 效 降 解 微 生 物 的 篩 選 及 合理 搭 配 、 修 復(fù) 機(jī) 理 的 探 索 和 植 物 與 微 生 物 聯(lián) 合 修復(fù) 技 術(shù) 。 生 態(tài) 修 復(fù) 的 實(shí) 際 應(yīng) 用 不 可 避 免 的 要 利 用 分 子生 物 學(xué) 方 法 和 農(nóng) 業(yè) 高 新 技 術(shù) ， 因 為 ， 環(huán) 境 科 學(xué) 與生 物 學(xué) 、 農(nóng) 學(xué) 的 交 叉 和 融 合 可 能 會 成 為 生 態(tài) 修 復(fù)的 新 的 學(xué) 科 增 長 點(diǎn) 。 在 這 種 意 義 上 ， 從 該 技 術(shù) 的前 景 來 看 ， 生 態(tài) 修 復(fù) 將 逐 漸 成 為 最 優(yōu) 化 的 一 項 綜合 的 環(huán) 境 技 術(shù) ， 在 解 決 土 壤 污 染 問 題 上 將 成 為 根本 的 手 段 。