复习重点概要环境污染修复技术.docx

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复习重点概要环境污染修复技术

第一章：

绪论

1.修复、恢复、改建、重建的定义及其之间的区别关系图

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

2.环境修复的定义

环境修复：

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。

3.按照修复对象划分，环境修复技术的类型和含义

环境修复的类型：

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

1）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。

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。

2）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。

3）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。

4）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：

包括：

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

4.按照修复方法来划分，环境修复技术的类型和各自特点

环境修复技术：

是指人类修复环境时所采用的手段。

1）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。

特点：

物理修复技术工艺简单、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。

2）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。

特点：

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。

3）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。

特点：

生物修复技术费用小，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。

第二章：

污染环境的物理修复原理

1.物理修复的主要技术类型，理解每种类型下的子技术；蒸汽浸提的原理及特点；固化/稳定化的两个概念含义，处理的一般步骤，技术特点

物理修复技术：

物理分离修复、蒸汽浸提修复、固定/稳定化修复、玻璃化修复技术、电动力学修复及热力学修复。

物理分离修复：

借助物理手段将污染物分离开来的技术

特点：

工艺简单，费用低；

初步的分选技术；

减少待处理被污染物的体积；

优化以后的序列处理工作。

原理

适用范围

粒径分离

根据颗粒直径分离固体，叫筛分或过滤

水动力学分离

不同沉降或沉降速率速度

低于有效的筛分的粒径要求（200μm）

密度（或重力）分离

重力富集方式分离颗粒

对粗颗粒比较有效，可以分离150μm-5cm的粗糙颗粒，对于10-50μm的颗粒仍然有效

脱水分离

过滤、压滤、离心和沉淀等

泡沫浮选分离

需加入浮选剂，颗粒吸附到泡沫上

磁分离

基于矿物磁性的区别，尤其是重金属

铁从非铁材料中分离出来

应用:

物理分离修复技术的应用：

无机污染物的修复

适合小范围污染的修复

分离技术设备简单、费用低、可持续高产出

要求：

污染物浓度较高、存在于不同物理特征的介质中

蒸汽浸提修复：

通过降低土壤空隙蒸气压，把土壤中的污染物转化为蒸汽形式而加以去除的技术。

方法：

原位土壤蒸汽浸提技术、异位土壤蒸汽浸提技术

多相浸提技术、压裂修复技术

特点：

可操作性强；

处理污染物的范围宽；

可由标准设备操作；

不破坏土壤结构以及对回收利用废物有潜在价值。

优点：

能原位操作、简单、对周围环境干扰少；

非常有效地去除VOCs；

能较多地处理受污染的土壤；

系统容易安装和转移；

容易与其他技术组合使用。

适用于高挥发性化学污染介质的修复，如汽油、苯和四氯乙烯等，主要用于挥发性有机卤代物和非卤代物的修复。

固定/稳定化修复：

防止或降低污染土壤释放有害化学物质的一组技术。

通常用于重金属和放射性物质污染土壤的无害化处理。

固化：

稳定化：

特点：

需要固定剂/稳定剂，无需破坏无机物质，但可能改变有机物质的性质；

可与其他技术联用，并可能增加污染物的总体积；

应有利于后续处理；

现场需安装全部或部分设施。

固化和稳定化技术处理的一般步骤：

1）中和过量的酸度；

2）破坏金属配合物；

3）控制金属的氧化还原状态；

4）转化为不溶性的稳定形态；

5）采用固化剂形成稳定的固体形态物质。

玻璃化修复技术：

利用热能或高温条件，使污染的介质成为玻璃产品或玻璃状物质，而使其中的污染物被固定不再释放的过程。

特点：

最早用于核废物以及其他放射性物质的处理；

热力学修复：

利用热传导或辐射实现对污染环境的修复。

（高温、低温、原位、异位）

应用：

有半挥发性的卤代有机物和非卤代有机物；

多氯联苯；

密度较高的非水质的液体有机物

电动力学修复：

从饱和土壤层、不饱和土壤层、污泥、沉积物中分离提取重金属、有机物的过程低渗透性土壤；

应用：

大部分无机污染物；

放射性物质；

吸附性较强的有机物。

主要涉及电迁移、电渗析、电泳和酸性迁移4种电动力学过程。

第三章：

污染环境的化学修复原理

化学修复类型：

化学淋洗修复技术、溶剂浸提修复p102、化学固定修复技术、化学氧化修复技术、化学还原修复技术、可渗透反应墙、电化学修复技术

1.化学淋洗修复原理、淋洗液种类

定义：

借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移的化学/生物化学溶剂,在重力作用下或通过水力压头推动淋洗液注入到被污染土层中,然后再把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的技术。

优点：

可以去除土壤中大量的污染物，限制有害物质的扩散范围，并具有投资及消耗相对较少，操作人员不直接接触污染物。

使用范围：

该技术主要用于处理地下水位线以上、饱和区的吸附态污染物

分类：

按照场地划分，原位化学淋洗修复和异位化学淋洗修复。

淋洗液种类：

清水、无机溶剂、螯合剂、表面活性剂

清水：

优先选用的淋洗液，可避免带来二次污染

无机溶剂：

酸、碱、盐

原理：

酸解、络合、离子交换作用破坏土壤官能团和污染物的结合，从而解析溶出污染物

成本较低、效果好、作用速度快

缺点：

影响土壤中生物的活性

改变土壤养分的形态、降低养分的有效性

破坏土壤微团具体结构、

产生大量废液、增加处理成本。

-------限制了无机溶液在实际修复中的应用

螯合剂：

人工螯合剂：

EDTA，HEDTA，NTA，EGTA，CDTA等；

EDTA是最好的螯合提取剂：

能在很宽的pH范围与大部分金属，特别是过渡金属形成稳定的复合物，不仅能解吸土壤吸附的金属，也能溶解不溶性的金属化合物

负面影响：

人工螯合剂价格贵、生物降解性差----二次污染

天然螯合剂:

柠檬酸、苹果酸、丙二酸、乙酸、组氨酸、天然有机酸。

原理：

和污染物发生络合作用，促进难溶态重金属溶解，

优点：

增加了重金属在土壤中的转化；生物降解性较好，不会造成二次污染

2.化学固定修复、化学氧化、化学还原的概念。

化学固定修复：

在污染环境中加入化学试剂或化学材料，并利用它们调节污染环境条件、控制反应条件、改变污染物的形态、水溶性迁移和生物有效性，使污染物钝化，形成不溶性或移动性差、毒性小的物质而降低其在污染环境中的生物有效性，减少其向其他环境系统的迁移或结合其他修复技术手段永久地清除污染物，实现污染环境的化学修复。

优点：

可在原位进行固化，降低修复成本。

化学氧化修复：

向污染环境中加入化学氧化剂，依靠化学氧化剂的氧化能力，分解破坏污染环境中污染物的结构，使污染物降解或转化为低毒、低移动性物质的一种修复技术。

特点：

一般为原位修复，不需挖掘，在污染区的不同深度钻井，将氧化剂注入土壤中，通过氧化剂与污染物的混合、反应使污染物降解或者导致形态变化，达到污染修复的目的。

化学还原修复：

利用化学还原剂将污染环境中的污染物质还原从而去除的方法，多用于地下水的污染治理。

第四章：

污染环境的生物修复原理

1.生物修复的定义、类型及特点

定义：

利用生物，特别是微生物催化降解有机污染物，从而修复被污染环境或消除环境中的污染物的一个受控或自发进行的过程。

优点：

（1）可现场进行，费用低。

（只是物理化学30-50%）

（2）环境影响小（最终产物是CO2、水、脂肪酸---无害化）

（3）最大限度地降低污染物的浓度。

（4）应用场地受限小。

（eg桥梁、建筑物、公路下面）

（5）同时适用于土壤环境和地下水。

（6）可与其他技术结合使用，治理复合污染。

局限性：

（1）耗时长。

（生物体的新陈代谢，特别是高等动植物）

（2）条件苛刻。

（满足生命代谢所需环境）

（3）能处理的污染物的种类有限。

（4）对污染物选择性太强。

（只能吸收、利用、降解特定类型化合物，稍有破坏就不能被利用）

类型：

1）按照修复主体分类：

微生物、植物、动物、生态修复

2）按照修复受体分类：

土壤生物修复

河流水生物修复

湖泊水库生物修复

海洋生物修复

地下水生物修复

大气生物修复

矿区生物修复

垃圾场生物修复

3）按照修复场所分类：

原位生物修复技术、异位生物修复、原位－异位联合生物修复

原位生物修复技术：

是指在受污染的地区直接采用生物修复技术,不需将污染物挖掘和运输,一般采用土著微生物，时也加入经过驯化的微生物,常常需要用各种措施进行强化.

常用的原位修复技术有生物通风法、生物注气法、土地耕作法、投菌法、植物修复法.

异位修复技术：

是指将被污染的土壤或地下水从被污染地取出来,经运输后,再进行治理的技术,一般借助于生物反应器处。

常用的异位修复技术有土地填埋法、生物制备床法、生物堆腐法、反应器法等

2.环境生物修复的原则及可处理性试验

生物修复的四项基本原则（适合的生物、适合的场所、适合的环境条件、适合的技术费用）

（1）适合的生物（生物修复的先决条件）

指具有正常生理和代谢能力，并能以较大的速率降解或转化污染物，并在修复的过程中不产生毒物的生物体系。

其包括微生物、植物、动物及其组成的生态系统，其中微生物（细菌、真菌）起着十分重要的作用。

（2）适合的场所

指要有污染物和合适的生物相接触的地点，污染场地不含对降解菌种有抑制作用的物质且目标化合物能够被降解。

（3）适合的环境条件

指要控制或改变环境条件，使生物的代谢与生长活动处于最佳状态。

环境因子包括温度、适度、氧浓度、pH值、无机养分、电子受体等。

（4）适合的技术费用

指生物修复费用必须尽可能低，至少低于同样可以消除该污染物的其他技术。

生物修复的可处理性试验

可处理性试验的目的：

环境中的污染物:

混合性、污染现场各有特点

在某一现场起作用的生物修复技术在另一现场不一定有效----例如氧浓度、营养物浓度、水的移动性等因素会影响污染物的生物可利用性及生物的生长发育

因此要对每一个现场进行可处理性试验，以了解决定生物修复技术效果的关键因素。

可处理性试验分为三个不同规模：

小试、中试和现场试验

可处理性试验应为实际工程的实施回答一下几个问题：

一、污染物进一步扩散的可能性以及防治措施；

二、提高生物活性的技术手段；

三、评价生物修复效果所需要的检测手段。

可处理性试验方法A土壤灭菌试验

B土壤柱试验

C摇瓶试验

D反应器试验

3.生物修复工程的效果评价中污染物总量指标有哪几个，其含义和计算公式

污染物总量指标

第五章：

污染环境的植物修复原理

1.植物修复的概念和类型。

定义：

以植物忍耐和超量富集某种或某些化学元素的理论为基础，利用植物及其根际圈微生物体系的吸收、挥发、降解和转化作用来清除环境中污染物质的技术。

类型：

植物净化、植物提取修复、植物挥发技术、植物降解技术、根际圈生物降解技术、植物固定化/稳定化技术

2.植物修复的优缺点（答案以ppt授课内容为准）

植物修复的优点：

◆成本低：

太阳光为驱动力、耗能低，技术简单、费用低—大面积实施----土壤、水体、空气

◆环境兼容性好：

对环境扰动小，基本都是原位修复，修复同时也是美化环境，易被社会大众接受

◆可持续发展性：

植物修复的过程也是土壤有机质含量和肥力增加的过程，修复后的土壤农业利用能力增强

◆长期稳定性：

植物固定化技术使地表长期稳定，有利于生态环境改善和生物生存

植物修复的局限性

◆选择性：

植物耐受能力的选择性，通常一种植物针对一、两种污染物

◆修复时间长：

缓慢、周期长（相对物理、化学方法）

◆生长受限性：

植物生长对土壤肥力、气候、污染程度和污染分布有一定的要求，植物本身会受病虫害影响

◆后续处理：

植物衰亡会导致二次污染，必需收割，并对收割部分进行后续无害化处理

3.植物修复作用的三个作用：

吸收、排泄与累积，及三者间关系

植物吸收：

植物生长就必需从环境中吸收物质，除对少数几种元素表现出选择性吸收外，对大多数物质没有绝对严格的选择作用，只是吸收能力大小而已。

植物排泄：

植物也像动物一样需要不断向外排泄体内多余的物质和代谢废物，常以分泌物和挥发的形式进行。

分泌：

细胞将某些物质从原生质体分离或将原生质体的一部分分开的现象。

分泌的器官主要是根系和茎叶的分泌腺。

挥发：

挥发物除随分泌器官的分泌活动排除外，主要随水分的蒸腾作用从气孔和角质层中间的孔隙扩散到大气中

植物积累：

植物吸收的污染物除了部分能被代谢转化去除外，大部分污染物质因与蛋白质或多肽具有较高的亲和性而长期存留在植物体内，在一定时期内表现为不断积累增多而形成富集现象，还可在某些植物体内形成超富集

植物吸收、排泄和积累间的关系

三个过程是一个动态过程，在植物生长的某个时期达到平衡，受土壤、水分、光照及植物本身因素影响会打破，然后建立新的平衡，直到植物体内污染物含量达到临界值，积累才基本不再增加

4．重金属的植物修复机理类型，

植物挥发修复：

利用植物去除环境中的一些挥发性污染物，即植物将污染物吸收后又将其转化为气态物质，释放到大气中

目前研究较多的是金属汞和非金属元素硒。

应用实例：

转基因植物p125

局限性；仅适用与挥发性污染物，应用范围小，污染物转移到大气中可能造成风险，使用严格受限。

植物稳定修复：

利用固化植物的生长，将重金属稳定在现场，通过转化使重金属活性降低，生物可利用性下降，毒性降低，减少水土流失和污染物扩散（特别是进入食物链的量）。

局限性：

；没有将环境中的重金属离子去除，只是暂时固定，使其不对生物产生毒害，但存在环境改变后污染物再次产生毒害的可能。

植物提取修复利用专性植物根系吸收一种或几种有毒金属，并将其转移、储存到植物茎叶等地上部分，然后收割茎叶，异地处理。

5.超积累植物的定义、特性

超积累植物定义：

所有可以对重金属超量富集的植物。

特性：

a.临界含量特征：

b.转移特征：

c.耐性特征

d富集系数特征

✓低污染浓度下仍有较高的富集量；

✓能在体内富集高浓度的污染物；

✓能同时富集几种金属；

（c、d是超积累植物与非超积累植物的重要区别）

e.能快速吸收土壤溶液中的重金属，并对重金属的需求量大

f.生长快，有抗病虫害能力

超级累植物的筛选：

✓微量分析法

✓野外试纸初步判断法

✓采样分析法

✓盆栽模拟法

第六章：

污染环境修复的生态工程技术

1.生态工程的概念

生态工程：

生态工程是应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理，结构与功能协调原则，结合系统最优化方法设计的分层多级利用物质的生产工艺系统。

2.生态工程修复的概念及外延。

定义：

在特定的区域和流域内，依靠生态系统本身的自组织或自调控能力作用，或依靠两者共同作用，使部分或完全受损的生态系统恢复到相对健康的状态。

生态修复外延的四个层面

（1）污染环境的修复，即传统的环境生态修复工程，通过生态系统自组织和自调节能力来修复污染环境的概念；并通过选择特殊植物和微生物，人工辅助建造生态系统来降解污染物；

（2）大规模人为扰动和破坏生态系统（非污染生态系统）的修复；

（3）大规模农林牧业生产活得破坏的森林和草地生态系统的修复，即人口密集农牧业区的生态修复，相当于生态建设工程；

（4）小规模人类活动或完全由于自然原因（森林火灾、雪线上升等）造成的退化生态系统的修复，即人口分布稀少地区的生态自我修复。

第七章：

污染土壤的环境修复技术

1.土壤污染的几个概念

土壤污染：

人类活动产生的污染物质通过各种途径输入土壤，其数量和速度超过了土壤净化作用的速度，破坏了自然动态平衡，使污染物质的积累逐渐占据优势，导致土壤正常功能失调，土壤质量下降，从而影响土壤动物、植物、微生物的生长发育及农副产品的产量和质量的现象。

土壤环境容量：

一定的土壤环境单元，在一定范围内遵循环境质量标准，即维持土壤生态系统的正常结构，保证农产品的生物学产量与质量，也不使环境系统污染的土壤环境所能容纳污染物的最大负荷值。

土壤自净作用：

在自然因素作用下，通过土壤自身的作用，使污染物在土壤环境中的数量、浓度或毒性、活性降低的过程。

土壤污染物质：

最主要的是重金属和有机物，特别是持久性有毒有害有机污物（PTS）以及石油类。

2.污染土壤的物理修复技术类型和各自基本原理

定义：

通过物理、化学、生物和生态学等的方法和原理，并采用人工调控措施，使土壤污染物浓（活）度降低，实现污染物无害化和稳定化，以达到人们期望的解毒效果的技术和措施。

类型：

物理分离、蒸汽浸提、固定/稳定化、玻璃化、低温冰冻、热力学和电动力学等。

物理分离修复技术：

依据污染物和土壤颗粒的特性，借助物理手段将污染物从土壤分离开来的技术。

蒸汽浸提修复技术;该技术通过抽气井产生真空，使形成一个压力或浓度梯度，并使气相中的挥发性有机物由抽气井抽出，从而使土壤中的挥发性或半挥发性污染物质得到去除。

玻璃化修复技术：

高强度能量输入条件下，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固定。

热解吸修复技术：

利用直接或间接热交换，通过控制热解吸系统的床温和物料停留时间有选择地使污染物得以挥发去除的技术。

3.污染土壤的化学修复类型和各自基本原理

化学修复技术：

选择合适的化学修复剂（氧化剂、还原剂、沉淀剂、解吸剂和增溶剂等）加入土壤，使污染物与修复剂发生一定化学反应而被降解或解毒的技术。

主要包括：

土壤性能改良、溶剂浸提、化学氧化、化学还原、化学淋洗等。

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

化学氧化修复技术:

使用钻井，然后用泵将化学氧化剂注入土壤，使氧化剂和污染物发生氧化反应，降解或转化为低毒、低迁移性产污的技术。

化学氧化修复工作完成后一般只在原污染区留下随和二氧化碳等产物，且不需将泵出液体送到专门的处理系统进行处理，具有省时、经济优点。

化学还原与还原脱氯修复技术:

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。

一般用于污染物在地下较深范围很大区域成斑块扩散，对地下水构成污染，且用常规技术难以奏效的污染修复。

通常是通过向土壤注射还原剂创建一个化学活性反应区域或反应墙，当污染物通过这个区域时被降解和固定。

化学淋洗修复技术:

借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移的化学/生物化学溶剂,在重力作用下或通过水力压头推动淋洗液注入到被污染土层中,然后再把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的技术。

溶剂浸提修复技术：

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。

）

第八章：

污染水环境修复技术

1.水环境修复技术的定义、目标与原则

2.水环境修复技术的主要类型，能够熟知各种类型下的常用技术

3.湖泊水库水环境修复技术的类型和常用技术

4.湖泊水库的生态恢复技术（以ppt授课内容为准）

5.河流水环境修复目标、原则（以ppt授课内容为准），技术类型简介。