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 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.
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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 2 ①原理:稀释法即为上下层土壤混合. 此法仅适用于污染浓度较低之土壤. ②实例: 台湾地区近年连续发生镉米污染事件,曾采用不同方法减低危害,本案例将 表层 30 公分受污染土壤与下层土 30-150 公分加以混合,即以 5 倍土壤稀释,对 桃圆县芦竹乡中福镉和铅污染地区进行了修复,通过稀释,原来中低污染浓度的 镉 1mg/kg-5mg/Kg) 铅 40mg/kg-200mg/kg) 可 稀 释 至 标 准 以 下 , ( <1mg/kg) ( 和 ( , 镉 和铅(<40mg/kg) .并连续四期水稻试种,米中镉的含量均符合卫生安全标准, 可恢复为农地使用. (3)水洗法 3 ①原理: 采用清水灌溉稀释或洗去重金属离子,使重金属离子迁移至较深土层中,以 减少表土中重金属离子的浓度;或者将含重金属离子的水排出田外. ②注意事项:
采用此法也应遵守防止次生污染的原则,要将毒水排入一定的储水 池或特制的净化装置中,进行净化处理,切忌直接排入江河或鱼塘 中.
只适用于小面积严重污染土壤的治理.
(4)热解吸法 4 ①适用范围: 此法主要适用于挥发性重金属,如汞,往往需要将污染土壤加热到 500- 600℃,并收集挥发的汞.缺点在于回收不良时易造成大气汞污染. ②实例: 美国一家汞回收服务公司对汞的回收利用进行了实验室和中型模拟实验研
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究,成功地将此方法应用于现场治理,并且开始了商业化服务.到目前为止,此 项技术已成功地治理了 2300t 以上被汞污染的土壤,治理后,土壤中汞的浓度达 到了背景值(7.5 时,铜的溶出量反而增大;而使铬以氢 氧化物的形式沉淀,必须 pH 达 10 以上,这显然是不可能的. ②加入有机肥料 有机肥料上含有多种有机官能团,是重金属的有效吸附剂,适当施用可提高 土壤的缓冲能力,降低金属的毒性; 有机肥料被氧化的过程中,可使某些重金属形成硫化物沉淀,使六价铬转化 为三价铬;
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此外,有机质中含有很多有机酸,如褐藻酸根,油酸根,硬脂酸根,软脂酸 根和二硫代磷酸乙酯,都可与金属形成难溶性盐,降低金属的生物可利用性. ③化学沉淀和吸附 施用磷酸盐可使某些金属,如铅,铁,锰,铬,锌,镉形成难溶性磷酸盐. 但是根据加入磷酸盐的种类不同效果也大相径庭,熔盐效果最佳,重烧制磷肥居 中,多施过磷酸钙时土壤中 pH 值反而降低,作物籽中重金属含量反而增加. 其它的吸附剂包括黏土矿物等,矿物的种类决定对不同金属的吸附效果不 同.如不同吸附剂对铜镉铅呈现基本相同的降毒顺序,即炉烟灰>活性炭>泥炭> 干活性污泥. ④离子拮抗作用 往往利用轻金属与重金属的拮抗作用,降低重金属的植物吸收,如加入钙抑 制某些重金属的吸收,加入钾或提高钾的活性,降低放射性铯的吸收. 重金属之间也存在拮抗作用,如研究表明,锌镉比大于 100,每公顷施入镉 的含量不宜超过 6-7 公斤,锌镉比小于 100,每公顷施入镉的含量不宜超过 3-4 公斤. (2)氧化还原法 2 土壤的 Eh,与土壤的水分成密切相关关系,可以通过调节土壤水份来控制 土壤中重金属行为.研究表明,生长在氧化条件下(不淹水)的水稻,含镉量比 生长在还原状态下(淹水)的高得多.也有直接建立 Eh 与稻米含镉量之间的数 据,当 Eh 为 416mV 时,糙米含镉量为 168mV 时的 12.5 倍.这是因为,土壤处 于还原状态下时,Fe3+还原为 Fe2+;MnO 2 还原为 Mn2+;SO42-还原为 S2-,因此可 生成 FeS,MnS,CdS 共沉淀.当土壤中含硫较少时,适当加入含硫试剂. 但在砷污染的土壤中,氧化还原条件的影响正相反,在氧化条件下,砷酸根 是稳定态,在还原条件下,亚砷酸根是主要形态,而亚砷酸根对植物的毒性要比 砷酸根大的多.所以当出现砷与其它金属复合污染时,采取调节土壤氧化还原电 位的方法是不可取的. (3)电动力学修复法 3 污染土壤的电动修复是一门综合土壤化学,环境化学,电化学和分析化学等 学科的交叉研究领域,它主要是通过在污染土壤两侧施加直流电压形成电场梯 度,土壤中的污染物质在电场作用下被带到电极两端从而清洁污染土壤.

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