1、1土壤和地下水生物修復(fù)技術(shù)土壤和地下水生物修復(fù)技術(shù)第四章第四章24.1 土壤污染土壤污染l土壤污染的概念土壤污染的概念 土壤污染直接的影響是土地生產(chǎn)力的下降；通過土壤土壤污染直接的影響是土地生產(chǎn)力的下降；通過土壤- -植植物物- -動物動物- -人體食物鏈的污染，危害人體健康、威脅人類生存；人體食物鏈的污染，危害人體健康、威脅人類生存；土壤污染還危害其他環(huán)境要素如水體，大氣等。土壤污染還危害其他環(huán)境要素如水體，大氣等。 土壤污染是指進(jìn)入土壤中的有害、有毒物質(zhì)超出土壤的土壤污染是指進(jìn)入土壤中的有害、有毒物質(zhì)超出土壤的自自凈能力凈能力，導(dǎo)致土壤的物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，降低導(dǎo)致土壤的物理、

2、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，降低農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，并危害人體健康的現(xiàn)象。農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，并危害人體健康的現(xiàn)象。 34l 中國重金屬污染耕地總計：中國重金屬污染耕地總計：2000萬公頃萬公頃l 中國有機(jī)物污染農(nóng)田總計：中國有機(jī)物污染農(nóng)田總計：6000萬公頃萬公頃據(jù)報道據(jù)報道5國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十一個五年計劃綱要國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十一個五年計劃綱要決定從決定從2006年起年起“開展全國土壤污染現(xiàn)狀調(diào)查，綜合治理土壤污染開展全國土壤污染現(xiàn)狀調(diào)查，綜合治理土壤污染”。2006年年7月月18日，國家環(huán)保總局組織召開全國土壤污染狀況日，國家環(huán)保總局組織召開全國土壤污染狀況調(diào)查視頻會議，全國土壤污染

3、狀況調(diào)查調(diào)查視頻會議，全國土壤污染狀況調(diào)查7月月18日在北京啟動。日在北京啟動。全國土壤現(xiàn)狀調(diào)查及污染防治項目由環(huán)保總局和國土資源全國土壤現(xiàn)狀調(diào)查及污染防治項目由環(huán)保總局和國土資源部共同承擔(dān)，包括八個專題，總經(jīng)費預(yù)算約為部共同承擔(dān)，包括八個專題，總經(jīng)費預(yù)算約為10億元，將在除億元，將在除臺灣省和港澳地區(qū)以外的各省、自治區(qū)、直轄市所轄全部陸地臺灣省和港澳地區(qū)以外的各省、自治區(qū)、直轄市所轄全部陸地國土展開，計劃在三年半左右的時間完成。國土展開，計劃在三年半左右的時間完成。全國土壤污染狀況調(diào)查全國土壤污染狀況調(diào)查6寧波市江東寧波市江東等等五五個蔬菜基地個蔬菜基地土壤的重金屬含量土壤的重金屬含量（mg

4、/kg)mg/kg)7寧波市部分蔬菜基地蔬菜重金屬污染情況調(diào)查寧波市部分蔬菜基地蔬菜重金屬污染情況調(diào)查8溫州市溫州市城郊興通橋等城郊興通橋等六六個蔬菜基地個蔬菜基地土壤的重金屬含量土壤的重金屬含量（mg/kg)mg/kg)9溫州市部分蔬菜基地蔬菜重金屬污染情況調(diào)查溫州市部分蔬菜基地蔬菜重金屬污染情況調(diào)查10杭州市城郊轉(zhuǎn)塘杭州市城郊轉(zhuǎn)塘等等十一十一個蔬菜基地個蔬菜基地土壤的重金屬含量土壤的重金屬含量（mg/kg)mg/kg)11人類活動向土壤施加有害物質(zhì)，是加速土壤污人類活動向土壤施加有害物質(zhì)，是加速土壤污染，引起土壤環(huán)境質(zhì)量惡化加劇的主要原因。染，引起土壤環(huán)境質(zhì)量惡化加劇的主要原因。l土壤污染

5、的原因土壤污染的原因?qū)е峦寥牢廴救祟惢顒樱汗まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活廢棄物導(dǎo)致土壤污染人類活動：工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活廢棄物排放，如開礦、冶煉、化工生產(chǎn)、施肥等等。排放，如開礦、冶煉、化工生產(chǎn)、施肥等等。土壤發(fā)生污染是由于進(jìn)入土壤的污染物土壤發(fā)生污染是由于進(jìn)入土壤的污染物凈凈積累。積累。 土壤自凈作用土壤自凈作用：指進(jìn)入土壤的污染物，在土壤礦物：指進(jìn)入土壤的污染物，在土壤礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)和土壤微生物的作用下，經(jīng)過一系列的物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)和土壤微生物的作用下，經(jīng)過一系列的物理、化學(xué)及生物化學(xué)反應(yīng)過程，降低其濃度或改變其理、化學(xué)及生物化學(xué)反應(yīng)過程，降低其濃度或改變其形態(tài)，從而消除或降低污染物毒性的現(xiàn)象。形態(tài)，從而消除或

6、降低污染物毒性的現(xiàn)象。12 我國無公害蔬菜衛(wèi)生指標(biāo)(重金屬)13l土壤污染的危害土壤污染的危害 造成減產(chǎn)、導(dǎo)致嚴(yán)重的直接經(jīng)濟(jì)損失造成減產(chǎn)、導(dǎo)致嚴(yán)重的直接經(jīng)濟(jì)損失導(dǎo)致食物品質(zhì)下降導(dǎo)致食物品質(zhì)下降通過食物鏈危害人體健康通過食物鏈危害人體健康導(dǎo)致其他環(huán)境（大氣、地表水、地下水污染，導(dǎo)致其他環(huán)境（大氣、地表水、地下水污染，生態(tài)系統(tǒng)退化等）問題生態(tài)系統(tǒng)退化等）問題14l土壤組成對污染物毒性的影響土壤組成對污染物毒性的影響一般認(rèn)為，土壤中某污染物的水溶態(tài)或交換態(tài)有效濃一般認(rèn)為，土壤中某污染物的水溶態(tài)或交換態(tài)有效濃度越大，其對生物的毒性較大，而專性吸附態(tài)、氧化物態(tài)度越大，其對生物的毒性較大，而專性吸附態(tài)、氧

7、化物態(tài)或礦物固定態(tài)含量越高，則其毒性越小。或礦物固定態(tài)含量越高，則其毒性越小。 粘粒礦物粘粒礦物 有機(jī)質(zhì)有機(jī)質(zhì) 土壤生物土壤生物吸附作用吸附作用靜電吸附和絡(luò)合靜電吸附和絡(luò)合( (螯合螯合) )作用作用土壤組成土壤組成降低、消除土壤污染物的主要機(jī)制降低、消除土壤污染物的主要機(jī)制（對有機(jī)污染物的）降解、轉(zhuǎn)化作用（對有機(jī)污染物的）降解、轉(zhuǎn)化作用15l土壤性質(zhì)對污染物毒性的影響土壤性質(zhì)對污染物毒性的影響土壤氧化還原性質(zhì)土壤氧化還原性質(zhì)土壤氧化還原狀況主要影響土壤氧化還原狀況主要影響沉淀、溶沉淀、溶解、變價元素。解、變價元素。1、通過影響土壤組分和污染物的、通過影響土壤組分和污染物的電荷特性，電荷特性，

8、沉淀溶解、吸附解吸和絡(luò)合解絡(luò)平衡沉淀溶解、吸附解吸和絡(luò)合解絡(luò)平衡來來改變污染物的毒性；改變污染物的毒性；2、通過、通過土壤微生物的活性土壤微生物的活性來改變污染物的來改變污染物的毒性。毒性。土壤酸堿性土壤酸堿性16l土壤污染的特點土壤污染的特點 l隱蔽性和滯后性隱蔽性和滯后性：土壤污染從產(chǎn)生污染到出現(xiàn)問題通常會滯：土壤污染從產(chǎn)生污染到出現(xiàn)問題通常會滯后較長的時間。日本的后較長的時間。日本的“骨痛病骨痛病” ” l累積性累積性：污染物在土壤中不斷積累，同時也使土壤污染具有：污染物在土壤中不斷積累，同時也使土壤污染具有很強(qiáng)的地域性。很強(qiáng)的地域性。l不可逆轉(zhuǎn)性不可逆轉(zhuǎn)性：土壤重金屬污染基本上是一個不

9、可逆轉(zhuǎn)的過程，：土壤重金屬污染基本上是一個不可逆轉(zhuǎn)的過程，許多有機(jī)化學(xué)物質(zhì)的污染也需要較長的時間才能降解。許多有機(jī)化學(xué)物質(zhì)的污染也需要較長的時間才能降解。l治理難度大治理難度大：土壤中的難降解污染物很難靠稀釋作用和自凈：土壤中的難降解污染物很難靠稀釋作用和自凈作用來消除。土壤污染一旦發(fā)生，僅僅依靠切斷污染源的方作用來消除。土壤污染一旦發(fā)生，僅僅依靠切斷污染源的方法則往往很難恢復(fù)。法則往往很難恢復(fù)。治理污染土壤通常成本較高、治理周期治理污染土壤通常成本較高、治理周期較長。較長。17控制和消除土壤污染源：控制和消除土壤污染源：增加土壤容量，提高土壤凈化能力增加土壤容量，提高土壤凈化能力“預(yù)防為主，

10、防治結(jié)合預(yù)防為主，防治結(jié)合”l土壤污染的防治原則土壤污染的防治原則 實行污染總量控制，嚴(yán)格控制工業(yè)實行污染總量控制，嚴(yán)格控制工業(yè)“三廢三廢”的排放量和的排放量和排放濃度，合理施用肥料和使用農(nóng)藥等。排放濃度，合理施用肥料和使用農(nóng)藥等。污染土壤的治理污染土壤的治理 對已污染的土壤，采取措施防治土壤中污染物的對已污染的土壤，采取措施防治土壤中污染物的遷移轉(zhuǎn)化，進(jìn)入食物鏈。遷移轉(zhuǎn)化，進(jìn)入食物鏈。18l污染土壤的治理方法污染土壤的治理方法由于土壤污染多為復(fù)合污染，且修復(fù)難度大，應(yīng)根據(jù)由于土壤污染多為復(fù)合污染，且修復(fù)難度大，應(yīng)根據(jù)污染物的來源及污染實際情況采取相應(yīng)措施進(jìn)行治理。污染物的來源及污染實際情況采

11、取相應(yīng)措施進(jìn)行治理。通常需要結(jié)合不同方法，開展污染土壤的綜合治理。通常需要結(jié)合不同方法，開展污染土壤的綜合治理。污染土壤的治理可分為原位或異位物理污染土壤的治理可分為原位或異位物理/ /工程措施、工程措施、化學(xué)措施、生物措施、農(nóng)業(yè)措施及改變土地利用方式。化學(xué)措施、生物措施、農(nóng)業(yè)措施及改變土地利用方式。異位物理異位物理/ /化學(xué)措施所需時間較短，而且更能確定處化學(xué)措施所需時間較短，而且更能確定處理的一致性，但挖掘土壤常導(dǎo)致花費和工程量增大，因而理的一致性，但挖掘土壤常導(dǎo)致花費和工程量增大，因而不適宜于大面積的土壤治理。不適宜于大面積的土壤治理。 191. 理化措施理化措施客土深翻、施用石灰及其它

12、化學(xué)試劑等。客土深翻、施用石灰及其它化學(xué)試劑等。重金屬污染的土壤，通過施加改變重金屬污染物在土重金屬污染的土壤，通過施加改變重金屬污染物在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化方向，常用的有石灰、磷酸鹽、硅酸鹽等。壤中的遷移轉(zhuǎn)化方向，常用的有石灰、磷酸鹽、硅酸鹽等。施用石灰提高土壤施用石灰提高土壤pHpH，使，使CdCd，CuCu，HgHg形成氫氧化物沉形成氫氧化物沉淀。淀。有機(jī)物（包括石油、農(nóng)藥、有機(jī)物（包括石油、農(nóng)藥、PAHsPAHs等）污染的土壤，等）污染的土壤，采用化學(xué)治理方法如化學(xué)清洗法、光化學(xué)降解法和化學(xué)采用化學(xué)治理方法如化學(xué)清洗法、光化學(xué)降解法和化學(xué)柵防治法等。柵防治法等。理化治理方法的費用高，化學(xué)法

13、對環(huán)境造成二次污染理化治理方法的費用高，化學(xué)法對環(huán)境造成二次污染的風(fēng)險性高。的風(fēng)險性高。202. 農(nóng)藝措施農(nóng)藝措施l 改變耕作制度（輪作、灌溉等），改變土壤環(huán)境，改變耕作制度（輪作、灌溉等），改變土壤環(huán)境，可消除某些污染物或減小污染物的活性；可消除某些污染物或減小污染物的活性；l 合理施肥，降低土壤污染物活性；合理施肥，降低土壤污染物活性；l 嚴(yán)重污染的土壤，改種其他抗性、耐性、低積累型嚴(yán)重污染的土壤，改種其他抗性、耐性、低積累型作物。作物。農(nóng)藝措施的費用低，但治理效果有限。農(nóng)藝措施的費用低，但治理效果有限。21利用生物轉(zhuǎn)化或降解的方法來去除或消除有毒有害污染利用生物轉(zhuǎn)化或降解的方法來去除或消

14、除有毒有害污染物，是改善環(huán)境質(zhì)量最有效的方法。利用生物的物，是改善環(huán)境質(zhì)量最有效的方法。利用生物的吸收、富集、吸收、富集、代謝代謝等作用將污染物轉(zhuǎn)化或降解為無害物質(zhì)甚至有用物質(zhì)，等作用將污染物轉(zhuǎn)化或降解為無害物質(zhì)甚至有用物質(zhì)，從而去除或消除環(huán)境污染的一種生物技術(shù)。也被稱為從而去除或消除環(huán)境污染的一種生物技術(shù)。也被稱為生物清生物清除、生物恢復(fù)除、生物恢復(fù)。包括微生物、植物修復(fù)及微生物包括微生物、植物修復(fù)及微生物- -植物聯(lián)合修復(fù)。植物聯(lián)合修復(fù)。生物修復(fù)技術(shù)具有成本低、無繼發(fā)污染、操作簡便，生物修復(fù)技術(shù)具有成本低、無繼發(fā)污染、操作簡便，環(huán)境影響小環(huán)境影響小, , 維持自然生態(tài)，并能夠提高土壤肥力，

15、利于維持自然生態(tài)，并能夠提高土壤肥力，利于可持續(xù)發(fā)展等可持續(xù)發(fā)展等優(yōu)越性。優(yōu)越性。224.2 土壤的生物修復(fù)土壤的生物修復(fù)4.2.1 土壤原位生物修復(fù)土壤原位生物修復(fù) 土地耕作法土地耕作法 土地耕作法（土地耕作法（land farming）就是對污染土壤進(jìn)行耕犁處）就是對污染土壤進(jìn)行耕犁處理。在處理過程中施加肥料，進(jìn)行灌溉，施加石灰，從而盡可理。在處理過程中施加肥料，進(jìn)行灌溉，施加石灰，從而盡可能為微生物代謝污染物提供一個良好環(huán)境，使其有充足的營養(yǎng)、能為微生物代謝污染物提供一個良好環(huán)境，使其有充足的營養(yǎng)、水分和適宜的水分和適宜的pH 值，保證生物降解在土壤的各個層面上都能值，保證生物降解在土壤

16、的各個層面上都能發(fā)生。發(fā)生。23生物強(qiáng)化法生物強(qiáng)化法 生物強(qiáng)化法是指在生物處理體系中投加具有特定功能的微生物強(qiáng)化法是指在生物處理體系中投加具有特定功能的微生物來改善原有處理體系的處理效果，如對難降解有機(jī)物的去生物來改善原有處理體系的處理效果，如對難降解有機(jī)物的去除等。投加的微生物可以來源于原來的處理體系，經(jīng)過馴化、除等。投加的微生物可以來源于原來的處理體系，經(jīng)過馴化、富集、篩選、培養(yǎng)達(dá)到一定數(shù)量后投加，也可以是原來不存在富集、篩選、培養(yǎng)達(dá)到一定數(shù)量后投加，也可以是原來不存在的外源微生物。在生物強(qiáng)化技術(shù)的實際應(yīng)用中這兩種方法都有的外源微生物。在生物強(qiáng)化技術(shù)的實際應(yīng)用中這兩種方法都有采用，這取決于

17、原有處理體系中的微生物組成及所處的環(huán)境。采用，這取決于原有處理體系中的微生物組成及所處的環(huán)境。 24生物通氣法生物通氣法（bioventing） 生物通氣法（生物通氣法（bioventing）是向土壤亞表層供給空氣或是向土壤亞表層供給空氣或O2，促進(jìn)不飽和層中污染物生物降解的技術(shù)。這項技術(shù)只，促進(jìn)不飽和層中污染物生物降解的技術(shù)。這項技術(shù)只能用于不飽和層土壤。能用于不飽和層土壤。25 生物通風(fēng)技術(shù)：生物通風(fēng)技術(shù)：生物通風(fēng)原位處理方式示意圖26植物修復(fù)植物修復(fù)（photoremediation） 植物修復(fù)植物修復(fù)（photoremediation）是直接或間接利用高是直接或間接利用高等植物分解有機(jī)

18、物的技術(shù)。修復(fù)過程可能包括植物對污染等植物分解有機(jī)物的技術(shù)。修復(fù)過程可能包括植物對污染物質(zhì)的吸收及植物根部及根部附件土壤中微生物對污染物物質(zhì)的吸收及植物根部及根部附件土壤中微生物對污染物的分解。的分解。27 利用植物及其根際微生物共存體系凈化土壤中有機(jī)污染利用植物及其根際微生物共存體系凈化土壤中有機(jī)污染物。大部分植物根上都有菌根菌生長，菌根菌和植物共生具物。大部分植物根上都有菌根菌生長，菌根菌和植物共生具有獨特的代謝途徑，可代謝自生菌不能降解的有機(jī)物。有獨特的代謝途徑，可代謝自生菌不能降解的有機(jī)物。 28 可同時去除有機(jī)污染物和重金屬、放射性核素，適用于可同時去除有機(jī)污染物和重金屬、放射性核素

19、，適用于大面積、低污染的位點。其費用與其他生物處理技術(shù)相比較大面積、低污染的位點。其費用與其他生物處理技術(shù)相比較低。但通常速率較低，需要時間較長。且對于吸附力較強(qiáng)或低。但通常速率較低，需要時間較長。且對于吸附力較強(qiáng)或已經(jīng)老化或處于螯合狀態(tài)的有機(jī)物不宜用此技術(shù)。已經(jīng)老化或處于螯合狀態(tài)的有機(jī)物不宜用此技術(shù)。n植物修復(fù)的特點植物修復(fù)的特點29 植物修復(fù)有機(jī)污染物的方式主要以植物固定、植物降解為主。植物修復(fù)有機(jī)污染物的方式主要以植物固定、植物降解為主。 紫花苜蓿、黑麥草、小藍(lán)莖草已成功地用于土壤中紫花苜蓿、黑麥草、小藍(lán)莖草已成功地用于土壤中PAHs的修復(fù)，在的修復(fù)，在6個月內(nèi)可以將個月內(nèi)可以將PAHs

20、總量降低總量降低57%；銀合歡可以吸收和代謝二溴甲烷、三；銀合歡可以吸收和代謝二溴甲烷、三氯乙烯；轉(zhuǎn)基因胡蘿卜根須中聚集的苯酚濃度可達(dá)氯乙烯；轉(zhuǎn)基因胡蘿卜根須中聚集的苯酚濃度可達(dá)1000mmol/L，氯酚，氯酚50mmol/L，在，在120h內(nèi)可降解內(nèi)可降解90% 以上的苯酚類化合物，研究表明根須以上的苯酚類化合物，研究表明根須中的過氧化酶可以促進(jìn)這些物質(zhì)的代謝中的過氧化酶可以促進(jìn)這些物質(zhì)的代謝; 在在黑麥與大豆黑麥與大豆輪作的地塊上輪作的地塊上THP消失量顯著高于無植被的地塊；植物還能降解殺蟲劑和除草劑消失量顯著高于無植被的地塊；植物還能降解殺蟲劑和除草劑，桑桑科植物及薔薇科植物科植物及薔薇

21、科植物的根系分泌物能促進(jìn)的根系分泌物能促進(jìn)PCB降解菌的生長降解菌的生長。柳樹、鵝柳樹、鵝掌揪、落羽松、撣木及棟屬植物掌揪、落羽松、撣木及棟屬植物都能有效地降解除草劑滅草松。都能有效地降解除草劑滅草松。 30生物沖淋法生物沖淋法 生物沖淋法（生物沖淋法（bioflooding）將含氧和營養(yǎng)物的水補(bǔ)）將含氧和營養(yǎng)物的水補(bǔ)充到亞表層，促進(jìn)土壤和地下水中的污染物的生物降解。充到亞表層，促進(jìn)土壤和地下水中的污染物的生物降解。生物沖淋法大多在各種石油烴類污染的治理中使用，改生物沖淋法大多在各種石油烴類污染的治理中使用，改進(jìn)后也能用于處理氯代脂肪烴溶劑，如加入甲烷和氧促進(jìn)后也能用于處理氯代脂肪烴溶劑，如加

22、入甲烷和氧促進(jìn)甲烷營養(yǎng)菌降解三氯乙烯和少量的氯乙烯。進(jìn)甲烷營養(yǎng)菌降解三氯乙烯和少量的氯乙烯。 氧可以用空氣或純氧經(jīng)噴射供給，也可以加入過氧氧可以用空氣或純氧經(jīng)噴射供給，也可以加入過氧化氫，也可以供應(yīng)硝酸鹽、硫酸鹽、三價鐵鹽等作為電化氫，也可以供應(yīng)硝酸鹽、硫酸鹽、三價鐵鹽等作為電子受體。子受體。31土地耕作土地耕作Composting生物通風(fēng)生物通風(fēng)強(qiáng)化堆置強(qiáng)化堆置一般混合處理32異位土地耕作異位土地耕作 將污泥或污染土壤均勻撒到土地表面，然后用拖拉將污泥或污染土壤均勻撒到土地表面，然后用拖拉機(jī)作業(yè)使之與土壤混合，必要時加入營養(yǎng)物，以后不必機(jī)作業(yè)使之與土壤混合，必要時加入營養(yǎng)物，以后不必每年都加

23、。但是耕翻需要根據(jù)土壤的通氣情況反復(fù)進(jìn)行。每年都加。但是耕翻需要根據(jù)土壤的通氣情況反復(fù)進(jìn)行。4.2.2 土壤異位生物修復(fù)土壤異位生物修復(fù) 33土壤堆積（土壤堆積（soil piles/biopiles） 將含污染物的土壤挖掘處理，堆放在不透水的襯層上。將含污染物的土壤挖掘處理，堆放在不透水的襯層上。在堆放的土壤中設(shè)置通氣管道，通入空氣或在堆放的土壤中設(shè)置通氣管道，通入空氣或O2或抽真空以或抽真空以促進(jìn)污染物的好氧降解。含有營養(yǎng)物質(zhì)的液體施用于土壤促進(jìn)污染物的好氧降解。含有營養(yǎng)物質(zhì)的液體施用于土壤表面，以促進(jìn)微生物活性，滲濾液被收集并循環(huán)于堆積土表面，以促進(jìn)微生物活性，滲濾液被收集并循環(huán)于堆積土

24、壤中。壤中。34堆肥法堆肥法 堆肥法（堆肥法（composting）是處理固體廢棄物的傳統(tǒng)技術(shù)，）是處理固體廢棄物的傳統(tǒng)技術(shù)，被用于受石油、洗滌劑、多氯烴、農(nóng)藥等污染土壤的修復(fù)被用于受石油、洗滌劑、多氯烴、農(nóng)藥等污染土壤的修復(fù)處理，取得了很好的處理效果。堆肥過程中，將受污染土處理，取得了很好的處理效果。堆肥過程中，將受污染土壤與水（達(dá)到至少壤與水（達(dá)到至少35%含水量）、營養(yǎng)物、泥炭、稻草和含水量）、營養(yǎng)物、泥炭、稻草和動物肥料混合后，使用機(jī)械或壓氣系統(tǒng)充氧，同時加石灰動物肥料混合后，使用機(jī)械或壓氣系統(tǒng)充氧，同時加石灰以調(diào)節(jié)以調(diào)節(jié)pH。經(jīng)過一段時間的發(fā)酵處理，大部分污染物被。經(jīng)過一段時間的發(fā)酵

25、處理，大部分污染物被降解，標(biāo)志著堆肥完成。經(jīng)處理消除污染的土壤可返回原降解，標(biāo)志著堆肥完成。經(jīng)處理消除污染的土壤可返回原地或用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。堆肥法包括風(fēng)道式堆肥處理、好氣靜地或用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。堆肥法包括風(fēng)道式堆肥處理、好氣靜態(tài)堆肥處理和機(jī)械堆肥處理。態(tài)堆肥處理和機(jī)械堆肥處理。35生物反應(yīng)器處理生物反應(yīng)器處理 生物反應(yīng)器處理（生物反應(yīng)器處理（bioreactor）是把污染物移到反應(yīng)）是把污染物移到反應(yīng)器中完成微生物的代謝過程。器中完成微生物的代謝過程。生物反應(yīng)器包括土壤泥漿生生物反應(yīng)器包括土壤泥漿生物反應(yīng)器（物反應(yīng)器（soil slurry bioreactor）和預(yù)制床反應(yīng)器）和預(yù)制床反應(yīng)器（pr

26、epared bed reactor）。對污染土壤的修復(fù)而言，土壤）。對污染土壤的修復(fù)而言，土壤泥漿生物反應(yīng)器能起重要作用。泥漿生物反應(yīng)器能起重要作用。36374.3 地下水污染的生物修復(fù)地下水污染的生物修復(fù)4.3.1 4.3.1 地下水流動系統(tǒng)概述地下水流動系統(tǒng)概述 在天然條件下，地下水在三維空間內(nèi)從補(bǔ)給區(qū)向排泄區(qū)流動，地下水在天然條件下，地下水在三維空間內(nèi)從補(bǔ)給區(qū)向排泄區(qū)流動，地下水由大氣降水獲得補(bǔ)給，通過非飽和帶滲入地下飽和帶；地下水的補(bǔ)給也可由大氣降水獲得補(bǔ)給，通過非飽和帶滲入地下飽和帶；地下水的補(bǔ)給也可以通過地表水體獲得。飽和帶的地下水以泉、溪流、湖泊、濕地和植物蒸以通過地表水體獲得

27、。飽和帶的地下水以泉、溪流、湖泊、濕地和植物蒸發(fā)蒸騰等形式進(jìn)行排泄。這樣，地下水從補(bǔ)給區(qū)到排泄區(qū)的三維流動水體發(fā)蒸騰等形式進(jìn)行排泄。這樣，地下水從補(bǔ)給區(qū)到排泄區(qū)的三維流動水體就組成了地下水流動系統(tǒng)（圖就組成了地下水流動系統(tǒng)（圖1 1）。地下水流動系統(tǒng)的面積從幾平方米到上）。地下水流動系統(tǒng)的面積從幾平方米到上萬平方米不等，地下水徑流通道從幾米到幾百米不等。地下水流動系統(tǒng)的萬平方米不等，地下水徑流通道從幾米到幾百米不等。地下水流動系統(tǒng)的補(bǔ)給區(qū)和排泄區(qū)之間具有一定的水力聯(lián)系。補(bǔ)給區(qū)和排泄區(qū)之間具有一定的水力聯(lián)系。3839生物注射法生物注射法(biosparging) 有機(jī)粘土法有機(jī)粘土法 抽提地下水

28、系統(tǒng)和回注系統(tǒng)相結(jié)合法抽提地下水系統(tǒng)和回注系統(tǒng)相結(jié)合法 生物反應(yīng)器法生物反應(yīng)器法 4.3.2 地下水污染的生物修復(fù)技術(shù)地下水污染的生物修復(fù)技術(shù)40n1、 生物注射法生物注射法41它是在傳統(tǒng)氣提技術(shù)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)形成的新技術(shù)。它是在傳統(tǒng)氣提技術(shù)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)形成的新技術(shù)。它主要是將加壓后的空氣注射到污染地下水的下部它主要是將加壓后的空氣注射到污染地下水的下部, ,氣流加速氣流加速地下水和土壤中有機(jī)物的揮發(fā)和降解。地下水和土壤中有機(jī)物的揮發(fā)和降解。 這種方法主要是抽提、通氣并用這種方法主要是抽提、通氣并用, ,并通過增加及延長停留時間并通過增加及延長停留時間促進(jìn)生物降解促進(jìn)生物降解, ,提高修

29、復(fù)效率。提高修復(fù)效率。n生物注射法生物注射法42局限性：局限性：這項技術(shù)的使用會受到場所的限制這項技術(shù)的使用會受到場所的限制, ,它只適用于土壤氣提技術(shù)它只適用于土壤氣提技術(shù)可行的場所。可行的場所。生物注射法的效果亦受到巖相學(xué)和土層學(xué)的影響生物注射法的效果亦受到巖相學(xué)和土層學(xué)的影響, ,空氣在進(jìn)入空氣在進(jìn)入非飽和帶之前應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離粗孔層非飽和帶之前應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離粗孔層, ,避免影響污染區(qū)域。避免影響污染區(qū)域。另外它在處理粘土層方面效果不理想。另外它在處理粘土層方面效果不理想。43n2、有機(jī)粘土法：利用人工合成的有機(jī)粘土有效去除有毒化合物、有機(jī)粘土法：利用人工合成的有機(jī)粘土有效去除有毒化合物 44

30、 將抽提地下水系統(tǒng)和回注系統(tǒng)將抽提地下水系統(tǒng)和回注系統(tǒng)(注入空氣或注入空氣或H2O2、營養(yǎng)物、營養(yǎng)物和已馴化的微生物和已馴化的微生物)結(jié)合起來，促進(jìn)有機(jī)污染物的生物降解。結(jié)合起來，促進(jìn)有機(jī)污染物的生物降解。 n3、抽提地下水系統(tǒng)和回注系統(tǒng)相結(jié)合法、抽提地下水系統(tǒng)和回注系統(tǒng)相結(jié)合法 ：454、生物反應(yīng)器法、生物反應(yīng)器法46這種處理方法包括這種處理方法包括4個步驟，自然形成一閉路環(huán)個步驟，自然形成一閉路環(huán) ：v(1)將污染地下水抽提至地面將污染地下水抽提至地面;v(2)在地面生物反應(yīng)器內(nèi)對其進(jìn)行好氧降解，生物反應(yīng)器在運轉(zhuǎn)在地面生物反應(yīng)器內(nèi)對其進(jìn)行好氧降解，生物反應(yīng)器在運轉(zhuǎn)過程中要補(bǔ)充營養(yǎng)物和氧氣過

31、程中要補(bǔ)充營養(yǎng)物和氧氣;v(3)處理后的地下水通過滲灌系統(tǒng)回灌到土壤內(nèi)處理后的地下水通過滲灌系統(tǒng)回灌到土壤內(nèi);v(4)在回灌過程中加入營養(yǎng)物和已馴化的微生物，并注入氧氣，在回灌過程中加入營養(yǎng)物和已馴化的微生物，并注入氧氣，使生物降解過程在土壤及地下水層內(nèi)亦得到加速進(jìn)行。使生物降解過程在土壤及地下水層內(nèi)亦得到加速進(jìn)行。 抽提地下水系統(tǒng)和回注系統(tǒng)相結(jié)合法的改進(jìn)，就是將地下水抽提抽提地下水系統(tǒng)和回注系統(tǒng)相結(jié)合法的改進(jìn)，就是將地下水抽提到地上部分用生物反應(yīng)器加以處理的過程。到地上部分用生物反應(yīng)器加以處理的過程。474.5 生物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用生物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用 48油污染土壤高濃度污染土壤低濃度污染土壤

32、無污染土壤回填清潔土壤土壤淋洗表面活性劑污染土壤洗凈土壤洗凈水油水分離油層吸附處理或回收材料廢棄材料水層排水處理排水處理處理水達(dá)標(biāo)排放原位或異位生物修復(fù)營養(yǎng)鹽加熱系統(tǒng)污染土壤Air石油污染修復(fù)一般流程 4.5.1 石油污染土壤修復(fù)石油污染土壤修復(fù)49 研究表明，有種類繁多的細(xì)菌、真菌及它們的純研究表明，有種類繁多的細(xì)菌、真菌及它們的純化酶可以代謝石油烴類，但是由于吸附動力學(xué)、可降化酶可以代謝石油烴類，但是由于吸附動力學(xué)、可降解性微生物群落、電子受體競爭能力等方面的限制，解性微生物群落、電子受體競爭能力等方面的限制，土壤中的石油烴降解非常緩慢。土壤中的石油烴降解非常緩慢。50u石油污染土壤的原位

33、生物修復(fù)（石油污染土壤的原位生物修復(fù)（ISB） 原位處理簡單，經(jīng)濟(jì)，但處理時間長。在長期的原位處理簡單，經(jīng)濟(jì)，但處理時間長。在長期的處理過程中，污染物可能會擴(kuò)散到深層土壤和地下水處理過程中，污染物可能會擴(kuò)散到深層土壤和地下水中，因而該技術(shù)適用的對象為被污染時間較長且情況中，因而該技術(shù)適用的對象為被污染時間較長且情況已經(jīng)基本穩(wěn)定的土壤或面積廣闊的區(qū)域。已經(jīng)基本穩(wěn)定的土壤或面積廣闊的區(qū)域。514.5.2 重金屬的生物修復(fù)重金屬的生物修復(fù) 利用生物作用，削減、凈化土壤中重金屬或降低重金屬毒性，這利用生物作用，削減、凈化土壤中重金屬或降低重金屬毒性，這種技術(shù)主要通過種技術(shù)主要通過2種途徑來達(dá)到對土壤中

34、重金屬的凈化作用：種途徑來達(dá)到對土壤中重金屬的凈化作用：通過生物作用改變重金屬在土壤中的化學(xué)形態(tài)，使重金屬固定或解毒，通過生物作用改變重金屬在土壤中的化學(xué)形態(tài)，使重金屬固定或解毒，降低其在土壤環(huán)境中的移動性和生物可利用性；降低其在土壤環(huán)境中的移動性和生物可利用性；通過生物吸收、代謝達(dá)到對重金屬的削減、凈化與固定作用。通過生物吸收、代謝達(dá)到對重金屬的削減、凈化與固定作用。52 1 、重金屬污染土壤動物修復(fù)技術(shù)、重金屬污染土壤動物修復(fù)技術(shù) 利用土壤中某些低等動物，如蚯蚓等吸收土壤中的重金屬，因而利用土壤中某些低等動物，如蚯蚓等吸收土壤中的重金屬，因而能一定程度上降低污染土壤中重金屬的含量。能一定程

35、度上降低污染土壤中重金屬的含量。 此種途徑雖能在一定程度上減少土壤中的重金屬，但低等動物吸此種途徑雖能在一定程度上減少土壤中的重金屬，但低等動物吸收重金屬后可能再次釋放到土壤中造成二次污染。收重金屬后可能再次釋放到土壤中造成二次污染。532、 重金屬污染土壤微生物修復(fù)技術(shù)重金屬污染土壤微生物修復(fù)技術(shù) 利用土壤中的某些微生物對重金屬具有吸收、沉淀、氧化還原等利用土壤中的某些微生物對重金屬具有吸收、沉淀、氧化還原等租用，降低土壤重金屬的毒性。租用，降低土壤重金屬的毒性。某些微生物能代謝產(chǎn)生檸檬酸、草酸等物質(zhì)，這些代謝產(chǎn)物能與重金某些微生物能代謝產(chǎn)生檸檬酸、草酸等物質(zhì)，這些代謝產(chǎn)物能與重金屬產(chǎn)生螯合

36、或是形成草酸鹽沉淀，從而減輕重金屬的傷害。屬產(chǎn)生螯合或是形成草酸鹽沉淀，從而減輕重金屬的傷害。某些微生物能夠產(chǎn)生胞外聚合物，這些物質(zhì)具有大量的陰離子基團(tuán)，某些微生物能夠產(chǎn)生胞外聚合物，這些物質(zhì)具有大量的陰離子基團(tuán)，由于其對重金屬具有很強(qiáng)的親合吸附性，有毒金屬離子可以沉積在細(xì)由于其對重金屬具有很強(qiáng)的親合吸附性，有毒金屬離子可以沉積在細(xì)胞的不同部位或結(jié)合到胞外基質(zhì)上，或被輕度螯合在可溶性或不溶性胞的不同部位或結(jié)合到胞外基質(zhì)上，或被輕度螯合在可溶性或不溶性生物多聚物上。生物多聚物上。某些微生物在重金屬的脅迫下微生物能通過自身的生命活動積極的改某些微生物在重金屬的脅迫下微生物能通過自身的生命活動積極的

37、改變環(huán)境中重金屬的存在狀態(tài)。變環(huán)境中重金屬的存在狀態(tài)。543 、重金屬污染土壤植物修復(fù)技術(shù)、重金屬污染土壤植物修復(fù)技術(shù) 利用土壤中的某些微生物對重金屬具有吸收、沉淀、氧化還原等利用土壤中的某些微生物對重金屬具有吸收、沉淀、氧化還原等租用，降低土壤重金屬的毒性。租用，降低土壤重金屬的毒性。植物吸收、轉(zhuǎn)化、降解和合成；植物吸收、轉(zhuǎn)化、降解和合成；根系分泌物促進(jìn)土壤微生物（細(xì)菌、真菌、放線菌等）的降解、轉(zhuǎn)化根系分泌物促進(jìn)土壤微生物（細(xì)菌、真菌、放線菌等）的降解、轉(zhuǎn)化及生物固化作用；及生物固化作用；根系的機(jī)械阻留作用；根系的機(jī)械阻留作用；根系的離子交換和吸附作用等。根系的離子交換和吸附作用等。551）植物固定）植物固定利用植物根際的一些特殊物質(zhì)，使土壤中污染物轉(zhuǎn)化為相對無害利用植物根際的一些特殊物質(zhì)，使土壤中污染物轉(zhuǎn)化為相對無害的物質(zhì)，再由耐重金屬植物或超積累植物降低重金屬的活性，從的物質(zhì)，再由耐重金屬植物或超積累植物降低重金屬的活性，從而減少金屬被淋濾到地下水或通過空氣擴(kuò)散進(jìn)一步污染環(huán)境的可而減少金屬被淋濾到地下水或通過空氣擴(kuò)散進(jìn)一步污染環(huán)境的可能性。能性。 2）植物揮發(fā)）植物揮發(fā)利用