土壤復合污染修復

1、,土壤復合污染的環(huán)境化學,目錄,,,,,土壤復合污染的定義及其類型,,土壤復合污染的效應及作用機理,,土壤復合污染的聯(lián)合修復,,,,,土壤復合污染的表征,,,土壤復合污染的聯(lián)合修復展望,,1、土壤復合污染的定義：,土壤復合污染（combined pollution ）的定義：兩種或兩種以上污染物同時存在，并共同對土壤產(chǎn)生綜合性的污染現(xiàn)象。,,,污染物來源,污染物類型,,同源復合污染,,異源復合污染,,,大氣復合污染型,水體復合污染型,土

2、壤復合污染型,大氣-土壤復合型,大氣-水體復合型,土壤-水體復合型,大氣-土壤-水體復合型,無機復合污染,有機復合污染,有機-無機復合污染,2、土壤復合污染類型,3、土壤復合污染效應,01,02,03,加和作用,協(xié)同作用,拮抗作用,圖： 兩共存元素復合毒性效應形式示意圖圖中[A]c、[B]c分別為A、B兩元素毒性臨界值；各曲線與log[A] 、log[B]軸所包圍面積為A、B共存時的作物正常產(chǎn)量區(qū)。,1.協(xié)同作用,2.加合作用l

3、og[A*B],3.加合作用log[A+B],4.獨立作用,5.拮抗作用,,,3、土壤復合污染效應,,聯(lián)合作用,其它作用,加和作用,協(xié)同作用,獨立作用,拮抗作用,競爭效應,保護效應,抑制效應,土壤-植物系統(tǒng)中幾種常見的重金屬復合污染,4、土壤復合污染的機理：,,,,,,,,干擾正常生理過程,競爭結合位點,絡合與螯合作用,改變細胞結構與功能,對酶活性的影響,沉淀作用,5、土壤復合污染的聯(lián)合修復,,,,5.1物理與化學聯(lián)合修復：

4、 物理、化學聯(lián)合修復：是利用污染物的物理、化學特性，通過分離、固定以及改變存在狀態(tài)等方式,將污染物從土壤中去除。 優(yōu)點：周期短、操作簡單、適用范圍廣等優(yōu)點。 缺點：修復費用高昂、易產(chǎn)生二次污染、破壞土壤及微生物結構等缺點，制約了此方法從實驗室向大規(guī)模應用的轉化。,Flores等報道了一種化學氧化與超聲波聯(lián)合修復甲苯和二甲苯污染土壤的技術。使用Fenton型催化劑和H2O2,可以將有機物完全氧

5、化成CO和CO2,整個反應過程在室溫下進行，而且實施時間短。許多研究發(fā)現(xiàn),氧化過程發(fā)生在有機物溶解在溶劑以后，而有機物的溶解是整個修復過程的限速步驟，使用超聲波一方面可以顯著加快這一過程，另一方面對氧化過程中的OH-的形成起著重要的作用。,例子：,物理、化學與生物的聯(lián)合修復的研究很少，且方法主要集中在以一種修復技術為主，輔助其他方法來進一步完善修復過程。 生物修復 ： 優(yōu)點：成本低、不破壞土壤環(huán)境、污染

6、物降解效率高、不產(chǎn)生二次污染、可原地處理、操作簡單等優(yōu)點。 缺點：生物修復周期長，往往需要幾個月甚至幾年的時間才能完成；用微生物進行原位修復，其結果可能會與實驗室模擬有很大的差別；非土著微生物對生物多樣性會產(chǎn)生威脅等等。,5.2物理、化學與生物聯(lián)合修復：,Goi等最近報道了用化學氧化劑和微生物共同降解土壤中石油污染的方法。用化學氧化劑預處理過的土壤再用微生物降解，其降解效率明顯比單獨使用其中任何一種高。修復過程中，要注

7、意控制氧化劑在合適的范圍。,例子：,植物作用于污染物主要有吸收、降解、轉化以及揮發(fā)等幾種方法，主要是針對重金屬污染治理。 微生物修復的機理包括細胞代謝、生物大分子吸收轉運、生物吸附、沉淀和氧化還原反應、空泡吞飲等。 優(yōu)點：大大地提高了修復過程的安全性，降低了成本。 缺點：植物修復緩慢、對高濃度污染的耐受性低，微生物的修復易受到土著微生物的干擾等。,5.3植物與微生物聯(lián)合修復：,與植物共生去除土壤中的污

8、染物： 某些根際微生物在土壤中獨立生長的速度很慢， 但是與植物共生后則快速生長。Sriprang等報道了將金屬硫蛋白四聚體基因?qū)爰毦鶰esorhizobium huakuiisubsp rengei B3中，并與植物Astragaluss inicus共生后，使植物對土壤中Cd2+的吸收量增加1.7~2.0倍。,例子1：,例子 2：,改變污染物的性質(zhì)： 通過釋放螯合

9、劑、酸類物質(zhì)和氧化還原作用，根際微生物不僅會影響土壤中重金屬的流動性,使重金屬元素的活性降低，還可以增加植物的利用度。一種熒光假單細胞菌(Pseudomonas fluorescen L B 300)能在含有高達270 mg/L Cr3+的介質(zhì)中生長，原因是它能還原Cr6+，在降低Cr6+毒性的同時，也增加了植物對重金屬的吸收能力。,例子 3：,微生物促進植物生長,維持土壤肥力： 土壤微生物幾乎參與土壤中一切生物及

10、生物化學反應，在土壤功能及土壤過程中直接或間接地起重要作用，如硅酸鹽細菌可以將土壤中云母、長石、磷灰石等含鉀、磷的礦物轉化為有效鉀，提高土壤中有效元素的水平。此外，許多細菌都可以產(chǎn)生細胞分裂素、乙烯、維生素類等物質(zhì)，對植物的生長具有不同程度的促進作用。,6 土壤復合污染的表征,鋅當量 20世紀70年代提出了“鋅當量 ( ZE)”的定義，并認為土壤中Zn、Cu和Ni的有效態(tài)含量對植物的毒性比為1：2：8，故其綜合影響又

11、可以折算為相當于Zn的毒害濃度，其效應表達試為： ZE= CZn+ 2C Cu+8 CNi ( 其中C 為濃度) 該方法具有明顯的局限性，首先它認為重金屬之間的交互作用是一種協(xié)同效應，而實際情況明顯不是這樣；另外，它僅考慮了Zn、Cu和Ni 3種元素，缺少其他數(shù)據(jù)。,離子沖量 Romero 等采用離子沖量來評價重金屬的復合污染效應，與植物吸收之間進行相關分析，得到較

12、好結果。其表達式為：式中：Ci為每種離子的濃度，m mol/g;n為每種金屬離子的氧化數(shù)?？捎糜谕寥乐亟饘儆行B(tài)的預測。,內(nèi)梅羅污染指數(shù)法 該方法可用于復合污染的評價，其表達式為：PN= { (P i( max)2+ [ mean( Pi ) ]2)1/ 2 Pi (max)2 為最大單項污染指數(shù)，而mean(Pi) 為所有單項污染指數(shù)的平均值。該評價方法常常被用于區(qū)域環(huán)境調(diào)查的污染水平評價

13、。,近年來，Chen H. M. 等再一次完善了重金屬復合污染的表征方式，提出了污染綜合指數(shù)的表征方法，即污染綜合指數(shù)：I = X·( 1+RPE ) + Y·DDMB / ( Z·DDSB)相對污染當量：土壤重金屬濃度偏離背景值的程度：土壤重金屬濃度標準偏離背景值的程度：,,污染綜合指數(shù)法,,8、土壤復合污染及聯(lián)合修復展望,復合污染研究在很多方面還有待加強：,1）進一步拓寬復合污染研究。