土壤复合污染修复学习教案

1、土壤土壤(trng)复合污染修复复合污染修复第一页，共23页。土壤复合(fh)污染的定义及其类型土壤(trng)复合污染的效应及作用机理土壤复合污染的联合修复土壤复合污染的表征土壤复合污染的联合修复展望第1页/共23页第二页，共23页。 土壤复合污染（combined pollution ）的定义：两种或两种以上(yshng)污染物同时存在，并共同对土壤产生综合性的污染现象。第2页/共23页第三页，共23页。污染物来源污染物来源(liyun)污染物类型污染物类型(lixng)同源同源(tn yun)复合污染复合污染异源复合污染异源复合污染大气复合污染型水体复合污染型 土壤复合污染型大气-土壤复

2、合型大气-水体复合型土壤-水体复合型大气-土壤-水体复合型无机无机复合污染复合污染有机有机复合污染复合污染有机有机-无无机复合污染机复合污染2、土壤复合污染类型 第3页/共23页第四页，共23页。 加和作用(zuyng)协同(xitng)作用 拮抗作用图： 两共存元素复合毒性效应形式示意图图中Ac、Bc分别为A、B两元素毒性临界值；各曲线与logA 、logB轴所包围面积为A、B共存时的作物正常产量区。1.协同作用2.加合作用logA*B3.加合作用logA+B4.独立作用5.拮抗作用第4页/共23页第五页，共23页。联合(linh)作用其它(qt)作用加和作用协同作用独立作用拮抗作用 竞争效

3、应保护效应抑制效应第5页/共23页第六页，共23页。相互作用的类型Interaction type重金属组合Heavy metal combination对象或介质Target or medium拮抗作用AntagonismZn/As大豆根 Soybean rootZn/Cd玉米籽实 Maize seedZn/Cd酸性沙土Acetic sandy soilCu/Cd辣椒Hot peperHg/Cd土壤蚯蚓 EarthwormPb/Cd冬瓜Chinese watermelon协同作用SynergismPb/Zn小白菜根系Cabbage root systemCu/Pb/Zn水稻RiceCd/Zn

4、大豆籽实Seed of soybeanCd/Pb/Cu/Zn/As土壤SoilCu/Zn土壤溶液Soil solutionAs/Pb大豆Soybean加和作用AdditionV/As/Mo/Se/Zn土壤原生动物ProtozoaCu/Cd土壤菌根Soil vaccineCd/As苜蓿Alfalfa土壤土壤-植物系统植物系统(xtng)中几种常见的重金属复合污染中几种常见的重金属复合污染第6页/共23页第七页，共23页。污染机理干扰(gnro)正常生理过程竞争(jngzhng)结合位点络合与螯合作用改变细胞结构与功能对酶活性的影响 沉淀作用第7页/共23页第八页，共23页。第8页/共23页第九页

5、，共23页。5.1物理与化学联合修复：物理与化学联合修复： 物理、化学联合修复：是利用污染物的物理、物理、化学联合修复：是利用污染物的物理、化学特性，通过分离、固定以及改变存在状态等化学特性，通过分离、固定以及改变存在状态等方式方式,将污染物从土壤中去除。将污染物从土壤中去除。 优点：周期短、操作简单、适用范围广等优优点：周期短、操作简单、适用范围广等优点。点。 缺点：修复费用高昂、易产生缺点：修复费用高昂、易产生(chnshng)二二次污染、破坏土壤及微生物结构等缺点，制约了次污染、破坏土壤及微生物结构等缺点，制约了此方法从实验室向大规模应用的转化。此方法从实验室向大规模应用的转化。 第9页

6、/共23页第十页，共23页。 Flores等报道了一种化学氧化与超声波联合修复甲苯和二甲苯污染土壤的技术。使用Fenton型催化剂和H2O2,可以将有机物完全氧化成CO和CO2,整个反应过程在室温下进行，而且实施时间短。许多(xdu)研究发现,氧化过程发生在有机物溶解在溶剂以后，而有机物的溶解是整个修复过程的限速步骤，使用超声波一方面可以显著加快这一过程，另一方面对氧化过程中的OH-的形成起着重要的作用。例子例子(l zi)：第10页/共23页第十一页，共23页。 物理、化学与生物的联合修复的研究很少，且方法主要集中在以一种修复技术为主，辅助其他方法来进一步完善(wnshn)修复过程。 生物修

7、复 ： 优点：成本低、不破坏土壤环境、污染物降解效率高、不产生二次污染、可原地处理、操作简单等优点。 缺点：生物修复周期长，往往需要几个月甚至几年的时间才能完成；用微生物进行原位修复，其结果可能会与实验室模拟有很大的差别；非土著微生物对生物多样性会产生威胁等等。 5.2物理(wl)、化学与生物联合修复：第11页/共23页第十二页，共23页。 Goi等最近报道了用化学氧化剂和微生物共同降解土壤中石油污染的方法。用化学氧化剂预处理过的土壤再用微生物降解，其降解效率明显比单独使用其中任何一种高。修复过程中，要注意(zh y)控制氧化剂在合适的范围。例子例子(l zi)：第12页/共23页第十三页，共

8、23页。 植物作用于污染物主要有吸收、降解、转化以及挥发等几种方法，主要是针对重金属污染治理。 微生物修复的机理包括细胞代谢、生物大分子吸收转运、生物吸附(xf)、沉淀和氧化还原反应、空泡吞饮等。 优点：大大地提高了修复过程的安全性，降低了成本。 缺点：植物修复缓慢、对高浓度污染的耐受性低，微生物的修复易受到土著微生物的干扰等。 5.3植物与微生物联合(linh)修复：第13页/共23页第十四页，共23页。Astragaluss inicus共生(gngshng)后，使植物对土壤中Cd2+的吸收量增加1.72.0倍。例子例子(l zi)1：第14页/共23页第十五页，共23页。对重金属的吸收能

9、力。第15页/共23页第十六页，共23页。植物的生长具有不同程度的植物的生长具有不同程度的促进作用。促进作用。第16页/共23页第十七页，共23页。6 土壤复合土壤复合(fh)污染的表征污染的表征锌当量锌当量 20世纪世纪70年代提出了年代提出了“锌当量锌当量 ( ZE)”的定的定义，并认为土壤中义，并认为土壤中Zn、Cu和和Ni的有效态含量对的有效态含量对植物的毒性比为植物的毒性比为1：2：8，故其综合影响又可以，故其综合影响又可以折算为相当于折算为相当于Zn的毒害浓度，其效应表达试为：的毒害浓度，其效应表达试为： ZE= CZn+ 2C Cu+8 CNi ( 其中其中C 为浓度为浓度) 该

10、方法具有明显的局限性，首先它认为重该方法具有明显的局限性，首先它认为重金属之间的交互作用是一种协同效应，而实际金属之间的交互作用是一种协同效应，而实际情况明显不是这样情况明显不是这样(zhyng)；另外，它仅考虑；另外，它仅考虑了了Zn、Cu和和Ni 3种元素，缺少其他数据。种元素，缺少其他数据。第17页/共23页第十八页，共23页。离子冲量离子冲量 Romero 等采用离子冲量来评价重金等采用离子冲量来评价重金属的复合污染效应属的复合污染效应(xioyng)，与植物吸收，与植物吸收之间进行相关分析，得到较好结果。其表之间进行相关分析，得到较好结果。其表达式为：达式为：式中：式中：Ci为每种离

11、子的浓度，为每种离子的浓度，m mol/g;n为为每种金属离子的氧化数。可用于土壤重金每种金属离子的氧化数。可用于土壤重金属有效态的预测。属有效态的预测。第18页/共23页第十九页，共23页。内梅罗污染指数法内梅罗污染指数法 该方法可用于复合该方法可用于复合(fh)污染的评价，其污染的评价，其表达式为：表达式为：PN= (P i( max)2+ mean( Pi ) 2)1/ 2 Pi (max)2 为最大单项污染指数，而为最大单项污染指数，而mean(Pi) 为所有单项污染指数的平均值。该为所有单项污染指数的平均值。该评价方法常常被用于区域环境调查的污染水评价方法常常被用于区域环境调查的污染水平评价。平评价。第19页/共23页第二十页，共23页。 近年来，Chen H. M. 等再一次完善(wnshn)了重金属复合污染的表征方式，提出了污染综合指数的表征方法，即污染综合指数：I = X( 1+RPE ) + YDDMB / ( ZDDSB)相对污染当量：土壤重金属浓度偏离背景值的程度：土壤重金属浓度标准偏离背景值的程度：污染