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1、土壤中有机污染物的修复土壤中有机污染物的修复土壤中有机污染物的修复土壤中有机污染物的修复第1页，本讲稿共25页有机污染物有机污染物(organic pollutant)(organic pollutant)v指造成环境污染和对生态系统产生有害影响的有机指造成环境污染和对生态系统产生有害影响的有机化合物。化合物。v天然有机污染物主要是由生物体的代谢活动及其他天然有机污染物主要是由生物体的代谢活动及其他化学过程产生的，如萜烯类、黄曲霉类等；化学过程产生的，如萜烯类、黄曲霉类等；v人工合成有机污染物是随现代化学工业的兴起而产人工合成有机污染物是随现代化学工业的兴起而产生的，如合成橡胶、塑料等。生的，
2、如合成橡胶、塑料等。第2页，本讲稿共25页有机污染物的来源有机污染物的来源 v土壤中的有机污染物的来源主要包括：工业污染源、土壤中的有机污染物的来源主要包括：工业污染源、交通运输污染源、农业污染源、生活污染源等。另交通运输污染源、农业污染源、生活污染源等。另外根据污染源的数量和面积以及影响范围划分为面外根据污染源的数量和面积以及影响范围划分为面源污染和点源污染。源污染和点源污染。v土壤中的有机污染物主要包括土壤中的有机污染物主要包括人为生产加工使用造人为生产加工使用造成的污染成的污染以及以及自然界产生自然界产生从而形成的污染。从而形成的污染。第3页，本讲稿共25页v土壤有机污染物在土壤中的土壤
3、有机污染物在土壤中的环境行为环境行为主要包括主要包括吸附、解吸附、解吸、挥发、淋滤、降解残留、生物富集吸、挥发、淋滤、降解残留、生物富集等。等。影响因素影响因素v有机污染物的特性有机污染物的特性(化学特性、水溶解度、蒸汽压、吸附特化学特性、水溶解度、蒸汽压、吸附特 性、光稳定性和生物可降解性等性、光稳定性和生物可降解性等)v环境特性环境特性(温度、日照、降雨、湿度、灌溉方式和耕作方式温度、日照、降雨、湿度、灌溉方式和耕作方式)、v土壤特性土壤特性(土壤类型、有机质含量、氧化还原电位、水分含量土壤类型、有机质含量、氧化还原电位、水分含量 pH pH、离子交换能力等、离子交换能力等)。第4页，本讲
4、稿共25页有机污染物在土壤中的吸附与解吸有机污染物在土壤中的吸附与解吸 v有机污染物在土壤中的有机污染物在土壤中的吸附和解吸吸附和解吸是污染物在环境中重要的分配过是污染物在环境中重要的分配过程之一，对环境行为有显著的影响，是研究有机污染物在土壤中的环程之一，对环境行为有显著的影响，是研究有机污染物在土壤中的环境行为的基础。境行为的基础。v目前，有机污染物在土壤的吸附目前，有机污染物在土壤的吸附-解吸研究主要集中在黏土矿解吸研究主要集中在黏土矿物物-水界面的吸附解吸，以及它们在土壤腐殖物质中的吸附水界面的吸附解吸，以及它们在土壤腐殖物质中的吸附-解吸行为。解吸行为。第5页，本讲稿共25页有机污染
5、物在土壤中的降解和代谢有机污染物在土壤中的降解和代谢v有机污染物的降解分有机污染物的降解分非生物降解非生物降解与与生物降解生物降解两大类两大类 v非生物降解非生物降解：有机污染物在环境中受光、热及化学：有机污染物在环境中受光、热及化学因子作用引起的降解现象因子作用引起的降解现象v生物降解生物降解：在生物酶作用下，有机污染物在动植物：在生物酶作用下，有机污染物在动植物体内或微生物体内外的降解体内或微生物体内外的降解第6页，本讲稿共25页 有机污染物的植物修复有机污染物的植物修复 植物修复是利用植物的一系列生理、生化过程部植物修复是利用植物的一系列生理、生化过程部分或完全修复和消除被污染土壤、水体
6、、空气中特分或完全修复和消除被污染土壤、水体、空气中特定有毒物质。定有毒物质。有机污染物的植物修复是利用植物在生长过程中，有机污染物的植物修复是利用植物在生长过程中，吸收、降解、钝化有机污染物的一种原位处理污染吸收、降解、钝化有机污染物的一种原位处理污染土壤的方法。土壤的方法。第7页，本讲稿共25页 植物修复的方式有植物修复的方式有4 4 种种 植物降解植物降解 植物萃取植物萃取 植物挥发植物挥发 植物固定植物固定第8页，本讲稿共25页植物组织积累植物组织积累 植物萃取植物萃取植物固定植物固定植物降解植物降解植物挥发植物挥发植物修复重金属污染土壤的机理示意图植物修复重金属污染土壤的机理示意图植
7、物修复植物修复 毒素降解菌毒素降解菌第9页，本讲稿共25页 植物对有机污染物的直接吸收作用植物对有机污染物的直接吸收作用 植物从土壤中直接吸收有机物，然后将没有毒性植物从土壤中直接吸收有机物，然后将没有毒性的代谢中间体储存在植物组织中，这是植物去除环境的代谢中间体储存在植物组织中，这是植物去除环境中中等亲水性有机污染物的一个重要机制。中中等亲水性有机污染物的一个重要机制。第10页，本讲稿共25页植物释放分泌物和酶去除环境中有机污染物植物释放分泌物和酶去除环境中有机污染物 植物可释放一些物质到土壤中，以利于降解有植物可释放一些物质到土壤中，以利于降解有毒化学物质，并可刺激根际微生物的活性。这些物
8、毒化学物质，并可刺激根际微生物的活性。这些物质包括酶及一些有机酸，它们与脱落的根冠细胞一质包括酶及一些有机酸，它们与脱落的根冠细胞一起为根际微生物提供重要的营养物质，促进根际微起为根际微生物提供重要的营养物质，促进根际微生物的生长和繁殖。并且，其中的有些分泌物也是生物的生长和繁殖。并且，其中的有些分泌物也是微生物共代谢的基质。微生物共代谢的基质。第11页，本讲稿共25页根际的矿化作用去除有机污染物根际的矿化作用去除有机污染物 植物促进根际微生物对有机污染物的转化作用，植物促进根际微生物对有机污染物的转化作用，植物根际的菌根真菌与植物形成共生作用，有其独特植物根际的菌根真菌与植物形成共生作用，有
9、其独特的酶途径，用以降解不能被细菌单独转化的有机物。的酶途径，用以降解不能被细菌单独转化的有机物。第12页，本讲稿共25页影响植物修复的因素影响植物修复的因素v污染物性质污染物性质v植物种类植物种类v根系分布根系分布v污染物浓度和滞留时间污染物浓度和滞留时间v环境条件环境条件第13页，本讲稿共25页植物修复的优点植物修复的优点v绿色的、低技术、低成本要求的修复方法绿色的、低技术、低成本要求的修复方法,容易为容易为社会接受社会接受v对土壤肥力和土壤结构没有破坏对土壤肥力和土壤结构没有破坏v能增加土壤有机质含量和土壤肥力能增加土壤有机质含量和土壤肥力,同时能减少土同时能减少土壤侵蚀的发生壤侵蚀的发
10、生v还有可能回收一些重金属还有可能回收一些重金属,而且适用的污染物广泛而且适用的污染物广泛第14页，本讲稿共25页植物修复的缺点植物修复的缺点v要求植株具有高生物量要求植株具有高生物量,对污染物的耐性要高对污染物的耐性要高,否则否则当污染物浓度太高时当污染物浓度太高时,植物不能生长植物不能生长v受植物根系分布的限制受植物根系分布的限制,处于根系分布之外的污染处于根系分布之外的污染物很难被清除物很难被清除v由于根系或地上部分生长慢由于根系或地上部分生长慢,清除污染物要求的时清除污染物要求的时间太长间太长第15页，本讲稿共25页有机物污染物微生物修复有机物污染物微生物修复环境微生物修复是指通过微生
11、物的作用清除土壤和水体中的污染物，或是使污染物无害化的过程。v包括原位生物修复和异位生物修复第16页，本讲稿共25页v 原位生物修复原位生物修复 污染在原地点进行，不挖出或抽取需要修复的土污染在原地点进行，不挖出或抽取需要修复的土壤及地下水，采用一定的工程措施，利用生物通气、壤及地下水，采用一定的工程措施，利用生物通气、生物冲淋等一些方式进行。生物冲淋等一些方式进行。v 异位生物修复异位生物修复 需要挖掘土壤或抽取地下水，将污染物移动到邻近需要挖掘土壤或抽取地下水，将污染物移动到邻近地点或反应器内进行。显然，这用处理更好控制，地点或反应器内进行。显然，这用处理更好控制，结果容易预料，技术难度较
12、低，但投资成本较大。结果容易预料，技术难度较低，但投资成本较大。可以通过土壤堆、泥浆反应器和厌氧处理可以通过土壤堆、泥浆反应器和厌氧处理第17页，本讲稿共25页微生物修复机理微生物修复机理v共代谢共代谢 对于一些污染物，微生物虽然可以降解他们，对于一些污染物，微生物虽然可以降解他们，但却不能利用该污染物作为碳源合成自身生长所需但却不能利用该污染物作为碳源合成自身生长所需要的有机质，因此需要另外的生长基质维持自身的要的有机质，因此需要另外的生长基质维持自身的生长生长v矿化作用矿化作用 指有机物在微生物的作用下彻底分解为指有机物在微生物的作用下彻底分解为H2O、CO2和简单的无机化合物的过程，是彻
13、底的生物和简单的无机化合物的过程，是彻底的生物降解（终极降解降解（终极降解)，可从根本上清除有毒物质的环，可从根本上清除有毒物质的环境污染。实质都是酶促反应境污染。实质都是酶促反应第18页，本讲稿共25页修复中的微生物修复中的微生物v细菌细菌：好氧细菌、厌氧细菌、兼氧细菌：好氧细菌、厌氧细菌、兼氧细菌v 细菌可以在污染条件下，不断适应环境，产生降细菌可以在污染条件下，不断适应环境，产生降解能力。如通过特定酶的诱导和抑制产生基因突变，解能力。如通过特定酶的诱导和抑制产生基因突变，通过质粒转移获得利用特定污染物的能力。通过质粒转移获得利用特定污染物的能力。v 真菌真菌：软腐菌、褐色菌、白腐菌：软腐
14、菌、褐色菌、白腐菌v 真菌对于一些大分子化合物表现出很强的降解能真菌对于一些大分子化合物表现出很强的降解能力，它们都以降解木质素而著称力，它们都以降解木质素而著称第19页，本讲稿共25页影响因素影响因素v营养物质营养物质v电子受体（主要为种类和浓度）电子受体（主要为种类和浓度）v污染物的性质污染物的性质v环境条件环境条件v微生物的协同作用微生物的协同作用v其他影响因素（修复工程的现场气象因素，水文地其他影响因素（修复工程的现场气象因素，水文地质因素）质因素）第20页，本讲稿共25页原位强化微生物修复技术原位强化微生物修复技术v生物强化法生物强化法v生物培养法生物培养法v投菌法投菌法v生物通气法
15、生物通气法v生物注射法生物注射法v生物冲淋法生物冲淋法v土地耕作法土地耕作法第21页，本讲稿共25页异位强化微生物修复技术异位强化微生物修复技术v堆肥法堆肥法v生物反应器法生物反应器法v厌氧处理厌氧处理第22页，本讲稿共25页微生物修复技术的优点微生物修复技术的优点v生物修复可以现场进行，可以减少了运势费用和人生物修复可以现场进行，可以减少了运势费用和人类直接接触污染物的机会类直接接触污染物的机会v生物修复经常以原位方式进行，这样可以使对污染生物修复经常以原位方式进行，这样可以使对污染位点的干扰或破坏达到最小位点的干扰或破坏达到最小v生物修复有机物分解为生物修复有机物分解为CO2和和H2O,可
16、以永久性的可以永久性的消除污染物和长期的隐患，无二次污染物，不会使消除污染物和长期的隐患，无二次污染物，不会使污染转移污染转移v生物修复可于其他技术结合使用，处理复合污染生物修复可于其他技术结合使用，处理复合污染v降解过程迅速，费用低，只是传统物理、化学费用降解过程迅速，费用低，只是传统物理、化学费用的的30%50%第23页，本讲稿共25页微生物修复技术的缺点微生物修复技术的缺点v不是所有的污染物都适合于生物修复不是所有的污染物都适合于生物修复v有些化学品经微生物降解后，其产物的毒性和迁移有些化学品经微生物降解后，其产物的毒性和迁移性比原化合物反而增减性比原化合物反而增减v生物修复是一种科技含量较高的处理方法，它的运生物修复是一种科技含量较高的处理方法，它的运作必须符合污染地的特殊条件作必须符合污染地的特殊条件第24页，本讲稿共25页第25页，本讲稿共25页