土壤復(fù)合污染修復(fù)

1、,土壤復(fù)合污染的環(huán)境化學(xué),目錄,,,,,土壤復(fù)合污染的定義及其類型,,土壤復(fù)合污染的效應(yīng)及作用機(jī)理,,土壤復(fù)合污染的聯(lián)合修復(fù),,,,,土壤復(fù)合污染的表征,,,土壤復(fù)合污染的聯(lián)合修復(fù)展望,,1、土壤復(fù)合污染的定義：,土壤復(fù)合污染（combined pollution ）的定義：兩種或兩種以上污染物同時(shí)存在，并共同對(duì)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(fù)合污染,,異源復(fù)合污染,,,大氣復(fù)合污染型,水體復(fù)合污染型,土

2、壤復(fù)合污染型,大氣-土壤復(fù)合型,大氣-水體復(fù)合型,土壤-水體復(fù)合型,大氣-土壤-水體復(fù)合型,無機(jī)復(fù)合污染,有機(jī)復(fù)合污染,有機(jī)-無機(jī)復(fù)合污染,2、土壤復(fù)合污染類型,3、土壤復(fù)合污染效應(yīng),01,02,03,加和作用,協(xié)同作用,拮抗作用,圖： 兩共存元素復(fù)合毒性效應(yīng)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(shí)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(dú)立作用,5.拮抗作用,,,3、土壤復(fù)合污染效應(yīng),,聯(lián)合作用,其它作用,加和作用,協(xié)同作用,獨(dú)立作用,拮抗作用,競(jìng)爭效應(yīng),保護(hù)效應(yīng),抑制效應(yīng),土壤-植物系統(tǒng)中幾種常見的重金屬復(fù)合污染,4、土壤復(fù)合污染的機(jī)理：,,,,,,,,干擾正常生理過程,競(jìng)爭結(jié)合位點(diǎn),絡(luò)合與螯合作用,改變細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能,對(duì)酶活性的影響,沉淀作用,5、土壤復(fù)合污染的聯(lián)合修復(fù),,,,5.1物理與化學(xué)聯(lián)合修復(fù)：

4、 物理、化學(xué)聯(lián)合修復(fù)：是利用污染物的物理、化學(xué)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(diǎn)：周期短、操作簡單、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。 缺點(diǎn)：修復(fù)費(fèi)用高昂、易產(chǎn)生二次污染、破壞土壤及微生物結(jié)構(gòu)等缺點(diǎn)，制約了此方法從實(shí)驗(yàn)室向大規(guī)模應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。,Flores等報(bào)道了一種化學(xué)氧化與超聲波聯(lián)合修復(fù)甲苯和二甲苯污染土壤的技術(shù)。使用Fenton型催化劑和H2O2,可以將有機(jī)物完全氧

5、化成CO和CO2,整個(gè)反應(yīng)過程在室溫下進(jìn)行，而且實(shí)施時(shí)間短。許多研究發(fā)現(xiàn),氧化過程發(fā)生在有機(jī)物溶解在溶劑以后，而有機(jī)物的溶解是整個(gè)修復(fù)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(duì)氧化過程中的OH-的形成起著重要的作用。,例子：,物理、化學(xué)與生物的聯(lián)合修復(fù)的研究很少，且方法主要集中在以一種修復(fù)技術(shù)為主，輔助其他方法來進(jìn)一步完善修復(fù)過程。 生物修復(fù) ： 優(yōu)點(diǎn)：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(diǎn)。 缺點(diǎn)：生物修復(fù)周期長，往往需要幾個(gè)月甚至幾年的時(shí)間才能完成；用微生物進(jìn)行原位修復(fù)，其結(jié)果可能會(huì)與實(shí)驗(yàn)室模擬有很大的差別；非土著微生物對(duì)生物多樣性會(huì)產(chǎn)生威脅等等。,5.2物理、化學(xué)與生物聯(lián)合修復(fù)：,Goi等最近報(bào)道了用化學(xué)氧化劑和微生物共同降解土壤中石油污染的方法。用化學(xué)氧化劑預(yù)處理過的土壤再用微生物降解，其降解效率明顯比單獨(dú)使用其中任何一種高。修復(fù)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(zhuǎn)化以及揮發(fā)等幾種方法，主要是針對(duì)重金屬污染治理。 微生物修復(fù)的機(jī)理包括細(xì)胞代謝、生物大分子吸收轉(zhuǎn)運(yùn)、生物吸附、沉淀和氧化還原反應(yīng)、空泡吞飲等。 優(yōu)點(diǎn)：大大地提高了修復(fù)過程的安全性，降低了成本。 缺點(diǎn)：植物修復(fù)緩慢、對(duì)高濃度污染的耐受性低，微生物的修復(fù)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(fù)：,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(dú)立生長的速度很慢， 但是與植物共生后則快速生長。Sriprang等報(bào)道了將金屬硫蛋白四聚體基因?qū)爰?xì)菌Mesorhizobium huakuiisubsp rengei B3中，并與植物Astragaluss inicus共生后，使植物對(duì)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(huì)影響土壤中重金屬的流動(dòng)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(xì)胞菌(Pseudomonas fluorescen L B 300)能在含有高達(dá)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(shí)，也增加了植物對(duì)重金屬的吸收能力。,例子 3：,微生物促進(jìn)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(xué)反應(yīng)，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(xì)菌可以將土壤中云母、長石、磷灰石等含鉀、磷的礦物轉(zhuǎn)化為有效鉀，提高土壤中有效元素的水平。此外，許多細(xì)菌都可以產(chǎn)生細(xì)胞分裂素、乙烯、維生素類等物質(zhì)，對(duì)植物的生長具有不同程度的促進(jìn)作用。,6 土壤復(fù)合污染的表征,鋅當(dāng)量 20世紀(jì)70年代提出了“鋅當(dāng)量 ( ZE)”的定義，并認(rèn)為土壤中Zn、Cu和Ni的有效態(tài)含量對(duì)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(dāng)于Zn的毒害濃度，其效應(yīng)表達(dá)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(rèn)為重金屬之間的交互作用是一種協(xié)同效應(yīng)，而實(shí)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(píng)價(jià)重金屬的復(fù)合污染效應(yīng)，與植物吸收之間進(jìn)行相關(guān)分析，得到較

12、好結(jié)果。其表達(dá)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)。可用于土壤重金屬有效態(tài)的預(yù)測(cè)。,內(nèi)梅羅污染指數(shù)法 該方法可用于復(fù)合污染的評(píng)價(jià)，其表達(dá)式為：PN= { (P i( max)2+ [ mean( Pi ) ]2)1/ 2 Pi (max)2 為最大單項(xiàng)污染指數(shù)，而mean(Pi) 為所有單項(xiàng)污染指數(shù)的平均值。該評(píng)價(jià)方法常常被用于區(qū)域環(huán)境調(diào)查的污染水平評(píng)價(jià)

13、。,近年來，Chen H. M. 等再一次完善了重金屬復(fù)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(duì)污染當(dāng)量：土壤重金屬濃度偏離背景值的程度：土壤重金屬濃度標(biāo)準(zhǔn)偏離背景值的程度：,,污染綜合指數(shù)法,,8、土壤復(fù)合污染及聯(lián)合修復(fù)展望,復(fù)合污染研究在很多方面還有待加強(qiáng)：,1）進(jìn)一步拓寬復(fù)合污染研究。