污染修复与生态工程技术范文篇1

关键词：水环境修复；河流；湖泊水库；地下水

水环境是流域内储存、传输和提供水资源的水体，是水生生物生存与繁衍的空间，也是各种污染物的最终归宿。根据水的地理位置，将流域中的水环境分为地表水环境和地下水环境。地表水环境指河流、湖泊、水库、海洋、沼泽、冰川等以暴露在地面的水为主的水域；地下水环境指泉水、浅层地下水、深层地下水等存在于包气带以下底层空隙的水域[1]。

人类不合理的生产和生活方式对水环境造成了不同程度的损害，世界水资源委员会指出，全世界有50%以上的水域已被污染，水域生态系统遭到严重破坏。我国水环境受损也比较严重，超过60%的河流、湖泊和湿地生态系统的结构与功能遭到不同程度的破坏[2]。

水环境修复，就是利用生态系统原理，采取各种技术手段，提高水体质量，修复生态系统结构，使流域生态系统实现整体协调、自我维持和自我演替的良性循环[3-5]。

随着水环境恢复理论地不断完善和深入，近年来水环境恢复研究发展较快。美国有关受损水环境的修复研究，自1970年起由cleanlakeprogram（clp）组织实施，投入经费逐年增加[6]。欧洲一些国家也从20世纪70年代开始水环境治理和修复工作。如荷兰在1990年对aldefeane地区水环境进行修复，成效显著[7]。20世纪80年代，我国开始了对水环境恢复的研究工作，并在巢湖、太湖等不同地区开展了水环境恢复的研究与实践[8-10]，取得了许多成功的经验。

为了保证人类的可持续发展，开发切实可行的技术对受损水环境进行修复，成为了环境科学与技术领域的研究热点之一。水环境修复的对象不仅包括水体，还有水体相关的生物地理环境。而不同的水域形式，因其物理环境、化学环境以及生物环境的不同，需要不同的修复技术体系。河流、湖泊水库和地下水是与人类生产生活密切相关的水环境，本文将从这3个方面，综述其最新的水环境修复技术，为水环境修复技术的研究提供基础。

1河流修复技术

河流修复是指使河流生态系统恢复到未被破坏前的近似状态，且能够自我维持动态均衡的复杂过程[11]。河流修复技术多种多样，①物理技术：河道引水技术、生态防渗技术、底泥疏浚与物理覆盖技术、人工增氧技术等[12-15]；②化学技术：投加絮凝剂促进污染物沉淀、加石灰脱氮、投加化学药剂除藻、调节ph值对重金属进行化学固定、原位化学反应技术等[16]；③生物-生态技术：微生物修复技术、水生动植物修复技术[17-19]、人工湿地技术以及多自然型河流构建技术等。

本文将重点介绍以下方法：河道引水技术、原位化学反应技术和水生植物修复技术。

1.1河道引水技术

河道引水技术是指引进外部清洁水源来改善河道水质[20]，在水源允许的情况下，引进外部清洁的水源，增加河水水量，不仅可以人为地缩短水在河道中的停留时间，增加浮游植物的生物量[21]，使污染河水不易黑臭，同时水体复氧量也会增加，提高河道自净能力。利用调水改善河道水质是一种投资少、成本低、见效快的处理工程。

1.2水生植物修复技术

水生植物在水环境修复中的作用方式主要包括物理过程、吸收作用、协同作用和化感作用[22]。水生植物修复技术利用水生植物及其共生的微环境去除水体中的污染物质并恢复永生生态系统[16]。水生物修复技术的核心是将植物漂浮种植到水面上，利用植物生长从水体中吸收利用大量污染物[23]。生物浮床是其典型的技术应用之一。

1.3原位化学反应技术

原位化学反应技术是指通过化学反应和生物反应（氧化、还原、吸附、沉淀、有机金属络合等），在受污染的地点，原地使重金属离子固定下来的方法。常用的物质包括石灰[ca（oh）2]、灰烬（koh）硫化钠na2s）等。此外，化学氧化可以将有机物转化为无毒或者毒性比较小的化合物，常用的氧化剂为二氧化氯、次氯酸钠或者次氯酸钙和臭氧等[3]。

2湖泊水库修复技术

湖泊水库水质恶化主要有2个原因：一是外界输人的大量营养物质在水体中富集，二是内

源性负荷。因此湖泊水库修复可从外源性污染物质的控制和内源性污染物质的控制2方面展开。外源性污染物的控制技术主要有：清洁生产、退耕还林、改变消费模式[4]、废水集中处理技术[3]等；内源性污染物的控制技术主要有稀释和冲刷、底泥疏浚和覆盖、水力调度技术、气体抽提技术、空气吹脱技术、投加石灰法、水生植物修复技术、生物调控技术、生物膜技术、微生物修复技术、仿生植物净化技术、土地处理技术、深水曝气技术等[3]。外源性污染物控制技术中清洁生产是一项有效技术，内源性污染物控制技术中底泥疏浚是修复湖泊水库的一项有效技术，这不同于河流的修复。

2.1清洁生产

清洁生产是指通过原材料和能源的调整替代、工艺技术的改进、设备装备的改进、过程控制的改进、废弃物的回收利用、产品的调整变更等措施，达到污染物的源头削减、过程控制、提高资源利用效率的目的，减少或者避免生产和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境危害的技术[24]。清洁生产技术主要包括源头控制、过程减排和末端循环3类技术。源头削减应尽量采用无污染、少污染的能源和原材料；过程减量应尽量采用消耗少、效率高、无污染、少污染的工艺和设备；末端循环时对必须排放的污染物，采用回收、循环利用技术，回收其中有利用价值的资源。清洁生产可以产生环境和经济双重效益，使得汇入湖泊水库中的外源性污染物浓度大大减少，达到修复的目的。2.2底泥疏浚

底泥是湖泊水库中的内污染源，有大量的污染物质积累在底泥中，包括营养盐、难降解的有毒有害有机物、重金属离子等[3]。底泥中的有害物质释放到水体中会使水质急剧恶化。底泥疏浚可以彻底去除其中的有害物质。一般有2种形式的疏挖，一种是把水抽干，然后用推土机和刮泥机进行疏挖，另一种是采用带水作业。第1种方法存在一定的技术限制，第2种方法应用性更强。带水疏挖可以采用机械式疏挖，也可以采用水力式疏挖。疏浚技术主要包括确定疏挖底泥体积、选择挖泥机、计算压头和功率、设计底泥堆放场以及底泥利用几个部分。疏浚时应注意防止底泥泛起以及底泥的合理处置，避免二次污染。欧洲多国均采用过该技术对湖泊水库进行修复，并且效果显著。例如瑞典的trummen湖，清除表层1m厚的底泥后，水深增加1.1～1.7m，tp浓度迅速下降，这种状态维持了18年[25]。

3地下水修复技术

地下水具有多种功能，与人类生活密切相关。随着工农业的快速发展和人民生活水平的提高，地下水受到了严重污染。因此，对受污染的地下水环境修复变得越来越重要，其修复技术的研究已引起国外学者的广泛关注[26]。

根据其主要工作原理地下水修复技术可大致归并为4类，即物理技术、化学技术、生物技术和复合技术[27]。物理技术包括水动力控制法、流线控制法、屏蔽法、被动收集法、水力破裂处理法等[27]；化学技术包括有机粘土法[28]和电化学动力修复技术[29]；生物技术包括原位生物修复技术例如bs技术，和异位生物修复技术例如堆肥式处理法、预制床法、厌氧处理法、生物反应器法等；复合技术包括渗透性反应屏法、抽出处理法、注气～土壤气相抽提（sev）法[27]。复合法修复技术兼有以上2种或多种技术属性，例如抽出处理法同时使用了物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术，综合各种技术有点，在修复地下水时更加有效。抽出处理技术，简称b&t技术，是最常规的污染地下水治理方法。该方法采用水泵将含水层中地下水面附近的地下水抽取出来，把水中的有机污染物质带回地表，然后在地面用地面污水处理技术对其进行净化处理，最后将处理好的水重新注入地下或排入地表水体，以防止地面沉降，或海水人侵，并且可以加速地下水的循环流动。地面污水处理技术方法很多，最常用的包括以下7种：沉淀、膜分离、交换树脂、活性炭吸附、空气吹脱、化学氧化和生物降解[30]。由于液体的物理化学性质各异，p&t技术只对有机污染物中的轻非水相液体去除效果很明显，而对于重非水相液体来说，治理耗时长而且效果不明显[27]。

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污染修复与生态工程技术范文篇2

关键词：重金属土壤修复技术

中图分类号：C35文献标识码：A

近年来，我国由于重金属污染导致频发，污染事件造成的影响极其恶劣，严重影响了当地的社会稳定。当前，在我国重金属污染场地修复过程中急需解决的问题是在众多的修复技术中如何选择和评价对重金属污染场地实用有效的修复技术，修复效果检验等。本论文论述了我国典型重金属（Hg、Cd、Pb、Cr、As）污染的来源以及国内外对重金属污染场地的主要修复技术。

1典型重金属来源与迁移

金属矿山开发的采、选、冶都会向环境中排放重金属。原生硫化物矿床在开采利用过程中，废弃的硫化矿物经过长期的自然氧化、雨水淋滤导致重金属大量进入矿区。固体废物的风化可以导致重金属的淋滤释放，特别是Pb-Zn矿、Hg-Tl矿在开采利用过程中，尾矿废石中的Pb、Zn、As、Tl以及伴生元素如Cd、Cr、Cu在地表水的冲洗和雨水的淋滤下进入土壤并累积起来。土壤中铁锰矿物对重金属有强烈的固定作用，这使重金属在土壤中含量明显高于河流沉积物，土壤明显显示常量元素与重金属元素的地球化学分带。

1.1汞的迁移转化

汞是一种对动植物及人体无生物学作用的有毒元素。土壤中汞的重要特点是能以零价(单质汞)形式存在，还有无机化合态汞和有机化合态汞。除甲基汞、HgCl2、Hg(NO3)2外，大多数为难溶化合物。甲基汞和乙基汞的毒性在含汞化合物中最强。土壤中汞的迁移转化比较复杂，包括汞的氧化--还原，胶体对汞的吸附作用、配位体对汞的配合--螯合作用、汞的甲基化作用等。

1.2镉的迁移转化

镉的污染主要来源于铅、锌、铜的矿山和冶炼厂的废水、尘埃和废渣，电镀、电池、颜料、塑料稳定剂和涂料工业的废水、农业上施用磷肥等。

由于土壤的强吸附作用，使镉累积于土壤表层。在降水的影响下，土壤表层部分可溶态镉随水流动，发生水平迁移，进入界面土壤、附近的河流或湖泊，造成次生污染。土壤中水溶性镉和非水溶镉，在一定的条件下可相互转化，其主要影响因素为土壤的酸碱度、氧化--还原条件和碳酸盐的含量。

1.3铅的迁移转化

土壤中铅的污染主要来自大气污染中的铅沉降和铅应用工业的“三废”排放。土壤中铅污染主要是通过空气、水等介质形成的二次污染。铅在土壤中主要以二价态的无机化合物形式存在，极少数为四价态。多以Pb(OH)2、PbCO3或Pb3(PO4)2等难溶态形式存在。因此，大大降低了铅的移动性和被作物吸收的作用。在酸性土壤中可溶性铅含量一般较高，因为酸性土壤中的H+可将铅从不溶的铅化合物中溶解出来。

1.4铬的迁移转化

土壤中铬的污染主要来源于铁、铬、电镀、金属酸洗、皮革鞣制、耐火材料、铬酸盐和三氧化铬工业的“三废”排放及燃煤、污水灌溉或污泥施用等。土壤中铬通常以四种化合形态存在，两种三价铬离子Cr3+和CrO2-，两种六价铬阴离子Cr2O72-和CrO42-。其中Cr(OH)3的溶解性较小，是铬最稳定的存在形式，而水溶性六价铬的含量一般较低，但六价铬的毒性远大于三价铬的毒性。土壤中的有机质如腐殖质具有很强的还原能力，能很快地把六价铬还原为三价铬，一般当土壤有机质含量大于2％时，六价铬几乎全被还原为三价铬。

1.5砷的迁移转化

土壤中砷的污染主要来自化工、冶金、炼焦、火力发电、造纸、玻璃、皮革及电子等工业排放的“三废”、冶金与化学工业、含砷农药的使用。砷主要以正三价和正五价存在于土壤环境中，存在形式可分为水溶性砷，吸附态砷和难溶性砷。当土壤中含硫量较高且在还原性条件下，可以形成稳定的难溶性As2S3。土壤中砷主要以非水溶性形式存在，因而土壤中的砷，特别是排污进入土壤的砷，主要累积于土壤表层。

2国内外重金属土壤污染的主要修复技术及应用

重金属污染土壤修复指利用物理、化学和生物的方法转移、吸收、降解和转化土壤中的重金属，使其浓度或毒性风险降低到可接受的水平，满足相应土地利用类型的要求。美国EPA于1986年颁发规章，要求通过运用BDTA(BestDemonstratedAvailableTechnology)使危险废物处理达到确立的标准。在美国的超级基金制度中，修复技术筛选的国家目标是：筛选出能持续保护人体健康与环境的修复技术，使待处理的废物最少化。

2.1阻隔

阻隔是将污染土壤限制在一定的区域类，控制污染物的水平迁移和垂直迁移，以及经空气和地表径流等扩散污染环境，切断与受体的暴露途径。该技术分为危险废物填埋场、一般固废填埋场、表面封盖(capping)和垂直阻隔等。表面封盖建立一个防渗层和排水系统，防止地表水渗滤到污染土壤中，从而阻止污染物释放到周围的地表水或地下水中；同时也可以控制气体和气味的扩散，在防渗覆盖层绿化可以美化环境。表面覆盖技术被广泛应用在矿山土壤污染修复，具有还原自然、有效和费用低的特点。表面覆盖分为土壤覆盖、混凝土覆盖、天然防渗材料覆盖和人工防渗材料覆盖等。

2.2固化/稳定化

固化/稳定化技术（S/S，Solidification/Stabilization）是将污染土壤与能聚结成固体的黏结剂混合，将污染物捕获或固定在固体结构中的技术。固化/稳定化技术是国际上处理有毒有害废物的主要方法之一。固化技术中污染土壤与黏结剂可以不发生化学反应，只是机械地将污染物包裹在结构完整的固化体中，隔离污染土壤与外界环境的联系，达到控制污染物迁移的目的。美国超级基金场地修复使用的S/S技术大部分是异位修复技术。对于重金属污染场地一般使用无机胶合剂和添加剂，对于特殊污染物(如：放射性污染物)一般使用有机胶合剂，仅有6%的有机污染使用S/S技术。

2.3植物修复

植物修复是指利用重金属超富集植物净化土壤中污染物的技术。通过植物对污染物的吸收并积累在地上组织，达到对土壤的治理。也可添加螯合剂增进植物对重金属吸收。我国在过去十多年里，重金属污染土壤的植物修复技术由于其较低的成本和对环境友好引起了众多的关注，适合污染面积大、污染程度低和污染在植物根层范围的土壤。然而，重金属超富集植物具有生长缓慢、生物量低、生长环境特殊、去除重金属周期长和富集重金属单一等特征，难满足经济和环境的需求，并且常常受到当地气候条件以及可用植物物种的限制。

2.4电动修复

电动修复是一种新兴的技术，目前处于实验室和小规模试验研究阶段，已有部分工程规模的示范。电动修复技术根据离子的电动力学和电渗析原理，在酸性条件下，在污染土壤两端加上低压直流电场，利用电场的迁移力（主要是电渗和电迁移作用）将重金属污染物移到一端电极室(一般为阴极室)，使土壤与重金属污染物分离。电动修复技术适用于去除土壤中水溶态和可交换态重金属，对于渗透性好的土壤或表面带负电荷的粘质土壤，处理效果好。但是电动修复技术必须在酸性条件下进行，往往需要加入提高土壤酸性的溶剂，当土壤的缓冲容量很高时，则很难调近到土壤的酸性条件。

污染修复与生态工程技术范文篇3

关键词：生态环境可持续发展环境修复

随着地球上人口的剧增和工农业生产的迅速发展，特别是工业革命以来，人类对自然资源需求水平不断提高，生产强度日益加大，有毒、有害废气物质不断的输入环境，远远超过了环境的自净能力而导致环境污染日益严重。为了解决人类面临的这个重大问题，对于大气污染和地表水污染之力的研究已十分广泛，许多技术已相当成熟并被广泛应用。

对于污染土壤及地下水的之力来说，由于其具有隐蔽性、滞后性、累积性以及难治理和修复周期长等区别与大气和地表水体污染的特点，其修复问题已成为环境科学研究日益活跃的领域，同时也是世界性难题。虽然人们已在污染土壤及地下水物理修复和化学修复领域进行了有益探索，形成了一些实用技术，但这些修复方法往往会破坏场地结构、造成二次污染，对于污染面积巨大且污染程度较轻的土壤甚至难以应用。为此，近年来，人们在污染环境的物理修复、化学修复甚至生物修复取得一定成功的基础上，进一步提出了生态修复的理念，并对其概念、内涵、原理、产业化途径等进行了理论上的探索和实践上应用的探索，试图以生态学的原理和方法，在污染环境的修复和治理过程中实现人与自然的和谐发展，从而达到可持续发展。

一、生物修复—生态修复的基础

生物修复是对污染环境实施修复、之力的最为重要的技术之一，是正在发展中的技术，是生态修复的基础。

目前被广泛认同的生物修复定义，是指微生物催化降解有机污染物，从而修复被污染环境或消除环境中的污染物的一个受控或自发进行的过程，这是狭义的定义。

除了微生物修复外，植物修复、动物修复乃至酶学修复等方式的出现，赋予了生物修复更广泛的内涵，即生物修复是指利用细菌和真菌等微生物、蚯蚓等动物以及水生藻类、陆生植物，甚至酶及分泌物等的代谢活性降解、减轻有机污染物的毒性，改变重金属的活性或在环境中结合态，通过改变污染物的化学或物理特性二影响其在环境中的迁移、转化和降解速率。

目前使用最广、最有效的生物修复技术仍是微生物修复。

二、物理与化学修复—生态修复的构成要素

从修复原理来看，物理修复与化学修复是指充分利用光、温、水、土、气、热等环境要素，根据污染物的理性性质，通过机械分离、蒸发、点解、磁化、冰冻、加热、凝固、氧化—还原、吸附—解吸、沉淀—溶解等物理怪和化学反应，使环境中污染物被清除或转化为无害物质。通常，为了节省环境治理的成本，物理修复或化学修复往作为生物修复的前处理阶段，近年来根式作为生态修复的构成要素。无论是环境要素或生态因子，还是工程措施，对于修复生物的生命活动来说，是非常重要的影响要素。若将它们有机的结合起来，使环境条件和生态因子在有利于生物生活的同时，也有利于污染物的去除或转化，将极大地提高生物修复或植物修复的效率，这一点对于生态修复来说是至关重要的。

物理与化学修复措施与生物修复的结合，是生态修复必不可少的构成要素，其利用的是否直接关系到生态修复的有效性和成败。在实际的修复过程中，把物理修复、化学修复措施更好地与生物修复结合起来，才能形成有效的生态修复技术。

三、植物修复—生态修复的基本形式

植物修复这一概念大约是1980年代前期提出来的，其最初的思想是利用超累积植物的的超量富集作用来去除污染环境中多余的重金属。

目前，植物修复这一技术已经涵盖了污染环境治理的各个方面，如城市树木、草坪乃至花卉植物对大气或室内空气的净化；池塘中水生植物通过对氮、磷等营养物质的利用而对富营养化水体的净化；污染土壤及水体中无机污染物的去除及有机污染物的讲解等。

在污染环境治理中，从形式上来看，似乎主要是植物在起作用，但实际上植物修复过程中，往往是植物、根系分泌物、根际圈微生物、根际圈土壤物理和化学因素（这些因素可以部分人为调控）等在共同起作用。因而，总的来说，植物修复几乎包括了生态修复的所有机制，是生态修复的基本形式。

利用植物对重金属如Ni、Zn、Cd、Hg、Cu、Se,放射性核素如Cs、Sr、Ur，多环芳径，石油，化学农药，有机氯溶剂如TCE，废弃炸药如TNT等的修复研究均有报道。