环境修复原理与技术课程复习.ppt

复 习,影响自然人和人类社会的所有事物及这些事物相互关系的总和， 即作用于人类这一主体（中心事物）的所有要素与关系的总和。 环境要素：构成环境整体的各个独立的、性质不同而又服从总体演化规律的基本物质组分，亦称环境基质或环境介质。非生物环境要素与生物环境要素 环境要素间的关系：环境基本物质组分间的相互作用 自然环境要素包括水、空气、阳光、土壤、岩石、生物等。,环境科学中环境的概念：,环境基本特性：整体性、区域性、稳定性、变动性、持续性、 不可逆性、资源性、价值性、时滞性与灾害放大性,环境问题的概念 由于人类不恰当的生产活动引起全球环境或区域环境 要素种类、数量以及这些要素之间相互作用的变化，进而导致环境系统不利于人类生存和发展,环境污染物 过度聚集而引起环境原始要素的种类和数量变化以及 要素间关系改化，进而引起环境功能退化的物质,环境污染 环境污染物不断累积至可引起环境原始要素的种类和数量变化 以及要素间关系改化，并因此导致环境功能退化的过程，其实 质是人类活动不当而引起的环境变化,环境修复技术 人类修复环境时所采用的手段，其目的是改变自然界的运动形式 和状态，进而降低环境中污染物的浓度 工程技术：广义的机械技术，是一系列对自然的人为机械过程， 改变自然界物质的机械运动状态和自然物的形态； 物理技术：是一系列对自然的人为物理过程，改变自然界物质 的物理性质； 化学技术：是一系列对自然的人为化学过程，改变自然界物质 的化学组成； 生物技术：是一系列对自然的人为引发的生命运动过程， 被用来改变生命体 的运动状态与性质。,原理依据污染物的密度、形状、大小、磁性、表面电极性等物理性质， 利用相关的物理技术将其从环境中提取、分离 粒径分离法根据颗粒直径，将环境要素通过特定大小网格的编织筛即由于 颗粒粒级（如粗砂、细砂和薪粒等）、粒径或形状的不同， 可通过筛子的网格大小、形状不同（如格筛、振动筛）， 进而将不同颗粒分离,第二章 污染环境的物理修复,水动力学分离法（粒度分级法） 依据不同颗粒在流体中的移动速度不同，将颗粒分离的技术； 颗粒在流体中的移动速度取决于颗粒大小、密度和形状 密度分离法（重力分离法） 在重力和其它与重力方向相反的作用力的 同时作用下，不同密度 的颗粒的运动行为不同；密度 不同是重力分离的主要标准， 重力分离 对粗颗粒更有效,泡沫浮选分离法 污染物颗粒表面性质可分为极性与非极性。非极性 颗粒表面吸附的水分子稀疏，水化膜薄易破裂， 表现为疏水性而易与气泡结合 。极性颗粒表面吸附的 水分子密集，水化膜厚而难破裂，表现为亲水性而 难与气泡结合。通过向待处理对象中加入适当的化学 试剂，改变污染物颗粒表面的极性，使其易于向气泡附着,磁分离法 污染物颗粒的磁性存在差异，通过磁场时运动的形式不同,电分离法 污染物颗粒的导电性的不同，在同一电场中的运动形式不同,脱水分离 除去干筛分技术，许多物理分离技术需要水，该法可实现水的 循环再利用；技术包括过滤、压滤、离心和沉淀,利用可挥发性污染物在固相、液相和气相介质 之间的浓度梯度，在形成气压差的条件下，将 污染物 转化为气态后排出环境。基础是污染物 的挥发性，被污染环境与大气之间的气压差可 由负压引导形成或正压形成,蒸气浸提修复的原理,固化/稳定化修复原理,固化指将污染物包被起来，使之呈颗粒状或大块状存在，进而 使污染物处于相对稳定的状态。一般是将污染物封装在结构 完整的固态物质中，使被污染环境中的污染物转化成固态形式， 进而使含有污染物的环境介质密封隔离，或者降低污染物暴露的 表面积，控制污染物活性,固化/稳定化是用物理-化学方法将污染物固定或包封在惰性材料 中，进而使其稳定化；可使污染物固化/稳定的试剂称为稳定剂或 固定剂,电动力学修复原理,利用插入污染环境中的正负电极，使污染环境具备低压电场， 水溶性的或吸附在固体颗粒表层的污染物根据各自所带电荷的不同 向不同的电极方向运动：阳离子与水向阴极附近移动、而阴 离子向阳极移动，进而打破污染物与介质的结合键后，水流携带 污染物到阴极附近，将溶解到的污染物吸收至环境表层去除。 其涉及电迁移、电渗析、电泳和酸性迁移,热力学修复原理,利用各种加热手段使被污染环境的深层温度升高至水体蒸发， 水蒸气将携带污染物排出，再利用汽提井和鼓风机收集水蒸气 和污染物的混合气体，净化后排放,第三章 污染环境的化学修复,化学修复定义 通过添加化学剂清除和降低污染环境中污染物的方法。采用适当 的方法将合适的化学清除剂加入污染环境，利用化学清除剂吸附、 吸收、迁移、淋溶、挥发、扩散和降解污染物，改变污染物在环境 中的性质，进而清除污染物或降低污染物的浓度至安全标准范围,化学淋洗修复原理,借助能促进污染环境中污染物溶解或迁移的化学/生物化学溶剂， 在重力作用或水压推动下将淋洗液注入到被污染环境中，在化学 清除剂与污染物接触并形成混合液体后，将混合液抽提出环境， 进行分离和污水处理。淋洗液具有淋洗、增溶、乳化或改变污染物 化学性质的作用,化学固定修复原理 在污染环境中加入化学试剂，并利用它们 调节污染环境 条件、 改变污染物的形态、水溶性、迁移性等物理化学性质，使污染物 钝化，形成不溶性或移动性差、毒性小的物质,吸附作用：将污染环境中的污染物以水合离子、阳离子以及 无电荷联合体的形式吸附的过程 配合作用机理：一些固定剂的离子可与某些污染物发生 专属性吸附作用 共沉淀机理：固定剂溶解后产生的阴离子，在适当的酸碱条件 下，与污染物结合成为稳定、难溶物质，,化学氧化修复原理向污染环境中加入化学氧化剂，依靠化学氧化剂的氧化能力，分解破坏污染环境中污染物的结构，使污染物降解或转化为低毒、低移动性物质化学还原修复原理向污染环境中加入化学还原剂，依靠还原剂的还原能力， 分解破坏污染环境中污染物的结构，使污染物降解或转化为 低毒、低移动性物质,原位可渗透反应墙原理 通过天然或人工的水力梯度，迫使污染物在污染环境下层 形成污水斑块，该污水斑块流经反应墙，经过反应墙体中 介质的降解、吸附、淋滤或溶解，降低 或去除有机质、 金属、放射性污染物的毒性,第四章 污染环境的生物修复,生物修复定义 利用细菌、真菌、水生藻类、陆生植物或其它生物的生理代谢、 行为活动或其代谢与行为的产物，改变污染物的化学或物理特性而 影响它们在环境中的迁移、 转化和降解速率，而降低污染物浓度、 降解其毒性,生物地球化学循环：在生态系统乃至生物圈内，各种化学元素 沿特定途径，从环境到生物体，又从生物体 再回归到环境，这种不断流动和循环过程； 包括水循环、气体循环(碳、氧、氮的循环)、 沉淀循环(钙、钾、纳、磷等盐类的循环),生物富集作用：生态系统中同一营养级上众多种群或个体，从 环境中积蓄某种元素或难于分解的化合物，致使 生物体内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象 如DDT的富集,微生物修复定义：生物修复的狭义定义利用微生物催化降解 污染物，从而修复被污染环境或消除环境中的污染物的过程； 即利用土著微生物或引入微生物的代谢过程或其产物，消除或富集 污染物的生物学过程,共代谢 又称协同代谢。微生物不能利用基质作为能源和组分元素的 有机物转化方式。一些难降解的污染物，通过微生物 的作用被 改变结构，但微生物不能将这些污染物作为碳源和能源，而必须 从其他底物获取大部或全部的碳源和能源,共代谢微生物不能从辅助底物的氧化过程中获得有用的能量， 降解污染物的速度也低于降解生长底物的速度,共代谢的形式 ： 靠降解其他有机物提供能源或碳源、通过与其它微生物协同 作用，发生共代谢，降解污染物、由其它物质的诱导产生相应 的酶系，发生共代谢作用,微生物吸附：微生物细胞壁表面的一些具有金属络合、配位 能力的基团与污染物离子形成离子键或共价键 固定污染物离子,微生物累积：利用生物新陈代谢作用产生能量，通过单价 或二价离子的转移系统把污染物输送到体内， 并在体内不断积累的过程,植物修复：以植物忍耐和积累某种或某些化学元素的生理 特征为基础，利用植物及其根际圈微生物体系的 吸收、挥发、降解和转化降低环境中污染物浓度或 去除的污染治理技术,植物提取：通过种植具有积累污染物能力的修复植物，利用 其根系吸收污染环境基质中的污染物质并运移至 植物地上部分，收获植物地上部分并集中进行物理 处理、化学处理或微生物处理清除污染物。该技术 主要应用于清除环境中重金属与无机污染物,植物挥发：通过修复植物的吸收并促进某些土壤污染物转化为 可挥发态，从土壤中或植物体内挥发至大气，达到 降低污染物浓度的目的,植物降解：修复植物将环境中的污染物吸收至体内后，通过代谢 作用改变污染物结构，进而降低环境中污染物浓度,植物刺激：植物根围效应激发微生物的生长与繁殖，提高微生物 的数量与活性，从而加速降解环境中的污染物,植物根围：植物根系的生物及其理化特性受到植物根系影响的 土壤区域，既是土壤生态系统中一个特殊子系统， 也是土壤中生物活性最强的小生境,植物固定：修复植物将污染物聚集在根围，降低污染物迁移性、 溶解性、阻止其向基质扩散，从而减少污染物质的 毒害作用,植物修复原理：植物通过光合、呼吸、蒸腾和分泌等代谢活动与 环境中的污染物质发生反应，或改变根围微生物 的生长与繁殖状况，从而吸收、分解、挥发、 固定污染物,第五章 污染环境修复的生态工程技术,生态工程：应用生态系统中物种共存与物质循环再生原理，结构 与功能协调原则，结合系统分析的最优化方法，设汁 的促进分层多级利用物质的生产工艺系统；其目标 是在促进自然界良性循环的前提下，充分发抨资源的 生产潜力，防治环境污染，达到经济效益和生态效益 同步发展，它可以是纵向的层次结构，也可以发展为 几个纵向工艺环节的横向联系而成的网状上积系统,生态恢复生态工程 通过对生态-社会-经济复合系统的物理、化学、生物及社会 文化要素的控制，带动生态系统的恢复过程，恢复被破坏了 的生态系统的合理的结构、高效的功能和协调的关系，实现 所期望达到的的综合效益，达到系统的自维持状态,生态工程修复：在特定的区域和流域内，依靠生态系统本身 的自组织或自调控能力作用，或依靠生态系统 本身的自组织和调控能力与人工调控能力的共同 作用，使部分或完全受损的退化生态系统恢复 到目标的状态,生态工程修复的原理 人为的改变生态系统退化的主导干扰体系，并生态工程 调整、配置优化系统内部及外界的物质，能量和信息等 流动过程和时空次序，使生态系统的结构和功能地恢复 到一定的或原有的乃至更高的水平,干扰：影响种群、群落和生态系统结构或者造成资源可利用性 和物理环境变化的、时空上相对独立的事件，包括人为 干扰与自然干扰两类，两者具有相似的生态学后果。 干扰体系的6个属性：类型、程度、频率、大小、强度及 发生时间；,沙漠化土地生态修复工程技术,采取生态工程措施，依据不同退化程度及不同区域自然、社会经济条件及发展需求，采用不同的恢复模式和途径，通过人工促进自然恢复过程，促使沙漠化过程逆转、土壤生态系统逐步恢复，并建立高效沙地农业、林业等生态系统，逐步形成社会经济自然复合系统,采矿区废弃地生态恢复工程技术,应用生态工程技术，发挥现有采矿废弃地和荒地的生产潜力， 恢复、重建原有生态系统功能，形成对矿区及附近城镇发展 起支持服务的生态经济社会复合系统,水土保持生态修复工程技术,水土保持生态恢复工程是以流域为单位，应用生态工程原理， 采用生物措施、工程措施、农业措施等，实施山、水、田、林、 路的综合治理技术体系，从流域生态系统优化的角度出发，兼顾 生态效益与经济效益，优化农、林、牧、副等行业用地结构， 使各项技术措施互相协调、互相促进，实现生态一经济社会 效益相统一的综合治理目标,第六章 污染土壤的环境修复技术,土壤污染：土壤中某种成分的含量明显高于原有含量时构成了 污染。人类活动产生的污染物质通过各种途径输入 土壤，其输入速度超过了土壤净化作用的速度，破坏了 自然动态平衡，使污染物质的积累逐渐占据优势， 导致土壤正常功能失调，土壤质量下降，从而影响 土壤动物、植物、微生物的生长发育及农副产品的 产量和质量的现象。,物理分离修复技术 依据污染物和土壤颗粒的特性，借助物理手段将污染物从土壤 分离开来的技术，工艺简单，费用低； 类型：粒径分离、密度分离、浮选分离、水动力学分离、磁分离,固化/稳定化修复技术 防止或者降低污染土壤释放有害物质、或其中污染物转移的修复技术，包括原位和异位固定/稳定化,玻璃化修复技术 通过高强度能量输入，使污染土壤熔化，将含有挥发性污染物的蒸汽回收处理，同时污染土壤冷却后成玻璃状团块固定 类型：原位玻璃化技术、异位玻璃化技术,热力学修复技术 利用热传导（热毯、热井或热墙等）或热辐射（无线电波加热） 等加热污染土壤后降低其中污染物浓度的技术； 类型：高温（100）加热修复技术、低温(<100)加热修复技术 和地磁波加热修复技术,热解吸修复技术 利用直接或间接热交换，通过控制热解吸系统的床温和物料停留 时间有选择地使污染物得以挥发去除的技术；其包含两步：加热 污染介质使污染物挥发和处理废气防止污染物扩散到大气,电动力学修复技术 向污染土壤中插入两个电极，形成低压直流电场，通过电化学和 电动力学的复合作用，使水溶态和吸附于土壤的颗粒态污染物根据 自身带电特性在电场内作定向移动，在电极附近富集或收集回收而 去除的过程 类型：Lasagna工艺、阴极区注导电性溶液工艺、 阳离子选择性透过膜,冰冻修复技术 在地下以等距离的形式围绕污染源垂直安放管道， 将对环境无害的冰冻剂溶液送入管道而冻结土壤中的水分， 形成地下冻土屏障，防止土壤或地下水中的污染物扩散； 需要一个冷冻厂或车间来维持冻土屏障层的温度低于0,污染土壤的化学修复技术 利用加入到土壤中的化学修复剂与污染物发生一定的化学反应， 使污染物浓度降低的修复技术；修复剂包括氧化剂、还原剂、 解吸剂、增溶剂和沉淀剂 类型：土壤性能改良 、化学氧化修复、化学还原、化学淋洗、 溶剂浸提,土壤性能改良修复技术 通过改良土壤性能的方法使污染物转变为难迁移、低活性物质或 从土壤中去除；此法主要主要针对重金属污染，也称重金属钝化法 类型：施用改良剂、调节土壤的Eh,化学氧化修复技术 通过在污染区设置不同深度的钻井，然后通过钻井中的泵将化学 氧化剂注入土壤，使氧化剂与污染物发生反应，降低污染物浓度,化学淋洗修复技术 借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移的化学/生物化学溶剂， 在重力作用下或通过水力压推动淋洗液注入到被污染土层中与 污染物反应，然后再把包含有污染物的液体从土层中抽提出来， 进行分离和污水处理,溶剂浸提修复技术 利用溶剂将有害化学物质从污染土壤中提取出来或去除 适用性：处理不溶于水的污染物，如油脂类、PCBs等,污染土壤生物修复概述 利用生物（包括动物、植物和微生物），通过人为调控， 吸收、分解或转化土壤中污染物的过程,污染土壤的异位修复技术 将污染土壤、沉积物移离原地，在异地接种微生物，降解污染物， 使受污染的土壤恢复原有的功能的过程 类型：土地填埋、生物农耕、预备床、堆腐和泥浆生物反应器,污染土壤的植物修复 植物修复技术:运用农业技术改善污染土壤对植物生长不利的 化学和物理方面的限制条件，使之适于种植, 并通过种植 优选的植物直接或间接地吸收、挥发、分离或降解污染物， 恢复受污染的土壤，并重建自然生态环境和植被景观,土壤修复的生态围隔阻控工程 采用工程措施，控制已污染的土地面积扩大，阻止污染物质 迁移，使其对周围环境的影响降低，在围隔阻控过程中不扰动 土壤，不破坏植被,第七章 污染水体的环境修复技术,水体污染 水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者 放射性等方面特征的改变，从而影响水的有效利用的现象,水体修复 利用物理的、化学的、生物的和生态的方法减少水环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害化，使污染了的水环境能部分或完全恢复到原始状态的过程,湖泊水库水体修复,水体富营养化排入湖泊水库等水体过的氮、磷等营养性物质，使生产力水平异常提高破坏了水生生态系统结构与过程 表现：藻类爆发，水体缺氧，水生动物等水生生物大量死亡；湖泊水库沼泽化；藻类在代谢死亡过程中释放毒理强的藻毒素,湖泊水库酸化 使用化石燃料产生的SO2、NOx 被氧化后产生硫酸和硝酸， 通过湿沉降/干沉降进入水体。当湖泊水体的pH 值小于5.6 时， 水体与空气中二氧化碳平衡，水体呈酸化状态 严重地区：欧洲，我国西南,湖泊水库外源污染控制技术 通过改变生产和消费方式减少污染物的产生；建设处理设施， 减少排入湖泊的污染物质的种类和总量 类型： 点源污染控制：生活污水处理技术；工业废水处理技术 前置库技术 非点源(面源)污染控制,湖泊水库内源污染控制技术 概念：湖内污染底泥中的污染物重新排入水体的过程 类型：湖泊水库沉积物疏浚；湖泊水库沉积物原位处理技术,河流污染 由于人类的活动，使得河流中某些物质的浓度增加，当排入 河流中的物质的量超过自净能力对其降解、转化的量，改变 了河流原有生态系统的能量交换和物质循环过程，破坏了河流 生态系统的结构与功能，影响了人类对河流的可持续利用时， 便形成污染,引水冲污/换水稀释、强化自然净化修复 土地渗滤修复技术、稳定塘修复技术 湿地技术、底泥处理技术,地下水水环境修复,抽出处理技术,原位化学修复技术,空气吹脱修复技术,气体抽提技术,生物修复技术,可渗透反应墙修复技术,第八章 大气污染的环境修复技术,大气污染物的分类 物理性污染物: 主要是指粉尘 生物性污染物: 微生物，包括真菌、杆菌等病原菌 化学性污染物:CO2,CO, NOx, SOx, PAHs等,大气污染的修复净化技术,植物修复技术 微生物修复技术 无机矿物材料修复技术,第九章 固体废弃物污染的环境修复技术,固体废物：指生产建设、日常生活和其他活动中产生的，在一定 时间和地点无法利用而抛弃的固态、半固态物质,垃圾渗滤液：垃圾在堆放和填埋过程中，由于发酵和雨水的淋溶、 冲刷，以及地表水和地下水的浸泡而排放出的高浓度 液体，溶质类型包括有机物、无机盐，重金属离子等,固体废弃物污染的修复技术类型,物理修复：物理分离、蒸汽浸提、固定/稳定化、玻璃化、冰冻、 热力学、电动力学 化学修复：原位化学淋洗、溶剂浸提、化学氧化、化学还原、 还原脱氮 生物修复：利用天然存在的或培养的微生物在调控环境条件下 降低固体废弃物及其渗滤液中毒性较强物质浓度,