浅析土壤污染与修复技术

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污染土壤修复

2010,VoI.27

No.6亿爹与耋物Z程

Chemistry&Bioengineering

浅析土壤污染与修复技术

陶贵荣,王莉衡

(西安文理学院生命科学系,陕西西安710065)

摘要:作为环境和生态系统重要的组成部分,土壤极易被污染,土壤污染是环境和土壤科学研究者近年来关注的

热点。综述了土壤污染的来源、特点及危害,介绍了各种修复方法,认为生物修复是今后土壤污染治理技术的发展方向。

关键词:土壤污染;污染物;防治;生物修复。

中圈分类号:X53

文献标识码:A

文章编号:1672—5425(20LO)06--0004--03

土壤是地理环境的重要组成要素,是能够生长植影响、产品的产量和质量下降,产生一定的环境效应物的地球疏松表层,具有独特的组成成分、结构与功(水体或大气发生次生污染),并可通过食物链对生物能,是十分复杂的系统。土壤与其它环境要素(如水和人类构成危害[3 ̄5]。土壤污染的明显标志是土壤生分、大气、养分、生命体等)互为外在条件,相互联系、相产力下降。

互影响。因此,土壤是生态环境的重要组成部分,是人1.2土壤污染物的来源

类赖以生存的主要资源之一,是地球上生命活动不可凡是进入土壤并影响到土壤的理化性质和组成而缺少的物质。

导致土壤的自然功能失调、质量恶化的物质,统称为土土壤污染是全球主要环境污染问题之一,它可引壤污染物。土壤污染物的种类繁多,既有化学污染物起和加剧水体、大气、生物等环境要素的污染,进而影

也有物理污染物、生物污染物和放射性污染物等。按响人类,并造成危害。土壤污染是环境污染的重要环污染物的性质一般可分为:有机污染物、重金属污染节,主要通过改变土壤的组成、结构和功能,影响植物

物、放射性污染物和其它类型的污染物。土壤污染物的正常生长发育,导致有害物质在植物体内累积,并通种类繁多,其来源也十分复杂(表1)。

过食物链进人人体,最终危害人体健康。近年来,随着2

经济的不断发展,大量废水、废气和固体废物的排放,土壤污染的特点与危害

土壤污染日趋严重,对生态环境、食品安全、人体健康2.1隐蔽性和滞后性

和社会经济可持续发展构成严重威胁,成为重要的社土壤污染是污染物在土壤中长期积累的过程,会与环境问题[1’2]。因此,对污染土壤进行修复,恢复

它不像大气、水和废弃物污染那样通过感官就能发土壤生态功能迫在眉睫。

现,易被人们及时察觉。土壤污染往往要通过对土l

土壤污染的涵义及其来源

壤样品进行分析化验和检测才能发现,其后果要通过长期摄食污染土壤生产的植物产品的人畜健康状1.1土壤污染的涵义

况才能反映出来。因此,土壤污染从产生污染到出土壤污染是指通过多种途径进入土壤的有毒有害现问题通常会滞后较长的时间,具有隐蔽性和滞后污染物的数量和速度超过了土壤的容纳能力和净化速性。日本的“痛痛病”便是一个典型例证,该病发生度,造成土壤的物理、化学和生物学性质、组成及性状于20世纪60年代,直至70年代才被人们所认识,等发生变化,破坏了土壤的自然动态平衡,从而导致土证实是当地居民食用被含镉废水污染了的土壤所生壤自然功能失调、土壤质量恶化、作物的生长发育受到

产的“镉米”所致∞拍]。

基金项目:国家自然科学基金资助项目(20802057),陕西省教育厅自然科学专项课题资助项目(06JKl99)收稿日期:2010--01—03

作者简介:陶贵荣(1963一),男,陕西西安人,副教授,研究方I向:植物生理生化。E-mail:hengheng一1103(园163.corn,guirongt63@ya—

hoo.corn.crl。

万方数据

污染土壤修复

陶贵荣等:浅析土壤污染与修复技术/2010年曩6啊

表1

土壤污染物及其主要来源‘胡

Tab.1

Pollutantsinsoilandtheirmain

ori矛as

3污染土壤的防治与修复

3.1污染土壤的防治

防治土壤污染,必须贯彻“预防为主”的方针。而控制和消除土壤污染源,是防治污染的根本措施。控

制进入土壤中的污染物的数量和速度,使其在土壤中缓慢自然降解,而不致大量积累造成土壤污染。

控制和消除土壤污染源的措施有:(1)控制和消除

工业“三废”(废水、废气、废渣)的排放,加强综合治理;(2)控制化学农药和化肥的使用,积极研制低毒、低残留的高效农药新品种;(3)加强粪便、垃圾和生活污水的无害化处理;(4)加强污水灌溉区的监测、管理与控制等[7。。

3.2污染土壤的修复

污染土壤的修复主要有三种方法:物理修复法、化学修复法和生物修复法。采用物理或化学方法(如热处理法和化学浸出法)修复污染土壤,虽然可以产生一定的实效,但费用昂贵、容易造成二次污染,不适于大面积应用。生物修复是指在一定的条件下,利用土壤中的各种微生物、植物和其它生物吸收、降解、转化和去除土壤环境中的有毒有害污染物,使污染物的浓度降低到可接受的水平,或将其转化为无毒无害的物质,恢复受污染生态系统的正常功能随’9]。生物修复法近几年发展非常迅速,同传统的物理和化学方法相比,生物修复法具有成本低、效果好、不产生二次污染、可以

其它F

冶炼、氟硅酸钠、磷酸和磷肥等工业废气,肥料削弱乃至消除环境污染物的毒性等优点,适于大面污染盐、碱纸浆、纤维、化学等工业废水

积土壤的修复[1…,因而逐渐被人们所重视和广泛接

硫酸、石油化工、酸洗、电镀等T业废水.大气

受。

根据机理的不同,生物修复主要可以分为三种类

型:植物修复、动物修复和微生物修复。有毒有害的污染物进入土壤后会与土壤中其它物3.2.1植物修复

质发生一系列吸附、置换、反应、结合等作用,这些过程植物修复是指利用植物忍耐和超量积累某种或某

多数为不可逆的,因此作用后形成的难溶化合物在土些化学元素的特性,或利用植物及其根系微生物与环壤中不断积累而超标。污染物质在大气和水中都比较

境之间的相互作用,对污染物进行吸附、吸收、转移、降解、挥发,将有毒有害的污染物转化为无毒无害物质,最终使土壤功能得到恢复。植物修复技术因具有安由于大气和水的流动性较好,所以当它们受到污全、成本低、就地、土壤免遭扰动、生态协调及环境美化功能等特点,又被称之为绿色修复。作为一种新兴、高效、绿色、廉价的生物修复途径,植物修复技术已得到广泛认可和应用,尤其在重金属污染土壤修复方面特

别显著。

200年才能够恢复。因此,土壤污染必然导致农作物根据修复作用、过程和机理的不同,植物修复可分减产,还会通过食物链的积累危害人类健康。

为以下三种方式:植物提取、植物稳定和植物挥发[11|。

万方数据

2.2累积性和不可逆转性

容易迁移,而在土壤中相对较难。2.3难治理性和后果严重性

染后,只要切断污染源并通过稀释和自净化作用就能使污染减轻,但在土壤中由于形成了难降解的复合污染物,仅仅切断污染是不行的,一旦土壤受到污染,就极难恢复。被某些重金属污染的土壤可能需要100~

污染土壤修复

lI———————————————————————————————一陶贵荣等:浅析土壤污染与修复技术/20lo年曩6期

植物提取,即利用植物耐受并积累土壤中的污染物,将它们输送并贮存在植物体的地上或根部,待收获后进行处理,主要包括热处理、微生物处理和化学处理;植物稳定,即植物在与土壤的共同作用下,将污染物固定,以减少其对生物与环境的危害;植物挥发,即利用植物将土壤中的污染物吸收到体内后将其转化为气态物质释放到大气中。其中,植物提取是目前研究最多

并且最有发展前景的一种去除土壤中重金属的方法。

研究不同植物对金属离子的吸收特性,筛选出超量积累植物是植物修复研究的关键。中国科学院在湖南、广西等地找到大面积分布的蕨类植物蜈蚣草,发现蜈

蚣草对As具有很强的超富集功能,其叶片含As高达

8‰(质量分数),大大超过植物体内的氮、磷养分比

例n引。

3.2.2

动物修复

动物修复是利用土壤中的动物吸收和积累有毒有

害污染物,可在一定程度上降低土壤中污染物的比例,达到修复和治理污染土壤的目的。寇永纲等[13]研究了重金属污染土壤中不同铅浓度梯度下蚯蚓在培养期内对铅的富集量,结果表明,蚯蚓对铅有较强的富集作用,且随铅浓度的增加,蚯蚓体内的铅富集量也增加;

单位质量蚯蚓培养期内吸收铅量与铅浓度梯度表现出极显著性差异。

3.2.3微生物修复

微生物修复是利用某些微生物对土壤中有毒有害污染物具有吸收、沉淀、氧化、还原和降解等作用,从而降低或消除土壤中污染物的毒性。

微生物降解有机污染物的技术在废水处理中的应用已有几十年的历史,而将微生物降解技术有意识地大规模应用于受污染的土壤治理仅仅十几年。美国、日本、欧洲等发达国家对微生物修复技术进行了研究,并完成了一些实际的处理工程,从而证实微生物修复污染土壤有效、可行[1“。

海湾战争期间,科威特被破坏的油田流出的原油

造成500多公顷的油污染土壤,使20%的国土受到了污染。1994年,日本科研人员在含油2%~40%的土壤中添加氮、磷等微生物营养要素及木屑等,在适宜的实验环境与条件下,合理管理,15个月后取得了良好效果,土壤中所含油分可降解75%~85%[10]。

近几年,我国科研人员在生物修复方面也做了大量的基础性研究工作m]。曹德菊等‘153利用大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌对重金属离子Cu、Cd进行生物修复,结果发现,当环境中Cu、Cd浓度较低(≤5

mg

万方数据

L1)时,微生物修复性能良好,重金属去除率可达25%~60%;而当Cu、Cd浓度较高时,微生物修复性能下降,且不同菌体对Cu、Cd的修复存在一定差异。袁红莉等[16]在辽河油田的渣油中富集分离菌株,使芳香烃的降解率达到80%、降解时间由60d缩短到30d。潘学芳等[17]研究了微生物降解前后石油烃组分的变化和细胞内外烃组分的变化,结果表明,菌体细胞与原油的吸附很紧密,并在成分上有一定的选择性,然后被不加修饰地运输到细胞内。

结语

随着全球经济的快速发展,有毒有害污染物通过

各种途径进入土壤,持久性有机污染物的危害开始显现,土壤污染面积扩大。土壤污染不但影响农产品产量与品质,而且涉及大气和水环境质量,并可通过食物链危害动物和人类的健康,影响环境安全和社会稳定。开展生物修复技术的研究将推进生物技术在环境保护中的应用,并将通过生物高科技的发展带动整个环保科技的发展,解决我国目前和未来面临的严峻的环境保护问题,对我国环境保护和社会经济发展具有重大

意义。

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(下转第12页)

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method,physico-chemical

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10107414一A,2007~11—21-

TheApplicationofCombinedProcessinOrganic

Wastewater

Treatment

ZHUQian-qianl,CHENGXiao-juanl,HUANGFengz,HEXian-yon92,XUHon91

(1.CollegeofChemistryandChemicalEngineering,ShenzhenUniversity,Shenzhen518060,China;

2.HongfenghangChemicals(Shenzhen)Co.,Ltd.,Shenzhen518106,China)

Abstract:Inthispaper,abriefintroductionaboutthelatestprogressofsometypicalwastewatertreatmentmethodscontainingphy—chemicaltechnology,advancedoxidationtechnology,anaerobicbio—chemicaltechnolo—

gy

andaerobicbio—chemicaltechnology,andthelimitationsofthesetypicalwastewatertreatmentmethods

are

given.Also,thispapermainlyreviewsthreekindsofcombinedprocessdevelopedrecently,includingcombined

process

ofanaerobicbio-chemicalwithaerobicbio-chemicaltechnologies。phy-chemicalwithbio—chemicaltech—

nologiesandadvancedoxidationwithbio—chemicaltechnologies,andtheirapplicationsinindustrialwastewatertreatment.

Keywords:treatmentoforganicwastewater;singleprocess;combinedprocess

(上接第6页)

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Discussion

on

SoilPollutionandRemediationTechnology

TAOGui—tong,WANGLi—heng

(FacultyofLifeSciences,xi!anUniversityofArtsandScience,Xi'an710065,China)

Abstract:As

majorcomponentofboththeenvironmentandtheecosystem,soilcouldbecontaminated

to

eas—

ily.Environmentandsoilscientistswerepayingmoreandmoreattention

per

theissuesofsoilpollution.Thepa—

studiedtheorigins,characteristicsanddangersofsoilpollutionanddiscusseddifferentkindsoftechnology

foritsremediation.Theresultprovesbioremediationistheorientationoftreatmentofsoilpollutionamongallkindsoftreatmentmethods.

Keywords:soilpollution;pollutant;preventionandremediation;bioremediation

万方数据

污染土壤修复

浅析土壤污染与修复技术

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:

陶贵荣, 王莉衡, TAO Gui-rong, WANG Li-heng西安文理学院生命科学系,陕西,西安,710065化学与生物工程

CHEMISTRY & BIOENGINEERING2010,27(6)0次

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大庆油田是中国最重要的原油生产基地,开发建设50多年来,已累计生产原油18.2亿吨.不可避免地在油田生产过程中产生大量的落地原油,对土壤造成了严重的污染.落地原油在土壤中的迁移主要有横向迁移和纵向迁移:横向迁移对土壤的污染成辐射状分布,污染强度随污染源的距离增加而迅速降低,污染源周围污染最重的区域在0 m~40 m范围内,占总量90%以上,横向迁移范围确定在150 m以内;落地原油纵向迁移绝大部分集中在距土壤表面0 cm~10cm范围内,竖向迁移一般不超过70 cm.落地原油污染土壤中主要污染物包括总烃、芳烃、酚、苯并[a]芘和硫化物,通过落地原油污染土壤的模拟实验可知总烃、芳烃、苯并[a]芘和硫化物含量,随原油浓度增加而明显增加,呈明显正相关性;其一元线性回归方程分别为Y=0.470X-17.88、Y=0.119X-6.13、Y=0.0076X-0.30、Y=0.000055X+0.089.

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土壤污染是指进入土壤中的有害、有毒物质超出土壤的自净能力,导致土壤的物理、化学和生物学性质发生改变,包括化学污染,生物污染和放射性污染等。土壤污染具有隐蔽性与滞后性、累积性与地域性、不可逆转性、周期长和治理难等特点。土壤污染物主要是指有机物(多环芳烃、多氯联苯、有机农药等)和无机物(重金属、氮化物、氟化物等)持久性有毒物质,可通过空气或水进行长、短距离输送,参与全球和各圈层的循环,对土壤、地下水、生物等介质造成污染,进而危及生态系统和人类健康。我国土壤污染严重,危害极大,因此开展污染土壤修复研究、发展污染土壤修复技术十分紧迫。近年来,土壤修复技术中的固定作用主要是通过表面活性剂在土壤上的吸附行为,形成有机粘土,固定化学污染物,达到修复目的。有机粘土主要是由表面活性剂和膨润土制备而成,目前主要用于吸附固定有机污染物。在自然界中有机物和重金属离子同时存在,单一的污染几乎很少发生,二者呈复合污染形式,而有机膨润土用于吸附重金属离子的研究很少。在应用过程中应该考虑有机膨润土的稳定性,稳定性高可防止表面活性剂自身对环境造成二次污染。因此制备一种新型的对有机物和重金属离子都有吸附能力的高稳定性有机膨润土,具有重要的理论和现实意义。

本文用三种冠醚:苯并-15—冠—5(B15C)、4'—甲基苯并-15—冠—5(MB15C5)、4'—羟甲基苯并-15—冠—5(HMB15C5)分别改性膨润土,得到冠醚有机膨润土:B15C5—膨润土、MB15C5—膨润土、HMB15C5—膨润土,并对其结构特征、稳定性以及对有机物和重金属离子的吸附性能和吸附机理分别进行

污染土壤修复

研究。主要结论如下:

1.用不同方法制备冠醚有机膨润土,冠醚插层于膨润土层间以及插层量大小与冠醚的孔腔直径与层间阳离子直径这二者之间的相对尺寸、冠醚用量和所用溶剂有关。当冠醚的孔腔直径与层间阳离子直径相近时,冠醚容易插层于膨润土层间;冠醚在甲醇溶液里比在水溶液里更易插层于膨润土层间。冠醚的用量越大,其在层间的插层量越大。根据膨润土的层间距可以推测出冠醚在层间的排列方式。用相当于1倍膨润土阳离子交换容量(CEC)的冠醚制备有机膨润土,B15C5和MB15C5能够斜立于膨润土层间,而HMB15C5在膨润土层间形成双分子层;用相当于膨润土的0.3CEC量的HMB15C5制备的有机膨润土,HMB15C5平躺于膨润土层间并形成单分子层。

2.研究了冠醚有机膨润土的稳定性,HMB15C5—膨润土具有很高的稳定性,氯化钠溶液和蒸馏水难以使HMB15C5洗脱下来,而MB15C5—膨润土和B15C5—膨润土的稳定性不高。结果表明:冠醚有机膨润土的稳定性不但与冠醚的孔腔直径与层间阳离子直径的相对大小有关,还与冠醚苯环上取代基的性质有关。

3.研究了冠醚有机膨润土吸附水中萘和四氯乙烷的适宜条件,探讨了冠醚结构、用量以及有机物本身性质对冠醚有机膨润土吸附性能的影响。结果表明:同种冠醚有机膨润土处理不同有机物时,其吸附能力与有机物正辛醇/水分配系数成正相关、与溶解度成负相关;对于同一种冠醚有机膨润土,随着冠醚加入量的增加,对有机物的吸附性能增强,但过多反而阻塞孔道,不利于对有机物的吸附;对于用相同量、不同种冠醚制备的冠醚有机膨润土对有机物的吸附性能与所用冠醚的性质如亲脂性有关。

4.研究冠醚有机膨润土对水溶液中重金属离子的吸附性能和吸附机理。结果表明:冠醚有机膨润土对重金属离子有较强的吸附能力,其吸附量随pH值的升高而增加,在pH=3.5时达到最大并保持稳定。冠醚有机膨润土对重金属的吸附在5min内达到平衡,其吸附动力学可以用准二级动力学方程表示,表明化学反应为其控速步骤。冠醚有机膨润土对重金属离子的吸附等温线可用Langmuir方程描述,并且表现出优先吸附的特征。

5.与单一污染物体系相比,在有机—重金属复合体系中,冠醚有机膨润土对重金属离子的吸附能力增强,而对有机物的吸附能力几乎没有变化。

4.期刊论文 邓仕槐.郑仁宏.王应军.吴晓斌.DENG Shi-huai.ZHENG Ren-hong.WANG Ying-jun.WU Xiao-bin 土壤对污染物的缓冲性研究进展 -四川环境2006,25(4)

本文阐述了土壤对污染物的缓冲特性的概念,研究土壤对污染物缓冲性的目的和意义、历史、现状和前景,为土壤污染与防治提供了一定的理论依据.

5.会议论文 张志红.赵成刚.李涛.唐保荣 考虑土体固结小变形的污染物运移模型 2008

土体的固结压缩变形对污染物的运移具有重要的影响,而目前国内关于污染物在变形多孔介质中运移规律的研究尚处于空白,在国外也是近几年才有人开始这方面的研究工作。

本文在比奥固结理论和污染物运移理论相结合的基础上,提出了污染物在黏土防渗层中迁移转化的一维数学模型,该模型的最大特点是考虑了土体受力变形对污染物运移的影响。在合理简化的基础上给出了模型的解析解,并将计算结果与太湖疏浚污染底泥堆场的实测结果作了比较分析,模拟计算的结果在一空程度上能够反映实际土层中污染物的运移情况。

6.学位论文 吴春发 复合污染土壤环境安全预测预警研究——以浙江省富阳市某污染场地为例 2008

土壤是构成生态系统的基本要素之一,是人类赖以生存与发展的基础性自然资源。我国土壤污染退化比较严重,尤其在经济快速发展的长江三角洲和珠江三角洲地区。据统计全国耕地污染退化面积约占总耕地的1/10,土壤污染退化已经成为环境保护中所面临的最主要问题之一。土壤环境是整个环境系统的一个重要部分,它与水环境、大气环境和生物环境等密切相关。因此,土壤环境安全是整个环境安全的一个重要组成部分,土壤环境安全是保障整个生态环境安全的重要物质基础。近年来,随着土壤环境问题的日益突出,人类生存的土壤环境受到了严重的威胁,土壤环境安全意识的需要被逐渐强化,建立土壤环境安全预测预警系统对典型土壤污染区进行土壤环境安全预测预警已成为保障土壤环境安全的重要举措。我国政府对土壤环境安全预测预警研究十分重视,早在2004年就提出将逐步建立中国土壤环境安全预测预警系统。

本研究在分析土壤污染的危害特征和国内外污染土壤风险管理需求,调查并研究了现有的各种环境安全预测预警体系与预警方法,将富阳研究区土壤污染物浓度预测、各种污染物污染范围界定与污染物源解析、土壤环境质量综合评价与风险评估中关键性问题的研究,与土壤环境安全预测预警体系的建立及土壤环境信息系统的设计与开发紧密地结合在一起。在富阳研究区土壤污染物浓度预测:(1)利用常规统计分析法分析了研究区各种土壤污染物浓度数据的分布特征,研究了高偏倚性且有少数高峰值数据的正态变换方法和空间预测方法,并比较了正态划分克里格法、等级次序克里格法、对数克里格与三角网格联合插值法在此类数据空间预测中的优劣性;(2)研究了利用土壤图单元信息作为辅助信息分区预测土壤重金属污染物浓度,并分析了土壤图单元信息在预测中的作用;(3)研究了单一时相污染物浓度时间预测方法,利用情景预测法预测了2020年研究土壤中重金属污染物含量。

在污染范围界定与污染源初步解析方面:(1)研究了利用污染物浓度空间预测图和污染概率图来联合界定污染物的污染范围,并探讨了如何进行补充采样;(2)利用主成份分析法、Pearson相关分析法和现场调查分析法进一步开展了研究区污染源初步解析研究。

在富阳研究区土壤环境质量综合评价与风险评估方面:(1)研究了现存土壤环境质量评价方法和评价标准的适用范围和不足,改进了范数灰关联法并将其应用于土壤环境质量评价,并研究了如何综合评价土壤环境质量;(2)分别利用Rapant生态风险指数法、Hakanson潜在生态危害指数法和生态风险商法对区内不同时刻的生态风险进行了评估和分级,并对三种分级结果进行了综合;(3)利用健康风险商法评估了土壤污染暴露对儿童、成人和终生的人体健康风险,并研究了污染物浓度空间变异性对评估结果的不确定性影响。、土壤环境安全预测预警可以让人们尽早了解土壤污染的风险,采取有效措施避免或减轻土壤污染对人体和生态的危害。目前,还没有现成的土壤环境安全预测预警体系。本研究在考虑了土壤环境安全预测预警的目标和需求,结合土壤环境研究现状,并参照其它预警体系,在此基础上率先构建了土壤环境安全预测预警体系并设计开发了适合于污染场地土壤环境安全预测预警研究的土壤环境信息系统。该预警体系建立于土壤环境质量综合评价、生态风险评估和人体健康风险评估基础之上,以前面的评价结果和评估结果为预警指标,分别利用单项预警法和综合预警法对土壤环境安全各单项指标和综合状况进行状态预警。并以富阳某污染场址区为例,利用新建的土壤环境安全预警体系和新开发的土壤环境信息系统,对研究区土壤环境安全状况进行预警。现将本研究的主要研究结果归纳如下:

(1)污染物浓度数据分析结果表明研究区各种土壤污染物浓度都具有较强的空间变异性,特别是少数污染“热点”区域具有极强的局部变异性;几乎所有重金属污染物浓度数据都具有高偏倚性且有少数高峰值,单独利用数据正态变换和克里格插值法无法得到满意的空间预测结果;数据拆分后,利用对数克里格和三角网格联合插值法可以很好地满足研究区各种污染物浓度数据空间预测需求。此外,我们尝试了利用土壤图单元对重金属污染物进行预测,结果表明该方法可以提高预测精度。

(2)研究区土壤中各种污染物污染范围界定结果表明,当前的网格采样方案还不能满足污染界定的需求,还需对不能确定是否被污染的区域补充采样;2003年研究区内大部分区域都被重金属污染物污染,多种污染物复合污染比较普遍。污染物源解析结果表明土壤铜、锌、铅和镉可能主要来源于当地冶炼业的小高炉所排放的废气、废水和废渣,砷、镍和汞主要来自于成土母质,局部高浓度区可能主要来源于附近的炼铜小高炉。

(3)土壤重金属污染情景预测结果表明,在乐观情景下到2020年研究区各种土壤重金属污染物含量有所下降,但大多数污染物的含量下降不明显;而在无突变情景下到2020年研究区土壤重金属污染物含量将显著升高。

(4)土壤环境质量综合评价结果表明,2003年研究区土壤环境质量比较差,有40%区域土壤环境质量都属于中到重污染级别;在乐观情景下到2020年区内土壤环境质量略有好转,但仍有50%的区域土壤环境质量都属于轻中到重污染;而无突变情景下到2020年区域90%以上土壤环境质量都属于轻到重污染级别。

(5)生态风险评估结果表明,2003年研究区大部分区域生态风险比较大,有68%的区域生态风险都处于中等到严重危害;在乐观情景下到2020年区内生态风险有所下降,仍有近54%的区域处于中等到严重危害,而无突变情景下到2020年区内生态风险进一步增大,有84%的区域处于中等到严重危害。 (6)人体健康风险评估结果表明,2003年研究区人体健康风险等级为极严重危害,在乐观情景下到2020年其降至严重危害,在无突变情景下到2020年仍为极严重危害;人体健康风险评估不确定性分析结果表明,研究区污染物浓度的高度空间变异性直接造成人体健康风险评估结果具有较大的不确定性,从而直接影响健康风险管理决策。

(7)土壤环境安全的综合预警结果表明,2003年研究区有近14.5%的区域警度为巨警,余下区域警度为重警;在乐观情景下到2020年区内主要警度降为中警和重警,其面积分别占总面积的53.5%和43.1%;而在无突变情景下到2020年区内警度为重警和巨警的区域分别占总面积的77.6%和22.4%。 (8)土壤环境信息系统的测试与应用结果表明,新开发的土壤环境信息系统基本可以满足污染场地土壤环境安全预测预警的需求,但仍需改进和完善。

经过三年的研究工作,在下列四个方面取得了创新的研究成果:

(1)利用数据拆分法,将污染物浓度数据拆分为反映整体空间变异性和反映热点附近极强局部变异性这两部分,运用对数克里格法和三角网格法分别

污染土壤修复

对其进行插值,基本解决了高偏倚且有少数高峰值数据的空间预测问题。

(2)利用土壤图单元信息辅助土壤重金属污染物浓度预测,改善了对局部空间变异性和高浓度区域空间分布的描述。

(3)在中国首次尝试利用空间预测图和污染概率图联合界定了研究区各污染物的污染范围,并进一步探讨了补充采样的方案。

(4)在中国首次建立了满足污染场地土壤环境安全预测预警需求的预警体系,开发了土壤环境信息系统,并利用该系统对富阳某污染场地的土壤环境安全进行了预测预警。

7.期刊论文 胡宁静.骆永明.HU Ning-jing.LUO Yong-ming 土壤污染物临界负荷研究进展 -土壤2006,38(5)

随着城市化进程与工农业的快速发展,土壤污染形势也越来越严峻.土壤污染物临界负荷的研究,可获取土壤可持续发展质量指标,是一条实现土壤可持续管理的有效途径.我国土壤污染临界负荷研究不足,为了推动其发展,本文讨论了其研究进展、指导原则、应用、存在问题与发展趋势.动态的和基于风险的土壤污染物临界负荷估算已是国际发展趋势.当前,缺乏完善的动态临界负荷估算模型,估算过程具有较大不确定性.为了准确地估算土壤污染物的临界负荷,在未来研究中需要加强对临界浓度制定和动态模型构建的研究,主要包括土壤中污染物的迁移传输规律、污染物的剂量-效应关系等.

8.会议论文 张丙印.王昆泰 非饱和土污染物抽气清除法及有限元模型 2003

本文建立了描述抽气清除法(SVE)中气体渗流场、污染物相间交换以及污染物随气流场运移三个主要物理过程的数学模型.分别采用Galerkin和

Laplace变换Galerkin法推导了模拟气体渗流场和污染物随气流运移过程的有限元模型,编制了三维有限元程序,对Ulrich Fischer等土箱抽气实验的结果进行了模拟计算和分析,并给出了一个典型的三维计算实例.

9.学位论文 孙小静 上海宝山区农田土壤中持久性毒害污染物含量特征与来源分析 2008

土壤是人类赖以生存的自然环境和农业生产的重要资源,土壤环境状况不但直接关系到农产品安全和人体健康,而且影响到国民经济发展。然而,随着工农业的迅速发展,土壤污染问题越来越突出,已成为世界性问题。持久性毒害污染物(包括铅Pb、汞Hg、镉Cd、铬Cr等有毒重金属和多氯联苯PCBs、多环芳烃PAHs、有机氯农药、二噁英等持久性有机污染物)是目前土壤中最主要的污染物。这些污染物可经由大气沉降、污水灌溉、污泥和农药化肥施用等多种途径进入土壤中,而土壤中的持久性毒害污染物则可通过“污染物-土壤-植物-人类”这种具有最普遍意义的污染物迁移途径危害人类健康,又可通过气-土界面、水-土界面的扩散,进入大气和水体,造成污染面的扩大。宝山区是上海的商品粮和副食品生产基地之一,然而该区的农田土壤正受到来自工业、农业、交通等各种污染源的污染威胁。根据宝山区的具体情况,开展本区农田土壤污染物含量状况调查和来源分析研究,对于摸清区域土壤环境质量状况和污染特征、加强区域土壤污染防治、保障食品安全和居民身心健康、促进区域经济的可持续发展具有重要现实意义和战略意义。

本研究从2006年7月至今,根据宝山区的农田分布情况,通过现场调查、野外采样、样品测试和数据分析,对宝山区农田土壤中重金属、有机氯农药和多环芳烃的含量状况和污染程度进行了调查研究,并通过研究交通干道两侧农田土壤污染特征和大气降尘重金属含量状况,分析了道路交通排放和大气沉降对土壤污染物累积的影响,初步探讨了本区土壤污染物的特征来源。通过本研究,主要得到以下结论:

(1)宝山区农田表层土壤理化性质和全氮、全磷、有效钾等营养盐含量基本处于正常范围,可以满足作物正常生长需要;除了砷之外,宝山区农田表层土壤中重金属镉、铬、铜、铅、锌、镍、锰、汞的平均含量比上海市土壤背景值高出了5%~132%,说明近二十多年来土壤中大部分重金属元素发生了不同程度的累积;宝山区农田土壤重金属含量大多符合国家土壤环境质量二级标准的要求,但部分区域重金属锌、镍、铜和铬含量有不同程度的超标;个别区域土壤中硒和钒含量超过了土壤临界风险限值,可能会形成一定的土壤污染。

(2)宝山区农田土壤有机氯农药DDT总残留量平均为0.057 mg·kg-1,最高值为0.694 mg·kg-1;DDT的4种衍生物在本研究区均有检出,p,p'-DDE,p,p'-DDD,p,p'-DDT,o,p'-DDT的平均含量分别为0.032、0.007、0.018、0.000 mg·kg-1;本研究中大部分点位土壤DDT残留量低于国家土壤环境质量二级标准限值0.50mg·kg-1,但是有个别点位DDT残留量超标;另有4个点位的p,p'-DDT/p,p'-DDE比值大于1,且其DDT总残留量也较高,存在禁用后又受到新施加DDT污染的可能性。

(3)在研究区宝山区农田土壤中,16种优控多环芳烃均有检出,16种优控多环芳烃总含量(PAH16)的范围为0.204~6.754 mg·kg-1,平均1.173 mg·kg-1。说明本研究区农田土壤已经受到了一定程度的PAHs污染;根据不同环数PAHs的相对丰度法和PAHs组分的浓度比值法判断,宝山区表层土壤中PAHs主要来源于石油和煤等化石燃料的高温燃烧和汽车尾气排放。

(4)对宝山区沪太路沿线菜地表层土壤和蔬菜的研究表明,交通干道沿线菜地表层土壤多环芳烃含量显著高于同区域普通农田表层土壤多环芳烃含量。沪太路沿线菜地土壤中16种优控多环芳烃总量(PAH16)和8种可疑致癌多环芳烃总量(PAH8)平均为2.750和1.694 mg·kg-1,分别比同区域普通农田土壤相应平均含量高出134%和123%。部分蔬菜的重金属含量超过了国家食品卫生标准限值,蔬菜中镉、铅、汞的平均含量分别为0.07,0.64和0.03 mg·kg-1,分别超出国家食品卫生标准限值40%,220%和200%,对蔬菜质量和食用者的健康形成直接威胁。

(5)对宝山区降尘重金属的研究表明,本区降尘的重金属含量和沉降通量均较高,尤以Cr,Zn含量和沉降通量偏高的现象更为显著,夏季Cr和Zn的沉降通量分别达0.100 ton·km-2yr-1和0.81 ton·km-2yr-1,降尘重金属含量显著高于同区。

10.期刊论文 张桂香.赵力.刘希涛.ZHANG Gui-xiang.ZHAO Li.LIU Xi-tao 土壤污染的健康危害与修复技术 -四川环境2008,27(3)

土壤污染是当今社会面临的重要环境问题之一,已经对人体健康构成了严重威胁.本文将土壤污染物分为有机污染物、无机污染物、生物污染物和放射性污染物,并阐述了各类污染物对人体健康的危害,介绍了具有广阔应用前景的污染土壤修复技术,即植物修复技术和微生物修复技术.最后,本文还对解决土壤污染问题提出了具体的建议.

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下载时间:2010年10月24日

本文来源:https://www.bwwdw.com/article/76um.html

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