生态修复复习资料

名词解释矿业废弃地：因采矿活动所破坏的、非经治理而无法使用的土地；还包括矿石的冶炼所带来的冶炼渣堆集地，以及冶炼厂周边的，因冶炼过程中重金属和SO2排放所导致的退化土地。城市污泥：城市里工业和生活污水处理时产生的淤泥，但更准确的定义是进行废水处理过程中分离出来的固体。污泥处理：城市污水处理厂在污水处理单元操作过程中产生的污泥通过减容、减量、稳定以及无害化的过程称为污泥处理。污泥处理工艺单元主要包括污泥浓缩、脱水、硝化(厌氧硝化和好氧硝化)、堆肥和干化等工艺过程。污泥处置：经处理后的污泥或污泥产品以自然或人工方式使其能够达到长期稳定并对生态环境无不良影响的最终消纳方式。污泥处置主要包括土地利用、污泥农用、填埋和焚烧以及综合利用(建材利用)等。生态修复：是指在生态学原理指导下,以广义的生物修复(包括微生物修复、植物修复、动物修复和酶学修复)为基础,结合各种物理修复、化学修复以及工程技术措施,通过优化组合和技术再造,使之达到最佳效果和最低耗费的一种综合的修复污染环境的方法。也就是说,生态修复是根据生态学原理,利用特异生物(如修复植物或专性降解微生物等)对环境污染物的代谢过程,并借助物理修复与化学修复以及工程技术的某些措施加以强化或条件优化,使污染环境得以修复的综合性环境污染治理技术。POPs：是指具有长期残留性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性，能够在大气环境中长距离迁移并能沉积回地球，对人类健康和环境具有严重危害的天然或人工合成的有机污染物质。植物修复：技术是以植物忍耐和超量积累某种或某些污染物的理论为基础，利用植物及其共存微生物体系清除环境中的污染物的一门环境污染治理技术。植物修复技术包括利用植物固定或修复重金属污染土壤、利用植物净化水体和空气、利用植物清除放射性核素和利用植物及其根际微生物共存体系净化环境中有机污染物等方面。简答1.土壤污染的特点（1）隐蔽性或潜伏性:水体和大气的污染比较直观，严重时通过人的感官即能发现：而土壤污染则往往要通过农作物包括粮食、蔬菜、水果或牧草以及摄食的人或动物的健康状况才能反映出来，从遭受污染到产生恶果有一个相当长的逐步积累过程，具有隐蔽性或潜伏性。（2）不可逆性和长期性:土壤一旦遭到污染后极难恢复，重金属元素对土壤的污染是一个不可逆过程，而许多有机化学物质的污染也需要一个比较长的降解时间。（3）后果的严重性:由于土壤污染的隐蔽性或潜伏性、以及它的不可逆性或长期性，因而往往通过食物链危害动物和人体的健康。2.堆肥3.能用于植物修复的植物应具有哪些特性？逆境生长，对低浓度污染物吸收速率快，对污染物具有积累作用，生长速度快，生物量大，非可食用性，非经济作物。植物修复的植物应具有以下几个特性:①在污染物浓度较低时具有较高的积累速率;②体内具有积累高浓度的污染物的能力;③能同时积累几种金属;④具有生长快与生物量大的特点;⑤抗虫抗病能力强。4.简述矿业废弃地的三种类型一是由剥离的表土、开采的废石及低品位矿石堆积形成的废石堆废弃地;二是随着矿物开采形成的大量的采空区域及塌陷区,即开采坑废弃地;三是利用各种分选方法分选出精矿物后的剩余物排放形成的尾矿废弃地。5.简述采矿活动对环境的影响矿业废弃地的环境影响是多方面的，他既包括重金属和其他毒性物质对大气、水体、土壤和生物的污染，同时也影响景观、诱发地质灾害等。特点：普遍性、严重性、持久性和区域性。（1）对地表景观的改变：露天开采对地表景观的破坏大于地下开采,能使采矿区产生不可逆的变化,甚至使高山变成人工湖。但若地下坑道没有被及时填充,则有发生地面沉陷的危险。（2）产生环境污染：矿业废弃物中的酸性、碱性、毒性或重金属成分,通过径流和大气扩散会污染水、大气、土壤及生物环境,其影响的区域远远超过了矿区的范围。有色金属矿业废弃地中含有大量地有毒有害重金属,随地表径流和地下径流而流失,强烈污染了周围环境。由矿业废弃地而产生的粉尘污染及放射性元素亦不容忽视。（3）地面塌陷和诱发地震，（4）对生物群落的破坏。（5）占用大量的土地资源6.简述矿业废弃地生态恢复的过程与实施7.简述污泥的成分大量的氮、磷、钾等多种营养元素和有机质可利用成分，有毒、有害(二噁英)、难降解的有机物(多氯联苯等）重金属(铜、铬、砷、汞、镉等)病原菌及寄生虫(卵)等物质8.简述城市产生大气污染的主要原因(1)能源结构以煤为主。煤炭占72%。在排入大气的污染物中,70%的烟尘、87%的SO2、67%的NOx来自于燃煤。(2)交通运输发展速度快。20世纪末中国汽车保有量达1300万辆,尾气污染严重。(3)工业技术落后,能源利用率低。能源消耗多、污染严重。(4)历史欠账多,治理资金投入不足。(5)城市集中供热率低,仅为8.06%。(6)环保管理水平低。虽然制定了一些环保法律、法规,但较普遍存在有法不依、执法不严、违法不究的现象。(7)森林面积小,只占国土面积13.9%,相当于世界平均水平9.简述微生物修复的优缺点及其强化措施微生物修复的优缺点及其强化措施尽管微生物修复具有以下优点:成本低、对环境影响小;处理形式多样,可进行原位、异位及原位与原位联合修复;某些微生物可在极端环境条件下生存,若通过基因技术使其具有高效降解能力,则对治理特殊环境条件下的污染有利。但是该技术要成功应用于污染土壤的修复,还是受到多种因素的限制,如:易受温度、氧气、水分、pH等环境因素影响;修复时间长;某些微生物只能降解特定类型污染物;有些情况下不能将污染物全部去除,加入到修复现场环境中的微生物可能由于竞争或难以适应环境而导致作用结果与实验结果有较大出入。所以在生物修复中采用强化措施来促进微生物降解十分必要。这些措施主要包括:①接种微生物可增加微生物数量,提高降解能力;②添加微生物营养盐可为微生物的生长繁殖和降解提供均衡的营养,提高降解速率;③提供电子受体可使PAHs的氧化降解途径畅通;④提供共代谢底物有助于高分子量PAHs的生物降解;⑤利用表面活性剂来提高PAHs的溶解度。论述1.论述重金属污染土壤的植物修复过程和机理。解答:重金属污染土壤的植物修复技术可分为植物固定、植物挥发、植物吸收、植物降解、根际生物降解修复五种类型。植物固定：指利用超积累植物或耐重金属植物降低金属的活性，从而减少重金属被淋洗到地下或通过空气载体扩散进一步污染环境的可能性的技术。植物固定：是利用植物降低重金属的生物可利用性或毒性,减少其在土体中通过淋滤进入地下水或通过其它途径进一步扩散。研究表明,植物耐Al能力的高低与它们维持生长介质高pH值具有密切关系[24]。耐Al植物品种根系表面、自由空间或根际环境pH上升,使Al3+呈羟基Al聚合物而沉淀,植物对Al的吸收减少。Cunningham[13]研究发现,一些植物可降低Pb的生物可利用性,缓解Pb对环境中生物的毒害作用。根分泌的有机物质在土壤中金属离子的可溶性与有效性方面扮演着重要角色[23]。根分泌物与金属形成稳定的金属螯合物可降低或提高金属离子活性。根系分泌的粘胶状物质与Pb2+,Cu2+和Cd2+等金属离子竞争性结合,使其在植物根外沉淀下来,同时也影响其在土壤中的迁移性。但是,植物固定可能是植物对重金属毒害抗性的一种表现,并未使土壤中的重金属去除,环境条件的改变仍可使它的生物有效性发生变化。植物挥发：是指植物将吸收到体内的污染物转化为气态物质,释放到大气环境中。研究表明,将细菌体内的Hg还原酶基因转入芥子科植物Arabidopsis并使其表达,植物可将从环境中吸收的Hg还原为Hg(O),并使其成为气体而挥发。也有研究发现植物可将环境中的Se转化成气态的二甲基硒和二甲基二硒等气态形式。植物挥发只适用于具有挥发性的金属污染物,应用范围较小。此外,将污染物转移到大气环境中对人类和生物有一定的风险,因而它的应用受到一定程度的限制。植物吸收：植物吸收是利用能超量积累金属的植物吸收环境中的金属离子，将它们输送并贮存在植物体的地上部分,这是当前研究较多并且认为是最有发展前景的修复方法。有机污染物被植物吸收后,可通过木质化作用使其在新的组织中贮藏,也可使污染物矿化或代谢为H2O和CO2。植物直接吸收土壤中的有机污染物,并将有机污染物转化成没有毒性的代谢中间体储存于植物组织中,是植物去除土壤内中等亲水性有机污染物的一个重要机制。根际生物降解：由于植物根系活动的参与,根际微生态系统的物理、化学与生物学性质明显不同于非根际土壤环境。根际中微生物数量明显高于非根际土壤,一方面,植物在生长发育的过程中,根系分泌的有机物和酶类进入土壤,使根际的微生物活性增强,加速了有机污染物的矿化。另一方面,根际环境中微生物作用可促进植物的生长,从而加速对降解产物的吸收。这一共存体系的共同作用,将在很大程度上加速污染土壤的生物修复速度2.植物直接修复有机污染土壤的机理解答:植物直接修复有机污染的土壤通常植物吸收、植物转运、植物降解、植物固定和植物挥发。植物对有机污染物的吸收及其主要影响因素：植物吸收有机污染物分为被动吸收和主动吸收,被动吸收过程中有机物伴随蒸腾流通过扩散作用进入植物体内,其动力主要来自蒸腾拉力;而主动吸收则是植物细胞膜对有机污染物选择性运输的结果,需要植物细胞额外供给能量。植物对有机污染土壤的修复效果直接取决于其对于有机污染物的吸收效率,有机污染物的物理化学性质,如疏水性(Kow)、分子大小等,对植物的吸收影响最为显著。植物对有机污染的转运：部分有机污染物被根系吸收后在植物体内通过木质部或韧皮部沿根-茎-叶向上转运。无论木质部或是韧皮部运输,前提是有机污染物必须溶解于植物组织液中,因此疏水性有机污染物在植物体内通常难以运输。相对于植物的体内运输,有机污染物可以沿着食物链在不同的生物体之间转运,该过程同时伴随着“生物放大”作用。另外,人为收割、拔除和销毁吸收污染物后的植物也可使污染物或其代谢产物从一地转运到另一地。植物对有机污染物的体内降解：有机污染物进入植物体后,通常在酶作用下被降解,形成次生产物或彻底分解为CO2和H2O。最初的酶解是有机物在植物体内进一步迁移和固定的基础。植物对有机污染物的体内固定作用：体内固定作用是继有机污染物被转化后植物脱毒机制的重要一步。有机物及其次生产物通常先与某些植物组份形成结合体以增加其水溶性,继而进一步与细胞壁组份(如木质素等)结合或被直接运输进细胞液泡内。植物对有机污染物的挥发作用。某些挥发有机物或降解产物可以被直接挥发进入大气中。3.污染土壤生物修复的主要影响因子。①污染物的性质。②环境条件。③生物体的种类和活性。污染物的性质：重金属污染物在土壤中常以多种形态贮存,不同的化学形态对植物的有效性不同。某种生物可能对某种单一重金属具有较强的修复作用。此外,重金属污染的方式(单一污染或复合污染)、污染物浓度的高低也是影响修复效果的重要因素。有机污染物的结构不同,其在土壤中的降解差异也较大。环境因子：了解和掌握土壤的水分、营养等供给状况,拟订合适的施肥、灌水、通气等管理方案,补充微生物和植物在对污染物修复过程中的养分和水分消耗,可提高生物修复的效率。一般来说,土壤盐度、酸碱度和氧化还原条件与重金属化学形态,生物可利用性及生物活性有密切关系,也是影响生物对重金属污染土壤修复效率的重要环境条件。对有机污染土壤进行修复时,添加外源营养物可加速微生物对有机污染物的降解。染物只有与微生物相接触,才能被降解。表面活性剂能增强憎水性有机污染物的亲水性和生物可利用性。最近研究表明,一些非离子的乙醇乙氧酸酯表面活性剂,在低浓度时能刺激土壤中吸附烃类的生物降解。生物体本身：微生物的种类和活性直接影响修复的效果。由于微生物的生物体很小,吸收的金属量较少,难以后续处理,限制了利用微生物进行大面积现场修复的应用。植物体由于生物量大且易于后续处理,利用植物对金属污染位点进行修复成为解决环境中重金属污染问题的一个很有前景的选择。但由于超积累重金属植物一般生长缓慢,且对重金属存在选择作用,不适于多种重金属复合污染土壤的修复。因此，在选择修复技术时,应根据污染物的性质、土壤条件、污染的程度、预期的修复目标、时间限制、成本、修复