环境化学复习资料第七章--受污染环境的修复--名词术语

1第七章受污染环境的修复名词术语1.环境指示生物（Environmentalbioindicator）许多生物对环境，尤其是对大气和水体环境的变化反应敏感，可作为环境污染的指示生物。所谓指示生物又叫做生物指示物，就是指那些在一定地区范围内，能通过其特性、数量、种类或群落等变化，指示环境或某一环境因子特征的生物。2.环境生物标记物（Environmentalbiomaker）生物标志物在医学上一般是指可供客观测定和评价的一个普通生理或病理或治疗过程中的某种特征性的生化指标，通过对它的测定可以获知机体当前所处的生物学过程中的进程。检查一种疾病特异性的生物标志物，对于疾病的鉴定、早期诊断及预防、治疗过程中的监控可能起到帮助作用。环境生物标记物是指示环境暴露和有害效应的可测量生物反应，包括细胞、生理、生化、行为、能量、分子或代谢物水平的变化，它能显示分子或细胞水平的暴露-效应关系，并能为环境污染物所造成的暴露或危害提供有效的检测手段。3.根际（Rhizosphere）是指受植物根系活动的影响，在物理、化学和生物学性质上不同于土体的那部分微域土区。根际的范围很小，一般指离跟轴表面数毫米之内。4.深度氧化技术（Advancedoxidationprocess，AOP）是指在体系中能产生具有高度反应活性的自由基（如羟基自由基，•OH），充分利用自由基的活性，快速彻底地氧化有机污染物。该方法具有良好的应用前景。5.植物稳定（Phytostabilization）是利用耐重金属植物根际的一些分泌物，增加土壤中有毒金属的稳定性，从而减少金属向作物的迁移，以及被淋滤到地下水或通过空气扩散进一步污染环境的可能性。其中包括沉淀、螯合、氧化还原等多种过程。6.生物刺激（Biostimulation）满足土著微生物生长所必需的环境条件，诸如提供电子受体、供体、氧以及营养物等。7.生物强化（Bioaugmentation）需要不断地向污染环境投入外源微生物、酶、其他生长基质或氮、磷无机盐。8.共代谢（Cometabolism）某些有机污染物不能作为微生物的唯一碳源与能源，必须与另外的化合物存在提供微生物碳源或能源时，有机物才能被降解，这种现象称为共代谢。9.常见修复技术植物修复、微生物修复、表面活性剂淋洗、活性反应格栅、电动力学修复、化学氧化。10.修复（Remediation）是指采取人为或自然过程，使环境介质中的污染物去除或无害化，使受污染场址恢复原有功能的技术。11.微生物修复微生物修复技术是指通过微生物的作用清除土壤和水体中的污染物，或是使污染物无害化的过程。按控制条件分类分为自然修复过程和人为修复过程；按修复实施的场址分为原位生物修复和异位生物修复。a.自然修复需要的环境条件2i.有充分和稳定的地下水流；ii.有微生物可利用的营养物；iii.有缓冲pH的能力；iv.有使代谢能够进行的电子受体。b.人工修复工程加强修复速率常用的两种手段：i.生物刺激（biostimulation）满足土著微生物生长所必需的环境条件，诸如提供电子受体、供体、氧以及营养物等。ii.生物强化（bioaugmentation）不断向污染环境投入外源微生物、酶、其他生长基质或氮、磷无机盐。c.原位生物修复在污染的原地点进行，不挖出或抽取需要修复的土壤及地下水，采用一定的工程措施，利用生物通气、生物冲淋等一些方式进行。d.异位生物修复需要挖掘土壤或抽取地下水，将污染物移动到邻近地点或反应器内进行。其过程更好控制、结果容易预测、技术难度较低，但投资成本较大。A.影响微生物修复效率的因素：①营养物质；②电子受体；③污染物的性质；对于微生物修复技术，污染物可降解性是关键。对于系列污染物，如多环芳烃，其微生物降解性随分子增大而增大。④环境条件环境因素指的是土壤颗粒的性质（有机质及粘土含量等）及介质条件（酸碱度、温度、湿度、空隙率等）。⑤微生物的协同作用i.一种或多种微生物为其他微生物提供B族维生素、氨基酸及其他生长因素；ii.一种微生物将目标化合物分解成一种或几种中间有机物，第二种微生物将其继续分解；iii.一种微生物通过共代谢作用对目标化合物进行转化，形成中间产物，在其他微生物作用下彻底降解；iv.一种微生物分解目标化合物形成有毒中间产物，分解率下降，其他微生物可能以此为碳源加以利用。B.强化生物修复的主要类型人为修复工程一般采用工程化手段来加速生物修复的进程，这种在受控条件下进行的生物修复又称强化生物修复或工程化生物修复。原位强化修复技术包括：生物强化法、生物通气法、生物注射法、生物冲淋法、土地耕作法；异位生物修复技术：堆肥法、生物传感器法、厌氧处理。C.生物修复的优缺点优点：i.可现场进行、减少运费和人类直接接触污染物的机会；ii.以原位方式进行，对污染位点的干扰或破坏可降到最小，可在难以移动的地方进行，场地仍可使用；iii.可与其他处理技术结合使用，处理复合污染；iv.降解过程迅速、费用低；v.使有机物分解为CO2和水，可以永久性地消除污染物和长期的隐患，无二次污染，不会使污染转移。缺点：i.不是所有的污染物都适用于生物修复；3ii.有些化学品经微生物降解后，其产物的毒性和移动性比母体化合物反而增加；iii.生物修复技术含量较高，其运作必须符合污染地的特殊条件。12.植物修复技术植物修复技术是直接利用各种活体植物，通过提取、降解和固定等过程清除环境中的污染物，或消减污染物的毒性。可用于受污染的地下水、沉积物和土壤的原位处理。A.植物修复去除污染物的方式：a.植物提取：植物直接吸收污染物并在体内蓄积，植物收获后才进行处理。b.植物降解：植物、微生物和酶系将有机污染物降解为CO2和H2O或转化为无毒性中间产物。c.植物稳定：植物在与土壤的共同作用下，将污染物固定并降低其生物活性。d.植物挥发：利用植物的吸取、积累、挥发而减少土壤挥发性污染物。作为一项高效、低廉、非破坏性的土壤净化方法，植物修复技术可替代传统的处理方法。除了成本较低以外，植物修复还有以下几方面的优点：i.对环境基本上没有破坏；ii.不需要废物处置场所；iii.具有很高的公众接受性；iv.避免了挖掘和运输；v.可同时处理多种不同类型有害废物。B.植物修复的影响因素：气候和温度、地质条件、海拔、土壤类型、污染状况和污染类型。C.植物修复存在的主要问题：i.植被的形成受环境毒性的限制；ii.吸收到植物叶中的污染物会随着落叶而再次释放到环境中去；iii.污染物可能会积累在作为燃料的木材中；iv.会提高某些污染物的溶解度，从而导致更严重的环境危害或使得污染物更易于迁移；v.可能会进入食物链而对生态系统产生负面影响；vi.比别的技术花费更长的时间。D.植物耐金属毒害的机制复杂多样，包括：细胞壁钝化；跨膜运输减少；主动外排；区域化分布；螯合；合成逆境蛋白；产生乙烯等。E.植物修复有机污染物的机理：a.有机污染物被植物吸收：可以代谢或矿化为水和二氧化碳等；可以随植物的蒸腾作用排出植物体；可以通过木质化作用在植物组织中贮藏。b.植物分泌物的降解作用：植物的根系可向土壤环境释放大量分泌物，其数量约占植物年光合作用的10%～20%。植物产生的各种天然有机物或酶类，可以促进有机污染物在植物体外发生生物降解。c.增强根际微生物降解:根际（Rhizosphere）是指直接围绕在植物根周围的土壤环境，包括表面至几毫米的土壤区域。它是微生物和植物相互作用的界面。植物根系分泌的一些物质及酶进入土壤，不但可以降解有机污染物；还向生活在根际的微生物提供营养和能量，支持根际微生物的生长和活性，使根际环境的微生物数量明显高于非根际土壤，生物降解作用增强。13.化学氧化技术常用于修复的化学氧化剂包括高锰酸钾、臭氧、过氧化氢和Fenton试剂等，它们已在修复工程中被广泛应用。各种化学氧化技术的反应机理不尽相同。A.深度氧化技术（AdvancedOxidationProcess，AOP）是指在体系中能产生具有高度反应活性的自由基，充分利用自由基的活性，快速彻底地氧化有机污染物的处理技术。该技术优势明显，显示出良好应用前景。B.原位化学氧化技术（ISCO，in-situchemicaloxidation）是指在处理污染场地时不需开挖、运输受污染的土壤和地下水，在原来的位置就可进行的氧化处理操作技术。优点：处理方式简单易行，不需要挖掘污染的土壤和地下水，操作相对比较简单。4缺点：通常需要由不同深度的垂直灌注井和加压平流的喷射点构成氧化剂的传输系统，把氧化剂迅速地运送到地下，均匀分散。C.高锰酸钾氧化法酸性溶液中：高锰酸钾在酸性溶液中具有很强的氧化性，反应式为：MnO4－+8H＋+5e－=Mn2＋+4H2O其标准氧化还原电位为E0=1.51V。中性溶液中：高锰酸钾在中性溶液中的氧化性要低得多，反应式为:MnO4－+2H2O+3e－=MnO2+4OH－其标准氧化还原电位为E0=0.588V。D.臭氧氧化技术臭氧在常温常压下是一种不稳定、具有特殊刺激性气味的浅蓝色气体。其分子结构呈三角形，中心氧原子与其他两个氧原子间的距离相等，在分子中有一个离域π键。臭氧分子的特殊结构使得它可以作为偶极试剂、亲电试剂和亲核试剂。优点：溶解度大；可现场生产；分解产生氧气；氧化性能极强；可在水中短时间自行分解、无二次污染等。缺点：i.臭氧的发生成本高，利用率偏低，处理费用较高。ii.与有机物反应选择性较强，在低剂量短时间内不能完全矿化污染物且分解中间产物会阻止臭氧进一步氧化。iii.可能产生毒性更大的副产物，从而对生物造成不良影响。臭氧与有机物的直接反应机理可以分为三类:加成反应、亲核反应、亲点反应。E.臭氧与有机物的直接反应机理可以分为三类a.过氧化氢溶液中存在微量的杂质，如金属离子（Fe3+，Cu2+）、非金属、金属氧化物等都能催化过氧化氢的均相和非均相分解。b.Fenton试剂（Fenton′sreagent）是指在天然或人为添加的亚铁离子（Fe2+），与过氧化氢发生作用，能够产生高反应活性的羟基自由基（•OH）的试剂。c.过氧化氢还可以在其他催化剂（如Fe、UV254等）以及其他氧化剂（O3）的作用下，产生氧化性极强的羟基自由基（•OH），使水中有机物得以氧化而降解。15.电动力学修复利用电动力学原理对受污染土壤进行修复的方法。有电迁移、电渗析流、电泳三种。影响因素：电极材料和结构、污染物性质、电压和电流大小、土壤类型、洗脱液组成和性质。联用技术：电动力学修复只是将土壤中的污染物从土壤迁移到电极溶液，要将污染物彻底去除可与其他修复技术联用，如与化学技术（离子交换树脂、化学沉淀等）、生物修复、植物修复等方法结合起来，能在很大程度上提高污染修复效率。