5 农产品安全--污染土壤修复

1土壤污染的基本特性31土壤污染及治理技术简介3污染场地修复基本问题33主要内容2土壤环境保护政策研究2土壤政策研究背景肯定中国的土壤环境保护工作在资金投入、管理监督及技术支持等方面取得了积极的进展不足现有的土壤污染防治法律法规、标准体系及修复技术等无法满足土壤环境保护的需求中国土壤污染防治面临的形势严峻，当前污染防治工作的基础比较薄弱3俄罗斯日本中国土地和土壤环境的现状不容乐观中国的土壤问题：荒漠化和污染中国土壤成土母质图中国土壤类型图中国土壤状况4中国土壤环境保护现状土壤环境保护工作取得的成效土壤环境污染现状开始关注土壤质量和土壤污染问题重点关注土壤肥力土壤环境保护理念1949重点关注土壤污染防治，近年来尤其关注风险管理和风险控制第一阶段19781992至今1949农业土壤点源污染与面源污染共存生活污染和工业污染叠加各种新旧污染相互交织工业及城市污染向农村转移城区及工业土壤大量企业原址场地被再开发为人居环境，可能成为土壤和地下水的高污染和高风险区。存在的问题缺乏专项法律法规土壤环境监管能力薄弱土壤环境标准体系不健全污染土壤修复治理资金缺乏有效保障5发达国家中国立法有专门土壤环境保护与污染控制法律法规，如美国《超级基金法》和《棕色地块法》、荷兰《土壤保护法案》、日本《土壤污染对策法》没有专门的土壤污染防治法律监管采用基于风险的管理模式未贯彻基于风险的管理模式标准体系具有完善的土壤环保标准体系；加拿大和美国均制定了国家和地方土壤质量指导标准。土壤环保标准体系不完善；全国采用统一的《土壤环境质量标准》资金保障多渠道的资金筹措方式资金来源有限且无保障责任LIABILITY标准STANDARD资金FUNDING6制定实施土壤保护政策的有利条件快速的经济发展广泛的国际贸易不断提升的公众意识政府的高度重视7政策建议开展土壤环境保护和污染控制的立法在关注农业污染土壤的同时，高度重视工业活动引起的土地污染问题借鉴和强化国际上较普遍采用的基于风险的土壤环境管理模式逐步推动土壤环境标准体系建设，鼓励以省市为单位，制定区域性土壤环境质量标准和污染土壤修复标准开展污染土壤（场地）修复技术的可适用性评价，研究解决污染土壤修复治理的资金机制加强科技支撑，突破影响中国土壤环境监管工作有效推进的科学和技术障碍81.1污染土壤的定义•“绝对性”定义:由人类的活动向土壤添加有害化台物，此时土壤即受到了污染。这个定义的关键是存在有可鉴别的人为添加污染物。•“相对性”定义：以特定的参照数据来加以判断，如以背景值加两倍标准差为临界值，若超过这一数值，即认为该土壤为某元素所污染。•“综合性”定义：不但要看含量的增加，还要看后果，即加入土壤的物质给生态系统造成了危害。1.2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，具有隐蔽性或潜伏性。•日本的第二公害病——痛痛病60年代发生于富山县神通川流域，直至70年代才基本证实是镉污染土壤所生产的“镉米”所致。•（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。•1966年冬至1977年春，沈阳—抚顺污水灌区发生的石油、酚类以及后来张土灌区的镉污染，造成大面积的土壤毒化、水稻矮化、稻米异味、含镉量超过食品卫生标准。经过十余年的艰苦努力，包括施用改良剂、深翻、清灌、客土、选择品种等各种措施，才逐步恢复其部分生产力，付出了大量的劳力和代价。1.2土壤污染的特点•（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。研究表明，土壤和粮食的污染与一些地区居民肝肿大之间有着明显的剂量—反应关系，污灌引起的污染越严重，人群的肝肿大串越高。一些土壤污染事故严重威胁着粮食生产轻则减产，重则绝收，损失十分惨重。1.2土壤污染的特点污染源非饱和带饱和带地下水位线土壤污染机理土壤污染与地下水污染存在密切关系。13141.3主要污染源及污染物主要污染源及污染物空气污染影响气被污染后通常通过干、湿沉降作用对土壤环境产生进一步的影响污水灌溉有机无机等混合型污水主要来自石油化工和制药，有三氯乙醛、多环芳烃，导致土壤板结盐渍化，影响作物生长农业生产过程化肥、农药和覆盖塑料薄膜等技术措施使土壤营养物质积累.固废的农用工业废渣、城市垃圾、剩余污泥以及畜禽粪便、农业秸秆等土壤污染①②③④⑤①-化工、冶金等②-排污、渗坑及污水灌溉③-垃圾、废渣等④-污染大气降水⑤-农药、化肥等农业活动污染来源及种类化学污染物物理污染物生物污染物放射性污染物15土壤环境保护政策研究31土壤污染及治理技术简介3污染场地修复基本问题及应用发展33主要内容19土壤污染的基本特性220环境治理技术化学修复技术物理修复技术生物修复技术微生物修复技术植物修复技术21按处置地点按暴露情景植物修复技术微生物修复技术原位修复技术异位修复技术化学修复技术物理修复技术修复机理主要影响因素污染物性质土层渗透性颗粒大小极性电位有机质含量影响因素固化去除22土壤修复技术换土\置换冰冻修复稳定\固化电动修复气提/解吸热处理淋洗化学氧化还原物理化学修复23几种修复技术工艺流程图阻隔技术固化技术氧化还原技术气提技术24◆土壤淋洗法対象：●重金属、●农药、●油等车载式固定式淋洗机械分离装置◆30m3/h处理能力淋洗修复工程◆热处理：直接加入使污染物挥发或分解，间接加热使污染物挥发；针对高浓度土壤污染。対象：●VOCs、●水银、●农药、●油等；优点：可使VOCs完全实现无害化；日处理能力可达200t。实际工程污染土壤外热装置修复土壤焚烧装置烟囱热交换填埋热解气体化学试剂◆热处理典型流程：◆电渗析：土壤处理槽电极槽点源絮凝沉淀回收给水给水泵给水塔抽水泵处理墙：油污染土壤高浓度污染土壤低浓度污染土壤无污染土壤回填清洁土壤土壤淋洗表面活性剂污染土壤洗净土壤洗净水油水分离油层吸附处理或回收材料废弃材料水层排水处理排水处理处理水达标排放原位或异位生物修复营养盐加热系统污染土壤Air石油污染修复一般流程土壤修复技术微生物修复植物修复地耕处理生物修复1.改变污染物存在形态，降低其毒性2.利用许多微生物与污染物的亲和性，富集重金属在污染土壤上耕耘，施肥，灌溉，保证微生物的正常代谢，使污染物减少甚至消除34生物修复技术的分类异位生物修复(Ex-situbioremediation)原位生物修复(Insitubioremediation)36分类原位微生物修复技术异位微生物修复技术生物强化法生物通风法土地耕作法化学活性栅修复法制床法堆制法泥浆生物反应器法原位生物修复的基本条件碳源及能源能高效降解污染物的微生物种群提供微生物代谢所需的无机营养物环境介质中合适可利用的水量适宜的温度适宜的pH值植物修复技术•定义：•利用植物及其根际圈微生物体系的吸收、挥发和转化、降解等作用来清除污染环境中的污染物质的技术。植物提取作用根系过滤作用植物固定作用植物挥发作用植物降解作用植物修复的方式•原理植物对有机污染物的吸收途径对气态污染物的粘附和吸收对水溶态污染物的吸收植物粘附污染物的数量,主要决定于植物表面积的大小和粗糙程度,某些植物还可分泌油脂、黏液,如去杉、油松等;气孔是叶片吸收污染物的主要部位,但高浓度污染物可对叶片造成损害,如二氧化硫可导致植物气孔张开和关闭的机能瘫痪,臭氧可损害叶片的栅栏组织.气态污染物水溶态污染物主要通过根吸收叶片也能吸收水溶态物质水溶态的污染物到达根表面，主要有两条途径：一条是质体流途径(massflow)，即污染物随蒸腾拉力，在植物吸收水分时与水一起到达植物根部；另一条是扩散途径(diffusion)，即通过扩散到达根表面。叶片对农药通过气孔吸收与角质层吸收。附着性能是影响药效的重要因素。表面活性剂能显著降低表面张力，改善药液在叶面的附着性,从而提高吸收。如:刘支前等发现不加任何表面活性剂时，草甘膦药液不能直接经蚕豆叶面气孔吸收；添加0.5％的有机硅表面活性剂后，气孔吸收率可达85.4％。污染土壤中有机污染物的清除植物体内分解成为植物体的组成成分转化成二氧化碳和水转化成为无毒性的中间代谢物（木质素）储存在植物细胞中有机污染物挥发、代谢矿化植物转化作用污染土壤中有机污染物的清除根际分泌物激活微生物降解行为根分泌酶和有机酸微生物土壤界面促进根区微生物的生长和繁殖,以利于降解有毒化学物质。•适用污染因子广泛•不改变土壤性质•成本低，适合大面积修复推广•不会引起二次污染修复时间很长，一般需要十几甚至二十几年缺点优点生物强化法•是基于改变生物降解中微生物的活性和强度而设计的，可分为土著菌培养法和投菌法。•土著菌培养法：利用培养土著菌将污染物充分矿化成CO2和H2O•投菌法：直接向污染土壤中接入高效降解菌生物通风法•又称土壤曝气，是基于改变生物降解环境条件(如通气状况等)而设计的，是一种强迫氧化的生物降解方法。加入一定量的氧气和营养液污染的土壤鼓风机抽风机土地耕作法•土地耕作法也称农耕法，是以就地污染土壤作为接种物的好氧生物过程。土地耕作法相比其他处理方法，如填埋、焚烧、洗脱等，有对土壤结构体破坏较小、实用有效等特点，应用范围较广。施肥，灌溉耕耙撒石灰经过以上过程从而促进微生物生长。化学活性栅修复法•化学活性栅修复法是依靠掺入污染土壤的化学修复剂与污染物发生氧化、还原、沉淀、聚合等化学反应，从而使污染物得以降解或转化为低毒性或移动性较低的化学形态的方法。较为典型的化学活性栅系统修复过程是注入井粉状胶体物质污染水流抽取污染水处理预制床法•预制床修复是农耕法的延续，它可以使污染物的迁移量减至最低。•其简要操作规程为：定期翻动供氧营养液和水污染土壤铺上沙石的不泄露平台堆制法污染土壤压气系统充氧微生物充分降解包括风道式、好气静态式和机械式等3种，其中机械式(在密封容器中进行)易于控制，可以间歇或连续进行。近年来，国内外学者均在积极研究堆制修复的原理、工艺、条件、影响因素、降解效果等，并已将此工艺应用到污染土壤的修复。泥浆生物反应器法生物反应器污染土壤空气水这种方法处理效果好、速度快，但仅仅适宜于小范围的污染治理。生物反应器一般设置在现场或特定的处理区，通常为卧鼓型和升降机型，有间隙式和连续式两种，但多为间隙式。原理异位生物修复异位生物修复是指将被污染介质(土壤、水体)搬动或输送到它处进行的生物修复处理，但这里的搬动和输送是低限底的、而且更强调人为控制和创造更加优化的降解环境此方法有更多的人为调控和优化处理TanksatHanfordBiopilewithvacuumManifold细菌真菌藻类微生物真细菌蓝细菌古菌酵母霉菌大型真菌菌根生物修复可能利用到的微生物微生物对污染物的简单代谢的生理过程向基质接近对固体基质的吸附分泌胞外酶污染物质的吸收胞内代谢微生物激活作用有毒物质结构变化彻底分解为CO2＋H2O毒性增加毒性不变毒性降低激活作用去毒作用无毒化合物致癌物致畸物致突变物急性毒物毒植物素抗菌素激活作用及其特点迅速矿化缓慢矿化持久性活化激活作用可以发生在微生物活跃的土壤、水和其他任何环境。产生的产物可能是短暂的，是矿化过程的中间产物，也可能持续时间很长，甚至引起环境问题激活作用的结果是生物合成致癌物、致畸物、致突变物、神经毒物、毒植物素、抗菌素等激活反应—硫醚的氧化涕灭威甲拌磷乙拌磷激活反应—酯的水解一些除草剂被植物吸收后进入植物体内，在水解酶的作用下，生成游离酸，才能发挥作用。如禾草灵和新燕灵等。激活反应—甲基化一些无机物能在微生物的作用下发生甲基化，其脂溶性增加，引起毒性增加，而且更易于在生物体内积累。如Hg、As、Sn等。激活反应—去甲基化一些真菌能使双苯酰草胺（N，N－二甲基－2，2－二苯基乙酰胺）脱去甲基生成无甲基的二苯基乙酰胺，是一种植物毒素。激活反应的类型缓解：有