土壤生物修復技術關鍵有哪些方面
一、土壤生物修復技術關鍵有哪些方面
污染土壤修復技術的研究起步于20 世紀70 年代后期。在過去的30年期間,歐、美、日、澳等國家紛紛制定了土壤修復計劃,巨額投資研究了土壤修復技術與設備,積累了豐富的現場修復技術與工程應用經驗,成立了許多土壤修復公司和網絡組織,使土壤修復技術得到了快速的發展。中國的污染土壤修復技術研究起步較晚,在“十五”期間才得到重視,列入了高技術研究規劃發展計劃[1 ],其研發水平和應用經驗都與美、英、德、荷等發達國家存在相當大的差距。近年來,順應土壤環境保護的現實需求和土壤環境科學技術的發展需求,科學技術部、國家自然科學基金委、中國科學院、環境保護部等部門有計劃地部署了一些土壤修復研究項目和專題,有力地促進和帶動了全國范圍的土壤污染控制與修復科學技術的研究與發展工作。期間,以土壤修復為主題的國內一系列學術性活動也為中國污染土壤修復技術的研究和發展起到了很好的引領性和推動性作用。土壤修復理論與技術已成為土壤科學、環境科學以及地表過程研究的新內容。土壤修復學已經成為一門新興的環境科學分支學科,修復土壤學也將發展成為一門新興的土壤科學分支學科。
1、發展綜合型的土壤修復技術。單一的修復技術已不能滿足當前對于土壤污染治理的需求,今后的研究方向應該是多種技術的有機結合。例如植物-微生物的聯合修復、綜合氧化還原法、沖淋法和反應墻技術的新型原位復合修復技術,植物修復與物理化學修復相結合等等。
2、充分考慮生態效益。在考慮經濟效益的同時應當充分考慮生態效益。因此,在今后的修復技術中,生物修復,特別是植物修復技術會成為主流。
3、著力于改進現有的較為先進的技術。對于植物修復,可以通過尋找、篩選、馴化更多更好的重金屬富集植物。或者利用基因工程技術,將超富集植物的耐性基因移植到生物量大、生長迅速的植物中,使植物修復走向產業化。對于微生物修復,可以通過基因重組,開發出抗逆性強、分解能力強的基因工程菌。[3]
4、重視理論研究。加大對特別是生物修復技術的機理研究,例如深入研究植物-微生物相互作用的機理 或是弄清植物的耐受性基因和富集重金屬的原理。有助于開發新的植物品種,提高植物修復系統的效率。在引入超富集植物之前,還要充分論證其是否會造成生物入侵等負面影響,不能等到已經造成嚴重后果才發覺。
5、在實踐中不斷嘗試。理論的研究終歸是要投入實踐。生物修復對于環境的要求,如土壤性質、溫度、pH、營養條件等是比較嚴格的。這些需要我們在實踐過程中不斷調整,最終找到一個最佳的條件。對于超富集植物。在適當的時候采收,并采取合理的處理處置方式。不僅可以避免二次污染,而且可以提高經濟效益。因此,正確處置、利用收割后的植物,是植物修復技術產業化的關鍵,可以作為今后的一個研究方向。
二、重金屬污染土壤怎么處理?國內有比較好的技術嗎?
重金屬污染土壤修復
針對我國有色金屬行業重金屬污染問題,凱天重金屬在冶煉廢渣堆場、尾礦廢棄地、重金屬污染土壤修復技術等方面的研究和技術應用取得了良好的進展。公司已經申請了三項土壤修復國家發明專利。
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土壤修復技術—化學固定+生物質改性耦合修復技術
受污染土壤
篩分
固定
混合
解毒土壤回填
再利用
輸送
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?該技術適合鉛、鋅、砷等重金屬污染土壤及復合污染土壤修復,對于重度污染土壤,經修復后可以保證重金屬浸出毒性指標低于《危險廢物鑒別標準
浸出毒性鑒別》(GB 5085.3-2007)中相關指標的限值;對于中度污染土壤,經修復后土壤重金屬生物有效態含量明顯降低,可保證種植農作物谷物籽粒飼料衛生標準(GB13078-2001),輕度污染土壤經修復后種植農作物收獲籽粒的滿足《食品中污染物限量》(GB2762-2012)的要求。
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技術創新性:
①將重金屬化學固定解毒與土壤生物質改良技術有機結合,克服化學固定修復法對土壤性質破壞的難題。
②污染土壤重金屬固定的同時,通過生物改性,改善土壤理化性質和生物學性質,有利于恢復土壤生產力。
③多種化學固定劑與生物質聯合使用,強化重金屬的穩定固化過程,實現重金屬的長期穩定固化。
④針對土壤重金屬復合污染問題,分別加入不同的固化劑,使多種重金屬同時鈍化穩定,解決了重金屬復合污染問題。
三、宅基地被原油污染怎么辦
(一)土壤石油污染治理
2O世紀8O年代以前.治理石油烴污染土壤還僅限于物理和化學方法,即熱處理和化學浸出法.熱處理法是通過焚燒或煅燒,可凈化土壤中大部分有機污染物.但同時亦破壞土壤結構和組分,且價格昂貴而很難實施.化學浸出和水洗也可以獲得較好的除油效果.但所用的化學試劑的二次污染問題限制了其應用.早在2O世紀7O年代.為了解決輸油管線和儲油罐發生故障漏油和溢油時土壤被石油污染的問題,美國埃索研究和工程公司就已經開始尋找清潔的生物解決方法,并且其實驗室研究找到一種有效的“細菌播種法 ,開了生物修復石油污染土壤先河.上世紀8O年代以來,污染土壤的生物修復技術越來越引起人們的關注.生物修復技術也取得了很大進步,正在逐漸成熟.
生物修復是利用生物的生命代謝活動減少土壤環境中有毒有害物的濃度,使污染土壤恢復到健康狀態的過程.目前,治理石油烴類污染土壤的生物修復技術主要有兩類:一類是微生物修復技術,按修復的地點又可分為原位生物修復和異位生物修復;另一類是植物修復法.
1.微生物修復技術
(1)原位生物修復技術
原位處理方法是將受污染土壤在原地處理.處理期間.土壤基本不被攪動,最常見的就地處理方式是土壤的水飽和區進行生物降解.除了要加人營養鹽,氧源(多為H202)外:還需引入微生物以提高生物降解的能力.有時,在污染區挖一組井.并直接注入適當的溶液,這樣就可以把水中的微生物引入到土壤中.地下水經過一些處理后,可以恢復和再循環使用,在地下水循環使用前,還可以/JnA+壤改良劑.
污染土壤經過處理,所有多環芳烴的降解都很明顯,但是.三環和多環芳烴的降解率一般明顯低于60%.因為就地處理對溫度較敏感.所以只能在氣溫大于8℃的月份進行.在一定的時間內.原位處理不可能有效地去除大多數多環芳烴,而且這種方法因受溫度和土壤類型的影響而具有一定的局限性.
(2)異位生物修復技術
異位生物修復主要包括現場處理法、預制床法、堆制處理法、生物反應器和厭氧生物處理法.
a.現場處理法
近年來國外石油烴污染生物處理的研究很多,其中土壤耕作處理是現場處理土壤污染常用的方法.被污染的廢物施在土壤上.通過施肥、灌溉和加石灰等管理措施,保持氧氣、水分和pH的最合適值,并進行耕作以改善土壤的通氣狀況,確保在污染廢物和下面土層中污染物的降解.降解過程所用的微生物多為土著微生物.但是要提高效果還需要引入馴化的微生物.
b.預制床法
現場處理中土壤耕作處理最大的缺陷是污染物可能從處理區遷移.預制床的設計可以使污染物的遷移量減至最小,因為它具有濾液收集和控制排放系統.預制床的底面為滲透性低的物質,如高密度的聚乙烯或粘土.將污染土壤轉移到預制床上,通過施肥、灌溉,調節pH,有時還加入微生物和表面活性劑,使其最適合污染物的降解.與同一區域的原位處理技術相比,預制床處理對三環和三環以上的多環芳烴的降解率明顯提高.
c.堆制處理法
土壤的堆制處理就是將受污染的土壤從污染地區挖掘起來,防止污染物向地下水或更大的地域擴散.運輸到一個經過處理的地點(布置防止滲漏底,通風管道等)堆放,形成上升的斜坡,并進行生物處理.堆制法是生物修復技術中的一種新型替代技術.堆制處理過程對污染土壤中的多環芳烴降解,多環芳烴的降解隨著苯環數的增加而降低.當多環芳烴的初始濃度提高約5O倍時,除熒、蒽外,其他多環芳烴的降解隨著污染濃度的提高而降低.
d.生物反應器法
生物反應器法是將污染土壤置于一專門的反應器中處理.生物反應器一般建在現場或特定的處理區.通常為臥鼓形和升降機形,有間隙式和連續式兩種.因為反應器可使土壤與微生物及其他添加物如營養鹽,表面活性劑等徹底混合,能很好的控制降解條件,因而處理速度快,效果好.生物反應器處理的過程為:先挖出土壤與水混合為泥漿,然后轉入反應器.為了提高降解速率,常在反應器先前處理的土壤中分離出已被馴化的微生物,并將其加入到準備處理的土壤中.
e.厭氧生物修復法
修復受石油烴污染土壤的研究已開發了生物堆層、堆肥及土壤泥漿反應器等好氧修復工藝,但分離獲得某些降解菌時.一些降解菌伴有產生高生態風險的產物.最近的研究表明以厭氧還原脫氯為特征的厭氧微生物修復技術有很大的潛力.
(2)植物修復技術
目前,對土壤有機污染的生物修復研究較多,但是,多集中在微生物作用上.事實上,植物對污染物的去除起著直接和間接的重要作用.植物生物修復是利用植物體內對某些污染物的積累、植物代謝過程對某些污染物的轉化和礦化,植物根圈與根莖的共生關系增加微生物的活性的特點.加速土壤污染物降解速度的過程.
植物修復的方式包括植物提取、植物降解和植物穩定化三種.植物提取是指利用植物吸收積累污染物,待收獲后才進行處理.收獲可以進行熱處理,微生物處理和化學處理.植物降解是利用植物及相關微生物區系將污染物轉化為無毒物質.植物穩定化是指植物在同土壤的共同作用下.將污染物固定,以減少其對生物與環境的危害.植物根際使土壤環境發生變化,起到了改善和調節作用,從而有利于污染物的降解.因此通過選擇適當植物和調控土壤條件等手段.可以實現污染土壤的快速修復.
植物生物修復是一項利用太陽能動力的處理系統.具有處理費用低,減少場地破壞等優點而受到普遍重視.據美國實踐,種植管理的費用在每公頃200~1000美元之間.即每年每立方米的處理費為0.02~1.00美元.比物理化學處理的費用低幾個數量級.
(二)水體石油污染治理
水體石油污染和土壤治理不同,水具有流動性,不及時處理會使污染范圍以很快的速度不斷擴大.因此.水體石油污染首先是控制污染然后再對污染水進行處理.
(1)海洋、江河、湖泊水體治理
水體石油污染治理對海洋、江河、湖泊石油污染治理,目前僅限于化學破乳、氧化處理方法進行分解處理和機械物理的方法進行凈化吸附.清除海洋、江河、湖泊石油污染是非常困難的.防止油水合二為一的唯一選擇是噴灑清除劑,因為只有化學藥劑才能使原油加速分解,形成能消散于水中的微小球狀物.清除水面石油污染還有一些物理方法,如用抽吸機吸油,用水柵和撤沫器刮油,用油纜阻擋石油擴散.英國有一位農場主發明了一種用機編禾草排治理石油污染的方法,不僅能防止石油在海中擴散,而且能吸收比自身質量多15倍的石油,可防止油輪流出的石油污染水岸,禾草中又以大麥秸稈治污最為有效.1992年,一艘油輪在舍德蘭群島附近失事后,在海上放置了22千米長的禾草排,從而保護了海濱浴場和漁場不致遭受污染.而俄羅斯莫斯科精細化工科學院的教授奧列格.喬姆金研制出了用農作物廢料清除石油污染的全新方法.演示實驗中,喬姆金在一盆水中擠了幾滴重油,水盆中頓時漂起了一層薄薄的油花.緊接著喬姆金向水盆中撒人了一小撮稻米殼,幾分鐘后水盆中的油跡開始減少,二小時后水盆中的油跡完全消失了.
而對收集上來的污水以及石油工廠排出來的石油污水采用生物處理法.生物處理法也稱生化處理法.生物處理法是處理廢水中應用最久、最廣和相當有效的一種方法.它是利用自然界存在的各種微生物,將廢水中有機物進行降解,達到廢水凈化的目的.
(2)地下水體治理 天貓美國普衛欣提示:霧霾天氣出行記得做好防護。
對地下水石油污染治理,采用水動力學方法,通過抽水井或注水井控制流場,可以防止石油和石油化工產品污染的進一步擴大,同時對抽取出來的受污染的地下水進行處理.
近年來.臭氧氧化技術對石油污染的地下水處理取得了很大進展.經臭氧氧化反應后,水體中有機物種類增加,經過一定時間接觸氧化反應后,苯系物和稠環芳烴類在水中的相對含量有較大幅度下降,但酯、醛、酮類和烷烴類在水中的相對含量卻大幅上升.一般認為,水中芳香烴物質危害性較大,多具有較大的毒性和致癌性,而烷烴、酯類和其他低分子物質的危害性小得多.由上我們可以看出.臭氧氧化法是把危害性大的污染物轉化為危害小的污染物.污染水體沒有得到根本治理,因此臭氧氧化法與吹脫、活性炭吸附、生物氧化等處理方法配合使用,才能得到良好的處理效果.
(三)空氣石油污染治理
石油對空氣的污染僅限于其所含的具有揮發性的物質以及輕質石油產品了,而不像對于土壤和水體,石油中的粘稠膠體可以在這兩者中成片成塊的形成時間很長的污染.雖然如此,石油產品對空氣的污染是非常嚴重的,對空氣相對于水體更具有流動和擴散性,治理更加困難.到目前為止,對于石油產品對空氣污染還沒有一種很好的治理方法,局限于采用控制油氣排放等措施,如制定汽車尾氣排放標準等.而具體的污染治理方法還有待于人類進行探討和研究.
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