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适读人群 :本书可供环境科学与工程、化学化工等领域的工程技术人员、科研人员和管理人员阅读使用,也可供高等学校相关专业师生参考。 《典型有机污染物土壤联合修复技术及应用》介绍了典型有机污染物石油总烃、多环芳烃、邻苯二甲酸酯在土壤中的污染特征与环境风险,论述了石油总烃污染土壤化学淋洗修复技术的淋洗剂研发、淋洗工艺优化、淋洗废水处理与淋洗技术的生态风险。在进行过氧化氢、高锰酸盐、过硫酸钠氧化三氯乙烯试验基础上,构建了高级氧化修复模式,探讨了三氯乙烯污染土壤和地下水原位氧化修复的可行性;对微生物联合技术、真菌-植物联合技术分别应用于多环芳烃污染土壤、邻苯二甲酸酯污染土壤的修复做了较全面的论述。其后又介绍了淋洗修复技术、微生物联合修复技术和真菌-植物联合修复技术的工程应用效果。
《典型有机污染物土壤联合修复技术及应用》提出的原地异位化学淋洗技术、污染土壤和地下水原位高级氧化技术,实现土壤中石油烃、三氯乙烯的快速去除,可为场地有机污染土壤修复提供新思路;筛选的真菌宛氏拟青霉可为多环芳烃特别是高环多环芳烃污染土壤的生物联合修复提供种质资源,构建的静态堆微好氧修复模式可有效降解土壤中的多环芳烃污染物。提出的真菌-植物联合修复技术是一种低成本、环境友好、能大面积应用的邻苯二甲酸酯污染农田土壤的生物修复技术。研究过程中采用的分子学方法、蛋白质组方法、真菌生长动态监测方法等,可为同类研究提供参考。
内容简介
本书共分为9章,主要介绍了绪论、土壤中典型有机污染物的污染特征与环境风险、石油烃污染土壤淋洗修复技术、三氯乙烯污染土壤高级氧化修复技术、多环芳烃污染土壤微生物修复技术,邻苯二甲酸酯污染土壤联合修复技术、石油烃污染场地土壤异位淋洗修复工程、多环芳烃污染土壤生物修复工程、邻苯二甲酸酯污染农田土壤联合修复工程等内容。
本书可供环境科学与工程、化学化工等领域的工程技术人员、科研人员和管理人员阅读使用,也可供高等学校相关专业师生参考。
作者简介
蔡信德:环境保护部华南环境科学研究所研究员。工作二十年多来,参加过国家“七五”重点科技攻关项目,“八五”国家环保局项目,国家“九五”科技攻关项目,国家863项目等,主要从事土壤污染与修复、非点源污染控制和微污染水体的生态修复等方面的研究。2007年主持国家环保总局《废弃工业场地和铅锌污染土壤修复与综合治理试点》课题、2008年主持环保公益项目《亚热带农业污染系统控制技术研究》、2011年主持环保公益项目《酞酸酯污染土壤的真菌和植物联合修复技术应用研究》。近些年来,发表科研论文40余篇,主持和参与获授权专利9件。
内页插图
目录
上篇基础篇
第1章绪论2
1.1石油烃类3
1.2多环芳烃4
1.3邻苯二甲酸酯5
1.4三氯乙烯7
参考文献8
第2章土壤中典型有机污染物的污染特征与环境风险研究10
2.1石油烃污染特征与环境风险研究10
2.1.1典型场地土壤石油烃污染特征10
2.1.2石油烃污染对土壤理化性质及生物的影响11
2.1.3石油烃污染土壤的环境风险14
2.2多环芳烃污染特征与环境风险研究15
2.2.1土壤多环芳烃污染特征与空间分布规律15
2.2.2土壤中多环芳烃污染的毒性评估18
2.3邻苯二甲酸酯污染特征与环境风险研究19
2.3.1土壤中邻苯二甲酸酯污染特征与空间分布规律19
2.3.2土壤�沧魑锵低持辛诒蕉�甲酸酯的迁移规律27
2.3.3土壤中邻苯二甲酸酯污染的健康风险评估28
2.3.4土壤中邻苯二甲酸酯污染的生态效应33
参考文献35
第3章石油烃污染土壤淋洗修复技术研究38
3.1概述38
3.2淋洗剂筛选及降解机理研究41
3.2.1不同pH值溶液对污染土壤中石油烃解吸的作用41
3.2.2复配淋洗剂配方比选41
3.2.3污染土壤石油烃的解吸特性42
3.2.4石油烃污染土壤淋洗工艺优化44
3.2.5石油烃污染土壤的土柱淋洗试验44
3.3石油烃污染土壤淋洗废水的处理研究45
3.3.1淋洗废水处理工艺研究46
3.3.2进料流量和压力对膜通量的影响49
3.3.3组合工艺对石油烃废水的处理结果50
3.3.4尾水再生回用的可行性研究50
3.4石油烃污染土壤淋洗修复的生态风险51
3.4.1对土壤理化性质的影响51
3.4.2对土壤�沧魑锵低车挠跋�51
参考文献57
第4章三氯乙烯污染土壤高级氧化修复技术研究59
4.1概述59
4.1.1三氯乙烯在环境中的迁移59
4.1.2TCE污染土壤与地下水的修复方法61
4.1.3土壤及地下水原位化学氧化修复方法63
4.2土壤对三氯乙烯的吸附规律研究65
4.2.1不同类型土壤对三氯乙烯的吸附特征65
4.2.2温度对土壤吸附TCE的影响68
4.3三氯乙烯在土壤中的迁移规律70
4.3.1土壤中TCE向空气中挥发特性70
4.3.2不同类型土壤中TCE的迁移规律71
4.3.3TCE浓度对迁移的影响72
4.4三氯乙烯污染土壤的氧化修复技术研究73
4.4.1类芬顿氧化技术研究73
4.4.2高锰酸盐氧化技术研究77
4.4.3过硫酸钠氧化技术研究82
4.5水体中三氯乙烯的去除研究88
4.5.1高锰酸盐对水体中三氯乙烯的去除作用88
4.5.2过硫酸钠对水体中三氯乙烯的去除作用89
4.6三氯乙烯污染土壤和地下水的联合修复研究89
参考文献95
第5章多环芳烃污染土壤微生物修复技术研究98
5.1概述98
5.1.1土壤中PAHs的吸附与存在状态98
5.1.2多环芳烃污染土壤修复技术99
5.1.3降解多环芳烃的主要生物种类100
5.1.4PAHs的微生物降解机理101
5.2特异真菌降解多环芳烃的特性研究102
5.2.1多环芳烃降解真菌的筛选102
5.2.2降解条件试验105
5.3复合菌群构建技术研究106
5.3.1铜绿假单胞菌最适培养基的选择107
5.3.2拮抗试验108
5.4真菌对土壤中多环芳烃的降解作用109
5.4.1降解菌对人工污染土壤中HM PAHs的降解109
5.4.2降解菌对场地污染土壤中PAHs的降解113
参考文献116
第6章邻苯二甲酸酯污染土壤联合修复技术研究118
6.1概述118
6.1.1邻苯二甲酸酯的环境行为118
6.1.2邻苯二甲酸酯污染土壤的生物修复120
6.2特异真菌筛选和降解机理研究123
6.2.1特异真菌筛选及降解条件优化123
6.2.2真菌酶对PAEs的降解作用研究137
6.2.3PAEs降解真菌酶蛋白组学研究142
6.2.4真菌生长动态和补接种措施的效果研究147
6.3植物对邻苯二甲酸酯污染的响应研究152
6.3.1不同蔬菜品种对PAEs胁迫的响应153
6.3.2不同水稻品种对PAEs胁迫的响应162
6.4植物对PAEs的吸收作用研究175
6.4.1蔬菜类作物对PAEs的累积作用175
6.4.2葫芦科作物对PAEs的累积作用177
6.4.3冬瓜对不同类型土壤中PAEs的吸收作用180
6.5PAEs污染土壤生物修复的化学强化措施研究191
6.5.1化学添加剂的筛选191
6.5.2表面活性剂对土壤中PAEs生物有效性作用194
6.6PAEs污染土壤的真菌�仓参锪�合修复模式构建研究197
6.6.1真菌与不同植物组合对修复效果的影响研究197
6.6.2PAEs污染土壤修复植物的安全处置技术研究203
6.7地膜中PAEs替代的可行性研究214
6.7.1PAEs替代品的种类214
6.7.2PAEs替代品的生物降解作用215
6.7.3PAEs替代品的生物毒性217
6.7.4替代地膜的物理性能219
6.7.5成本分析223
参考文献226
下篇技术应用篇
第7章石油烃污染场地土壤异位淋洗修复工程232
7.1场地污染概况232
7.2石油烃污染土壤的治理措施232
7.2.1污染场地污染源控制方法232
7.2.2修复技术筛选及常用技术233
7.3淋洗修复工程设计及建设233
7.3.1设计目标233
7.3.2处理方法及工艺233
7.3.3工程设计与建设234
7.4监测结果与分析235
7.4.1淋洗过程中土壤石油烃含量变化235
7.4.2淋洗过程土壤石油烃的迁移、分布237
7.4.3淋洗废水处理效果237
7.4.4地下水监测结果237
7.5石油烃污染土壤淋洗修复后的生态风险评价238
7.5.1淋洗修复前后土壤生物毒性的变化238
7.5.2淋洗对土壤基本理化性质的影响238
7.5.3修复后土壤处置239
7.6小结239
第8章多环芳烃污染土壤生物修复工程240
8.1场地污染概况240
8.2工程设计与建设240
8.2.1设计目标240
8.2.2处理工艺与方法241
8.2.3修复工程设计与建设242
8.3监测结果与分析243
8.4修复效果评估246
8.5小结247
第9章邻苯二甲酸酯污染农田土壤联合修复工程248
9.1区域概况248
9.1.1自然地理概况248
9.1.2场地污染特征248
9.2真菌有机肥的制备249
9.2.1主要原材料249
9.2.2生产工艺及说明249
9.2.3产品质量要求250
9.3工程设计与建设250
9.3.1工程目标250
9.3.2修复工艺250
9.3.3修复工程与效果251
9.4修复经济效益分析254
9.4.1修复成本254
9.4.2修复效益评估254
9.5小结254
前言/序言
环境健康的守护者:先进土壤修复技术汇编 概述 土壤是地球上生命赖以生存的基石,然而,随着工业化进程的加速和人类活动的扩张,土壤污染问题日益严峻,对生态环境、粮食安全乃至人类健康构成了严重威胁。本书《环境健康的守护者:先进土壤修复技术汇编》聚焦于当前土壤修复领域的最新研究进展和工程实践,旨在系统梳理和介绍各类先进、高效、绿色的土壤修复技术,并结合丰富的案例分析,为土壤污染治理提供科学的指导和可行的解决方案。本书内容丰富,涵盖了从污染物的识别、风险评估到具体修复技术的选择、实施与效果监测的全过程,力求为广大土壤修复从业者、科研人员、环境工程师以及关注土壤健康问题的读者提供一本权威、实用的参考著作。 核心内容 本书共分为四个主要部分,层层递进,深入浅出地剖析土壤修复的方方面面。 第一部分:土壤污染的挑战与修复理念的演进 本部分首先系统阐述了当前土壤污染的严峻形势,重点分析了各类主要土壤污染物的来源、形态、迁移转化规律及其对生态系统和人体健康的潜在危害。这包括重金属、持久性有机污染物(POPs)、石油类污染物、农药残留等。通过对典型污染案例的剖析,揭示了土壤污染的复杂性和治理的紧迫性。 随后,本书深入探讨了土壤修复理念的演进。从传统的“固化填埋”等被动控制措施,到“原位修复”、“异位修复”等主动治理方法的出现,再到如今追求的“绿色修复”、“可持续修复”理念,详细阐述了修复技术发展的历史脉络和核心转变。强调了在修复过程中,不仅要清除或钝化污染物,更要关注对土壤生态系统的保护和修复,实现环境效益、经济效益和社会效益的协同统一。 第二部分:先进土壤修复技术的理论与实践 本部分是本书的核心,详细介绍了当前主流的以及极具潜力的先进土壤修复技术。每一项技术都将从其基本原理、适用范围、技术特点、优缺点、操作流程、成本效益等方面进行深入阐述。 1. 物理修复技术: 土壤固化/稳定化技术: 重点介绍水泥基固化、沥青基固化、聚合物固化等多种固化剂的性能、应用条件和对污染物迁移的阻隔机制。分析其在处理高浓度重金属污染土壤中的优势和局限性。 土壤洗脱技术: 详细介绍水基洗脱、酸/碱洗脱、络合剂洗脱等方法,阐述不同洗脱剂的选择原则、洗脱效率的影响因素以及洗脱液的处理难题。 热处理技术(热力学修复): 涵盖高温热解、低位热解析等技术,重点介绍其在分解有机污染物、挥发重金属方面的原理,以及设备要求、能耗和二次污染防治措施。 土壤重塑/围隔技术: 介绍物理屏障的构建、稳定化材料的应用,以及在场内或场外进行土壤移除、筛分、破碎等预处理工艺。 2. 化学修复技术: 氧化还原技术: 深入讲解过氧化氢、臭氧、高锰酸钾等氧化剂,以及亚铁、零价铁等还原剂在降解或转化有机污染物、固化重金属方面的机理。讨论其在地下水和土壤修复中的应用。 化学淋溶/螯合技术: 重点介绍 EDTA、DTPA 等螯合剂在络合重金属离子的作用,以及酸碱淋溶技术在去除某些特定污染物的应用。 土壤改良剂应用: 详细介绍生物炭、矿物材料(如沸石、黏土)、磷酸盐等土壤改良剂的吸附、络合、钝化作用,以及其对土壤理化性质的改善效果。 3. 生物修复技术: 植物修复技术(Phytoremediation): 详细介绍植物的超富集、植物固定、植物挥发、植物降解等机制。重点介绍具有高超富集能力的植物物种,以及在不同污染类型和浓度下的应用策略。 微生物修复技术(Bioremediation): 深入阐述微生物对各类污染物的降解途径(好氧/厌氧)、关键酶系和代谢过程。重点介绍在位生物修复(Biostimulation, Bioaugmentation)和异位生物修复(生物堆、生物滤池)的应用。 酶修复技术: 介绍利用固定化酶或微生物产生的酶来催化污染物降解的原理与应用前景,尤其是在处理特定有机污染物时的优势。 复合生态修复技术: 探讨植物、微生物、土壤动物等协同作用,构建健康的土壤生态系统,实现污染物的自然净化和生态功能的恢复。 4. 物理化学联合修复技术: 土壤气吹技术(Soil Vapor Extraction, SVE): 介绍其在挥发性有机污染物(VOCs)土壤修复中的原理、工艺流程、影响因素以及与其它技术的联用。 淋洗-生物修复组合技术: 分析通过预处理淋洗去除大部分污染物,再利用生物修复进行深度净化的策略。 吸附-降解组合技术: 介绍利用吸附材料(如活性炭)去除污染物,同时辅以微生物或化学降解方法,实现高效净化。 第三部分:土壤修复工程的实施与管理 本部分关注土壤修复项目的实际操作层面,涵盖了从项目启动到后期维护的全过程管理。 1. 土壤污染风险评估与场地调查: 详细介绍场地调查的步骤、方法(钻孔取样、土壤分析、地下水监测等),以及基于风险评估结果确定修复目标和修复方案。 2. 修复方案的制定与选择: 介绍如何根据污染物的种类、浓度、分布范围、场地条件、经济成本、环保要求等因素,综合评估并选择最优的修复技术或技术组合。 3. 修复工程的设计与施工: 重点阐述修复工程的设计要素,包括设备选型、工艺流程设计、安全保障措施、现场施工管理等。 4. 修复效果的监测与评估: 详细介绍修复效果监测的指标(污染物浓度、土壤理化性质、生态指标等)、监测方法和频次,以及如何科学地评估修复效果并确定场地是否达到修复目标。 5. 修复项目的经济性与可持续性分析: 探讨不同修复技术的成本效益分析,以及如何从生命周期角度评估修复项目的经济可行性和环境可持续性。 6. 法律法规与政策支持: 简要介绍我国土壤污染防治相关的法律法规、政策导向和标准体系,为修复项目提供政策支持解读。 第四部分:典型土壤修复案例分析与未来展望 本部分通过精选的国内外典型土壤修复案例,将前述的理论知识和技术方法落到实处,以直观的方式展示不同技术的应用效果和实践经验。 工业场地污染修复案例: 如历史遗留化工、石化、矿业等污染场地的重金属、有机污染物修复案例。 农业用地污染修复案例: 如农药、化肥、重金属污染农田的修复实践。 地下水污染与土壤修复联调案例: 介绍如何同时处理土壤和地下水污染的综合性项目。 新兴修复技术在实际应用中的探索: 关注纳米材料修复、电动力学修复、电化学修复等前沿技术的初步应用尝试。 最后,本书将对土壤修复技术的未来发展趋势进行展望,包括: 技术集成化与智能化: 强调不同技术的耦合应用,以及大数据、人工智能在修复方案优化和效果预测中的作用。 绿色化与低碳化: 追求更低能耗、更少废弃物、对环境影响最小化的修复技术。 生态功能恢复导向: 不仅治理污染,更要注重恢复土壤的生态功能,构建健康的土壤生态系统。 标准化与规模化: 推动修复技术的标准化进程,降低成本,实现规模化应用。 跨学科合作与国际交流: 鼓励不同领域专家协同攻关,借鉴国际先进经验。 目标读者 本书适用于从事土壤修复工程的工程师、技术人员、项目管理者;从事环境科学、生态学、环境工程、化学、生物学等相关领域的研究人员;环境监测、环境评价部门的专业人员;政府部门的环境管理者;以及对土壤污染防治和环境保护感兴趣的社会各界人士。 结语 土壤是宝贵的资源,保护土壤环境,就是保护我们赖以生存的根基。本书《环境健康的守护者:先进土壤修复技术汇编》旨在为土壤修复领域的研究与实践提供坚实的理论基础和丰富的实践指导,为守护碧水蓝天、保障粮食安全、促进可持续发展贡献一份力量。希望本书能成为每一位土壤守护者手中的得力助手,共同开创环境健康的美好未来。