污染环境化学修复原理
污染场地修复入门篇(3) 土壤修复物理化学技术详解
中国环境科学研究院三、固化/稳定化 Nhomakorabea壤修复技术
3.1 概念：固化/稳定化（Solidification/Stabilization） 是指防止或者降低污染土壤释放有害化学物质过程的一组修 复技术，通常用于重金属和放射性物质污染土壤的无害化处 理，可以是原位也可以是异位。
固化是指将污染物包被起来，使之呈颗粒状或大块状存在， 进而使污染物处于相对稳定状态。稳定化是指将污染物转化 为不易溶解、迁移能力或毒性变小的状态和形式，即通过降 低污染物的生物有效性，实现其无害化或者降低其对生态系 统危害性的风险
稳定化可能与封装等其它固定技术联合应用，并可能增加污 染物的总体积
固化/稳定化处理后的污染土壤应当有利于后续处理 现场应用需要安装下面全部或部分设施：原位修复所需的螺
旋钻井和混合设备；集尘系统；挥发性污染物控制系统；大 型储存池。
3.4 固化/稳定化技术优势
可以处理多种复杂金属废物 费用低廉 加工设备容易转移 所形成的固体毒性降低，稳定性增强 凝结在固体中的微生物很难生长，不致破坏结块结
地下土壤的异质性会影响原位修复处理的均匀程度 提取挥发性弱一些的有机物的效果，取决于处理过程所选择
的最高温度 加热和蒸汽收集系统必须严格设计、严格操作、以防止污染
物扩散进入清洁土壤 经过修复的土壤结构，可能会由于高温而发生变化 如果处理饱和层土壤，需要高能来将水加热，会大幅度提高
此技术适用于含水量较低、污染物深度不超过6M的土壤
4.1.1 原位玻璃化技术的影响因素
埋设的导体通路 质量分数超过20%的砾石 土壤加热引起的污染物向清洁土壤的迁移 易燃易爆物质的累积 土壤或者污泥中可燃有机污染物的质量分数超过5%~10% 固化的物质可能会妨碍今后现场的土地利用与开发 低于地下水位的污染修复需要采取措施防止地下水反灌 湿度太高会影响成本
环境化学原理及环境污染控制技术
环境化学原理及环境污染控制技术环境化学原理是研究环境中各种物质的转化、分布和迁移规律的科学，而环境污染控制技术是指通过各种手段和方法，减少或消除环境污染物对生态环境和人类健康的危害。
环境化学原理为环境污染控制技术提供了科学依据和理论支持。
本文将从环境化学原理的角度出发，探讨环境污染控制技术在保护环境方面的应用。
一、环境化学原理1. 环境污染物的来源与分类环境污染物来源广泛，包括工业排放、农业活动、交通尾气、生活废水等。
根据物质的性质，环境污染物可分为有机污染物和无机污染物。
有机污染物包括挥发性有机化合物（VOCs）、氨氮、亚硝酸盐等，而无机污染物则涵盖了重金属离子、无机盐等。
2. 污染物的转化与迁移环境污染物在大气、水体和土壤中会发生各种转化和迁移过程。
例如，有机污染物在大气中可发生光解和氧化反应；水体中的污染物可通过生物降解、吸附和溶解作用发生转化。
这些转化和迁移过程直接影响着环境污染物的去除和控制。
3. 污染物的积累与生物效应环境污染物在生物体内会发生积累现象，进而对生物体产生不良影响。
重金属污染物是典型的积累型污染物，它们在生物链中逐级富集，直至达到一定浓度时造成生物中毒作用。
此外，环境污染物还会干扰生物体内的代谢过程，引发一系列的生物效应。
二、环境污染控制技术1. 大气污染控制技术大气污染控制技术主要包括源头减排措施和尾气净化技术。
源头减排措施通过改变工业生产过程、优化能源结构等方式减少污染物的排放。
尾气净化技术包括静电除尘、活性炭吸附、催化氧化等，可有效去除大气中的颗粒物、有机物和无机污染物。
2. 水体污染控制技术水体污染控制技术包括污水处理和水质净化。
污水处理主要通过物理化学处理和生物处理来去除污水中的悬浮物、有机物和无机污染物。
水质净化技术则通过溶解性污染物的吸附、沉淀和生物降解等方式提高水体的水质。
3. 土壤污染控制技术土壤污染控制技术主要包括土壤修复和土壤保护。
土壤修复通过物理、化学和生物等手段，修复受污染的土壤，恢复其功能和生态系统服务。
第六章 污染土壤修复原理与方法-化学修复
因此，减少修复时间和处理费用。
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四 原位化学还原与脱氯修复技术
主要包括： l 概述； l 还原剂； l 系统设计； l 原位化学可渗透反应处理墙。
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1 概述
Ø原位化学还原与脱氯修复技术（in-situ chemical reduction and reductive dehalogenation remediation）
l 过氧化氢 l 高锰酸盐 l 臭氧
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Ø 氧化剂的分散技术
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氧化剂的分散技术
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氧化剂的分散技术
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3 H2O2 作为氧化剂的化学氧化修复技术
Ø双氧水曾一度作为一种氧源用于土壤生物修复以促进微生物 的生长，后来它又被用作氧化剂处理土壤中的有机氯化物。 Gates等将双氧水投加到含有TCE和PCE的酸性粘土中，虽然投 加量达到了25.5g／kg土，但反应后PCE的降解率只有48％， TCE的降解率低于72％。
Ø为了提高双氧水的氧化能力，人们开始尝试加入亚铁离子， 形成Fenton试剂，使其在酸性条件下发生以下反应生成 H0·自由基。H0·自由基是一种很强的氧化剂，具有很高的 电负性或亲电子性，可通过脱氢反应、不饱和烃加成反应、 芳香环加成反应及与杂原子氮、磷、硫的反应等方式与烷烃、 烯烃和芳香烃等有机物进行氧化反应
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Ø 反应墙的构筑
处理墙既可以是简单的反应室，也可以是烟囱-门形状。
a) Continuous Barrier (CRB)
b) Funnel-and-gate (F&G) system 51
土壤污染修复技术
土壤污染修复技术土壤是地球上重要的自然资源之一，对于维持生态平衡和农田产出至关重要。
然而，随着工业化和城市化的快速发展，土壤污染问题日益突出。
土壤污染不仅对农作物生长和人类健康构成威胁，也对生态系统的稳定性和可持续发展造成了严重影响。
因此，发展有效的土壤污染修复技术是当今亟需解决的问题。
本文将主要介绍几种常见的土壤污染修复技术，包括生物修复、物理修复和化学修复。
生物修复是利用生物技术手段通过微生物和植物等生物体来修复污染土壤的一种方法。
其中，菌藻共培技术是一种利用蓝藻和细菌来修复重金属污染土壤的方法。
蓝藻通过光合作用吸收氮和修复土壤，细菌则通过降解和吸附重金属离子来减少土壤污染。
此外，植物修复技术也是一种常见的土壤修复方法。
比如，使用具有较好生物修复能力的植物如银杏、柳树和白蜡等进行修复，可以通过根系吸附、降解和转运等途径减少土壤污染物的浓度。
生物修复技术相对来说成本较低，并且无需引入大量外部材料，对自然环境影响较小，因此受到越来越多的关注。
物理修复是利用物理力学原理和手段来修复土壤污染的方法。
热解技术是一种常见的物理修复方法，通过高温处理使有机污染物分解、蒸发或升华，从而达到清除污染物的目的。
有机热解技术能够有效去除有机污染物，但却无法对重金属等无机污染物产生明显的净化效果。
此外，超声波技术是另一种物理修复方法，利用超声波的机械振动作用可以促进土壤中污染物的迁移和转化，并提高土壤释放污染物的速率。
物理修复技术虽然具有高效、快速的优点，但其应用范围相对较窄，专业设备和技术要求较高，因此在实际应用中受到一定限制。
化学修复是利用化学原理和药剂来修复土壤污染的方法。
化学固化技术是一种广泛应用的化学修复方法，通过添加固化剂和稳定剂等化学药剂，将土壤中的污染物转化为无毒或难溶于水的物质，从而减少污染物对生态环境的危害。
化学修复技术具有操作简便、修复周期短、成本相对较低的优点，广泛应用于工业源污染土壤的修复中。
环境修复技术
环境修复技术环境修复技术是指通过各种手段和方法来修复和恢复被破坏的自然环境的技术。
随着人类活动的不断增加，环境污染和破坏问题日益严重，环境修复技术的应用变得越来越重要。
本文将从土壤修复、水体修复和大气修复三个方面介绍环境修复技术的相关内容。
一、土壤修复技术1. 生物修复技术生物修复技术是指通过引入特定的植物或微生物来恢复受污染土壤的功能。
植物修复技术主要通过植物的根系吸收和转化有毒物质，促进土壤的净化和恢复。
而微生物修复技术则是利用某些微生物对有毒物质进行降解和转化的作用。
这些方法在植被恢复、土壤改良和有机物分解方面都有广泛的应用。
2. 物理修复技术物理修复技术主要通过物理手段去除土壤中的有害物质。
例如，采用土壤挖掘、回填和隔离等方法，将受污染的土壤剥离并取出，然后填充新的无污染土壤。
此外，还可以利用电动力场技术、超声波技术和热解技术等对土壤进行治理，以实现土壤修复的效果。
二、水体修复技术1. 物理修复技术物理修复技术主要包括物理隔离、悬浮沉降和浮游植物治理等方法。
物理隔离是通过构筑隔离屏障，将受污染水体与干净水体进行隔离，以阻止污染的扩散。
悬浮沉降则是利用重力沉淀原理将水体中的悬浮颗粒物沉降，从而达到净化水体的目的。
浮游植物治理是利用浮游植物的生长和代谢作用，在水体中吸收和转化有害物质。
2. 化学修复技术化学修复技术主要是利用化学物质对水体中的有害物质进行处理和转化。
例如，利用氧化剂对有机物进行降解，利用沉淀剂对重金属离子进行沉淀和去除。
这些化学方法在水体净化、海洋污染处理和地下水修复等方面发挥重要作用。
三、大气修复技术1. 气象修复技术气象修复技术主要是通过人工影响气象条件，减少大气中的污染物浓度，改善空气质量。
例如，通过人工降雨、喷雾和离子安装等手段来清除大气中的颗粒物和有害气体，以达到净化大气的目的。
此外，还可以利用人工调控大气流动和温度分布，降低污染物扩散的程度。
2. 废气处理技术废气处理技术主要是利用物理、化学和生物等手段对工业废气中的污染物进行治理和净化。
微生物修复原理
微生物修复原理
微生物修复是一种利用微生物代谢活动来修复污染环境的技术。
其原理主要包括以下几个方面：
1. 生物降解：微生物可以利用污染物质作为碳源和能源，通过代谢作用将其分解为无害物质。
例如，一些细菌和真菌可以分解石油、农药、塑料等有机污染物。
2. 生物吸附：微生物表面具有吸附能力，可以吸附重金属、有毒有害化学物质等污染物，并将其固定在细胞表面或内部。
这样可以减少污染物在环境中的迁移和扩散。
3. 生物转化：微生物可以将一些污染物转化为较低毒性或易处理的物质。
例如，一些细菌可以将硝酸盐还原为氮气，从而减少水体中的氮污染。
4. 生物积累：有些微生物具有积累重金属等污染物的能力。
它们可以将重金属离子摄入细胞内，并通过某些机制将其固定，从而降低环境中重金属的浓度。
5. 生物协同作用：在微生物修复过程中，不同种类的微生物之间可能存在协同作用。
例如，一些细菌可以产生有机物，为其他微生物提供
营养，促进其生长和代谢活动，从而提高修复效率。
微生物修复的原理是利用微生物的代谢活动和生物学特性，将污染物转化、降解、吸附或积累，从而降低其在环境中的浓度和毒性，实现污染环境的修复。
土壤污染修复的原理是
土壤污染修复的原理是
土壤污染修复的原理是通过一系列方法和技术来降低或彻底去除土壤中的有害物质，恢复土壤的自然功能和生态系统。
土壤污染修复的原理主要包括以下几个方面：
1. 吸附和固化：利用物理吸附和化学反应的方法，将污染物吸附或固化在土壤颗粒表面或土壤孔隙中，降低其溶解浓度，减少对环境和生物的危害。
2. 生物降解：通过引入适宜的微生物、植物或其代谢产物，利用其降解、吸附、蓄积等作用来分解、转化或固定污染物，降低其毒性和浓度。
3. 重金属迁移和稳定化：利用化学沉淀、离子交换、配位反应等方法，通过改变土壤中污染物的化学形态，降低其活性和生物可利用性，减少对生态系统造成的损害。
4. 热解和蒸发：利用高温处理或蒸发等技术，将污染物分解、脱附或蒸发，将其从土壤中移除或转化为无害物质。
5. 土壤修复与植被修复的结合：利用植物的吸附、吸收和生物降解能力，结合土壤修复技术，提高污染物的修复效率和土壤的修复质量。
综合利用上述原理，并依据具体的污染类型、程度和土壤特性，选择合适的修复方法和技术，可以最大程度地降低土壤污染对环境和人类健康的影响，实现土壤的恢复和重建。
3 污染环境的化学修复原理1
光催化氧化
Photocatalytic oxidation
以太阳光为潜在的辐射源，激发半导体催化剂， 产生穴和电子对，具有很强的氧化还原能力。当用于 降解水中有机物时，光生空穴将产生自由基(· OH)等强 氧化性自由基，可以成功地分解水中包括难降解有机 物在内的大多类染物。
Fe2+由Fe3+在阴极还原产生，H2O2由外界加入。电FentonFe2+还原系统将一个使Fenton反应器和一个使Fe(OH)2还原为 Fe3+的电解装置合并成一个反应器。Fe3+借助于Fe2(SO4)3或 Fe(OH)3，生成污泥。每次投加一定量原水，循环泵回流以保 证电解槽内的混合效果；初期运行时，加入浓Fe2(SO4)3，溶 液与废水相混合，以满足初期Fe3+浓度的要求；H202通过进料 泵连续投加。反应过程中形成的Fe(OH)3经过絮凝和pH值调节 后可重新使用，系统产生的污泥量少。
可渗透反应墙 溶剂浸提修复
ex-site chemical remediation
3.2 化学淋洗修复 ----Chemical leaching and flushing/washing remediation
定义：借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移的化 学/生物化学溶剂，在重力作用下或通过水力压头推 动淋洗液注入到被污染土层中，再提取液体进行分离 和污水处理的技术。主要对象是有机物及重金属。
(KMn04)的标准还原电位为1.491V，能有效去除 受污染水环境中的多种有机污染物，还能显著地控 制氯化副产物，使水中有机污染物的数量和浓度均 有显著的降低。 高锰酸钾不仅对三氯乙烯、四氯乙烯等含氯溶 剂有很好的氧化效果，且对烯烃、酚类、硫化物和 甲基叔丁基醚(MTBE)等其他污染物也很有效。 高锰酸钾通过提供氧原子进行氧化反应，因此 反应受pH值的影响较小且具有更高的处理效率。
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In-site chemical 修复地点 remediation
化学还原修复 可渗透反应墙
ex-site chemical remediation
溶剂浸提修污染复环境化学修复原理
污染环境化学修复原理
3.2 化学淋洗修复 ----Chemical leaching and flushing/washing remediation
Permeable reactive barrier
【其它】 Fenton reagent technique
Photo-catalytic oxidation
污染环境化学修复原理
3.1 化学修复概念及分类
通过化学添加剂清除和降低污• 淋洗修复 化学固定修复 化学氧化修复
污染环境化学修复原理
三个普遍性原理： 在高PH值条件下产生固定，形成难溶性的复
合物，使金属离子难以向地下水淋溶； 在固定过程中金属离子被整合到教性复合体
的晶体结构中，很难被溶解和渗滤； 其金属离子被截留在撤性复合体低渗透性的
基质中。
污染环境化学修复原理
3.4 化学氧化修复Chemical oxidation remediation
在土壤修复中，它通常以气体的形式直接进入污染 区，氧化其中的有机污染物。
污染环境化学修复原理
(KMn04)的标准还原电位为1.491V，能有效去 除受污染水环境中的多种有机污染物，还能显著地 控制氯化副产物，使水中有机污染物的数量和浓度 均有显著的降低。
高锰酸钾不仅对三氯乙烯、四氯乙烯等含氯溶剂 有很好的氧化效果，且对烯烃、酚类、硫化物和甲 基叔丁基醚(MTBE)等其他污染物也很有效。
（影H响2O因2）素、残污留染态物（类HC型lO及4赋-H存F及状1态:1；HCl）
淋洗剂的类型；
污染环境化学修复原理
3.3 化学固定修复
定义：在污染环境中加入化学试剂，使污染物钝化， 形成不溶性或移动性差，毒性小的物质以降低其对生 物的有效性。（Chemical immobilization）
固定剂种类 有机、无机、有机无机复合
污染环境化学修复原理
污染环境化学修复原理
3.2 化学淋洗修复
淋洗过程
淋洗液扩散—污染物溶解—溶出污染物 在土壤内扩散—从土壤表面向液体扩散
赋存状态：水溶清态水（以去离无子机水溶浸剂提（）酸、碱交盐换）态
洗液种类
（MgCl2）
、碳螯酸合盐剂结合表态面（活N性aA剂c-HAc）
、铁
锰氧化物结合态土（壤N质H地2O特H征-H；Cl） 、有机结合态
污染环境化学修复原理
双氧水(H2O2)能直接氧化水中的有机污染物，同 时本身只含H、O两种元素，使用时不会引入杂质。 H2O2具有产品稳定、没有腐蚀性、与水完全混溶、 无二次污染、氧化选择性高等优点。在水环境中， H2O2分解速度很慢，同有机物作用温和，可保证 较长时间的残留氧化作用，也可作脱氯剂(还原剂)， 不会产生卤代烃，是较为理想的水环境氧化剂。
高锰酸钾通过提供氧原子进行氧化反应，因此反 应受pH值的影响较小且具有更高的处理效率。
污染环境化学修复原理
O3的标准还原电位为2.07V，它是一种强氧化剂， 氧化能力在天然元素中仅次于氟，能迅速而广泛地 氧化分解水中的大部分有机物，有效去除色、浊、 嗅味、铁锰、硫化物、酚、农药、石油制品等。水 中的溶解度是氧气的12倍，在土壤修复中可快速 进入土壤水分中；03自身分解产生的氧气可为土壤 中的微生物所利用；03氧化效率高，可减少修复时 间，降低成本。但是，在03投量有限的情况下，不 可能完全去除水中的微量有机物。因此，03氧化与 其他方法的联用技术去除水中有机污染物效果较好。
3 污染环境的化学修复原理 Chemical remediation principle of contaminated environmental
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污染环境的化学修复原理
【概念】 Chemical remediation
Chemical leaching and flushing
本章重点
Chemical immobilization Chemical oxidation remediation Chemical reduction remediation
定义：借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移的化 学/生物化学溶剂，在重力作用下或通过水力压头推 动淋洗液注入到被污染土层中，再提取液体进行分离 和污水处理的技术。主要对象是有机物及重金属。
优点：长效性、易性操 作、高渗透、费用合理， 适用范围广。 适合于多孔、易渗透的 土壤，适合于重金属及 水溶态有机物
ClO2的还原电位为1.50V，其氧化能力仅次于O3。 优点：
氯化脱色能力强，可将水中酚类、氯酚、氰化物、 硫化物、胺类化合物、腐殖酸等成分氧化去除，同时 又不会与水中氨及硝酸根等反应；
在较大的pH值范围(6-10)内消毒杀菌表现出高效性； 不会与水中有机物质反应生成致癌的子氯甲烷(THM)；
在中性或略偏碱性的水中可迅速氧化水中的铁锰离 子而，达生到成去不除溶目的于。水的Fe(OH)3和Mn02沉淀析出，从
污染环境化学修复原理
污染环境化学修复原理
化学固定修复机理
（32））共配沉合淀作机用理机理固化根剂据可表以面通配过合自模身式溶，解重作金用属产离生子阴在 离颗子粒与表污面染的元吸素附产作生用共是沉一淀种作表用面而配达合到反修应复，环反境应的趋作势用随， 自溶然液界pH的值磷或灰羟石基是基一团种的分浓布度广增泛加的而固增化加剂，，因由此于表成面分配复合 杂反性应，主影要响 受其 酸化 碱学 度反影应响类。型例及如矿，物磷自灰身石的的稳 表定 面性 常， 有利 大用 量 溶CP金(d解属O(达H的离)3磷子47-和％灰同C-石样9a可有9(O％去配H)除合、)3-溶作Z键n液用，(达或。从2矿而7％山对-土P9b壤9、％中Z)的。n、PbC(d达．1H0g0％等)重、
定义 主要是向污染环境中加入化学氧化剂，分解破坏 污染环境中污染物的结构，使污染物降解或转化
为低毒、低移动性物质的一种修复技术。
氧化剂种类
满足条件 反应必须足够强烈，使污染物通过降解、蒸发 及沉淀等方式去除，并能消除或降低污染物毒性。 氧化剂及反应产物应对人体无害 修复过程应是实用和经济的
污染环境化学修复原理