九乡新闻网西瓜冷冻:【第三届原创参赛】土壤污染调查与修复（已更新）_土壤固体废弃物监测
来源：百度文库 编辑：九乡新闻网 时间：2024/04/27 21:56:48
土壤污染调查和修复技术
当发生突发性污染事故时，污染的地表水可以通过筑坝、抽水或者原位处理的方式在短时间内完成处理工作，但是同时收到污染（或由污水扩散、渗透造成的二次污染）的土壤的处置难度较大。一方面，渗入土壤的污染物，特别是有机污染物可以通过挥发或者直接接触的方式对人体或其他生物健康造成影响；另一方面，由于自然扩散作用，污染物又可以由土壤扩散至附近水体或者地下水，造成水体的再次污染，而且一般这种污染持续时间较长，具有长期危害性。所以在发生突发性污染事故时不仅要考虑附近水体（地表水和地下水）的安全修复，也要考虑污染土壤的评估、修复。
1 土壤污染调查
1.1 初步调查
初步调查应该收集污染区域的各类信息，如可能污染物、地形、下层土壤剖面结构、地块用途、附近水体及人群分布、地下水流向等等。
1.2 土壤采样和分析技术
土壤采样一般采集表层样和柱状样2种。初期，表层样中的污染程度一般较高，可作为污染程度的判断依据。柱状样则是用来判断土层结构以及污染物垂直扩散情况的（一般随土壤气同时采集）。
1.2.1 土壤采样技术
表层土壤样品的采集一般采用锹、铲及竹片等简单工具。土壤采样的基本要求为保证土壤在操作过程不被污染，受到的扰动小。按要求需采混合样时，将等量各点采集的土壤样品充分混拌后四分法弃取得到土壤混合样品。
柱状样的采集一般使用专用空心管钻采集，由于采集时噪音较大，采样时采样人员一般需要使用耳套进行保护。采样管的长短根据土层结构和调查需要而选择，可以采用分段采集的方法(如先采集0~2m土层，然后2~4m……)。
☆铲子（用于那种较松的土，且只用于表层土样采集）
☆手动柱状样采集工具（电动的那种就是在电锤下面加个套管）
☆用电动工具采集完的部分土样（图为套管）
1.2.2 土壤样品分析技术
土壤的常规理化特征土壤 pH、粒径分布、密度、孔隙度、有机质含量、渗透系数等的
分析测试与中国的GB 50021类似。污染土壤的危险废物特征分析，一般采用浸出液分析的方法。既称取200g土壤加1800ml水，旋转震荡过夜后备用。在土壤样品制备时，需将大的颗粒（如小石头）粉碎后合并称量。也可以用微波消解的方法进行预处理。
在完成样品预处理之后，根据待测组分的差异，选择原子吸收仪（重金属）或者GC-MS（VOC、SVOC）进行测定。
☆图为大颗粒（或碎石）粉碎机
1.3 土壤气采样和分析技术
由于土壤样分析的预处理过程较长，且不利于长期监测，可引入土壤气（soil gas）分析技术。土壤气是用来采集土壤间隙气体中所含之污染物质，并且是以不饱和层为主，是评价土壤污染程度快捷且有效的手段之一。
1.3.1 土壤气采样方法
将套管打至预定深度，记录土层深度。并加盖等待90min，使监测井内气体浓度达到平衡。把连接流量泵的细钢管另一端与活性炭吸附管通过乳胶套相连。打开流量泵，并检查气密性。将细钢管小心插入监测井，使吸附管距离井底5cm左右。以0.4L/min的速度采气2min左右。小心取出细钢管，将吸附管两头封口后放入密封罐，并置于0℃保温箱中。
☆土壤气采样示意图
☆图为正在用电锤+套管打井的示意图（注意2点，一个是必须垂直，第二是必须带耳套）
☆此图为打完孔后加盖进行平衡时所摄
1.3.2 土壤气测定方法
将采完样的活性炭吸附管截断，将活性炭倒入25ml正己烷中放置2小时（中间不定时摇晃试管，使有机污染物充分浸出）。取2ml上清液于进样管中，封口，用GC-MS测定。若不立即测定，可于0℃下保存8~10周。
2 土壤污染修复技术
在完成土壤污染调查之后，可以根据污染物种类和污染程度采用不同的修复技术对土壤污染进行处理。土壤污染的修复技术根据其修复地点的不同可以分为易位修复技术和原位修复技术两大类。
2.1 土壤污染易位修复技术
所谓的土壤污染易位修复技术，就是通过挖掘等方式，将受污染土壤从污染区域中挖出，用特有的方式对其进行固废无害化处理。常用的处理技术有焚烧、封存等。这类修复技术由于修复成本较高，一般用于重金属污染区域或者污染面积小、污染浓度高的区域。但因为受污染土壤彻底移除，污染物业随之转移，是最快捷有效的处理方法。
☆图为正在转移的污染土壤
2.2 土壤污染原位修复技术
土壤原位修复技术，就是采用不移除污染土壤的方式，在污染区域使用一定技术手段对土壤中的污染物进行降解或移除。这种修复技术具有处理成本低、不破坏周边建筑等优点，一般用于有机物污染，且污染面积较大者。常用的修复技术主要有生物修复、抽气修复两种。
2.2.1 生物修复
常用的土壤生物修复技术主要有微生物土壤修复技术和职务土壤修复技术2种。其中微生物土壤修复技术是利用环境微生物对土壤中的有机污染物进行降解。一般情况下，土壤中或多或少总会含有能够降解有机污染物的微生物（细菌），人工干预只需调节含氧量、pH等参数，使该微生物大量繁殖即可；但有时也会出现污染区域中用于降解有机污染物的微生物极少或者活性低的情况，此时可以人工引入驯化完的相应工程菌。
这种修复技术一般被用在污染浓度较低的区域（高污染时，微生物的存活率低，修复结果的不可预知性增加）。有时也被特异地用作SVOC的处理。
植物修复技术是指利用修复植物提取、并转移污染物的技术。用作修复植物的基本要求是生长速度较快，能以土壤中污染物为养分。（和那些用来净化富营养水体的生物浮岛原理相似）。该方法不破坏待修复土地，但其修复周期较长，且收获的修复植物需要二次处理。
2.2.2 抽气修复技术
抽气修复技术是在污染浓度较高区域钻修复井，利用气泵将井中空气抽出，形成局部低污染状态。在扩散作用和局部负压的作用下，附近的污染物以气态形势向修复井迁移，并由气泵带出。为使带出的污染物不至于对环境空气造成二次污染，一般会在气泵后串联两个活性炭桶，以吸附抽出的污染物。这是一项较新的修复技术，由于设备的可重复利用性，可降低修复成本。
☆土壤气提装置（左往右为气泵，空桶，活性炭桶）
3 展望
3.1 土壤气检测的应用前景
作为污染地块的长期监测手段，土壤气采样可以很好地满足需要（只需一次打井，后期平衡气体后直接监测就行），且基本不对地面产生大的破坏。设备价格也相对较低，有一定应用价值。
3.2 生物监测在土壤修复中的应用前景
文中未提到土壤的微生物监测，但与其他生态系统一样，土壤也孕育了大量不同种类的微生物。可以通过背景调查与污染区域相结合，建立一整套关于土壤微生物指示种的资料库，进而对之后的土壤污染评估有指示作用。也可以用香农多样性指数对土壤中的微生物进行统计分析（具体参见http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20101116/2931754/）。这可以作为下一年度的研究计划之一申请几个课题。
3.3 抽气修复技术的应用前景
抽气修复对地面的破坏较小，且成本低，但其修复时间一般较长。排除官员的短视行为，这项技术也有一定应用前景。可以结合加热，灌蒸汽等技术提升土壤温度，加快污染物扩散速度，从而减少修复时间。
3.4 生物修复技术的应用前景
生物修复技术目前被认为是我国现阶段最切实可行的修复技术，特别是微生物治理修复技术。不过目前治理微生物的转接技术与特效降解微生物的培育技术还未完全成熟。要实现快速有效修复，还需要进行深入研究。
当发生突发性污染事故时，污染的地表水可以通过筑坝、抽水或者原位处理的方式在短时间内完成处理工作，但是同时收到污染（或由污水扩散、渗透造成的二次污染）的土壤的处置难度较大。一方面，渗入土壤的污染物，特别是有机污染物可以通过挥发或者直接接触的方式对人体或其他生物健康造成影响；另一方面，由于自然扩散作用，污染物又可以由土壤扩散至附近水体或者地下水，造成水体的再次污染，而且一般这种污染持续时间较长，具有长期危害性。所以在发生突发性污染事故时不仅要考虑附近水体（地表水和地下水）的安全修复，也要考虑污染土壤的评估、修复。
1 土壤污染调查
1.1 初步调查
初步调查应该收集污染区域的各类信息，如可能污染物、地形、下层土壤剖面结构、地块用途、附近水体及人群分布、地下水流向等等。
1.2 土壤采样和分析技术
土壤采样一般采集表层样和柱状样2种。初期，表层样中的污染程度一般较高，可作为污染程度的判断依据。柱状样则是用来判断土层结构以及污染物垂直扩散情况的（一般随土壤气同时采集）。
1.2.1 土壤采样技术
表层土壤样品的采集一般采用锹、铲及竹片等简单工具。土壤采样的基本要求为保证土壤在操作过程不被污染，受到的扰动小。按要求需采混合样时，将等量各点采集的土壤样品充分混拌后四分法弃取得到土壤混合样品。
柱状样的采集一般使用专用空心管钻采集，由于采集时噪音较大，采样时采样人员一般需要使用耳套进行保护。采样管的长短根据土层结构和调查需要而选择，可以采用分段采集的方法(如先采集0~2m土层，然后2~4m……)。
☆铲子（用于那种较松的土，且只用于表层土样采集）
☆手动柱状样采集工具（电动的那种就是在电锤下面加个套管）
☆用电动工具采集完的部分土样（图为套管）
1.2.2 土壤样品分析技术
土壤的常规理化特征土壤 pH、粒径分布、密度、孔隙度、有机质含量、渗透系数等的
分析测试与中国的GB 50021类似。污染土壤的危险废物特征分析，一般采用浸出液分析的方法。既称取200g土壤加1800ml水，旋转震荡过夜后备用。在土壤样品制备时，需将大的颗粒（如小石头）粉碎后合并称量。也可以用微波消解的方法进行预处理。
在完成样品预处理之后，根据待测组分的差异，选择原子吸收仪（重金属）或者GC-MS（VOC、SVOC）进行测定。
☆图为大颗粒（或碎石）粉碎机
1.3 土壤气采样和分析技术
由于土壤样分析的预处理过程较长，且不利于长期监测，可引入土壤气（soil gas）分析技术。土壤气是用来采集土壤间隙气体中所含之污染物质，并且是以不饱和层为主，是评价土壤污染程度快捷且有效的手段之一。
1.3.1 土壤气采样方法
将套管打至预定深度，记录土层深度。并加盖等待90min，使监测井内气体浓度达到平衡。把连接流量泵的细钢管另一端与活性炭吸附管通过乳胶套相连。打开流量泵，并检查气密性。将细钢管小心插入监测井，使吸附管距离井底5cm左右。以0.4L/min的速度采气2min左右。小心取出细钢管，将吸附管两头封口后放入密封罐，并置于0℃保温箱中。
☆土壤气采样示意图
☆图为正在用电锤+套管打井的示意图（注意2点，一个是必须垂直，第二是必须带耳套）
☆此图为打完孔后加盖进行平衡时所摄
1.3.2 土壤气测定方法
将采完样的活性炭吸附管截断，将活性炭倒入25ml正己烷中放置2小时（中间不定时摇晃试管，使有机污染物充分浸出）。取2ml上清液于进样管中，封口，用GC-MS测定。若不立即测定，可于0℃下保存8~10周。
2 土壤污染修复技术
在完成土壤污染调查之后，可以根据污染物种类和污染程度采用不同的修复技术对土壤污染进行处理。土壤污染的修复技术根据其修复地点的不同可以分为易位修复技术和原位修复技术两大类。
2.1 土壤污染易位修复技术
所谓的土壤污染易位修复技术，就是通过挖掘等方式，将受污染土壤从污染区域中挖出，用特有的方式对其进行固废无害化处理。常用的处理技术有焚烧、封存等。这类修复技术由于修复成本较高，一般用于重金属污染区域或者污染面积小、污染浓度高的区域。但因为受污染土壤彻底移除，污染物业随之转移，是最快捷有效的处理方法。
☆图为正在转移的污染土壤
2.2 土壤污染原位修复技术
土壤原位修复技术，就是采用不移除污染土壤的方式，在污染区域使用一定技术手段对土壤中的污染物进行降解或移除。这种修复技术具有处理成本低、不破坏周边建筑等优点，一般用于有机物污染，且污染面积较大者。常用的修复技术主要有生物修复、抽气修复两种。
2.2.1 生物修复
常用的土壤生物修复技术主要有微生物土壤修复技术和职务土壤修复技术2种。其中微生物土壤修复技术是利用环境微生物对土壤中的有机污染物进行降解。一般情况下，土壤中或多或少总会含有能够降解有机污染物的微生物（细菌），人工干预只需调节含氧量、pH等参数，使该微生物大量繁殖即可；但有时也会出现污染区域中用于降解有机污染物的微生物极少或者活性低的情况，此时可以人工引入驯化完的相应工程菌。
这种修复技术一般被用在污染浓度较低的区域（高污染时，微生物的存活率低，修复结果的不可预知性增加）。有时也被特异地用作SVOC的处理。
植物修复技术是指利用修复植物提取、并转移污染物的技术。用作修复植物的基本要求是生长速度较快，能以土壤中污染物为养分。（和那些用来净化富营养水体的生物浮岛原理相似）。该方法不破坏待修复土地，但其修复周期较长，且收获的修复植物需要二次处理。
2.2.2 抽气修复技术
抽气修复技术是在污染浓度较高区域钻修复井，利用气泵将井中空气抽出，形成局部低污染状态。在扩散作用和局部负压的作用下，附近的污染物以气态形势向修复井迁移，并由气泵带出。为使带出的污染物不至于对环境空气造成二次污染，一般会在气泵后串联两个活性炭桶，以吸附抽出的污染物。这是一项较新的修复技术，由于设备的可重复利用性，可降低修复成本。
☆土壤气提装置（左往右为气泵，空桶，活性炭桶）
3 展望
3.1 土壤气检测的应用前景
作为污染地块的长期监测手段，土壤气采样可以很好地满足需要（只需一次打井，后期平衡气体后直接监测就行），且基本不对地面产生大的破坏。设备价格也相对较低，有一定应用价值。
3.2 生物监测在土壤修复中的应用前景
文中未提到土壤的微生物监测，但与其他生态系统一样，土壤也孕育了大量不同种类的微生物。可以通过背景调查与污染区域相结合，建立一整套关于土壤微生物指示种的资料库，进而对之后的土壤污染评估有指示作用。也可以用香农多样性指数对土壤中的微生物进行统计分析（具体参见http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20101116/2931754/）。这可以作为下一年度的研究计划之一申请几个课题。
3.3 抽气修复技术的应用前景
抽气修复对地面的破坏较小，且成本低，但其修复时间一般较长。排除官员的短视行为，这项技术也有一定应用前景。可以结合加热，灌蒸汽等技术提升土壤温度，加快污染物扩散速度，从而减少修复时间。
3.4 生物修复技术的应用前景
生物修复技术目前被认为是我国现阶段最切实可行的修复技术，特别是微生物治理修复技术。不过目前治理微生物的转接技术与特效降解微生物的培育技术还未完全成熟。要实现快速有效修复，还需要进行深入研究。
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