砂 – 粉煤灰 – 菱铁矿 – 黄土等
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1、生物质
• 富含丹宁酸物质 • 丹宁酸中多羟基酚
是吸附重金属的活 性组分 • 二者可发生离子交 换作用发生,并形成 螯合物 • 可溶性酚引起的水 变色问题，可用预 处理如甲醛、酸、 碱预处理，排除有 色化
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1、生物质
• 木质素
– 木质素的成本比活性炭约低20倍 – 对Pb,Zn的吸附能力分别为186.95mg/g – 硫酸木质素对Hg的吸附能力为150mg/g
• 甲壳质和海味处理工艺废弃物
– 几丁质存在于螃蟹的外骨骼、其他甲壳动物和一些 真菌细胞壁中,在自然界中的丰度仅次于植物纤维素
– 甲壳质不但廉价,数量丰富,它对重金属的吸附能力 也很强，相当于几丁质的56倍
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1、生物质
• 死生物
– Matis和Zouboulis(1994)研究了死生物对金属离子的 吸附能力
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2、地质材料
• 粘土
– 具有比表面积大、孔隙率高、极性强等特征,对水中 各种类型的污染物质有良好的吸附
– 蒙脱石具有最小的结晶度,最大的表面积和最强的阳 离子交换能力,从而应具有最强的吸附能力
– 对重金属的吸附能力归因于细粒的硅酸盐矿物的净负 电荷结构性能
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2、地质材料
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2、地质材料
• 粉煤灰
– 这些作用在无人为干扰的可行条件下，能够降低土壤和地下 水中的污染物的数量、毒性、迁移性、体积或浓度
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监测条件下的自然衰减法
• 优点 – 污染物最终能被转化成无毒的副产物 – 无须人为介入 – 不会涉及到废物的重新产生或迁移 – 费用低 – 克服机械化修复设施所带来的局限
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监测条件下的自然衰减法
– 抽出处理法（PAT）
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1、监控条件下的自然衰减法（MNA）
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监测条件下的自然衰减法 （MNA, Monitored Natural Attenuation）
• 美国EPA的定义
– 依赖自然衰减作用，在同其他更有效的方法所用时间相比属 合理的时间限定内，使特定地点达到修复目的
– 包括污染物的生物降解、扩散、稀释、吸附、挥发、及化学 或生物固定、转化或破坏等
偏碱性，且具有大孔隙、 松软和较大湿陷性 –重金属（Cu、Cd、Pb、Zn、 Cr、As）及非离子型有机 污染物（甲苯）
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马兰黄土
离石黄土
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主要修复方法
• 异位修复方法
– 焚烧、置换、部分热解吸技术等
• 原位（就地）修复方法
– 监控条件下的自然衰减法（MNA） – 渗透性反应墙（PRB）
• 异位+原位修复方法
第九章 地下水污染治理
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地下水污染修复技术与方法
1……总论 2……监控条件下的自然衰减法(MNA) 3……抽出处理法(PAT) 4……渗透性反应墙法(PRB) 5……生物修复法
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总论
• 地下水环境修复技术是近年来环境工程和水文地 质学科发展最为迅猛的领域之一
• 1980年，美国国会首次把地下水净化列为国家最 优先问题之一，通过了综合环境响应，赔偿和责 任法案（简称CERCLA），即一般所谓超级基金 （Superfund）法案，用于支付净化废弃的有害废 物场地
• 化学过程
– 水解与脱氢卤化作用:重要的自然衰减机理
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水解反应
• 取代反应 • 在反应中，化合物与水发生反应，卤代基被羟基
（OH-）取代 • RX + HOH ＝ ROH + HX
• 有机化合物的水解反应常常生成醇类及烯烃 • 化合物上的卤代基越多，水解反应发生的几率就
– 死细胞聚集重金属的能力与活细胞相当甚至更强
• 谷壳
– 作为水稻商业性收割的副产品,稻壳具有与绿藻相似 的结构
– 与藻类对Cr和Pb的吸附能力相近,但它对Cd的吸附能 力几乎是藻类的两倍
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2、地质材料
• 沸石
– 最早用于重金属污染治理的地质材料 – 斜发沸石是40多种天然沸石中储量最丰富的一种 – 沸石的吸附特性源于它们的离子交换能力
• 添加各种反应物，许多原位修复技术都需要
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治理不同污染介质的技术类型5添加氧化/还原剂后潜在的地球化学变化
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地下水污染修复中的新材料
• 生物质
– 树皮/富含丹宁酸的 物质
– 木质素 – 几丁质/甲壳质 – 死的生物体 – 苔鲜 – 海草/海藻/褐藻酸 – 废弃的茶叶等
• 岩土材料
– 沸石 – 粘土 –泥 – 有铁氧化物包壳的
– 火电厂的废物，含有碳和硅氧化物、铝氧化物、铁氧 化物及钙、镁、钠、钾、硫的氧化物
– 潜在优势：金属被吸附后，它容易固化
• 因为粉煤灰所含火山灰颗粒，在有水的情况下能与石灰反应 形成水泥质的硅酸钙水化物
– 值得注意：可能含有重金属及痕量放射性元素
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2、地质材料
• 黄土
–分布广，成本低 –富含碳酸盐和粘土矿物，
• 1984年，美国国会通过了修订资源保护与恢复法 案（简称RCRA），拓展了地下水净化计划
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地下水环境修复技术
• 不同的修复技术对于不同的介质和污染物适用性 是不同的
– 分离、活化和提取技术 – 生物和化学反应技术
• 必须建立监测系统，值得重视的共同点，以确认 修复工程（或内在生物修复系统）的长效运行
• 局限性
– 时间很长 – 进行长期监测并负担相关费用，实施机构负责 – 受当地的水文地质条件的自然变化及人为因素的影响 – 有利的水文和地球化学条件可能随着时间而发生变化，
从而导致曾经稳定化了的污染物重新发生运移，对修 复成果产生负面的影响 – 含水层的各向异性可能使场地特征复杂化 – 生物降解的中间产物可能会比原来的化合物更毒
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主要的自然衰减作用
• 非降解性作用
– 仅引起污染物的浓度降低，而系统中的污染物总量并未 改变的那些作用过程，包括水动力学弥散（机械弥散和 扩散）、吸附、稀释和挥发等
• 降解性作用
– 包括生物降解和非生物降解作用 – 生物降解对污染物的降解起主导作用，取决于污染物的
类型及电子供体或碳源的可用性
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自然衰减作用的非生物过程
• 物理过程
– 对流：驱动地表下污染物运动的主要机制 – 弥散：引起纵向、横向和垂向迁移；降低溶质的浓度 – 扩散：从较高浓度区域向较低浓度区域扩散 – 挥发：将污染物从地下水中去除，并转移到土壤气相中 – 吸附：固着在含水层介质上，将溶质从地下水中去除 – 稀释：可能增加电子受体的浓度，特别是溶解氧的浓度