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土壤修復新技術范文1
1上海垃圾簡易堆場存在問題剖析
1.1生活垃圾堆場環境污染和生態安全隱患［1-3］
①填埋氣體污染與安全隱患。堆場散發惡臭氣味（主要是氨（NH）3、硫化氫（H2S）、氮氧化物（NO）x和甲硫醇（RSH）），存在甲烷（CH）4爆炸安全隱患，影響周邊居民生活。②滲瀝液污染。缺乏滲瀝液收集處理設施，滲瀝液直接滲入土壤污染地下水。③堆體穩定性差。穩定化過程中不均勻沉降，易產生滑坡危險。④占用大量土地資源。破壞周邊景觀，威脅居民健康及生活生產，使土地資源貶值。
1.2生活垃圾堆場存在原因分析
①垃圾源增多，數量成倍增長。隨著城市擴大和經濟發展，垃圾增量較大，處置能力不足，導致垃圾簡易堆場遲遲無法關閉。②環衛管理重設施建設、輕堆場治理。堆場治理在主管部門制定的規劃、工作計劃、考核目標和資金分配中往往未能體現或體現較少，對垃圾堆場污染環境問題和后續開發利用的重視程度不足。③堆場治理投入不足。財政在急需解決的環衛設施建設、職工待遇等方面仍遇到困難，資金缺口長期較大。④堆場基本信息掌握不全。由于日常管理薄弱，造成對垃圾堆場現狀信息掌握程度和統計深度比較低，對主管部門決策也造成一定影響。
2國內外垃圾堆場生態修復與綜合利用管理
2.1堆場修復利用模式借鑒
2.1.1美國西科維納市［4］：美國環境保護署（EPA）和BKK公司簽訂修復協議———取消土地使用限制，與加州有毒物質控制局（DTSC）簽訂購買協議———保障土地持有者環境安全，其他協議———土地銷售收益分配；投入2020萬美元用于堆場治理系統建設和設施購買等；原土地轉變為31587m2的商業和娛樂休閑用地。明尼蘇達州［5］：明尼蘇達州污染防治處長期負責該州112個允許封場的市政固體廢物填埋場的治理和監測等工作，并實施填埋場封場利用計劃；立法通過填埋場封場治理法案，在填埋場治理協議（具有約束力的協議）中確定土地使用屬性，要求各級地方政府的土地利用計劃與州填埋場封場利用計劃相一致，推廣垃圾填埋處理場再生技術。緬因州［6］：立法機構通過一系列的關閉和整治414座垃圾填埋場法案，所有整治費用的75%由州政府承擔，其余由美國環境保護署承擔，共投入近16億美元參與這場整治建設項目中。
2.1.2北京采取政府主導、企業參與模式：制定政策和專項規劃（見表1），明確工作目標和推進思路，審核治理方案和項目預算；加大財政資金投入，僅用于治理修復技術標準研究的科研投入就達到2000余萬元（2006—2007年340萬元，2009—2011年1850萬元）；依托工程管理新技術，包括信息污染檢測和影像識別、信息化數據庫管理和工程治理等技術，同時推廣應用生態修復新技術［7-9］。
2.2主要城市堆場修復利用現狀
垃圾堆場生態修復及綜合利用是一項復雜的系統工程［10-12］，需要從政策、資金、技術和管理上保障落實，既要消除環境安全隱患，改善城鄉環境，又可以激活并拓展城市閑置垃圾堆場的土地價值，并賦予其新的發展內涵，實現生態與經濟的雙贏。由于受發展水平所限，國內簡易堆場修復工作與國外相比差距較大。隨著我國城市化進程加快，大批原先位于城郊的垃圾堆場逐漸轉變為人口聚集區，具有較大的土地再利用潛質，我國少數大城市已將堆場修復提到議事日程并開展修復工作，制定了一些堆場管理和生態修復管理辦法，如北京制定《2007年非正規垃圾填埋場治理實事項目工作程序》及上海制定《郊區鎮級生活垃圾簡易填埋場管理辦法》等，但國內大多數城市堆場修復工作進展不大，綜合利用的成功案例更少。
3上海生活垃圾堆場運行現狀及污染分析
3.1上海市生活垃圾堆場運行現狀近年來，隨著上海市《固廢規劃》和幾輪“環保3a行動計劃”政策措施的實施，生活垃圾無害化處理能力顯著提高，關閉了一大批垃圾堆場，加強了在運行堆場的日常管理。截至2010年底，共撤銷了1251個村級堆場，關閉了205座鎮級簡易填埋場。據統計，上海市生活垃圾堆場（鎮級以上堆場）有219處，占地約201hm2，其中，目前處于運行狀態的簡易填埋場有14座，分布于金山、松江、青浦、崇明等區，占地面積21.5hm2，處理量約為572t/d；已開發利用的垃圾堆場占地3.9hm2，覆土或已種植綠化的占地175.6hm2。下一步，各區縣將根據本區域生活垃圾處理設施建設進度，逐步關閉簡易填埋場。由于設施“先天不足”，生活垃圾傾倒入這些簡易堆場后，僅進行簡單的推平、壓實操作，無日覆蓋和中間覆蓋，現場條件較為惡劣，基本無滲瀝液和惡臭氣體等污染控制措施。
3.2生活垃圾堆場生態修復和綜合利用現狀近年來，上海市政府利用財政資金和世行貸款，完成了浦東江鎮、青浦趙屯等垃圾堆場生態修復工作，啟動了老港一至三期、閔行華漕、寶山顧村等大中型堆場生態修復工程。同時，隨著城市發展對土地需求的日益迫切，垃圾堆場的后續利用也逐漸納入了議事日程，給垃圾生態修復和綜合利用工作帶來了新的機遇。由于受制于政策、資金、土地性質、技術等多種因素，總體來說，上海垃圾堆場生態修復的覆蓋面不大，綜合利用水平較低，仍有一批堆場存在生態安全隱患，與經濟發展水平和市民的要求還有較大差距。已關閉的垃圾堆場中，通過對上海市5個垃圾堆場填埋氣體測定結果顯示（見圖1），其甲烷濃度總體上隨著關閉時間的增長而降低，其5a內甲烷濃度為10%～30%，存在爆炸的安全隱患；由于上海雨水充沛，堆場產生的滲瀝液水質隨年限差異很大，如表2所示。此外堆場重金屬監測發現，短期內土樣中重金屬基本均高于農田土樣對照值，為安全起見，堆場在封場10多a后仍不適宜復墾農用。以青浦青東農場堆場為例，雖然該場已于2008年4月停止堆放垃圾，并進行了覆土，實施了一期臭氣治理工程。但由于填埋垃圾量較大，距城區較近，垃圾散發的異味對青浦城區還有影響，引發大量居民投訴。2009年6月，區主管部門制訂了進一步治理臭氣的工作方案，提出了“排水—開挖—噴灑A級EM菌—覆土—種草”的技術方案，獲得了較好的效果。尚在運行的垃圾堆場中，以金山區中豐村生活垃圾堆場為例，由于本地垃圾出路不明，缺乏設施建設管理經費，堆場內放養著雞等畜禽，且相鄰處有一個大型蔬菜種植基地。此類堆場環境風險較大，急需加強規范管理，盡快關閉堆場，并采取覆土等初步修復措施。#p#分頁標題#e#
在垃圾堆場修復及利用方面，主要通過垃圾搬遷、加速垃圾穩定化、滲瀝液處理、填埋氣體處理和植被再生多種修復技術，將已關閉堆場建設成為公園、綠地等生態設施。如閔行體育公園是一個典型的成功案例；廣粵路垃圾堆場于1987年關閉后，種植雪松、黑松、白玉蘭、棕桐和水松等萬余株樹；青浦徐涇堆場通過垃圾搬遷、土方回填后建設廠房并投入使用；青浦金澤堆場通過覆土、設置導氣管和四周開溝渠、設置截污壩等方式，有效控制了環境污染。
4上海生活垃圾堆場管理對策
4.1工作目標堅持無害化、減量化、資源化原則，以維護生態環境安全為重點，以改善生活垃圾堆場區域環境、提高堆場廢物和土地綜合利用率為主線，加大郊區生活垃圾全過程管理力度，加快推進已關閉堆場的環境改善和生態修復工程（見表3），因地制宜地實現污染場地分類綜合利用，為提高郊區環境衛生保障水平、促進城鄉一體化發展奠定基礎。
4.2主要措施［13-16］
（1）切實落實管理主體。上海市級層面加強對堆場修復和綜合利用的指導、協調和監督，并給予一定的政策和資金扶持，各區縣政府應屬地化管理，切實承擔垃圾堆場生態修復的責任，區縣規劃土地、農業、環保、綠化市容等主管部門要根據職責切實加強日常監管工作，建立合作協同機制。
（2）強化專項規劃引導。順應上海市城鄉一體化建設和建設重心向郊區轉移的趨勢，結合新城規劃和大型居住區建設，啟動上海市垃圾堆場治理專項規劃編制工作，堅持垃圾堆場全生命周期管理理念，發揮規劃的引導和調控作用。
（3）加大政策及資金扶持。從加強立法支撐、加大財政資金投入、引入行政考評等方面促進堆場生態修復和綜合利用工作。政府可通過城維資金、節能減排專項資金對各區縣堆場修復工作給予扶持和獎勵；各區縣應結合實際情況，逐步將堆場生態修復項目納入城維資金項目、節能減排專項資金項目，有計劃、有重點地推進修復工作和綜合利用。
土壤修復新技術范文2
1納米材料的水生毒性研究進展
1.1納米材料的水環境行為在納米材料廣泛應用的同時，其不可避免地會被釋放到環境中(包括水體、空氣和土壤)，對生態系統產生不利影響。水環境是最易受污染的系統之一，納米材料可通過污廢水，地表徑流或大氣沉降等最終歸于河、湖和溪流中。納米材料進入水環境后，可能會有以下幾種行為：團聚、分散與沉降；隨水流遷移擴散，同時與水體中其他污染物、天然顆粒物之間發生吸附/解吸、協同遷移等。水環境中納米材料的團聚狀態、穩定性和遷移能力等環境行為不僅受納米材料的自身性質的影響，同時還受到水環境因素(如水體pH、離子強度、水體中所含有機質和表面活性劑等)的影響。
1.2納米材料的水生毒理學研究進展納米材料水生毒性研究常用的水生模式動物主要有魚類和浮游動物。魚類是生態環境中的重要生物，科學研究中常作為模式生物來指示水生系統的變化。魚攝取納米材料的途徑有多種。魚除了通過常規的口、腮、皮膚攝取納米材料外，還可以通過眼、嗅球和生殖泌尿孔等表面小孔和腸道內的胞吞作用攝入納米材料。魚類毒性研究中常用的指示終點有：胚胎發育情況(孵化時間、孵化率、畸形、幼魚體長等)、死亡率、抗氧化基因的表達或酶的變化、病理學分析(如鰓絲水腫)和行為學觀察等。污染物在食物鏈中進行傳遞時，常用生物放大系數(biomagnificationfactor，BMF)衡量生物放大效應，當BMF＞1時，認為污染物在食物鏈上具有生物放大效應。Zhu等和Lewinski等建立大型蚤-斑馬魚二級食物鏈，納米TiO2和CdSe/ZnS量子點沿此食物鏈傳遞的BMF值分別為0.009和0.04，說明納米材料并未沿食物鏈發生生物放大效應。污染物沿食物鏈的傳遞過程中是否發生生物放大效應與污染物自身的理化性質密切相關。納米材料可影響魚胚胎的孵化率和孵化時間。研究發現，納米ZnO能推遲斑馬魚卵的孵化，降低孵化率，使幼魚產生心包囊腫等胚胎畸形。納米材料還能使魚產生行為學的變化和病理變化。研究發現，納米TiO2和納米Fe可使魚的游動變遲緩，鰓絲發生水腫等。納米材料的毒性與顆粒尺寸有關。Bar-llan等發現，隨納米銀的顆粒變小，對斑馬魚的半致死率降低，毒性增強。而且發現納米銀可導致多種胚胎畸形。納米材料還可以引起魚的基因改變，酶的變化和抗氧化基因的表達。Choi等發現斑馬魚肝臟中DNA雙鏈破裂以及標記物γ-H2AX及p-53得以表達，表明納米Ag能誘導DNA的損傷；同時，與p-53相關的促凋亡基因Noxa、Bax、p-21受到納米Ag的正調節，證明納米Ag能引起氧化脅迫和細胞凋亡。多個研究發現，當魚受到納米材料(如TiO2、C60、納米Fe)的氧化損傷時，過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)及超氧化物歧化酶(SOD)的活力會降低，作為氧化副產物的丙二醛(MDA)的濃度反而會升高。
1.3納米材料在水生食物鏈上傳遞的研究納米材料生物安全性的研究已有大量報道，但大部分集中于對環境中單一生物的毒性效應，而關于食物鏈傳遞這一暴露途徑的研究甚少。Bouldin等利用熒光技術首次報道了量子點可以沿食物鏈從月牙藻傳遞到網紋水蚤體內。Zhu等將蓄積納米TiO2的大型蚤喂食斑馬魚，發現斑馬魚體內納米TiO2的含量高于單獨暴露于納米TiO2水溶液的斑馬魚，說明食物鏈富集很可能成為高營養級生物攝取和富集納米材料的重要途徑。Tommy等研究了納米聚苯乙烯沿三級水生食物鏈(綠藻-大型蚤-斑馬魚)傳遞后對斑馬魚的毒性作用，發現納米聚苯乙烯從綠藻經大型蚤再傳遞到魚體后對魚的行為和脂類代謝產生很大影響。Pakrashi等[23]研究了納米鋁沿初級生產者小球藻-初級消費者網紋蚤的營養級傳遞，發現經過納米鋁暴露的小球藻產生了防御機制后，破壞了從浮游植物到浮游動物的能量流傳遞的敏感鏈接，這可能會導致生態系統中高營養級生物的營養不良。納米材料經食物鏈傳遞后可在高營養級生物體內積累，并可穿透組織屏障在高營養級生物肝臟、腎臟、脾臟、肌肉、胃、腸道中蓄積。另外，納米材料通過水生食物鏈的傳遞或富集作用，有可能導致食物鏈高端的水生生物產生毒性效應。這對納米材料的生物安全性提出了新的挑戰。但是，納米材料的廣泛應用好比一把雙刃劍，既是挑戰同時也是機遇。Daniel等發現經過納米銀喂食處理的搖蚊屬幼蟲經過簡單的食物鏈，使得銀納米粒子可以通過飲食攝入被轉移到其他魚類和人類體內，這將為納米藥物療法提供了一個好的路線。納米材料在水環境中的濃度較低，C60在污水處理廠出水中的濃度僅為4ng/L，納米二氧化鈦在地表水中的濃度為21ng/L。經食物鏈的逐級傳遞或富集作用，納米材料可能在高營養級生物體內長期蓄積產生顯著的毒性效應。目前，利用食物鏈研究納米材料在水生生態系統中傳遞的資料還非常有限，有關納米材料生物富集的理論還很不完善，環境介質中其他的影響因素是否以及如何影響納米材料的食物鏈傳遞更是空白，而這一問題對于揭示真實環境條件下納米材料的生物有效性有著重要的意義。因此，建立包括初級生產者和不同營養級層次消費者在內的食物鏈層面上的綜合水生生物效應，系統地研究納米材料沿食物鏈傳遞及產生的生物效應是非常必要的。
2表面活性劑的水生毒性研究進展
2.1表面活性劑在納米材料領域中的應用由于納米材料自身的粒徑較小，范德華力和比表面能大，在布朗運動作用下容易聚集而沉降。但是一些表面活性劑能吸附在納米材料上，產生靜電斥力或體積斥力從而使納米材料穩定懸浮。不同的表面活性劑對同一納米材料的分散效果不同。馮莉等研究發現納米Sb2O3被陽離子表面活性劑-十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)處理后，其在云母層間生長均勻生長，形成的納米Sb2O3分散性較好，粒度分布窄。而陰離子表面活性劑-十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)對納米Sb2O3分散效果不好，用量不同，分散效果也有區別。隨著對表面活性劑研究的深入，表面活性劑在納米材料合成中的應用越來越廣泛。但是，表面活性劑或其他因素對納米材料合成的影響機理尚須做進一步的深入研究。
2.2表面活性劑對水生生物的毒性表面活性劑對不同水生生物的毒性程度不同[29]。鄭琰晶等[30]研究發現，按化學物質的毒性評價標準，十二烷基硫酸鈉(SDS)對鹵蟲和蒙古裸腹蚤的毒性效應分別屬于低毒性和中毒性等級。不同表面活性劑對同一水生生物的毒性程度也不同。張晶等[31]研究發現，SDBS對刺參幼參的毒性明顯大于十二烷基磺酸鈉(SDS)。陳清香等發現，對安氏偽鏢水蚤而言，SDBS比SDS的毒性更強。不同離子型表面活性劑的水生生物毒性也不同。申瓊等[33]研究發現，表面活性劑對斜生柵藻的毒性從小到大為非離子(TX-100)、陰離子(LAS)、陽離子(CTAB)。孫翰昌等[34]研究發現，SDS對草魚的48h和96hLC50分別為11.8mg/L和5.2mg/L，且對草魚的血清、腎臟、魚腮等組織有明顯的毒性效應。表面活性劑的水生生物毒性與其化學結構有關，可歸納為以下三點：(1)疏水性越小，其水生生物毒性越低；(2)乙氧基化物中乙氧基越少，其水生生物毒性越高；(3)與非離子表面活性劑相比，結構相似的陰離子表面活性劑，因為疏水性下降而毒性較低。
3復合體系毒性研究
在實際的水環境中，污染通常較為復雜，污染物多具有伴生性和綜合性。納米材料吸附水體中的其他污染物后可改變污染物的生物富集量。張學治等研究發現，納米TiO2存在的條件下，鯉魚對鎘離子的蓄積量提高了146%。另一方面，納米TiO2和腐殖酸復合體系卻降低了斑馬魚對鎘離子的富集。一些納米材料吸附污染物后，減小了污染物的自由溶解態濃度，可能增強或減弱污染物的毒性效應。例如，CdTe量子點存在的情況下，斑馬魚幼魚對銅離子的富集量明顯增加，斑馬魚胚胎孵化率降低，幼魚成活率和畸形率增加[39]；2mg/L的納米TiO2對鮑魚胚胎無毒性作用，但是與三丁基錫共存時，其毒性是三丁基錫單獨作用時的20倍；納米TiO2對鎘離子的吸附作用減小了周圍環境中鎘離子的濃度，從而降低了金屬鎘對藻類的毒性。一些納米材料吸附污染物后，減小了污染物的自由溶解態濃度，可能增強或減弱污染物的毒性效應。例如，CdTe量子點存在的情況下，斑馬魚幼魚對銅離子的富集量明顯增加，斑馬魚胚胎孵化率降低，幼魚成活率和畸形率增加；2mg/L的納米TiO2對鮑魚胚胎無毒性作用，但是與三丁基錫共存時，其毒性是三丁基錫單獨作用時的20倍；納米TiO2對鎘離子的吸附作用減小了周圍環境中鎘離子的濃度，從而降低了金屬鎘對藻類的毒性。工業上常用分散劑(如表面活性劑，高分子化合物等)來制備穩定的納米材料懸浮液。市場分析表明，37%以上的納米材料是以懸浮液形式應用于納米產品中。因此，納米材料不僅會以干態的粉體形式排入水環境，也會以表面活性劑等分散劑輔助的懸浮液形式進入水環境。故研究納米材料與表面活性劑的復合毒性具有實際意義。
4小結與展望
