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土壤重金屬污染修復工程技術與管理 版權信息
- ISBN：9787030725387
- 條形碼：9787030725387 ; 978-7-03-072538-7
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
土壤重金屬污染修復工程技術與管理 本書特色
本書適合土壤污染治理領域項目實施和管理的政府行政人員、高校、研究所等教學和科研人員、環保相關企業的施工和管理人員參考閱讀
土壤重金屬污染修復工程技術與管理 內容簡介
本書論述了土壤重金屬污染修復新技術及發展趨勢，結合工程案例剖析了土壤重金屬污染修復治理工程實施的理論基礎、技術和材料產品研發與應用、工程實施重點和難點；闡述了修復工程對土壤質量、土壤重金屬鈍化持久性、土壤生物的影響，并評價了修復工程潛在的環境風險及工程效益；梳理總結了土壤重金屬污染修復工程實施流程、項目過程管理政策和方法。 本書可供污染修復領域的科研人員、工程技術人員、項目管理人員參考，也可作為環境科學、環境工程、土壤學、生態學等專業本科生和研究生的參考用書。
土壤重金屬污染修復工程技術與管理 目錄
目錄
前言
**篇 土壤重金屬污染修復工程技術研發與示范案例
**章 土壤重金屬污染修復技術概述 3
**節 土壤重金屬污染成因及危害 3
第二節 土壤重金屬污染物理修復技術 7
第三節 土壤重金屬污染化學修復技術 9
第四節 土壤重金屬污染生物修復技術 12
參考文獻 16
第二章 土壤重金屬污染修復技術研發 21
**節 鈍化材料對重金屬的吸附能力 21
第二節 鈍化材料劑量優化 30
第三節 鈍化材料粒徑優化 39
第四節 鈍化材料加工工藝 46
參考文獻 61
第三章 土壤重金屬污染修復工程示范案例 64
**節 工程技術思路 64
第二節 工程施工設計及實施 67
第三節 工程實施重難點 79
第四節 工程面臨的問題 81
參考文獻 83
第二篇 土壤重金屬污染修復工程生態效應評價
第四章 修復材料對土壤重金屬活性的鈍化效應 87
**節 鈍化材料對黑麥草生物量及重金屬富集的影響 87
第二節 鈍化材料對土壤pH和CaCl2提取態重金屬的影響 90
第三節 鈍化材料對土壤溶液中銅和鎘含量的影響 93
第四節 鈍化材料對土壤銅和鎘化學形態分布及總量的影響 94
第五節 鈍化材料對土壤中銅和鎘活性因子與生物可給性變化的影響 98
第六節 鈍化材料對土壤重金屬活性的影響機理 101
參考文獻 109
第五章 修復工程對土壤質量的影響——以土壤有機碳為例 113
**節 土壤有機碳組分變化 113
第二節 土壤有機碳結構變化 121
第三節 土壤有機碳礦化特征 129
第四節 土壤團聚體及其有機碳結構變化 132
參考文獻 145
第六章 修復工程對土壤生物的影響——以微生物群落和功能為例 150
**節 鈍化材料聯合植物鈍化修復對土壤細菌群落的影響 150
第二節 鈍化材料聯合植物鈍化修復對土壤真菌群落的影響 171
第三節 鈍化材料聯合植物修復對土壤微生物功能的影響 188
參考文獻 195
第七章 修復工程環境風險評估 202
**節 酸雨淋溶對磷基材料處理淋出液性質的影響 202
第二節 淋溶前后土壤重金屬和磷形態變化 206
第三節 磷灰石田間鈍化修復土壤重金屬和磷垂直遷移特征 212
第四節 修復后冶煉廠附近居民對銅的暴露風險研究 222
參考文獻 231
第八章 修復工程效益評價 238
**節 重金屬污染土壤修復再利用效益評價方法 238
第二節 重金屬污染土壤修復再利用效益評價——以示范工程為例 248
第三節 修復工程環境、經濟與社會的綜合效益評價 256
參考文獻 260
第三篇 土壤污染修復工程項目管理
第九章 農用地土壤污染修復工程項目實施流程 265
**節 農用地土壤污染狀況調查及風險評估 266
第二節 農用地土壤污染修復工程項目實施方案編制 274
第三節 農用地土壤污染修復工程初步設計及經費概算 276
第四節 農用地土壤污染修復工程項目招投標 281
第五節 農用地土壤污染修復工程項目施工組織方案編制 286
第六節 農用地土壤污染修復工程項目監理 290
第七節 農用地土壤污染修復工程效果評估與驗收 292
參考文獻 298
第十章 建設用地土壤污染修復工程項目實施流程 299
**節 建設用地土壤污染狀況調查 300
第二節 建設用地土壤污染狀況風險評估 304
第三節 建設用地土壤污染修復工程項目修復方案編制 307
第四節 建設用地土壤污染修復工程效果評估與驗收 311
參考文獻 317
第十一章 土壤污染修復工程項目管理對策 318
**節 土壤污染修復工程項目管理概要 318
第二節 土壤污染修復工程項目實施中關聯方分析 321
第三節 土壤污染修復工程項目施工過程管理 324
第四節 土壤污染修復工程項目公眾參與的方式方法 327
第五節 我國土壤污染修復工程產業化分析 330
參考文獻 335
前言
**篇 土壤重金屬污染修復工程技術研發與示范案例
**章 土壤重金屬污染修復技術概述 3
**節 土壤重金屬污染成因及危害 3
第二節 土壤重金屬污染物理修復技術 7
第三節 土壤重金屬污染化學修復技術 9
第四節 土壤重金屬污染生物修復技術 12
參考文獻 16
第二章 土壤重金屬污染修復技術研發 21
**節 鈍化材料對重金屬的吸附能力 21
第二節 鈍化材料劑量優化 30
第三節 鈍化材料粒徑優化 39
第四節 鈍化材料加工工藝 46
參考文獻 61
第三章 土壤重金屬污染修復工程示范案例 64
**節 工程技術思路 64
第二節 工程施工設計及實施 67
第三節 工程實施重難點 79
第四節 工程面臨的問題 81
參考文獻 83
第二篇 土壤重金屬污染修復工程生態效應評價
第四章 修復材料對土壤重金屬活性的鈍化效應 87
**節 鈍化材料對黑麥草生物量及重金屬富集的影響 87
第二節 鈍化材料對土壤pH和CaCl2提取態重金屬的影響 90
第三節 鈍化材料對土壤溶液中銅和鎘含量的影響 93
第四節 鈍化材料對土壤銅和鎘化學形態分布及總量的影響 94
第五節 鈍化材料對土壤中銅和鎘活性因子與生物可給性變化的影響 98
第六節 鈍化材料對土壤重金屬活性的影響機理 101
參考文獻 109
第五章 修復工程對土壤質量的影響——以土壤有機碳為例 113
**節 土壤有機碳組分變化 113
第二節 土壤有機碳結構變化 121
第三節 土壤有機碳礦化特征 129
第四節 土壤團聚體及其有機碳結構變化 132
參考文獻 145
第六章 修復工程對土壤生物的影響——以微生物群落和功能為例 150
**節 鈍化材料聯合植物鈍化修復對土壤細菌群落的影響 150
第二節 鈍化材料聯合植物鈍化修復對土壤真菌群落的影響 171
第三節 鈍化材料聯合植物修復對土壤微生物功能的影響 188
參考文獻 195
第七章 修復工程環境風險評估 202
**節 酸雨淋溶對磷基材料處理淋出液性質的影響 202
第二節 淋溶前后土壤重金屬和磷形態變化 206
第三節 磷灰石田間鈍化修復土壤重金屬和磷垂直遷移特征 212
第四節 修復后冶煉廠附近居民對銅的暴露風險研究 222
參考文獻 231
第八章 修復工程效益評價 238
**節 重金屬污染土壤修復再利用效益評價方法 238
第二節 重金屬污染土壤修復再利用效益評價——以示范工程為例 248
第三節 修復工程環境、經濟與社會的綜合效益評價 256
參考文獻 260
第三篇 土壤污染修復工程項目管理
第九章 農用地土壤污染修復工程項目實施流程 265
**節 農用地土壤污染狀況調查及風險評估 266
第二節 農用地土壤污染修復工程項目實施方案編制 274
第三節 農用地土壤污染修復工程初步設計及經費概算 276
第四節 農用地土壤污染修復工程項目招投標 281
第五節 農用地土壤污染修復工程項目施工組織方案編制 286
第六節 農用地土壤污染修復工程項目監理 290
第七節 農用地土壤污染修復工程效果評估與驗收 292
參考文獻 298
第十章 建設用地土壤污染修復工程項目實施流程 299
**節 建設用地土壤污染狀況調查 300
第二節 建設用地土壤污染狀況風險評估 304
第三節 建設用地土壤污染修復工程項目修復方案編制 307
第四節 建設用地土壤污染修復工程效果評估與驗收 311
參考文獻 317
第十一章 土壤污染修復工程項目管理對策 318
**節 土壤污染修復工程項目管理概要 318
第二節 土壤污染修復工程項目實施中關聯方分析 321
第三節 土壤污染修復工程項目施工過程管理 324
第四節 土壤污染修復工程項目公眾參與的方式方法 327
第五節 我國土壤污染修復工程產業化分析 330
參考文獻 335
展開全部
土壤重金屬污染修復工程技術與管理 節選
**篇 土壤重金屬污染修復工程技術研發與示范案例 **章 土壤重金屬污染修復技術概述 **節 土壤重金屬污染成因及危害 作為覆蓋于地球陸地表面，具有肥力、能夠生長綠色植物的疏松層，土壤的厚度通常在2 m左右，因其處于大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈之間的過渡地帶，是聯結地球環境各組成要素的樞紐，是運動著的物質體系和能量體系。土壤不僅為綠色植物生長提供支撐，還是植物生長發育所需的水、肥、氣和熱等肥力要素的主要來源，更是人類賴以生存的主要資源，以及地球生命活動不可缺少的物質。 一、重金屬含義 重金屬一般指密度在4.5 g/cm3以上的金屬，而根據金屬元素在環境中的毒性和環境行為等特點，環境研究領域所研究的重金屬一般包括鎘、汞、鉛、鉻以及類金屬砷等生物毒性顯著的金屬元素；同時包括銅、鋅、鎳、鈷、錫等毒性一般的金屬元素。重金屬元素中的鋅、銅、鎳、鈷及鉻等是植物、動物和微生物生長必需的元素，與人類的生產和生活有密切的聯系；而毒性較強的重金屬元素如鎘、鉛以及汞非生物必需元素對生物體有毒害作用。過量濃度的重金屬對大部分生物都有明顯的毒害作用，并能破壞生態系統(陳懷滿，2005)。 研究領域通常將毒性*強的汞、鎘、鉛、鉻、砷稱為重金屬污染中的“五毒”，這五種元素是目前關注*多的重金屬。同時作為采礦和冶煉中經常出現且造成大面積土壤污染的銅和鋅也逐漸引起國內外學者的關注(Yang et al.，2012)。 二、土壤重金屬污染 土壤重金屬污染一般是指由人類活動導致的土壤重金屬含量明顯高于背景值，并導致生態環境質量惡化的現象。進入土壤的重金屬會對農作物和地下水等產生不良影響，并*終通過食物鏈危害人體健康。同時，多數重金屬由于在土壤中相對穩定、難以降解，其長期存在于土體中，通過累積對土壤性質產生負面影響，從而破壞土壤的生態結構(Bermudez et al.，2012)。過量的重金屬可導致土壤微生物種群數量減少、群落結構紊亂和生理活性改變。而在土壤-微生物-植物系統中，微生物中的細菌、真菌、藻類、原生動物等對維持土壤生產力具有重要意義(Ma et al.，2011)。因此，任何對土壤微生物產生擾動的因素都可能會導致土壤質量惡化。 三、土壤重金屬污染來源 (一) 大氣沉降 大氣干濕沉降是重金屬進入土壤的主要途徑之一，工業生產、汽車尾氣、石油開采、采礦冶煉等活動產生的重金屬會進入大氣中，*終通過干濕沉降進入土體。對前人的數據進行統計可以發現，1999～2006年，大氣沉降和畜禽糞便是重金屬進入農田土壤的主要來源，其中大氣沉降對我國農田土壤中砷、鉻、汞、鎳和鉛的貢獻率為43%～85%；畜禽糞便對銅、鎘和鋅的貢獻率大約為69%、55%和51%(Luo et al.，2009)；2006～2015年，大氣沉降仍是我國農田土壤中大部分重金屬元素(除銅以外)的主要來源，貢獻率占 54.8%～94.5%，銅主要受畜禽糞便影響(63.4%)，鋅則同時受控于大氣沉降(54.9%)和畜禽糞便(43.8%)(Ni et al.，2018)。近年來的研究結果也表明，近十年我國農田土壤中的重金屬(除銅外)主要來自大氣沉降(50%～93%)(Hao et al.，2019)。Yi等(2018)研究了湖南省長株潭城市群的4類污染區(礦區、畜牧區、郊區和控制區)土壤中重金屬濃度及其代表性的稻田輸入輸出通量，發現大氣沉降輸入通量(鎘、鉛和砷)占總輸入通量的51.2%～94.7%，均顯著高于化肥輸入通量和灌溉用水。Hu等(2018)結合空間分析(SA)、同位素比分析(IRA)、輸入通量分析(IFA)和正矩陣分解(PMF)模型對中國東南部一個典型城郊地區的鎘、砷、汞、鉛、銅、鋅和鉻進行來源解析，發現表層土壤中重金屬的積累受到人類活動的顯著影響，IRA、IFA和PMF模型的結果均表明，大氣沉降和施肥是土壤中重金屬積累的主要來源。研究人員對江西省貴溪市典型工業區周邊土壤重金屬分布調查和溯源的研究發現，大氣銅、鎘和鉛的*高年沉降通量隨著與排放源(冶煉廠)距離的增加而顯著降低；冶煉廠附近九牛崗處濕沉降中金屬(銅、鎘和鉛)的沉降量占總沉降量的50%以上，其生物可利用性較高，且大部分濕沉降中的銅、鎘和鉛存在于直徑＜0.45 μm的離子和膠體部分中，尤其是在離子和小分子量膠體部分(Zhou et al.，2020；Liu et al.，2019，2021)。這些研究表明，大氣沉降是土壤中重金屬的主要輸入源之一，并且其生態風險較高。 (二) 污水灌溉 污水灌溉是重金屬進入土體的另一種主要形式，按照灌溉用污水的來源可將其分為生活污水、工業廢水和含污染物的雨水等。生活污水和含污染物的雨水因重金屬含量低或覆蓋面積小等因素，對土壤重金屬含量的影響較小，工業廢水灌溉是土體重金屬含量增加的*主要原因。隨著我國工業化進程的推進，工業生產中產生的廢水越來越多，其中所含的重金屬元素隨污水進入自然水體并通過灌溉活動進入土壤(陳雅麗等，2019)。師榮光等(2017)研究表明，由于使用大量的工業污水灌溉，張士灌區土壤、米糠、稻谷中含有較高濃度的鎘，導致該區家畜臟器中鎘大量累積。同時，灌區居民通過飲食等途徑每天攝取約558 μg的鎘，約為對照區的32倍，導致該區居民器官中的鎘明顯積累。污水灌溉雖可解決干旱地區作物的需水問題，但卻會導致土壤重金屬含量超標的嚴重問題，因此在進行污水灌溉的過程中，要對灌溉用污水的水質進行監測(張書海等，2000)。 (三) 采礦和冶煉 金屬礦山的開采和礦石冶煉是造成工礦地區土壤重金屬含量超標的主要原因。戴清文等(1993)在對江西省貴溪市某冶煉廠周邊的土壤調查中發現，該區土壤中銅和鎘含量分別為760 mg/kg和21.9 mg/kg，分別是我國《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準(試行)》(GB 15618—2018)銅和鎘風險篩選值（銅50mg/kg，鎘0.3mg/kg，pH<5.5）的15.2倍和73倍，而冶煉廠排放的廢水、廢氣和廢渣是該區土壤重金屬超標的主要原因。相關學者研究發現，采礦和冶煉導致的土壤重金屬污染與距離采礦業、冶煉點的遠近有顯著關系，并呈流域性分布，如美國科羅拉多州科羅拉多流域由于采礦活動的影響，土壤中鎘、鋅、鉛、砷等重金屬元素濃度較高，并呈現距采礦中心區越近，污染物濃度越高的規律(Deacon et al.，1999)。 (四) 農業物資的使用 化肥等農業物資的使用對農作物增收有重要作用，但長期不合理施用，會導致土壤重金屬污染的風險。例如，農業生產使用的化肥中，磷肥中砷和鎘的含量較高，長期施用會使土壤存在砷、鎘污染的風險。畜牧業生產中應用的飼料添加劑中常含有高劑量的銅和鋅，*終導致農用有機肥中含有高濃度的銅和鋅，從而導致土壤中重金屬銅和鋅超標(楊柳等，2014)。部分農藥組成中含有汞、銅、鋅、砷等重金屬(劉佳等，2015)，大量施用后導致土壤重金屬含量超標。農用塑料薄膜生產過程因使用的熱穩定劑中含有鎘、鉛，從而使其含有一定量的鎘、鉛，大量使用會造成土壤重金屬含量超標(梁堯等，2013)。 四、土壤重金屬污染的危害 (一) 重金屬污染對植物的危害 土壤中的重金屬中一類是植物生長代謝所必需的，如銅、鋅等，這類重金屬濃度達到一定范圍才會對植物體產生毒害，一般在幾十到幾百毫克每千克；另一類是不參與植物正常生長代謝的重金屬元素，如鎘、汞、鉛等，其土壤濃度達到幾毫克每千克便會對植物產生毒害(周華，2003)。重金屬通過植物根系進入植物體并達到一定濃度后，主要造成植物體代謝活動紊亂，從而影響植物正常生長甚至造成植株死亡。重金屬還可以抑制植物種子中儲藏的淀粉和蛋白質的分解，從而影響種子萌發。水稻受銅脅迫時的表現主要是根系發黑、腐爛，嫩苗枯萎、變黃，分蘗減少，產量大幅度下降。植物生長代謝的非必需元素，如鎘對作物的危害機理主要是影響植物體內的鈣代謝以及植物體內某些酶活性，從而影響植物的正常生長(Cao et al.，2000)。植物受到鎘毒害的癥狀主要表現在生長遲緩、葉片較小、葉片失綠、植株矮小、莖稈鮮重降低、產量下降等(Sheoran et al.，1990)。 (二) 重金屬污染對土壤微生物的影響 作為土壤系統中活性*高的組分之一，土壤微生物對土壤生態系統的物質循環與養分轉化過程起著重要的作用。土壤重金屬污染會導致土壤微生物數量和種群結構發生改變，進而影響微生物的土壤生物化學反應，如影響土壤中有機質的周轉與礦化、養分轉化以及有機廢棄物的循環等(吳榮，2014)。不僅如此，微生物也可通過多種方式影響重金屬的活性，使重金屬在活動相和非活動相之間轉化，但當土壤中重金屬濃度達到一定限度值時，微生物的生長代謝會受到抑制，直至死亡。 (三) 重金屬污染對土壤酶活性的影響 土壤中的酶多數由微生物分泌，土壤中*為常見的酶有脲酶、磷酸酶、水解酶等，這些酶與微生物同時參與土壤中物質和能量的循環過程。重金屬元素對酶活性的抑制有兩方面機制(Geiger et al.，1998)，首先由于重金屬與酶蛋白結合形成穩定的復合物或與酶的金屬配位因子競爭并進入活性位點而導致酶失活，因此，某種酶受重金屬的抑制完全取決于酶蛋白的結合特性和氨基酸組成；其次是重金屬通過影響微生物的生長和繁殖，減少酶的合成，從而降低單位土壤中酶的濃度與活性。 (四) 重金屬污染對人體的危害 不同種類的重金屬對人體危害的機制及表現不同，如銅主要通過影響人體細胞生長、造血、人體某些酶活性及內分泌腺功能等危害人體健康，人體攝入過量的銅*易蓄積在肝臟，肝硬化、肝癌患者的血清銅含量顯著高于正常對照，過量的銅會導致人體血清銅含量過高，使血液黏稠度增大，肺動脈血壓升高，加重肺源性心臟病，并伴有低氧血癥、腎病綜合征等(倪吾鐘等，2003)。鎘主要通過消化道、呼吸道和皮膚直接接觸進入人體。進入人體的鎘可與血紅蛋白和低分子金屬硫蛋白結合，然后隨血液分布到腎臟和肝臟等器官，導致神經痛和貧血。此外，由于鎘可進入骨質，影響骨質中鈣的代謝，從而導致骨骼軟化和變形，危及骨骼系統，導致患者自然骨折，甚至死亡(劉茂生，2005)。
土壤重金屬污染修復工程技術與管理 作者簡介
周靜，中國科學院南京土壤研究所研究員、博士生導師，中國科學院大學教授。致力于土壤污染修復、土壤改良技術等研究和工程實踐。曾任聯合國糧食及農業組織（FAO）農業環境專家等職。至今發表論文200余篇，授權專利10余件，獲省部級成果獎4次。開發了新一代廉價、綠色、高效土壤修復改良材料，并制定行業標準，獲得國家新產品登記。在國內率先開展了土壤重金屬污染治理技術大規模工程化應用，開創的土壤修復模式得到多地政府和人民群眾的采納。獲振華科技扶貧獎勵基金服務獎、全國野外科技工作突出貢獻獎、中國產學研合作創新與促進獎等多項獎勵和榮譽。
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