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全球污染場地修復技術與應用 版權信息
- ISBN:9787030716446
- 條形碼:9787030716446 ; 978-7-03-071644-6
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>
全球污染場地修復技術與應用 內容簡介
本書對全球常見工業污染場地修復技術進行了詳細介紹,從技術原理、適用范圍、優缺點、影響因素、發展歷程、前沿研究進展、涉及的產品與裝備和技術案例等方面對工業污染場地修復技術進行了全面剖析,并對技術發展趨勢進行了展望。此外本書還對大型污染地塊的國內外治理經典案例進行了詳細分析,綜述了污染場地修復決策支持系統等,為決策者篩選合理有效的污染場地修復技術提供參考,也為工業污染場地修復行業技術人員及學生提供基本學習材料。
全球污染場地修復技術與應用 目錄
第1章 全球污染場地土壤修復技術概述 1
1.1 污染場地土壤修復發展歷程 3
1.1.1 歐美發達國家土壤修復進程 4
1.1.2 中國土壤修復發展歷程 5
1.2 土壤修復技術應用情況分析 6
1.2.1 美國場地土壤修復技術應用情況 7
1.2.2 歐洲場地土壤修復技術應用情況 11
1.2.3 中國場地土壤修復技術應用情況 12
1.3 污染場地土壤修復技術發展趨勢 12
1.3.1 發展綠色高效且環境友好的修復技術 13
1.3.2 研制定制化、智能化的土壤修復設備 13
1.3.3 發展多工藝組合或集成的修復模式 14
參考文獻 14
第2章 化學氧化修復技術 16
2.1 技術概述 16
2.2 技術原理 17
2.3 技術適用范圍與優缺點 18
2.3.1 技術適用范圍 18
2.3.2 技術優點 19
2.3.3 技術缺點 19
2.4 技術影響因素 20
2.4.1 土壤條件 20
2.4.2 污染物性質 21
2.4.3 氧化劑與催化劑的濃度及比例 22
2.4.4 其他因素 23
2.5 技術前沿進展 23
2.6 技術涉及的產品與裝備 24
2.7 技術案例 26
2.7.1 北京焦化廠修復示范工程 26
2.7.2 上海市青浦區多環芳烴污染場地修復 29
2.7.3 紐約燃油配送點遺留場地修復 30
2.8 技術發展趨勢 31
參考文獻 32
第3章 土壤淋洗修復技術 37
3.1 技術概述 37
3.2 技術原理 38
3.2.1 原位土壤淋洗修復技術 39
3.2.2 異位土壤淋洗修復技術 39
3.3 技術適用范圍與優缺點 40
3.3.1 技術適用范圍 40
3.3.2 技術優點 41
3.3.3 技術缺點 41
3.4 技術影響因素 42
3.4.1 土壤性質 42
3.4.2 淋洗劑種類 42
3.4.3 淋洗劑濃度 43
3.4.4 淋洗液pH 43
3.4.5 液固比 43
3.4.6 重金屬結合形態 44
3.5 技術前沿進展 44
3.5.1 綠色修復功能材料研制 45
3.5.2 多技術耦合工藝研發 46
3.6 技術涉及的產品與裝備 46
3.7 技術案例 48
3.8 技術發展趨勢 51
參考文獻 52
第4章 熱脫附修復技術 55
4.1 技術概述 55
4.2 技術原理 56
4.2.1 原位熱脫附和異位熱脫附 56
4.2.2 直接加熱熱脫附和間接加熱熱脫附 56
4.2.3 低溫熱脫附和高溫熱脫附 57
4.3 技術適用范圍與優缺點 57
4.3.1 技術適用范圍 57
4.3.2 技術優點 58
4.3.3 技術缺點 58
4.4 技術影響因素 59
4.4.1 熱脫附溫度 59
4.4.2 停留時間 59
4.4.3 土壤質地 60
4.4.4 土壤含水率 60
4.4.5 土壤滲透性 61
4.4.6 污染物初始濃度 61
4.5 技術前沿進展 61
4.6 技術涉及的產品與裝備 62
4.7 技術案例 63
4.7.1 美國馬薩諸塞州格羅夫蘭鎮原位熱修復項目 63
4.7.2 山西某化工廠有機污染物熱脫附修復工程 65
4.8 技術發展趨勢 67
參考文獻 67
第5章 氣相抽提與生物通風修復技術 71
5.1 技術概述 71
5.2 技術原理 72
5.3 技術適用范圍與優缺點 74
5.3.1 技術適用范圍 74
5.3.2 土壤氣相抽提技術優缺點 75
5.3.3 生物通風技術優缺點 75
5.4 技術影響因素 76
5.4.1 土壤理化性質 76
5.4.2 污染物特性 77
5.4.3 抽氣速率 78
5.4.4 環境溫度 78
5.4.5 土壤微生物 78
5.5 技術前沿進展 78
5.5.1 土壤氣相抽提技術前沿進展 78
5.5.2 生物通風技術前沿進展 79
5.6 技術涉及的模型與裝備 80
5.7 技術案例 83
5.7.1 美國猶他州空軍基地項目 83
5.7.2 北京市豐臺區槐房路4#地塊修復工程 84
5.8 技術發展趨勢 85
參考文獻 86
第6章 固化/穩定化修復技術 90
6.1 技術概述 90
6.2 技術原理 91
6.3 技術適用范圍與優缺點 91
6.3.1 適用范圍 92
6.3.2 技術優點 92
6.3.3 技術缺點 93
6.4 技術影響因素 93
6.4.1 土壤pH 93
6.4.2 土壤有機質含量 94
6.4.3 土壤含水率和溫度 94
6.4.4 土壤機械組成 94
6.4.5 共存離子 94
6.5 技術前沿進展 95
6.6 技術涉及的產品及裝備 95
6.7 技術案例 98
6.7.1 固化穩定化技術處理美國加利福尼亞州SBMM礦場硫化礦廢料中的汞 98
6.7.2 中新天津生態城污水庫重金屬污染底泥治理 99
6.8 技術發展趨勢 101
參考文獻 102
第7章 微生物修復技術 107
7.1 技術概述 107
7.2 技術原理 108
7.3 技術適用范圍及優缺點 109
7.3.1 技術適用范圍 109
7.3.2 技術優點 109
7.3.3 技術缺點 110
7.4 技術影響因素 110
7.4.1 營養物質 111
7.4.2 土壤理化性質 111
7.4.3 污染物性質與濃度 111
7.4.4 外源助劑添加 111
7.5 技術前沿進展 112
7.5.1 有機物污染土壤微生物修復進展 112
7.5.2 重金屬污染土壤微生物修復進展 113
7.6 技術涉及的產品與裝備 115
7.7 技術案例 121
7.7.1 三氯乙烯污染場地土壤和地下水修復 121
7.7.2 加利福尼亞州NBVC地下儲罐場地修復 122
7.7.3 國內某化工園區苯胺污染場地修復 123
7.8 技術發展趨勢 124
參考文獻 124
第8章 其他土壤修復技術 129
8.1 電動修復 129
8.1.1 技術概述 129
8.1.2 技術適用范圍與優缺點 130
8.1.3 技術影響因素 130
8.1.4 技術前沿進展 131
8.1.5 小結 132
8.2 超聲波修復 132
8.2.1 技術概述 132
8.2.2 技術適用范圍與優缺點 133
8.2.3 技術影響因素 134
8.2.4 技術前沿進展 135
8.2.5 小結 136
8.3 等離子體修復技術 136
8.3.1 技術概述 136
8.3.2 技術適用范圍與優缺點 137
8.3.3 技術影響因素 137
8.3.4 技術前沿進展 139
8.3.5 小結 140
參考文獻 140
第9章 大型污染場地治理經典案例 145
9.1 大型復雜場地概述 145
9.2 大型復雜污染場地評估治理系統應用案例 146
9.2.1 歐盟WELCOME-IMS系統 146
9.2.2 美國RI/FS系統 148
9.3 德國魯爾區修復案例 151
9.3.1 修復場地概況 151
9.3.2 修復治理歷程 152
9.3.3 治理效果及影響 153
9.4 西雅圖煤氣廠修復案例 153
9.4.1 修復場地概況 153
9.4.2 修復治理歷程 153
9.4.3 治理效果及影響 155
9.5 重慶某六價鉻污染場地土壤修復工程案例 155
9.5.1 場地概況 155
9.5.2 修復技術體系 156
9.5.3 治理效果及影響 157
9.6 貴州省東南部某工礦企業修復案例 157
9.6.1 場地概況 157
9.6.2 土壤修復技術體系 158
9.6.3 廢水修復技術體系 159
9.6.4 治理效果及影響 160
9.7 北京焦化廠修復工程二次污染防治案例 160
9.7.1 場地概況 160
9.7.2 修復技術體系 161
9.7.3 治理效果及影響 163
參考文獻 163
第10章 污染場地修復決策支持系統 165
10.1 概述 165
10.2 國際主要污染場地修復決策支持系統 166
10.2.1 總體概況 166
10.2.2 DESYRE決策支持系統 169
10.2.3 REC決策支持系統 170
10.2.4 SMARTe決策支持系統 172
10.3 模型與方法在修復決策系統中的應用 173
10.3.1 場地污染刻畫中常用的模型和方法 174
10.3.2 風險評估中常用的模型和方法 174
10.3.3 修復技術篩選中常用的模型和方法 174
10.3.4 多目標決策問題常用的模型和方法 176
10.4 適合我國國情的修復決策系統開發思路 176
10.4.1 對政策法規及社會經濟問題考慮較少 176
10.4.2 空間分析功能有待加強 176
10.4.3 精準修復相關功能有待開發 177
10.4.4 缺乏對場地修復利益相關方的綜合考慮 177
參考文獻 182
附錄 常用工業場地修復技術適用條件與性能 184
全球污染場地修復技術與應用 節選
第1章全球污染場地土壤修復技術概述 場地污染是指因人類活動導致局部區域土壤和地下水中累積重金屬、有機污染物等有毒有害物質,并對人體健康和生態環境產生威脅或危害的一種環境行為。場地污染修復是一項復雜、耗資、耗時的艱巨工程,需投入大量資金對污染場地進行監測、評估、管控和治理等。 據不完全統計,全球污染場地總數超過500萬個,其中,僅5%的污染場地得到了修復治理。美國作為工業大國,現有超過45萬個污染場地,并且自2006年以來平均每年登記新增約4萬個。美國“超級基金計劃”項目2007年耗費了3.8億美元用于污染場地修復項目①;2015年投入了約180億美元開展污染場地修復,占當年美國GDP的1‰。1995~2017年,美國已累計花費了220億美元用于污染場地的清理修復及再開發②。據估計,美國如完成所有污染場地的修復將需要投資2089億美元,并且大部分場地修復需要經過30~35年的時間③。 歐洲環境署(European EnvironmentAgency,EEA)統計數據顯示,歐洲經濟區和西巴爾干地區約有300萬個潛在的污染場地,其中有250萬個潛在污染場地對人體和生態系統存在威脅而需要開展修復④。已有24個國家和地區建立了污染場地的國家數據清單,6個國家則在區域層面建立污染場地區域/分散清單。歐洲地區250萬個潛在污染場地中,約有117萬個(47%)已被確定存在土壤污染問題,約14%的場地(34.2萬個)存在高污染風險而需要開展污染修復(EEA,2014)。歐洲各國針對污染場地進行污染源調查分析發現,土壤污染來源主要分為七大類:①廢棄物處理處置;②工業/商業活動;③存儲污染源;④運輸泄漏;⑤軍事活動;⑥核活動;⑦其他污染源等。其中以廢棄物處理處置、工業/商業活動導致的土壤污染問題*為嚴重,涉及的污染物主要為重金屬、礦物油、多環芳烴(PAHs)、苯系物(BTEX)等(圖1.1)。據報道,歐洲環境署中列出的34.2萬個高污染風險場地中,已有約15%的場地得到了修復,每年用于場地土壤污染修復的費用高達12.01億歐元,約占場地管理支出費用的81%,而污染場地調查費用占比為15%。 21世紀初期,由于城市化進程加快以及產業結構升級調整等原因,我國大量污染企業關停或轉遷(圖1.2),僅2001~2008年,我國就有10萬個以上污染企業關停或搬遷,產生了大量的污染或潛在污染場地(廖曉勇等,2011),嚴重威脅著周邊居民的身體健康,并顯著影響土地和地下水資源的安全使用。近年來,我國場地污染引發的環境事故頻發,如常州外國語學校“毒地”事件、靖江“毒地”事件、上海金山土壤污染事件等,使得污染場地的治理與安全再利用問題引起社會各界的廣泛關注。2014年,中國發布的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示,長江三角洲、珠江三角洲、東北老工業基地等部分區域土壤污染問題較為突出,西南、中南地區土壤重金屬超標范圍較大。其中,在調查的690家重污染企業用地及周邊土壤點位中,超標點位占36.3%,主要涉及有色金屬、皮革制品、石油煤炭、化工醫藥、化纖橡塑等行業。在調查的81塊工業廢棄地的775個土壤點位中,超標點位占34.9%,主要污染物為鋅、汞、鉛、鉻、砷和多環芳烴,主要涉及化工、礦業、冶金等行業。 1.1污染場地土壤修復發展歷程 土壤修復概念*早出現于20世紀70年代后期的歐美地區,旨在消除土壤污染毒害并恢復土壤功能。為了解決日趨嚴重的土壤污染與風險問題,歐美等一些發達國家基于土壤污染化學與控制等理論依據,開始了系統的污染土壤修復理論、方法與技術研究,并頒布了一系列相關法律法規和污染防治行動計劃(圖1.3)。20世紀80年代至90年代初,歐美國家開展了大量的污染場地修復工程,在超富集植物修復重金屬污染土壤和微生物修復石油污染土壤等方面開展的基礎理論研究與工程應用取得了顯著進展,進一步推動了土壤污染修復理論與應用的研究與發展。1998年,在第16屆世界土壤科學大會上,正式成立了國際土壤修復專業委員會,這標志著土壤修復方向已成為國際關注的研究熱點。21世紀以來,隨著應用于污染土壤修復的物理、化學、生物等眾多技術的迅速發展,土壤修復理論和技術研究獲得長足進步。 1.1.1歐美發達國家土壤修復進程 自20世紀70年代開始,歐美等發達國家采取了一系列措施應對場地污染問題,包括政策法規制定、行業標準編制、修復基金設立、技術研發與創新等①~④。 美國土壤修復發展歷程主要分為四個階段:①1981~1993年的準備階段,在該階段美國頒布了《綜合環境反應、賠償與責任法案》(CERCLA),并設立了“超級基金計劃”,為推進土壤修復工作奠定了法律基礎;②1994~2001年的起步階段,在此期間,美國實施“棕色地塊經濟自主再開發計劃”(BERI),并提供棕色地塊污染修復基金,為污染場地土壤修復基礎研究和工程應用提供了充足的經濟保障;③2002~2004年的躍進階段,美國超級基金總額出現*低值,土壤修復行業日漸成熟;④2005年至今的調整階段,補充制定《小規模企業責任減輕和棕地振興法》,闡明了污染責任人與非責任人的界限,保護了土地所有者或使用者的權利,為促進污染場地治理與開發提供法律保障。 在技術應用方面,國際上大致可分為3個階段:①20世紀80年代以前,土壤修復治理主要采用簡單的物理和化學手段,如挖掘填埋、客土和化學穩定等;②20世紀80年代~21世紀初,修復技術逐漸多元化,主要包括化學氧化還原、監測自然衰減、土壤淋洗和熱脫附等技術,另外,植物、微生物修復作為新型的修復技術備受關注;③21世紀以來,土壤修復仍以這些物理、化學和生物修復技術為主,但開始提倡高效、低能耗、低風險的綠色可持續治理體系。 1.1.2中國土壤修復發展歷程 我國全面啟動土壤污染修復工作起步較晚,直至2004年國家環境保護總局才提出對污染場地監測和修復后才能再利用的要求[《關于切實做好企業搬遷過程中環境污染防治工作的通知》(環辦〔2004〕47號)]。近年來,我國開始重視對土壤環境的保護,對城市污染場地修復治理與安全再利用尤為關注。從2013年發布《關于印發近期土壤環境保護和綜合治理工作安排》,2014年出臺《污染場地土壤修復技術導則》等土壤保護相關標準規范,2016年印發《土壤污染防治行動計劃》(簡稱“土十條”),到2019年施行《中華人民共和國土壤污染防治法》,逐步完善了我國土壤環境保護與污染控制的政策法規體系,為我國土壤修復事業的發展提供了重要支撐。近年來,我國污染土壤修復相關政策法規見表1.1。 相較于歐美等發達國家,我國土壤修復技術的研究和發展還存在很大差距。我國土壤修復技術的研發經歷了三個階段:**階段為萌芽階段(2000年之前),主要采用客土、覆土、施石灰等簡單工程措施治理退化或污染土壤;第二階段為起步階段(2000~2010年),著重發展基于超富集植物的重金屬污染土壤修復技術,開啟了我國土壤污染治理的熱潮,“十一五”期間,北京和重慶等地開始啟動場地修復探索工作;第三階段為發展階段(2011年至今),國家相關部委、中國科學院及北京市等地方政府均投入大量科研經費資助各類土壤污染修復技術研發,涉及土壤淋洗、化學氧化、熱脫附、固化穩定化等技術體系,促進了我國場地土壤修復技術和裝備的迅速發展,在“土十條”要求下,建立了6個土壤污染防治先行示范區來探索技術落地模式和成功應用經驗。 1.2土壤修復技術應用情況分析 經過幾十年的研發攻關和工程實踐,全球場地土壤修復技術不斷發展升級并取得了顯著的進步,現有數十種物理、化學或生物的修復技術,還不斷出現各類新型的組合修復模式。
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