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土壤修复新技术范文1
1上海垃圾简易堆场存在问题剖析
1.1生活垃圾堆场环境污染和生态安全隐患［1-3］
①填埋气体污染与安全隐患。堆场散发恶臭气味（主要是氨（NH）3、硫化氢（H2S）、氮氧化物（NO）x和甲硫醇（RSH）），存在甲烷（CH）4爆炸安全隐患，影响周边居民生活。②渗沥液污染。缺乏渗沥液收集处理设施，渗沥液直接渗入土壤污染地下水。③堆体稳定性差。稳定化过程中不均匀沉降，易产生滑坡危险。④占用大量土地资源。破坏周边景观，威胁居民健康及生活生产，使土地资源贬值。
1.2生活垃圾堆场存在原因分析
①垃圾源增多，数量成倍增长。随着城市扩大和经济发展，垃圾增量较大，处置能力不足，导致垃圾简易堆场迟迟无法关闭。②环卫管理重设施建设、轻堆场治理。堆场治理在主管部门制定的规划、工作计划、考核目标和资金分配中往往未能体现或体现较少，对垃圾堆场污染环境问题和后续开发利用的重视程度不足。③堆场治理投入不足。财政在急需解决的环卫设施建设、职工待遇等方面仍遇到困难，资金缺口长期较大。④堆场基本信息掌握不全。由于日常管理薄弱，造成对垃圾堆场现状信息掌握程度和统计深度比较低，对主管部门决策也造成一定影响。
2国内外垃圾堆场生态修复与综合利用管理
2.1堆场修复利用模式借鉴
2.1.1美国西科维纳市［4］：美国环境保护署（EPA）和BKK公司签订修复协议———取消土地使用限制，与加州有毒物质控制局（DTSC）签订购买协议———保障土地持有者环境安全，其他协议———土地销售收益分配；投入2020万美元用于堆场治理系统建设和设施购买等；原土地转变为31587m2的商业和娱乐休闲用地。明尼苏达州［5］：明尼苏达州污染防治处长期负责该州112个允许封场的市政固体废物填埋场的治理和监测等工作，并实施填埋场封场利用计划；立法通过填埋场封场治理法案，在填埋场治理协议（具有约束力的协议）中确定土地使用属性，要求各级地方政府的土地利用计划与州填埋场封场利用计划相一致，推广垃圾填埋处理场再生技术。缅因州［6］：立法机构通过一系列的关闭和整治414座垃圾填埋场法案，所有整治费用的75%由州政府承担，其余由美国环境保护署承担，共投入近16亿美元参与这场整治建设项目中。
2.1.2北京采取政府主导、企业参与模式：制定政策和专项规划（见表1），明确工作目标和推进思路，审核治理方案和项目预算；加大财政资金投入，仅用于治理修复技术标准研究的科研投入就达到2000余万元（2006—2007年340万元，2009—2011年1850万元）；依托工程管理新技术，包括信息污染检测和影像识别、信息化数据库管理和工程治理等技术，同时推广应用生态修复新技术［7-9］。
2.2主要城市堆场修复利用现状
垃圾堆场生态修复及综合利用是一项复杂的系统工程［10-12］，需要从政策、资金、技术和管理上保障落实，既要消除环境安全隐患，改善城乡环境，又可以激活并拓展城市闲置垃圾堆场的土地价值，并赋予其新的发展内涵，实现生态与经济的双赢。由于受发展水平所限，国内简易堆场修复工作与国外相比差距较大。随着我国城市化进程加快，大批原先位于城郊的垃圾堆场逐渐转变为人口聚集区，具有较大的土地再利用潜质，我国少数大城市已将堆场修复提到议事日程并开展修复工作，制定了一些堆场管理和生态修复管理办法，如北京制定《2007年非正规垃圾填埋场治理实事项目工作程序》及上海制定《郊区镇级生活垃圾简易填埋场管理办法》等，但国内大多数城市堆场修复工作进展不大，综合利用的成功案例更少。
3上海生活垃圾堆场运行现状及污染分析
3.1上海市生活垃圾堆场运行现状近年来，随着上海市《固废规划》和几轮“环保3a行动计划”政策措施的实施，生活垃圾无害化处理能力显著提高，关闭了一大批垃圾堆场，加强了在运行堆场的日常管理。截至2010年底，共撤销了1251个村级堆场，关闭了205座镇级简易填埋场。据统计，上海市生活垃圾堆场（镇级以上堆场）有219处，占地约201hm2，其中，目前处于运行状态的简易填埋场有14座，分布于金山、松江、青浦、崇明等区，占地面积21.5hm2，处理量约为572t/d；已开发利用的垃圾堆场占地3.9hm2，覆土或已种植绿化的占地175.6hm2。下一步，各区县将根据本区域生活垃圾处理设施建设进度，逐步关闭简易填埋场。由于设施“先天不足”，生活垃圾倾倒入这些简易堆场后，仅进行简单的推平、压实操作，无日覆盖和中间覆盖，现场条件较为恶劣，基本无渗沥液和恶臭气体等污染控制措施。
3.2生活垃圾堆场生态修复和综合利用现状近年来，上海市政府利用财政资金和世行贷款，完成了浦东江镇、青浦赵屯等垃圾堆场生态修复工作，启动了老港一至三期、闵行华漕、宝山顾村等大中型堆场生态修复工程。同时，随着城市发展对土地需求的日益迫切，垃圾堆场的后续利用也逐渐纳入了议事日程，给垃圾生态修复和综合利用工作带来了新的机遇。由于受制于政策、资金、土地性质、技术等多种因素，总体来说，上海垃圾堆场生态修复的覆盖面不大，综合利用水平较低，仍有一批堆场存在生态安全隐患，与经济发展水平和市民的要求还有较大差距。已关闭的垃圾堆场中，通过对上海市5个垃圾堆场填埋气体测定结果显示（见图1），其甲烷浓度总体上随着关闭时间的增长而降低，其5a内甲烷浓度为10%～30%，存在爆炸的安全隐患；由于上海雨水充沛，堆场产生的渗沥液水质随年限差异很大，如表2所示。此外堆场重金属监测发现，短期内土样中重金属基本均高于农田土样对照值，为安全起见，堆场在封场10多a后仍不适宜复垦农用。以青浦青东农场堆场为例，虽然该场已于2008年4月停止堆放垃圾，并进行了覆土，实施了一期臭气治理工程。但由于填埋垃圾量较大，距城区较近，垃圾散发的异味对青浦城区还有影响，引发大量居民投诉。2009年6月，区主管部门制订了进一步治理臭气的工作方案，提出了“排水—开挖—喷洒A级EM菌—覆土—种草”的技术方案，获得了较好的效果。尚在运行的垃圾堆场中，以金山区中丰村生活垃圾堆场为例，由于本地垃圾出路不明，缺乏设施建设管理经费，堆场内放养着鸡等畜禽，且相邻处有一个大型蔬菜种植基地。此类堆场环境风险较大，急需加强规范管理，尽快关闭堆场，并采取覆土等初步修复措施。#p#分页标题#e#
在垃圾堆场修复及利用方面，主要通过垃圾搬迁、加速垃圾稳定化、渗沥液处理、填埋气体处理和植被再生多种修复技术，将已关闭堆场建设成为公园、绿地等生态设施。如闵行体育公园是一个典型的成功案例；广粤路垃圾堆场于1987年关闭后，种植雪松、黑松、白玉兰、棕桐和水松等万余株树；青浦徐泾堆场通过垃圾搬迁、土方回填后建设厂房并投入使用；青浦金泽堆场通过覆土、设置导气管和四周开沟渠、设置截污坝等方式，有效控制了环境污染。
4上海生活垃圾堆场管理对策
4.1工作目标坚持无害化、减量化、资源化原则，以维护生态环境安全为重点，以改善生活垃圾堆场区域环境、提高堆场废物和土地综合利用率为主线，加大郊区生活垃圾全过程管理力度，加快推进已关闭堆场的环境改善和生态修复工程（见表3），因地制宜地实现污染场地分类综合利用，为提高郊区环境卫生保障水平、促进城乡一体化发展奠定基础。
4.2主要措施［13-16］
（1）切实落实管理主体。上海市级层面加强对堆场修复和综合利用的指导、协调和监督，并给予一定的政策和资金扶持，各区县政府应属地化管理，切实承担垃圾堆场生态修复的责任，区县规划土地、农业、环保、绿化市容等主管部门要根据职责切实加强日常监管工作，建立合作协同机制。
（2）强化专项规划引导。顺应上海市城乡一体化建设和建设重心向郊区转移的趋势，结合新城规划和大型居住区建设，启动上海市垃圾堆场治理专项规划编制工作，坚持垃圾堆场全生命周期管理理念，发挥规划的引导和调控作用。
（3）加大政策及资金扶持。从加强立法支撑、加大财政资金投入、引入行政考评等方面促进堆场生态修复和综合利用工作。政府可通过城维资金、节能减排专项资金对各区县堆场修复工作给予扶持和奖励；各区县应结合实际情况，逐步将堆场生态修复项目纳入城维资金项目、节能减排专项资金项目，有计划、有重点地推进修复工作和综合利用。
土壤修复新技术范文2
1纳米材料的水生毒性研究进展
1.1纳米材料的水环境行为在纳米材料广泛应用的同时，其不可避免地会被释放到环境中(包括水体、空气和土壤)，对生态系统产生不利影响。水环境是最易受污染的系统之一，纳米材料可通过污废水，地表径流或大气沉降等最终归于河、湖和溪流中。纳米材料进入水环境后，可能会有以下几种行为：团聚、分散与沉降；随水流迁移扩散，同时与水体中其他污染物、天然颗粒物之间发生吸附/解吸、协同迁移等。水环境中纳米材料的团聚状态、稳定性和迁移能力等环境行为不仅受纳米材料的自身性质的影响，同时还受到水环境因素(如水体pH、离子强度、水体中所含有机质和表面活性剂等)的影响。
1.2纳米材料的水生毒理学研究进展纳米材料水生毒性研究常用的水生模式动物主要有鱼类和浮游动物。鱼类是生态环境中的重要生物，科学研究中常作为模式生物来指示水生系统的变化。鱼摄取纳米材料的途径有多种。鱼除了通过常规的口、腮、皮肤摄取纳米材料外，还可以通过眼、嗅球和生殖泌尿孔等表面小孔和肠道内的胞吞作用摄入纳米材料。鱼类毒性研究中常用的指示终点有：胚胎发育情况(孵化时间、孵化率、畸形、幼鱼体长等)、死亡率、抗氧化基因的表达或酶的变化、病理学分析(如鳃丝水肿)和行为学观察等。污染物在食物链中进行传递时，常用生物放大系数(biomagnificationfactor，BMF)衡量生物放大效应，当BMF＞1时，认为污染物在食物链上具有生物放大效应。Zhu等和Lewinski等建立大型蚤-斑马鱼二级食物链，纳米TiO2和CdSe/ZnS量子点沿此食物链传递的BMF值分别为0.009和0.04，说明纳米材料并未沿食物链发生生物放大效应。污染物沿食物链的传递过程中是否发生生物放大效应与污染物自身的理化性质密切相关。纳米材料可影响鱼胚胎的孵化率和孵化时间。研究发现，纳米ZnO能推迟斑马鱼卵的孵化，降低孵化率，使幼鱼产生心包囊肿等胚胎畸形。纳米材料还能使鱼产生行为学的变化和病理变化。研究发现，纳米TiO2和纳米Fe可使鱼的游动变迟缓，鳃丝发生水肿等。纳米材料的毒性与颗粒尺寸有关。Bar-llan等发现，随纳米银的颗粒变小，对斑马鱼的半致死率降低，毒性增强。而且发现纳米银可导致多种胚胎畸形。纳米材料还可以引起鱼的基因改变，酶的变化和抗氧化基因的表达。Choi等发现斑马鱼肝脏中DNA双链破裂以及标记物γ-H2AX及p-53得以表达，表明纳米Ag能诱导DNA的损伤；同时，与p-53相关的促凋亡基因Noxa、Bax、p-21受到纳米Ag的正调节，证明纳米Ag能引起氧化胁迫和细胞凋亡。多个研究发现，当鱼受到纳米材料(如TiO2、C60、纳米Fe)的氧化损伤时，过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)及超氧化物歧化酶(SOD)的活力会降低，作为氧化副产物的丙二醛(MDA)的浓度反而会升高。
1.3纳米材料在水生食物链上传递的研究纳米材料生物安全性的研究已有大量报道，但大部分集中于对环境中单一生物的毒性效应，而关于食物链传递这一暴露途径的研究甚少。Bouldin等利用荧光技术首次报道了量子点可以沿食物链从月牙藻传递到网纹水蚤体内。Zhu等将蓄积纳米TiO2的大型蚤喂食斑马鱼，发现斑马鱼体内纳米TiO2的含量高于单独暴露于纳米TiO2水溶液的斑马鱼，说明食物链富集很可能成为高营养级生物摄取和富集纳米材料的重要途径。Tommy等研究了纳米聚苯乙烯沿三级水生食物链(绿藻-大型蚤-斑马鱼)传递后对斑马鱼的毒性作用，发现纳米聚苯乙烯从绿藻经大型蚤再传递到鱼体后对鱼的行为和脂类代谢产生很大影响。Pakrashi等[23]研究了纳米铝沿初级生产者小球藻-初级消费者网纹蚤的营养级传递，发现经过纳米铝暴露的小球藻产生了防御机制后，破坏了从浮游植物到浮游动物的能量流传递的敏感链接，这可能会导致生态系统中高营养级生物的营养不良。纳米材料经食物链传递后可在高营养级生物体内积累，并可穿透组织屏障在高营养级生物肝脏、肾脏、脾脏、肌肉、胃、肠道中蓄积。另外，纳米材料通过水生食物链的传递或富集作用，有可能导致食物链高端的水生生物产生毒性效应。这对纳米材料的生物安全性提出了新的挑战。但是，纳米材料的广泛应用好比一把双刃剑，既是挑战同时也是机遇。Daniel等发现经过纳米银喂食处理的摇蚊属幼虫经过简单的食物链，使得银纳米粒子可以通过饮食摄入被转移到其他鱼类和人类体内，这将为纳米药物疗法提供了一个好的路线。纳米材料在水环境中的浓度较低，C60在污水处理厂出水中的浓度仅为4ng/L，纳米二氧化钛在地表水中的浓度为21ng/L。经食物链的逐级传递或富集作用，纳米材料可能在高营养级生物体内长期蓄积产生显著的毒性效应。目前，利用食物链研究纳米材料在水生生态系统中传递的资料还非常有限，有关纳米材料生物富集的理论还很不完善，环境介质中其他的影响因素是否以及如何影响纳米材料的食物链传递更是空白，而这一问题对于揭示真实环境条件下纳米材料的生物有效性有着重要的意义。因此，建立包括初级生产者和不同营养级层次消费者在内的食物链层面上的综合水生生物效应，系统地研究纳米材料沿食物链传递及产生的生物效应是非常必要的。
2表面活性剂的水生毒性研究进展
2.1表面活性剂在纳米材料领域中的应用由于纳米材料自身的粒径较小，范德华力和比表面能大，在布朗运动作用下容易聚集而沉降。但是一些表面活性剂能吸附在纳米材料上，产生静电斥力或体积斥力从而使纳米材料稳定悬浮。不同的表面活性剂对同一纳米材料的分散效果不同。冯莉等研究发现纳米Sb2O3被阳离子表面活性剂-十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)处理后，其在云母层间生长均匀生长，形成的纳米Sb2O3分散性较好，粒度分布窄。而阴离子表面活性剂-十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对纳米Sb2O3分散效果不好，用量不同，分散效果也有区别。随着对表面活性剂研究的深入，表面活性剂在纳米材料合成中的应用越来越广泛。但是，表面活性剂或其他因素对纳米材料合成的影响机理尚须做进一步的深入研究。
2.2表面活性剂对水生生物的毒性表面活性剂对不同水生生物的毒性程度不同[29]。郑琰晶等[30]研究发现，按化学物质的毒性评价标准，十二烷基硫酸钠(SDS)对卤虫和蒙古裸腹蚤的毒性效应分别属于低毒性和中毒性等级。不同表面活性剂对同一水生生物的毒性程度也不同。张晶等[31]研究发现，SDBS对刺参幼参的毒性明显大于十二烷基磺酸钠(SDS)。陈清香等发现，对安氏伪镖水蚤而言，SDBS比SDS的毒性更强。不同离子型表面活性剂的水生生物毒性也不同。申琼等[33]研究发现，表面活性剂对斜生栅藻的毒性从小到大为非离子(TX-100)、阴离子(LAS)、阳离子(CTAB)。孙翰昌等[34]研究发现，SDS对草鱼的48h和96hLC50分别为11.8mg/L和5.2mg/L，且对草鱼的血清、肾脏、鱼腮等组织有明显的毒性效应。表面活性剂的水生生物毒性与其化学结构有关，可归纳为以下三点：(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)与非离子表面活性剂相比，结构相似的阴离子表面活性剂，因为疏水性下降而毒性较低。
3复合体系毒性研究
在实际的水环境中，污染通常较为复杂，污染物多具有伴生性和综合性。纳米材料吸附水体中的其他污染物后可改变污染物的生物富集量。张学治等研究发现，纳米TiO2存在的条件下，鲤鱼对镉离子的蓄积量提高了146%。另一方面，纳米TiO2和腐殖酸复合体系却降低了斑马鱼对镉离子的富集。一些纳米材料吸附污染物后，减小了污染物的自由溶解态浓度，可能增强或减弱污染物的毒性效应。例如，CdTe量子点存在的情况下，斑马鱼幼鱼对铜离子的富集量明显增加，斑马鱼胚胎孵化率降低，幼鱼成活率和畸形率增加[39]；2mg/L的纳米TiO2对鲍鱼胚胎无毒性作用，但是与三丁基锡共存时，其毒性是三丁基锡单独作用时的20倍；纳米TiO2对镉离子的吸附作用减小了周围环境中镉离子的浓度，从而降低了金属镉对藻类的毒性。一些纳米材料吸附污染物后，减小了污染物的自由溶解态浓度，可能增强或减弱污染物的毒性效应。例如，CdTe量子点存在的情况下，斑马鱼幼鱼对铜离子的富集量明显增加，斑马鱼胚胎孵化率降低，幼鱼成活率和畸形率增加；2mg/L的纳米TiO2对鲍鱼胚胎无毒性作用，但是与三丁基锡共存时，其毒性是三丁基锡单独作用时的20倍；纳米TiO2对镉离子的吸附作用减小了周围环境中镉离子的浓度，从而降低了金属镉对藻类的毒性。工业上常用分散剂(如表面活性剂，高分子化合物等)来制备稳定的纳米材料悬浮液。市场分析表明，37%以上的纳米材料是以悬浮液形式应用于纳米产品中。因此，纳米材料不仅会以干态的粉体形式排入水环境，也会以表面活性剂等分散剂辅助的悬浮液形式进入水环境。故研究纳米材料与表面活性剂的复合毒性具有实际意义。
4小结与展望
