地表水污染的修复PPT课件.ppt

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1、地 表 水 污 染 修 复 工 程,主要内容1、中国的地表水污染现状2、污染物类型及作用机制3、河流湖泊水库污染修复4、海洋污染修复,1.中国的地表水污染现状,1.1 河流污染现状 1.2 湖泊污染现状 1.3 海洋污染现状,1.1 河流污染现状,图片摘自2011年中国环境状况公报,2011年十大水系水质类别比例,1.2 湖泊污染现状,图片摘自2011年中国环境状况公报,2011年重点湖泊（水库）富营养化状态,2011年，监测的26个国控重点湖泊（水库）中，类、类和劣类水质的湖泊（水库）比例分别为42.3%、50.0%和7.7%。主要污染指标为总磷和化学需氧量（总氮不参与水质评价）。,1.3

2、海洋污染现状,图片摘自2011年中国环境状况公报,2011年全国近岸海域水质类别比例,图片摘自2011年中国环境状况公报,2011年重要海湾水质类别比例,被污染的河流,2007受蓝藻污染的太湖水,海洋污染,全国环境统计公报(2011年)废水和主要污染物排放量：,2011年，全国废水排放总量为652.1亿吨;化学需氧量排放总量为2499.9万吨，比上年下降2.04%；氨氮排放总量为260.4万吨，比上年下降1.52%。,全国环境统计公报(2010年),侧面反映地表水污染的严重性及治理的紧迫性,2、污染物类型及作用机制,2.1 污染物类型2.1 污染物作用机制,2.1 污染物类型 按污染物性质划分

3、为物理性污染、化学性污染、生物类污染三类。,物理：悬浮物质污染、热污染和放射性污染等。化学：无机污染物、无机有毒物质、有机有毒 物质、需氧污染物质、植物营养物质和 油类污染物质。生物：由病原微生物、病毒、寄生虫等引起大 的水体污染。,2.2 水环境污染物作用机制,物理机制 化学机制 生物学机制 综合机制,物理机制：指外界的污染使生态系统中某些 因子发生改变，从而影响生态系统的物理环境，进而影响生态系统的生物环境和生态稳定性，产生各种生态效应。化学机制：吸附/解吸过程、固定/释放过程、氧化/还原过程、螯合/解络过程、酸/碱反应过程、挥发/凝结过程、溶解/沉淀过程、水解过程和脱氧过程等。,生物学机

4、制：生物体累计、富集机理，生物吸收、代谢、降解与转化机理。综合机制：协同作用、加和效应、拮抗效应、竞争效应、保护效应、抑制效应、独立作用效应。,3.河流湖泊水库污染修复,3.1 物理修复技术3.2 化学修复技术3.3 生物修复技术3.4 生态修复技术3.5 其它修复技术,3.1 物理修复技术,物理修复是指在系统中通过物理沉淀、过滤、吸附作用除去可沉淀的固体、胶体、BOD5、氮、磷、重金属、细菌、病毒及难以溶解的有机物质。如疏挖底泥、机械除藻、引水冲淤等。物理方法操作简单，造价低，但往往治标不治本。,3.1.1 冲刷/稀释 采取引水冲污稀释污染水体，增加流域水资源量，加快污染水体流动，加强水体自

5、净能力。水体流动性的加强对沉积物-水体界面物质交换也有一定影响，增加河流下层溶解氧含量，对底泥污染物释放产生一定的抑制作用，有助于水体生态系统的恢复。,3.1.2 曝气 污染水体接纳大量的有机污染物后，有机物大量分解造成水体溶解氧浓度急剧降低，甚至出现厌氧状态，导致溶解盐释放以及臭味气体产生。通过人工曝气，可使水体底层溶解氧得以恢复，水体中溶解铁、锰、硫化氢、二氧化碳、氨氮以及气体还原组分浓度大为降低，改善水生生物的生存环境。同时，可有效限制底层水体中磷的活化和向上扩散，限制浮游藻类的生产力。,3.1.3 机械/人工除藻 收获水体中的藻类，可在短时间内快速有效的去除藻类。在某些特定环境，利用自

6、然动力收获藻类可有效的减轻富营养化的危害。机械除藻在过去人工打捞藻类的基础上发展了臭氧/超声波除藻技术，此技术利用超声波的作用使藻类的细胞破裂，打破藻细胞内的气囊，使其失去浮动能力而沉淀。,屠清瑛等人分别于2001 年9月6-8 日和14-20日在什刹海后海实验区（50m50m）进行了两次超声波/臭氧复合试验，按每天作业7h 计，臭氧/超声波试验证明对藻类有明显的去除作用。当水中臭氧浓度5mgL 时，1h后藻类的去除率平均在30%-50%左右；充入臭氧2h（浓度约10mgL)，藻类去除率平均在80%左右。试验结果证明，总磷也有明显的递减趋势，但是对COD 的作用不甚明显.,例：,在太湖水环境修

7、复中，利用风力、湖流在水源区域建造富集藻类的专门设施来收集藻类，避免了“水华”阻塞取水口而引起的水质恶化，取得良好的效果。,3.1.4 底泥疏浚 可降低水体的内源污染负荷量和底泥污染物重新释放的风险。对于沉积物中的重金属和持久性有毒有机污染物而言，只能通过环境疏浚方法从湖泊中去除。南明河、苏州河的治理均用到此技术。,环境疏浚与工程疏浚的差异：环境疏浚旨在清除湖泊水体中的污染底泥，并为水生生态系统的恢复创造条件，同时还需要与湖泊综合整治方案相协调。工程疏浚则主要为某种工程的需要如流通航道、增容等而进行。,首先应符合一般疏浚的要求:疏浚工程技术规范(GIJ 319-99)。同时,考虑污染疏浚的要求

8、，对设备进行进一步筛选，包括对常规设备改进和专用环保挖泥船设计。,常规设备改进:耙吸挖泥船 适于沿海和大江而且污染土分布范围较大地区绞吸挖泥船 应用最广泛,可在陆地拼装后下水,距离岸边较近,适于湖泊污染土清理抓斗式船 可配以泥驳装载，宜在底泥分布集中且厚度较大地区使用,环境疏浚设备的选择原则 第一，既要考虑一般疏浚工程的条件，又要考虑污染物与生态等环境保护方面的要求；第二，不同的污染物对疏浚和处置有不同要求，应经济合理地确定控制指标和要求；第三，如果要求不严，应优先选用现有的一般疏浚设备，或者加以改进以达到经济合理的目标;第四，多方案筛选和比较，选取最优化途径。,底泥综合利用湖滨绿化带，使堆场

9、所在地形成绿化带。填地造景，将湖泊周围的坑洼废地填平后为开发用地创造了条件，但应避免人为活动加强而引起排污强度提高林地肥料，湖泊底泥富含多种营养元素，还含有普通矿物肥料中所缺少的有机质及多种微量元素制造聚合物及建筑材料,3.1.5 光催化技术 基于纳米材料的光催化特性，纳米材料应对水华和赤潮藻具有杀伤能力。纳米材料具有在光照（尤其是紫外光）下可以产生羟基自由基及强还原能力的特性，对藻细胞内的脂类、蛋白等生物大分子产生氧化作用，从而破坏其生物学功能最终导致细胞死亡。因此被认为在消毒杀菌、空气净化、污水处理、海洋原油污染清除、自清洁材料等方面具有很好的应用前景，并已得到广泛的研究。,3.2 化学修

10、复技术 化学修复是添加化学药剂和吸附剂改变水体中氧化还原电位、pH，吸附沉淀水体中悬浮物质和有机质，是利用污染物的化学反应来分离、回收污水中的有害物质，或使其转化为无害的物质。化学方法操作简单，用量少，见效快，但利用化学方法治理污染水体需大量投加化学药剂，成本昂贵，同时容易引起二次污染。,3.2.1 化学沉淀法 通过向水体投加铁盐或铝盐，通过吸附或絮凝作用与水体中的无机磷酸盐产生化学沉淀，降低水体磷的浓度，控制水体的富营养化。同时，铝盐能够形成氢氧化铝沉淀，在沉积物表层形成“薄层”，可阻止沉积磷的释放。,3.2.2 改性硅藻土强化混凝法 硅藻土是由天然形成的硅藻矿石加工而成，不含有毒化学物质。

11、改性硅藻土处理湖水时，直接吸附、化学沉淀、脱稳絮凝、吸附架桥等作用同时存在，湖水净化的过程是这些过程共同作用的结果。较适用于开放性大型水体的脱磷和除浊。,吴蕾、陈云峰在改性硅藻土用于巢湖水脱磷研究中研究了改性硅藻土除磷最适操作条件，并将改性硅藻土同几种常规混凝剂的处理效果和其经济性进行了对比，与常规混凝剂相比，改性硅藻土出水更为清澈透亮，污泥沉降性能好，污泥量少，在建设成本和运行成本上更为节省。,3.2.3 化学除藻法 采用各种化学除藻剂进行除藻，效果最显著，但也最具有危险性。例如：单一除藻剂有：碘伏、水溶性甲壳素碘等 复配除藻剂有：碘伏-新洁尔灭、碘伏-异噻唑啉酮等,3.2.4 酸碱中和法

12、向水体中添加石灰进行酸碱中和，调整水体酸碱度，以适应水生态系统的物种生长、繁殖的需要。,3.3 生物修复技术 狭义定义为：利用生物特别是微生物催化降解有机污染物，从而修复被污染环境或消除环境中的污染物的一个受控或自发进行的过程。,国外学者认为强化的生物修复是一种加快自然降解土壤或水体有害物质的过程。而我国学者认为生物修复是利用特定的微生物（包括土著或外援微生物以及植物等）在一定的条件下进行消除或富集转化固定化环境污染物，从而达到被污染的环境进行恢复的生物过程。,生物修复技术分类：按场地划分：原位生物修复和异位生物修复按污染物的主要特点划分：生物操纵法、植被群 落恢复、生物除藻、生态浮床等,例：

13、在湖泊管理中，通过放养凶猛鱼类来控制食浮游动物鱼类，减少食藻动物的牧食压力，从而控制藻类的异常繁殖，改善富营养化状况。,3.3.1 生物操纵利用生物操纵调整营养结构，促进水质恢复。,在1975 年，Shapiro 等提出了生物操纵理论后，在该理论的基础上，研究者又提出了经典生物操纵法和非经典生物操纵法。经典生物操纵法是指通过化学方法毒杀、捕捞或者放养肉食性鱼的方法，调节浮游动物群落结构和种群数量，促进食藻浮游动物的增长，特别是枝角类种群的发展，通过它们对藻类的摄食降低藻类生物量。经典生物操纵法适合富营养化程度较轻、以小型藻类为主的水域。,非经典生物操纵法依靠提高大型滤食性鱼类的密度来控制藻类，

14、如直接放养滤食性鱼类白鲢、鳙等直接摄食藻类。在藻类水华暴发的富营养湖泊中，必须放养密度合理的滤食性鱼，才能收到较好的控制效果。,例如：刘建康等在武汉东湖做了3 次原地围隔实验，发现放养4650 gm-3 以浮游生物为食的鲢和鳙，能有效地遏制微囊藻水华的爆发。郎宇鹏等通过野外模拟试验也发现，投放密度为50 gm-3 的鲢鱼，对蓝藻有明显的抑制效果。,3.3.2 植被群落恢复 通过水环境的生境调控和植被的人工重建促进水生植被的自然恢复，逐步恢复受损水体的生态系统的结构，包括生产者（主要是水生植物）、消费者（鱼类）、分解者（细菌）等，在生产者、消费者、分解者之间建立有效的食物链，促进系统的物质恢复，

15、恢复水体的功能，达到水体生态系统恢复的目的。,大型水生植物的分类,大型水生植物是一个生态学范畴上的类群，是不同分类群植物通过长期适应水环境而形成的趋同性适应类型。,有发达的机械组织植物个体比较高大,光合作用利用水中微生物分解有机物产生的CO2和NH4+、PO43-等营养物质，并释放出O2,大型水生植物的四种生活型：,大型水生植物的生态功能,污染物的去除机制,植物吸收,环境中的重金属和一些有机物并非是植物生长所需要的，并且达到一定程度后具有毒害作用。对于此类化合物，一些植物也演化出了特定的生理机制使其脱毒。植物通常是通过螯合和区室化等作用，来耐受并吸收富集环境中的重金属，这种机制也存在于许多水生

16、植物中。,植物吸收,芦苇,凤眼莲,植物吸收,浮萍,植物吸收,狐尾藻,植物吸收,微生物降解,微生物是净化污水的主要“执行者”，它们把有机质作为丰富的能源，将其转化为营养物质和能量。,水生植物的根系常形成一个网络状的结构，并在植物根系附近形成好氧、缺氧和厌氧的不同环境，为各种不同微生物的吸附和代谢提供了良好的生存环境，也为人工湿地污水处理系统提供了足够的分解者。,植物的根系还可分泌一些有机物从而促进微生物的代谢,这样就为好氧微生物群落提供了一个适宜的生长环境,而根区以外则适于厌氧微生物群落的生存。,物理化学作用,Page 65,3.3.3 人工浮岛技术 人工浮岛又称人工浮床、生态浮床、生态浮岛。利

17、用表面积很大的植物根系在水中形成浓密的网，吸附水体中大量的悬浮物，并通过光合作用使其转化为植物的细胞成分，促进植物生长，最后通过收割浮岛植物和捕捞鱼虾减少水中的营养盐；另外通过遮挡阳光抑制藻类的光合作用，减少浮游植物的生长量，有效防止水华的产生，提高水体的透明度。,浮床单元及植物栽种示意,生态浮床技术是运用无土栽培技术原理,以高分子材料为载体和基质,采用现代农艺与生态工程措施综合集成的水面无土种植植物技术。通过水生植物根系的截留、吸附、吸收和水生动物的摄食以及微生物的降解作用,达到水质净化的目的,同时营造景观效果。包括植物修复和植物-微生物修复两方面。,典型实例：2004年8月至2005年1月

18、格凌国际水研公司在昆明滇池进行了植物浮床净化试验，短短6 个月时间，大大削减了水中N、P和COD、BOD 浓度，有效改善了水质。,北京北海人工浮岛实景,71,日本的人工浮岛,Page 76,生态浮床技术特点：,Page 77,浮床技术设计原则:,Page 78,生态浮床技术展望,1、生态浮床和削减波浪设备的组合：在风浪较大的区域，如广阔的湖面，可以结合削减波浪的技术如消浪栅、消浪排等，营造局部平静的环境，缓解水流、风浪对浮床的冲击，保证浮床的稳定性。2、生态浮床和填料、曝气等技术的组合：微生物逐渐在填料上形成数量可观的生物膜，可以明显提高水体污染物的去除率。浮床增加曝气过程，能提高水体溶解氧的

19、含量，降解水体中耗氧物质。,3.3.4 人工沉床技术 人工沉床装置利用载体和沉水基质营造适宜水生植物生长的环境条件，并在基质上种植水生植物，达到修复受损水体生境，进而恢复水生生态系统的目的。该装置利用浮力调节系统人为调控植物在水下的深度，解决了水深变化大、透明度低、夏季藻类及浮萍泛滥等不利因素对植物生长的制约。,人工沉床结构示意,人工沉床主要由基质(填料)、大型水生植物和附着在基质与植物体表面的微生物三大部分组成 床体结构由以下4 部分组成:受力载体构件;植物种植箱体及填充基质;高等水生植物;浮力调节构件,人工沉床作用机理包括:直接吸收营养物质和富集重金属；通过物理吸附去除悬浮物和高分子有机物

20、，提高水体透明度;释放氧气，提高水体DO含量；通过植物化感作用抑制藻类和细菌生长；为微生物活动提供附着载体和氧源，形成植 物-微生物的协同净化。,3.3.5 生物除藻 通过灭藻、祛味，降解含大量氮磷营养积累的底泥，彻底消除藻类产生的根源，达到修复水环境的目的。生物除藻剂是目前世界上最先进的生物修复除藻产品，包含活性微生物和相应的酶，对水生生物及人类等不产生危害及副作用，微生物迅速激活，与水中藻类竞争营养源，从而使藻类缺乏营养死亡，沉入水底，越来越多的微生物继续降解死亡藻类，直至消灭，使水体变清。,3.3.6 微生物强化修复技术 是指用微生物或微生物菌群来降解水体中的有机物或有毒有害物质，如CO

21、D、BOD、有机氮或氨氮、石油类、挥发酚等，或使这些物质变成无毒的、无害的，如二氧化碳、氮气或水等，从而使水质得到改善，生态得到恢复或修复。另外，向污染水体投加水体净化促进液（即生物促生剂）也是一种生物修复技术，对于消除水体黑臭、增加水体溶解氧作用明显且迅速。,生物促生剂技术是通过对自然界中污染物降解者土著微生物的促生作用，为之创造一个能顺利完成自然降解功能的环境，强化污染环境的自净能力，加速对有机污染物的分解。该技术作为微生物修复的一个分支，与以往的微生物制剂法不同，它不引进外来微生物，而是利用其中含有的多种酶和促进微生物生长的营养物质，微量元素等成分，刺激污染场所土著微生物的生长繁殖，迅速

22、降解有机污染物，从而达到消除水体黑臭的目的。,3.4 生态技术 包括具有复合生态系统的生态塘处理技术、以植物和微生物为主要处理功能体的湿地处理技术和土地处理技术。,3.4.1 稳定塘处理技术 稳定塘旧称氧化塘或生物塘，是一种利用天然净化能力对污水进行处理的构筑物的总称。通常是将土地进行适当的人工修整，建成池塘，并设置围堤和防渗层，依靠塘内生长的微生物来处理污水。主要利用菌藻的共同作用处理废水中的有机污染物。,稳定塘图示,稳定塘运行原理：以太阳能为初始能量，通过在塘中种植水生植物，进行水产和水禽养殖，形成人工生态系统，在太阳能的推动下，通过稳定塘中多条食物链的物质迁移、转化和能量的逐级传递、转化

23、，将进入塘中污水的有机污染物进行降解和转化，最后不仅去除了污染物，而且以水生植物和水产、水禽的形式作为资源回收，净化的污水也可作为再生资源予以回收再用，使污水处理与利用结合起来，实现污水处理资源化。,稳定塘污水处理系统具有基建投资和运转费用低、维护和维修简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体、无需污泥处理等优点。,稳定塘技术可以延长河水滞留时间、截留、降解污染物，减少河流污染物总量和浓度。稳定塘分为微生物稳定塘和水生生物塘两大类。微生物稳定塘分为：好氧塘、厌氧塘、兼性塘、曝气塘 水生生物稳定塘分为：水生植物塘和养殖塘。,3.4.2 人工湿地处理技术 是利用基质-微生物-植物这个复合生

24、态系统，通过物理、化学和生物的三重共同作用来实现对污水的净化，这种湿地系统是在一定长宽比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料（如卵石等）混合组成填料床，污染水可 以在床体的填料缝隙中曲折地流动，或在床体表面流动。在床体的表面种植具有处理性能好、成活率高的水生植物（如芦苇等），形成一个独特的动植物生态环境，对污染水进行处理。,人工湿地模拟装置示意,水平潜流人工湿地系统结构示意图,波式流人工湿地结构示意图,人工湿地处理技术的显著特点：对有机污染物有较强的降解能力，出水质量好，可以结合景观设计，种植观赏植物改善风景区的水质状况。其造价和运行费远低于常规处理技术。1996年9月在奥地利维也纳召开的第四次

25、国际研讨会,标志着人工湿地系统作为一种独具特色的新型水处理技术正式进入水污染控制领域。,复合人工湿地 复合垂直流人工湿地工艺包括复合垂直下行流、复合垂直上行流、垂直下行流与垂直上行流复合系统以及垂直上行流与垂直下行流复合系统4种。复合人工湿地技术比传统单一的人工湿地技术有更高效的污染物去除性能，其中以复合垂直流人工湿地更为突出。,3.4.3 土地处理技术 以土地为处理设施，利用土壤-植物系统的吸附、过滤及净化作用和自我调控功能，达到对水净化的目的。可分为快速渗滤、慢速渗滤、地表漫流和地下渗滤生态处理等几种形式。经验表明，对于有机化合物尤其是有机氯和氨氮等有较好的去除效果。,3.5.1湖滨陡坎沿

26、岸水域基底修复技术 采用人工方法在需要进行大型水生植物群落恢复的湖滨陡坎沿岸的水域实施基底修复工程措施，在目标水域边界构筑水下围埝，采用绞吸式挖泥船将疏浚的湖泥按设计高程要求吹填至基底修复工程区内，形成缓坡浅滩，改善湖泊沿岸带自然条件，为湖泊沿岸带生态修复创造良好的生境条件。,3.5 其它方法,该技术在国内湖泊富营养化生态修复工程中首次成功应用并已申请专利。该技术具有结构简单、体积小、抗风浪能力强、维护方便、投资及运行费用低等特点，其有利于人工筑堤湖泊天然湿地的恢复，实现湖滨带诸多生态功能的发挥，包括净化水体、抑制湖泊蓝藻水华、提高生物多样性及景观美学价值等。,3.5.2 清洁底泥吹填技术工艺

27、流程：1、对工程区周边进行勘察，确定泥源；2、选用合适的疏挖设备按工程区基底修复设计的要 求进行吹填施工；3、在基底修复满足设计要求的前提下实施水生植被 种植等工程。作用：减少水深、改善底质性状、创造多样性地 形，为水生植被恢复创造有利的生境条件。,清洁底泥吹填技术工艺流程,3.5.3 复合生态滤床 是垂直流人工湿地的改进工艺，成功应用于城市河道、湖泊等水环境治理。滤床设置于景观水池一端，依池而建，其上种植菖蒲、风车草等景观植物。在滤床内填充具有吸氮聚磷等功能的填料，将水体中的氮、磷等营养物质吸附在多孔介质附近，被种植在多孔介质上的水生植物吸收利用，将氮、磷等营养物质去除。底部布设集水系统，水

28、体从上向下通过滤料进入集水支管和主管，最后自流进入集水池。,复合生态滤床的工作原理：先由滤床基质吸附水中的污染物质，再利用植物和微生物吸收基质上的污染物质，从而使基质长期保持良好的吸附能力。同时，通过植物的根系复氧能力，使基质得到再生，最终实现生态修复污染地表水体的目的。,复合沸石滤床修复北方景观水体的实验研究：以天然矿物质沸石、细砂及煤渣取代传统滤料构建复合基质生态床,表面种植景观植物,采用下向流-上向流运行方式修复景观水体。,复合基质生态床结构示意图,复合生态滤床用于重金属污染地表水体修复：以蛭石为滤床基质，植物根系可以有效地吸收蛭石吸附的重金属，从而有效提高蛭石的再吸附能力，延长滤床工作

29、周期。,蚯蚓生态滤池对生活污水中氮的去除作用 根据蚯蚓具有提高土壤通气透水性能和促进有机物质的分解转化等生态学功能而设计,实现滤池通气供氧和解决滤池堵塞等问题 人工强化引入蚯蚓及对填料进行了适当的改进。,3.5.4 超声波和改性粘土集成技术超声波作用：将藻类细胞壁和气囊破碎或破坏其生理功能使其死亡。集成技术：在去除藻类气囊而又不影响细胞活性的情况下进行絮凝，在提高除藻率的同时防止大量藻类突然性死亡，以减少二次污染。,3.5.5 复合生态滤床和光催化技术 光催化技术中藻细胞裂解后释放出内溶物又可加重水体的富营养化，与其它除氮除磷方法如复合生态滤床一同使用，则可以显著改善应用效果。,景观水,复合生

30、态滤床,光催化设备,水景,自流,自流,泵,工艺流程,4.海洋污染修复4.1 2010年我国海洋环境质量总体概况4.2 海洋主要污染物种类4.3 海洋石油修复措施4.4 海洋重金属污染修复4.5 海洋富营养化治理,4.1 2010年我国海洋环境质量总体概况 2010年，我国海洋环境质量总体维持在较好水平，主要海洋功能区环境质量基本满足海域使用要求，海洋赤潮和绿潮灾害有所减轻，但江河污染物入海量增加，溢油等突发事故灾害对海洋生态环境的损害严重。近岸局部海域富营养化、海洋环境灾害频发和海岸带生境破坏是影响我国海洋环境状况的突出问题。,4.2 海洋主要污染物种类4.2.1 重金属污染4.2.2 油污染

31、4.2.3 海水富营养化4.2.4 有机化合物的污染,4.2.1 重金属污染 种类繁多，比较重要的有汞、铜、镉、铅、锌、铬、钴、镍、锰、钒、银、铍等，砷和硒是非金属，但它的毒性类似于重金属。大多通过河川间接或直接排放入海。来源：（1）工业废弃物（2）矿山的污泥和废气（3）大气中的重金属蒸气（4）含重金属的农药,4.2.2 油污染 海洋油污染主要来自于工业、农业、运输业及生活污水的排放、油泄漏，逸入大气的石油烃沉降及海底自然溢油。其中，在海洋运输的油污染中，由油轮事故引起的污染最为严重。溢油在海面迅速散开，形成油膜，油膜会隔绝空气中的氧气，使海洋中大量的浮游生物窒息而死；另外油膜和油块能粘住大量

32、的鱼卵和幼鱼，使其死亡；油被鱼虾等进食后，使其产生石油臭味，降低海产品的经济价值。,重大溢油事件：2010年7月16日18时，中石油大连新港石油储备库输油管道发生爆炸，大量原油泄漏入海，导致大连湾、大窑湾和小窑湾等局部海域受到严重污染，对泊石湾、金石滩和棒棰岛等十余个海水浴场和滨海旅游景区，三山岛海珍品资源增殖自然保护区、老偏岛-玉皇顶海洋生态自然保护区和金石滩海滨地貌自然保护区等敏感海洋功能区产生影响。,2010年4月，英国石油公司位于墨西哥湾的“深水地平线”石油钻探平台爆炸，数千万加仑石油泄漏。2011年8月，壳牌石油公司位于英国北海的“塘鹅1号”钻井平台海底管道破裂，致使200余吨石油泄

33、漏。,油污染的海洋,4.2.3 海水富营养化 导致海水富营养化的物质主要有食品工业中的废渣、酵母、蛋白质、人畜粪便、农业废水、生活污水和造纸工业的纤维残留物等。2010年，全海域发现赤潮69次，累计面积 10892平方公里，赤潮发现次数与2009年基本持平，但累计面积减少3 208平方公里，赤潮多发区主要集中在东海近岸海域。,4.2.4 有机化合物的污染 主要为有机氯、有机磷和多氯联苯等人工合成物质,这些都是不易降解的一类污染物,毒性强。我国近海普遍受到有机物污染。有机化合物如农药,在农业生产中被使用后,污染农田牧场,残留在菜、果、谷物以及禽畜肉蛋中,并通过各种途径进入海洋。通过食物链或直接进

34、入鱼贝类体内,积蓄于脂肪含量高的皮脂、鱼卵、内脏和脑中。,4.3 海洋石油修复措施 接二连三的溢油事故，不仅对海洋生态环境和沿海地区经济造成了严重影响，更对后续的处置和预防提出了严峻挑战。修复措施主要有以下三种：3.3.1 物理方法3.3.2 化学方法3.3.3 生物方法,4.3.1 物理方法 一般来说，处理水面溢油的最理想的方法是物理清除，采用物理清除可以避免对环境的进一步污染，但不适合清除乳化油。大致分为围栏法、吸附法和油拖把法。,4.3.1.1 围栏法 石油泄漏到海面后，应首先用围栏将其围住，阻止其在海面扩散，然后再设法回收。优质的围油栏必须具备易于展开和收回，易洗，耐磨，具有一定的强度

35、以及抗风浪等性质。围油栏的材料一般有耐油的聚乙烯、氯丁橡胶等。较为常见的是乙烯柏油防水布制作的带状物，在紧急的情况下，也可用泡沫塑料、稻草捆、大木料、席子、金属管等物替代。,人工打捞海面石油,4.3.1.2 机械式撇油器 根据撇油器的物理学原理不同和采用不同的结构形式，可设计多种多样的撤油器，其技术性能和特点也大不相同。通常将撇油器按照收油的原理进行分类,主要包括以下几种。（1）堰式撇油器（2）绳式撇油器（3）盘式撇油器（4）刷式撇油器（5）带式撇油器（6）真空收油机,各种类型撇油器特点及适应性对比,4.3.1.3 溢油磁性分离 美国Avco.Corp和PfizerInc.公司研究出一种能清除

36、海面油污的磁性分离法，该法利用一种溶于石油不溶于水的特殊磁性的“液体”，含有粉末状Fe2O3磁性物质，磁性微粒如人发直径1/1000大小。当“液体”在水表面雾化后，漂浮的石油就会被磁铁吸住而去除。,4.3.2 化学方法4.3.2.1 燃烧法 通过在油面上洒化学物品引燃、助燃来焚燃水面溢油，无需复杂装置，处理费用低，但是燃烧产物污染海洋环境，且产生的浓烟污染大气，所以这种方法在内河航道及港口的使用应慎之又慎，只能在离海岸相当远的公海才使用此法处理。,燃烧的海洋,4.3.2.2 化学试剂法消油剂凝油剂集油剂,消油剂 主要成分是由亲油基团和亲水基团两部分组成的表面活性剂，由于表面活性剂对油和水都产生

37、亲合力，改变了油、水界面间的作用并极大地降低了油膜的表面张力。消油剂通过亲油基团和亲水基团把油和水连接起来，经机械搅拌混合和波浪的作用，使溢油分散成一个个水包油乳化粒子，随着水体的自然运动扩散于水体之中，大大增加了油与水的接触面积，使油易于被微生物降解，从而加速了溢油的自然净化。但消油剂的作用只是把海面溢油分散成小油粒扩散于海水中，而不是使溢油从海上消失。,凝油剂 凝油剂是通过增大油水界面张力将溢油包起来。目前使用较多的酵母蛋白凝油剂，凝油性能较低且生产工艺复杂，成本偏高，价格昂贵，难以在实际中得到应用。集油剂 凝油剂是使溢油变成胶凝状凝固，而集油剂是将扩散的油聚集起来但不使其胶凝。可以说集油

38、剂是一种化学围栏，适用于港湾、海域内，可作为未铺设围油栏的一种辅助手段。,4.3.2.3 吸附法 利用吸油材料吸附海面溢油，是一种简单有效的治理溢油的方法，使用安全，材料简单易得且价格低廉。但这种方法吸油量较小，适用于浅海和海岸边等海况相对较平静的场所。目前,国内外的吸油材料主要有聚乙烯、聚氨醋泡沫、聚苯乙烯纤维等人工合成的材料，以及锯末、麦杆等天然吸油材料。,4.3.3 生物方法 通过微生物利用油类作为新陈代谢的营养物质将其降解，从而达到去除溢油污染的目的。目前，已知可降解石油的细菌和真菌有70 多个属，约200多种。其优点是高效、经济、安全、无二次污染；特别是对机械装置无法清除的薄油层而且

39、化学药剂被限制使用时，生物法处理溢油的优越性更加显著。缺点是一旦出现大规模的溢油或是油层比较厚时，营养和氧气供应不足，细菌的生长受到抑制由此会影响生物法处理溢油的效果。,20世纪80年代末美国在Exxon Vadez油轮石油泄露的生物修复项目中，短时间内清除了污染，治理了环境，是生物修复成功应用的开端，同时也开创了生物修复在治理海洋污染中的应用。,生物修复法包括利用活有机体、或其制作产品降解污染物，减少毒性或转化为无毒产品，富集和固定有毒物质（包括重金属等），大尺度的生物修复还包括生态系统中的生态调控等。它通常采用投加表面活性剂、外源微生物以及氮磷营养源三种方式。,与化学、物理方法相比，生物修

40、复对人和环境造成的影响小，且修复费用仅为传统物理、化学修复的30%50%。生物治理技术优于其他新技术的显著特点在于其是污染物消除技术而不是污染物分离技术。应用环境生物技术处理污染物时,最终产物大都是无毒无害的、稳定的物质。,实践证明，生物方法与其他方法联合使用处理水上溢油能取得良好效果。例如，物理方法清除溢油后，用生物方法处理水域中残留的油；使用分散剂后，用生物方法降解极小的油粒（1m），而且现在生产的毒性非常小的分散剂，本身就很容易被生物降解。,总之，海上发生溢油后，应首先撒布凝油剂，防止溢油的进一步扩散。然后用围油栏进行拦截，再用各种机械方法把围起来的油尽量回收，无法回收的部分，则用化学方

41、法和生物方法处理，如外海的溢油可用焚烧法，深海区的溢油可用凝油剂使之沉降，由海底生物降之消化，降解。,4.4 海洋重金属污染修复物理修复:底泥覆盖，底泥疏浚，吸附化学修复:化学固定，絮凝，沉淀，氧化还原生物修复:（1）近海植物的修复技术（2）海洋藻类的生物修复技术（3）微生物对重金属的修复技术,典型实例：日本水俣镇附近海域汞污染修复方案 日本水俣镇附近海域海底底泥含有大量的汞，对含有较高浓度汞的淤泥进行封闭填埋处理。汞浓度稍低的区域使用大型挖泥船清淤，埋入指定地点，上层覆盖复合膜和土壤，用这种方法有效地减少底泥中汞的含量。,4.5 海洋富营养化治理 4.5.1 赤潮产生原因 4.5.2 赤潮危

42、害 4.5.3 富营养化污染及赤潮控制技术,4.5.1 赤潮产生原因 赤潮是入海河口、海湾和近海水域由于水质严重污染和富营养化导致的海洋浮游生物异常增殖、海面水色异常变化的现象。原因：赤潮一般是由于水不流动、富营养化、日照量增大和水温上升等因素综合作用的结果。,4.5.2 赤潮危害 首先，赤潮可导致环境因素的改变，从而使部分海洋生物不能正常的生长、发育、繁殖，破坏了原来的生态平衡。其次，赤潮导致大量海洋生物死亡，从而对海洋渔业和水产资源造成破坏。再次，分泌赤潮毒素（贝素），对生物和人体造成危害。,4.5.3 富营养化污染及赤潮控制技术（1）通过化学药物灭杀赤潮生物（2）通过吸附絮凝剂灭杀赤潮生

43、物（3）超声波法（4）紫外光法（5）等离子体法（6）围隔法（7）生物法（8）直接电击法（9）磁性消除法,典型实例：青岛浒苔清理 自08年6月中旬开始，大量的绿色水藻开始在青岛近海部分区域聚集，经监测这种藻类为浒苔，这些絮状植物覆盖了海滩和近岸水域。奥帆赛警戒水域的32.04受浒苔侵袭，青岛近海海域浒苔分布面积为156平方公里，经人工及机械清理，浒苔覆盖面积减少了45.2平方公里。效果非常明显，从青岛奥帆中心的媒体中心观望整个奥帆基地，没有发现任何浒苔踪迹，码头下方海水清澈。,清理浒苔现场及堆积如山的浒苔,结束语,地表水的修复是项影响因素多，系统复杂，多学科交叉的系统工程。地表水修复以和谐生态、以人为本为理念。,作业3：,1、环境疏浚与工程疏浚的差异是什么？2、地表水环境污染修复的生物方法有哪些？3、什么是经典和非经典生物操纵？4、大型水生植物的生态功能是什么？5、大型水生植物的四种生活型及其特点和代表物种是什么？,作业4：,1、海洋主要污染物的类型？2、海洋油污染的危害？3、海洋石油污染的修复措施物理、化学、生物方法具体有哪些？,