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有哪些技术可以修复环境中存在的POPs?

持久性有机污染物POPs的环境修复主要是针对被污染的土地、水体、大气的修复和含POPs的废弃物的降解。POPs环境修复技术可分为原位和异位修复技术。原位修复是指对污染场地(包括深层次污染的土壤和地下水)中存在的污染物进行就地处置,不需要建设昂贵的地面基础设施和远程运输,使之得以降解;异位修复则是将土壤或水体转移后再处理。各种修复技术总结起来可以分为物理、化学、生物修复技术。
工具/原料

POPs

持久性有机污染物POPs的环境修复技术
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物理法: 针对水体POPs污染的物理修复技术有是气提、吸附和萃取等手段。针对土壤的修复技术有填埋法、换土法和通风转移污染物技术。这里介绍下土壤热解吸技术。它是通过直接或间接热交换,将污染土壤及其中含有的污染物加热到足够的温度,以使污染物从土壤中得以挥发与分离的过程。虽然热解吸设备投资较大,并且污染土壤需挖掘后才能处理,但其具有操作灵活、安全稳定、对土壤理化性质影响小、处理成本低廉等显著优点,故成为发达国家修复有机污染土壤的重要技术之一。有研究结果,采用适当的热解吸温度进行土壤热解吸修复可避免对土壤自然肥力的破坏,使得处理后土壤恢复农田耕作成为可能,是一种潜在的绿色修复技术。

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化学法 :化学降解法是目前处理POPs污染物中最常用的方法,主要有化学清洗法,萃取法,高级氧化法,电化学法等。①化学清洗法 :化学清洗法是用一些化学溶剂和表面活性剂等清洗被污染场地的方法,此法虽费用较低,但易造成二次污染。②萃取法 :是采用超临界流体或微波萃取场地中污染物,使污染物被浓缩富集而去除,但设备投资大,运行成本高。 ③高级氧化法 :高级氧化法是指反应中涉及到羟基自由基的氧化过程,它具有独特的优势:反应过程中产生大量的羟基自由基作为中间产物,可诱发后面的链反应;将污泥降解为CO2和H2O,不会造成二次污染;反应过程容易控制;可单独处理,也可与其它技术联用。高级氧化法可以分化学氧化法、湿式氧化法、超声波氧化法、为光催化氧化(近紫外光290~400 nm)等。研究表明超声波氧化法可在30 min 内降解水体中95%的低浓度多氯联苯,是一项发展前景良好的POPs处理技术;利用纳米级二氧化钛和紫外光的光催化氧化反应来处理POPs可能成为研究的热点技术之一。

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电化学氧化法 :电化学氧化技术是近年来中国处理POPs利用的一种新技术。电化学氧化技术借助具有电催化活性的阳极材料,能有效形成氧化能力极强的羟基自由基(·OH),既能使POPs发生分解并转化为无毒性的可生化降解物质,又可将之完全矿化为二氧化碳或碳酸盐等物质。包括电解氧化法(可溶阳极法和不溶阳极法),电解氧化—生物耦合,吸附—电解氧化法等。 探索新型的电极材料,以提高电流密度、催化活性和化学稳定性,从而提高电化学法降解有机物的效率;设计高效合理的电化学反应器,使电化学法降解废水中有机物得到工业化的推广是当前研究热点前沿。

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生物法 :生物法主要是利用植物、微生物或原生动物等的吸收、转化、清除或降解POPs,可分为植物修复、微生物修复、动物修复和酶修复等。①植物修复技术 :植物体受到POPs的污染和毒害的同时,有些植物能富集相当水平的POPs污染物,这为改善修复受POPs污染的土壤提供了机遇。利用植物及其根际微生物吸收、转移、富集、去除、转化和固持土壤、底泥、地下水、地表水POPs技术,是当前生物修复研究领域中的热点。使用红树植物植物修复POPs污染湿地沉积物的研究近几年受到了广受关注。

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植物修复有3种机制:植物对有机污染物的直接吸收;植物根部分泌的酶来降解有机污染物;根际与微生物的联合代谢作用。1、植物吸收。植物从受污染的环境中直接吸收POPs等有机物,然后将没有毒性的代谢中间体储存在植物组织中,化合物被吸收到植物体后,植物可将其分解,并通过木质化作用使其成为植物体的组成成分,也可通过挥发、代谢或矿化作用使其转化成二氧化碳和水,或转化为无毒性作用的中间代谢物如木质素,储存在植物细胞中。 2、植物释放分泌物和酶去除有机污染物。植物中的常规酶系能增加污染物的可溶解性,从而提高它们的生物可利用性,植物释放到环境中的酶具有显著的催化作用,可直接降解有机污染物。3、植物与根际微生物的联合作用。植物根区的菌根真菌与植物形成共生作用, 有其独特的酶途径,用以降解不能被细菌单独转化的有机物。

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②微生物修复技术 :目前,关于微生物降解POPs的研究已经成为环境修复领域的热点。它利用微生物的代谢活动把POPs转化为易降解的物质甚至矿化。特别是降解菌剂法具有成本低、易操作、修复效果好的特点,是一种无二次污染的清洁生产技术,原理是直接向受污染的土壤或水体接入外来的污染物降解菌,同时提供这些微生物生长所需的营养元素,微生物包括真菌、细菌、放线菌和藻类. 细菌中较具代表性的假单胞菌属可降解DDT等。而真菌的代表属曲霉属则可降解DDT、艾氏剂等。 接种外源性高效微生物、添加微生物营养盐、提供电子受体、提供共代谢底物以及提高生物可利用性是促进微生物修复的几大措施。宏基因组技术可以获得大量的降解基因资源;利用生物工程手段,可以大幅度提高降解菌的能力。③酶生物修复技术 :酶生物修复技术是直接利用某些特定的酶降解。该方法对环境中营养等条件要求不高,对低浓度农药的处理更有效,可降解一些特定的难降解的污染物。中.持`新.兴,处理戴奥辛.利用酶进行农药污染土壤的生物修复被认为是有机污染物生物修复技术中最有效、最可行和最可靠的方法。但目前酶修复技术仍存在酶分离提取时间长、费用高、酶不稳定易失活等缺点。④ 动物修复 :动物修复是指土壤中的一些大型土生动物和小型动物种群,能吸收或富集土壤中残留POPs,并通过自身的代谢作用,把部分POPs分解为低毒或无毒产物,此方法对土壤条件要求较高。据报道,蚯蚓对六六六、DDT等农药的积累能力一般比外界大10倍,对DDT的积累最高达70倍左右。

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