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毕业论文网 > 开题报告 > 环境科学与工程类 > 环境工程 > 正文

某废弃工厂场地土壤污染与修复研究开题报告

 2020-04-13 15:52:33  

1. 研究目的与意义(文献综述)

一、目的及意义

土壤作为陆地生态系统重要组成部分,是人类和动物居住不可替代的环境因子,也是食物安全与人体健康的基本保障,在保护环境和维持生态平衡中具有重要作用。土壤的环境质量状况不仅影响国家的生态环境安全,而且对农产品安全有着直接的影响,与社会公众的身体健康乃至生命安全有着重大的影响。目前,土壤不仅遭受着工业的污染,而且生活中产生的生活污水没有经过严格处理就随意排入土壤,还有农业生存中的化肥也被大量使用,对土壤造成了严重的污染危害。尤其是土壤重金属污染的问题日益严峻随着工农业生产的发展和乡村的城市化,污染土壤的面积在不断扩大。

中国土壤污染已对土地资源可持续利用与农产品生态安全构成威胁。全国受有机污染物污染的农田已达3600万公顷,污染物类型包括石油类、多环芳烃、农药、有机氯等。全国受重金属污染土地达2000万公顷,其中严重污染土地超过70万公顷,其中13万公顷土地因镉含量超标而被迫弃耕。随着工业化进程的不断加快,矿产资源的不合理开采及其冶炼排放、长期对土壤进行污水灌溉和污泥施用、人为活动引起的大气沉降、化肥和农药的施用等原因,造成了土壤污染严重。

全国土壤环境状况总体不容乐观,部分地区土壤污染较重,耕地土壤环境质量堪忧,工矿业废弃地土壤环境问题突出。工矿业、农业等人为活动以及土壤环境背景值高是造成土壤污染或超标的主要原因。当土壤中含有害物质过多,超过土壤的自净能力,就会引起土壤的组成、结构和功能发生变化,微生物活动受到抑制,有害物质或其分解产物在土壤中逐渐积累通过“土壤→植物→人体”,或通过“土壤→水→人体” 间接被人体吸收,达到危害人体健康的程度。

土壤污染造成的各种公害事件不乏报道,像九十年代日本的痛痛病就是一个非常直观的例子。土壤污染已经对人类生存造成了威胁,必须得到及时的解决。本研究以废弃工厂土壤污染修复为基础进行实验分析,提出可行性的解决方法并拓展至相同类型的土壤处理,减少土壤污染,提高土壤的可利用率,为土壤环境的保护工作贡献力量。土壤是生态循环中非常重要的部分,土壤和水、大气的关系都十分密切,若土壤污染严重得不到及时处理,由此及彼,则水环境和大气环境都会受到影响,人类的生活环境也会遭到极大的破坏。该废弃工厂的土壤污染修复研究为其他类似的土壤修复提供了理论支持和技术支撑,为日后同领域的土壤修复提供范本且具有重要的参考价值,因此本研究是一个很重要的课题,需要投入更多的力量,这也是本文探讨土壤污染与修复的目的及意义。

二、国内外研究现状

污染土壤修复技术的研究起步于20世纪70年代后期。欧美土壤修复技术的研发历程分为3 个阶段:(1)20 世纪80 年代以前,土壤治理方式为物理、化学修复,修复技术主要采用挖掘填埋、客土法、固化/稳定化、土壤气提、化学萃取;(2)20 世纪80 年代至21 世纪初,土壤治理方式为物理、化学和生物修复,修复技术主要采用IMC(隔离、维护和控制)、淋洗、化学萃取、化学氧化还原、玻璃固化和热脱附;(3)21 世纪以来,土壤治理方式为物理、化学和生物修复,但已开始广泛关注高效低费的修复方法,研究重点为植物修复及自然转移和衰减。

在过去的30年期间,欧、美、日、澳等国家纷纷制定了土壤修复计划,巨额投资研究了土壤修复技术与设备,积累了丰富的现场修复技术与工程应用经验,成立了许多土壤修复公司和网络组织,使土壤修复技术得到了快速的发展美日等发达国家在经历了土壤重金属污染的惨痛教训以后,都将土壤重金属污染问题作为重点解决的问题,几十年的探索实践,他们已经建立了相对比较完善的土壤重金属污染预防和控制法律制度。美国有两部主要的法律来防治土壤污染,其中《资源保护与恢复法》通过有效治理避免废物进入环境,属于源头控制;而《综合环境反应、补偿和责任法》(又称“超级基金法”)则是针对有害废物已经进入环境、如何清除土壤环境中的废物,属于末端控制。为了保护纳税人的利益,美国政府在污染土壤治理时采取“执行优先(enforcement first)”的政策,即先强制相关的责任人进行治理,或者支付土壤污染治理的费用。拒绝支付费用者,政府可以要求其支付应付费用 3 倍以内的罚款。美国 EPA 也可以利用超级基金先进行治理后再向相关的责任人索要赔偿,私人企业也可进行污染土壤治理后再向相关的责任人索要补偿。只有当污染者无力承担治理费用时,才由基金来补充。为保障土壤污染防治体系的顺利运行,美国还制定了一些技术导则, 专门指导和规范土壤环境调查和修复。

我国的污染土壤修复技术研究起步较晚,在“十五”期间才得到重视,列入了高技术研究规划发展计划,其研发水平和应用经验都与美、英、德、荷等发达国家存在相当大的差距。进入二十一世纪以来,

随着我国土壤污染问题日益凸显,土壤环境安全问题引起社会广泛关注。党和国家高度重视土壤环境保护工作,将土壤污染防治工作提上议事日程,放在与大气、水污染防治同等重要的位置,全面推进土壤污染防治工作。“十一五”期间,环境保护部组织开展了全国土壤污染状况调查,启动了土壤环境质量标准修订工作。“十二五”期间,出台了一系列土壤污染防治政策文件,加快推进土壤污染防治立法,制订实施了重金属综合防治规划,启动土壤污染治理与修复试点示范,全面部署土壤污染防治工作,编制土壤污染防治行动计划等。由此可见,近十年我国土壤污染防治工作取得了积极进展,具有中国特色的土壤污染防治体系正在逐步构建和形成。近年来,土壤环境保护的现实需求和土壤环境科学技术的发展需求,科学技术部、国家自然科学基金委、中国科学院、环境保护部等部门有计划地部署了一些土壤修复研究项目和专题,有力地促进和带动了全国范围的土壤污染控制与修复科学技术的研究与发展工作。期间,以土壤修复为主题的国内一系列学术性活动也为我国污染土壤修复技术的研究和发展起到了很好的引领性和推动性作用。也陆续出台了各种法律法规标准,具体如下表



2. 研究的基本内容与方案

基本内容

(1)查阅土壤污染预防和治理工艺的研究现状与进展和相应出台的国家土壤污染物防治标准。

(2)对某厂遗弃旧址的土地进行调查并分析。判断有何种污染情况发生,并提供相关依据。

(3)根据土壤污染预防和治理工艺的影响因素及治理方法,总结经验,确定适合该废弃工厂的最佳的土壤污染防治的方案。


目标

本研究以某废弃工厂为背景,经过调查研究寻找出导致该废弃工厂土壤污染的主要原因,并找出合适的有针对性的解决方案。


技术方案

采集土壤样品根据分析项目的不同而采取相应的采样与处理方法,使采集的土样具有代表性和可比性,原则上应使所采土样能对所研究的问题在分析数据中得到应有的反映。采样时按照等量、随机和多点混合的原则沿着一定的线路进行。等量,即要求每一点采取土样深度要一致,采样量要一致;随机,即每一个采样点都是任意选取的,尽量排除人为因素,使采样单元内的所有点都有同等机会被采到;多点混合,是指把一个采样单元内各点所采的土样均匀混合构成一个混合样品,以提高样品的代表性。因此,在实地采样之前,要做好准备工作,包括收集土地利用现状图、采样区域土壤图、行政区划图等,制定采样工作计划,绘制样点分布图,准备采样工具、GPS、采样标签、采样袋等。

土壤采样点的确定在采样前,在全厂范围内统筹规划,参考综合土地利用现状图、土壤图和厂区划图等确定采样点位,根据土地利用、土壤类型、产量水平、耕作制度等在采样点位图的基础上进一步划分采样单元。在取样过程中,尽量保持土壤的原状,保持土块不受挤压,避免样品变形;采样时不宜过干或过湿,注意土壤湿度大小,最好在经接触不变形、不粘铲时分层取样,如有受挤压变形的部分则不宜采用。土样采后要装入铁盒中保存,其他项目土壤根据要求装入铝盒或环刀,携带到室内进行分析测定。

通过对自然环境特征(如气象、地貌、水文和植被等资料)、土壤及其特性(包括成土母质(成土母岩和成土母岩类型),土壤特性(土类类型、面积及分布规律),土壤组成(有机质、N、P、K 以及主要微量元素含量)、土壤特性(土壤质地、结构、pH值和Eh值,土壤代换量及盐基饱和度等))、土地利用状况(包括城镇、工矿、交通用地面起,农、林、牧、副、渔业用及其分布)、水土侵蚀类型、土壤环境背景值资料、当地植物种类等方面的调查与分析,评价土壤中的污染物及污染因子,对土壤环境现状做出一个精准的评估,从而制定并采取有效措施控制土壤污染。

废弃工厂土壤中的无机污染物主要包括酸、碱、重金属,盐类、放射性元素铯、锶的化合物、含砷、硒、氟的化合物等,有机污染物主要包括有机农药、酚类、氰化物、石油、合成洗涤剂、3,4-苯并芘以及由城市污水、污泥及厩肥带来的有害微生物等。

根据土壤监测结果和参考资料的查询,对不同的污染物采取相应的处理方法。热处理技术主要应用于工业企业场地土壤有机污染的修复技术,包括热脱附、微波加热和蒸气浸提等技术,已经应用于苯系物、多环芳烃、多氯联苯和二噁英等污染土壤的修复;利用植物修复的污染物有重金属、农药、石油和持久性有机污染物、炸药、放射性核素等,利用植物超积累或积累性功能的植物吸取修复、利用植物根系控制污染扩散和恢复生态功能的植物稳定修复、利用植物代谢功能的植物降解修复、利用植物转化功能的植物挥发修复、利用植物根系吸附的植物过滤修复等技术;土壤化学氧化-还原技术是通过向土壤中投加化学氧化剂(Fenton 试剂、臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等)或还原剂(SO2 、Fe0 、气态H2 S 等),使其与污染物质发生化学反应来实现净化土壤的目的。主要是将以上几种方法结合使用来去除废弃工厂的土壤污染。在实际操作过程中,根据污染物质的不同、结合经济成本和处理效率选取最为适宜的处理方法,既达到修复的目的,又能节约能源。


3. 研究计划与安排

第1~3周:确定选题方向,查阅与课题有关的资料并对所收集的资料进行整理,明确研究内容,了解与确定研究方案,撰写并完成开题报告。

第4~6周:查阅相关资料进行理论学习与课题基础研究。

第7~9周:采样布点调查该废弃工厂的土壤现状及进行污染物质的调查。

第10~12周:通过土壤样品检测确定土壤污染的主要成因。

第13~14周:通过比选国内外的土壤修复案例,根据该厂实际情况,制定土壤综合治理对策和指导意见及撰写论文。

第15周:论文修改与完善,准备答辩。

4. 参考文献(12篇以上)

[1]许石豪;某有机污染场地环境调查评估与修复设计研究;环境与发展(2017)

[2]土壤环境有机污染修复机制探究[J]. 曹生宪. 低碳世界. 2017(07)

[3]有机污染场地原位热修复:技术与应用[J]. 刘昊,张峰,马烈. 工程建设与设计. 2017(16)

[4]典型有机污染场地环境调查评估与修复设计研究[J]. 许石豪,陈晶. 中国资源综合利用. 2017(11)

[5]有机污染土壤的植物修复[J]. 祝鹏飞,宁平. 云南环境科学. 2004(S2)

[6]重金属污染土壤的修复途径探讨[M].王婷,北京:化学工业出版社.2017.03

[7]土壤修复技术研究与行业分析[J].北京:科学技术文献出版社 , 2016.04

[8]污染土壤生物修复技术[J].张从,夏立江.北京:中国环境科学出版社 , 2000.12

[9]土壤污染形成机理与修复技术[J]. 孙铁珩,李培军,周启星. 北京:科学出版社 , 2005.09

[10]八类土壤修复标准化创新操作规程[M].张令玉. 北京:中国经济出版社 , 2014.09

[11]中外比较 污染场地土壤修复制度研究.[M]. 北京:法律出版社, 2013.07

[12]Bioaccumulation and cancer riskof polycyclic aromatic hydrocarbons in leafy vegetables grown in soils withinautomobile repair complex and environ in Uyo, Nigeria. 18 November 2016.

[13]Bioremediation ofCo-contamination of Crude Oil and Heavy Metals in Soil by PhytoremediationUsing Chromolaena odorata (L) King amp; H.E. Robinson.February 2011.

[14]The public value ofcontaminated soil remediation in Janghang copper smelter of Korea.Seul-YeLim, Seo-Hyeon Min, Seung-Hoon Yoo.

[15]Selection of functionalconsortium for crude oil-contaminated soil remediation Dongfeng Zhao ,Chunshuang Liu , Lihong Liu , Yunbo Zhang , Qiyou Liu , Wei-Min Wu.

[16]Enhanced electrokinetic technologies withoxidization–reduction for organically-contaminated soil rem
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