土壤与地下水环境风险控制和修复

定　　价：128 元

• 作者：付融冰 编著
• 出版时间：2025/9/1
• ISBN：9787122482211
• 出 版 社：化学工业出版社

• 中图法分类：X523 
• 纸张：胶版纸
• 开本：16开

内容简介

《土壤与地下水环境风险控制和修复》是一本基于土壤与地下水环境治理现实需求，融合了土壤与地下水学科，全面介绍土壤与地下水环境基本概念、基本理论、管理制度、环境调查、风险评估、控制与修复等内容的教材和工具书。本书力求突出全面性、逻辑性、规律性、设计性、教学性的特点。全书分为上、下两册，共20章。上册侧重于基本概念、理论、制度以及调查与评估，下册侧重于治理技术。上册共7章，内容分别为绪论、土壤与地下水环境系统、土壤与地下水污染物迁移转化基础理论、土壤与地下水中常见污染物及环境行为、土壤与地下水环境管理制度、土壤与地下水环境调查、土壤与地下水污染风险评估。下册共13章，内容分别为污染土壤与地下水治理基本原理、技术与策略，以及土壤整理与离场处置、固化/稳定化技术、土壤异位洗脱技术、原位抽出与气提修复技术、基于药剂注入的原位修复技术、热处理技术、生物修复技术、电动修复技术、监控自然衰减法、污染物迁移途径控制技术、地下水异位处理技术、场地异味控制与尾气处理技术。本书可作为高等院校环境科学与工程、水文地质学、土壤学、地下水科学与工程、环境岩土工程及相关专业本科生和研究生教材，也可作为从事土壤与地下水环境调查、风险评估、治理修复等工作的技术人员、研究人员和管理人员的参考用书。

编辑推荐

《土壤与地下水环境风险控制和修复》是一本基于土壤与地下水环境治理现实需求，融合了土壤与地下水学科，全面介绍土壤与地下水环境基本概论、基本理论、管理制度、环境调查、风险评估与治理修复等内容的教材和工具书，本书力求突出全面性、逻辑性、规律性、设计性、教学性的特点。全书分为上下、两册，共20章。上册侧重于基本概念、理论、制度以及调查与评估，下册侧重于治理技术。上册共7章，内容分别为绪论、土壤与地下水环境系统、土壤与地下水污染物迁移转化基础理论、土壤与地下水中常见污染物及环境行为、土壤与地下水环境管理制度、土壤与地下水环境调查、土壤与地下水污染风险评估。下册共13章，内容分别为污染土壤与地下水治理基本原理、技术与策略、土壤整理与离场处置、固化/稳定化技术、土壤异位淋洗技术、原位抽出与气提修复技术、基于药剂注入的原位修复技术、热处理技术、生物修复技术、电动修复技术、监控自然衰减法、污染物迁移途径控制技术、地下水异位处理技术、场地异味控制与尾气处理技术。本书可作为高等院校环境科学与工程、水文地质学、土壤学、地下水科学与工程、环境岩土工程及相关专业本科生和研究生教材，也可作为从事土壤与地下水环境调查、风险评估、治理修复等工作的技术人员、研究人员和管理人员的参考用书。

序 言

污染土壤与地下水的治理已经成为我国生态环境保护的重要战略和重大举措。经过十几年的研究和实践，我国土壤与地下水环境风险控制与修复的技术水平已经取得了长足的进步。土壤-地下水系统是一个多介质、多界面、多相态的复杂非均质系统，污染物进入其中后把多种介质和作用联系了起来，形成了多介质交互、多因素交织、多作用并行的非线性复杂过程，这个过程不同于在单一介质中的现象和规律，体现出了很强的复杂性和不确定性，而我们对复杂系统、复杂过程的研究和认识还很欠缺。这就是土壤与地下水治理的原理与技术都不复杂，但是一到实际工程中许多现象和结果就难以解释和预测的原因。这也说明了污染土壤与地下水的治理是一项实践性很强、未知规律很多的复杂工作，只有立足于解决实际问题，才能对关键科学与技术问题有准确的认识和把握，这也依赖于多学科知识的交叉融合与丰富的实践经验。由于我国在这方面的工作起步较晚，与国外发达国家相比技术水平仍然存在不小的差距。因此，当务之急是加快技术水平的提升与专业人才的培养。
长期以来，受学科划分的影响，污染土壤与地下水的修复分而治之，能融合土壤与地下水于一体的专业书籍较为缺乏，能适用于教学的专门教材更是少见。本书是作者在同济大学主讲污染土壤与地下水修复课程的基础上，结合作者多年的污染场地治理研究与工程实践成果，并参考大量国外相关研究成果编写而成。本书强调理论和工艺设计，力求突出以下特点。一是全面性，本书将土壤与地下水融于一体，从土壤-地下水系统的基础知识、污染物迁移转化的基本理论到管理制度、环境调查、风险评估、治理技术等，贯穿了场地治理的全过程，内容全面、系统；考虑到学科发展较晚，又是交叉学科，对知识点的讲解尽量详尽周到。二是逻辑性，本书在章节设计上尽量体现内容之间的逻辑关系，注重思维引导，在对技术讲解上，既考虑了技术出现先后的顺序，又对技术进行了共性分类，这一点有别于其他类似书籍。三是规律性，相较于土壤，地下水各类定律、公式相对成熟，而土壤比较复杂，规律性不强，量化难度也比较大；本书尽量将定性的知识提升到量化计算的层次，提升技术的规律性。四是设计性，本教材聚焦技术的工艺工法，对原位修复侧重系统的构成，异位修复侧重工艺流程，对每种技术尽量给出设计方法及设计参数，力求体现出较好的设计性和实用性。五是教学性，当前场地修复很多技术还依赖于工程经验和试错，这不利于教学；教学应侧重在对内容科学性和规律性的掌握上，让即便没有工程经验的学生也能进行初步的、大概的设计。本书突出规律性和设计性，并给出了大量例题和习题，提升了本书的教学性。
全书分上、下两册，共20章，上册7章，下册13章。全书由付融冰教授构思与编著，郭小品、乔俊莲、吴志根、王雪野、滕玮、邱宇平等参与了本书部分内容的资料收集与整理工作；付融冰绘制了其中图件并对全书做了审核与定稿。
感谢同济大学本科教材出版专项基金的资助！ 感谢国家重点研发专项（2023YFC3707700、2019YFC1805200）、上海市科技创新行动计划项目（20dz1204502）、国家自然科学基金项目（42377015）的支持！
由于本书涉及内容广泛，受编者水平所限，不当之处恳请同行专家、学者和广大读者指正。

付融冰
2024年7月
于同济大学

作者介绍

无

目 录

第8章 污染土壤与地下水治理基本原理、技术与策略 1
8.1 概述1
8.2 污染土壤与地下水治理基本原理1
8.2.1 清除1
8.2.2 分解/降解2
8.2.3 转化2
8.2.4 分离2
8.2.5 挥发2
8.2.6 固定2
8.2.7 阻断2
8.2.8 衰减2
8.3 污染土壤与地下水治理模式3
8.3.1 异位修复与处置3
8.3.2 原位风险管控与修复3
8.4 污染土壤与地下水治理技术分类3
8.4.1 按修复模式分类4
8.4.2 按技术原理分类4
8.4.3 按污染介质分类4
8.4.4 按污染物清除程度分类4
8.4.5 复合分类法5
8.5 修复技术应用情况6
8.6 修复技术筛选7
8.6.1 修复可行性研究7
8.6.2 修复技术筛选矩阵7
8.7 绿色可持续修复11
8.7.1 概念11
8.7.2 核心策略和要素11
8.8 污染土壤与地下水治理策略12
8.8.1 全过程防治12
8.8.2 多介质协同共治13
8.8.3 多技术协同治理13
习题与思考题14
参考文献14

第9章 土壤整理与离场处置 15
9.1 概述15
9.2 挖掘与填筑15
9.2.1 土的工程性质16
9.2.2 挖掘方法及影响因素17
9.2.3 挖掘工程量计算19
9.2.4 土壤填筑20
9.2.5 施工机械21
9.3 基坑降水22
9.3.1 明沟加集水井降水23
9.3.2 轻型井点降水23
9.3.3 电渗井点降水25
9.3.4 管井井点降水26
9.3.5 承压水降水28
9.3.6 降水的收集与处理31
9.4 地基稳定与基坑支护31
9.4.1 地基稳定31
9.4.2 基坑支护31
9.5 土壤水分调控33
9.6 土壤酸碱性调节33
9.7 土壤筛分33
9.8 土壤混合34
9.8.1 土壤混合的概念34
9.8.2 土壤混合的模式34
9.8.3 土壤混合动力学及模型35
9.8.4 土壤混合效果评价方法37
9.8.5 土壤混合装备38
9.9 土壤离场处置39
9.9.1 填埋40
9.9.2 用于路基材料43
9.9.3 用于建筑材料43
9.9.4 用于绿化土44
9.9.5 其他用途45
习题与思考题45
参考文献45

第10章 固化/稳定化技术 47
10.1 概述47
10.2 定义48
10.3 固化/稳定化的原理48
10.3.1 水合反应48
10.3.2 吸附作用49
10.3.3 沉淀反应50
10.3.4 氧化还原反应52
10.3.5 配位反应52
10.3.6 微生物介导的转化反应53
10.4 固化/稳定化材料54
10.4.1 水泥类材料59
10.4.2 石灰类材料59
10.4.3 粉煤灰59
10.4.4 金属氧化物60
10.4.5 黏土矿物材料60
10.4.6 磷基材料61
10.4.7 铁基材料62
10.4.8 碳基材料62
10.4.9 硫基材料65
10.4.10 有机螯合剂65
10.4.11 热塑性材料65
10.4.12 有机物料66
10.4.13 工业固废类材料66
10.5 技术要素66
10.5.1 土壤污染特征66
10.5.2 土壤理化性质67
10.5.3 固化/稳定化材料67
10.5.4 材料与土壤混合程度68
10.5.5 固化/稳定体的破坏机制68
10.6 固化/稳定化效果评价方法及标准70
10.6.1 物理评价方法70
10.6.2 化学评价方法71
10.6.3 生态毒理学评价方法76
10.6.4 基于环境胁迫模拟的长效评估方法78
10.6.5 评价标准80
10.7 系统设计80
10.7.1 工艺流程80
10.7.2 明确污染特征与场地特征81
10.7.3 确定材料类型与剂量81
10.7.4 选择施工模式与混合设备82
10.8 效果评估与后期管理83
10.8.1 效果评估83
10.8.2 后期监测83
10.8.3 制度控制84
10.9 固化/稳定化的适用性84
习题与思考题84
参考文献85

第11章 土壤异位洗脱技术 90
11.1 概述90
11.2 定义与发展90
11.3 原理91
11.4 技术类型92
11.5 技术要素94
11.5.1 土壤粒径分布94
11.5.2 有机质含量96
11.5.3 阳离子交换容量96
11.5.4 污染物类型与形态分布96
11.5.5 洗脱剂96
11.5.6 固液比98
11.5.7 接触时间98
11.6 系统设计99
11.6.1 物质平衡计算99
11.6.2 工艺流程101
11.7 运行维护和监测103
11.8 技术适用性103
习题与思考题104
参考文献105

第12章 原位抽出与气提修复技术 106
12.1 概述106
12.2 气相抽提107
12.2.1 定义与发展107
12.2.2 原理107
12.2.3 技术要素110
12.2.4 系统设计115
12.2.5 系统性能监控122
12.2.6 技术适用性123
12.3 地下水抽出-处理123
12.3.1 定义与发展123
12.3.2 原理124
12.3.3 技术要素124
12.3.4 系统设计125
12.3.5 系统性能监控131
12.3.6 技术适用性131
12.4 多相抽提132
12.4.1 定义132
12.4.2 原理132
12.4.3 技术要素132
12.4.4 系统构成133
12.5 空气喷射134
12.5.1 定义与发展134
12.5.2 原理134
12.5.3 技术要素136
12.5.4 系统设计143
12.5.5 系统性能监控145
12.5.6 技术适用性146
12.6 地下水循环井146
12.6.1 定义与发展146
12.6.2 原理147
12.6.3 技术类型148
12.6.4 技术要素150
12.6.5 系统设计151
12.6.6 系统性能监控154
12.6.7 技术适用性155
习题与思考题155
参考文献156

第13章 基于药剂注入的原位修复技术 158
13.1 概述158
13.2 原位反应带159
13.2.1 概念与发展159
13.2.2 反应带类型159
13.2.3 反应带布局159
13.2.4 地层特征160
13.2.5 注入辐射半径160
13.2.6 注入方式162
13.2.7 注入压力164
13.2.8 注入频率166
13.2.9 药剂性质166
13.2.10 多孔介质界面影响167
13.2.11 注入示踪剂168
13.2.12 性能监控168
13.3 原位化学氧化169
13.3.1 定义169
13.3.2 原理169
13.3.3 氧化剂类型与反应171
13.3.4 地球化学影响因素与需药量计算179
13.3.5 技术适用性182
13.4 原位化学还原182
13.4.1 定义182
13.4.2 原理182
13.4.3 还原剂类型与反应182
13.4.4 地球化学影响因素186
13.4.5 技术适用性186
13.5 原位微生物修复186
13.5.1 定义186
13.5.2 原理186
13.6 原位生物地球化学转化186
13.6.1 定义186
13.6.2 原理187
13.6.3 技术适用性188
13.7 原位稳定化188
13.7.1 定义188
13.7.2 原理188
13.7.3 反应计算188
13.7.4 技术适用性189
13.8 原位淋洗190
13.8.1 定义与发展190
13.8.2 原理190
13.8.3 系统构成192
13.8.4 工艺计算192
13.8.5 技术适用性194
习题与思考题194
参考文献195

第14章 热处理技术 197
14.1 概述197
14.2 基本概念197
14.3 技术类型与定义198
14.3.1 热脱附198
14.3.2 焚烧198
14.3.3 热解199
14.3.4 阴燃199
14.3.5 等离子体199
14.3.6 熔池熔炼199
14.3.7 露天燃烧/爆燃199
14.4 加热与热量输入机制199
14.4.1 原位热处理199
14.4.2 异位热处理203
14.5 热量传输与存储机制203
14.5.1 热量传输机制203
14.5.2 热量存储机制205
14.6 污染物去除与转化机制207
14.6.1 蒸发和挥发207
14.6.2 相间优先分配207
14.6.3 共沸207
14.6.4 流体物性变化208
14.6.5 分解反应209
14.7 异位热脱附209
14.7.1 技术要素209
14.7.2 系统设计210
14.8 原位热脱附215
14.8.1 技术要素215
14.8.2 系统设计218
14.9 水泥窑协同处置221
14.9.1 定义与发展221
14.9.2 技术要素221
14.9.3 工艺流程223
14.10 技术适用性224
习题与思考题224
参考文献225

第15章 生物修复技术 227
15.1 概述227
15.2 微生物降解原理与生物修复途径227
15.2.1 土壤与地下水中的微生物227
15.2.2 微生物反应228
15.2.3 常见污染物的降解机制229
15.2.4 生物修复的基本途径232
15.3 生物通风234
15.3.1 定义与发展234
15.3.2 原理234
15.3.3 技术要素235
15.3.4 系统设计245
15.3.5 系统性能监测249
15.3.6 技术适用性253
15.4 生物堆253
15.4.1 定义与发展253
15.4.2 原理254
15.4.3 技术要素254
15.4.4 系统设计256
15.4.5 系统性能监测259
15.4.6 技术适用性260
15.5 土耕法260
15.5.1 定义260
15.5.2 技术要素260
15.5.3 技术适用性261
15.6 泥浆生物法261
15.6.1 定义与发展261
15.6.2 系统设计262
15.6.3 技术适用性263
15.7 增强生物修复264
15.7.1 定义264
15.7.2 技术类型264
15.7.3 增强好氧氧化生物修复264
15.7.4 增强厌氧氧化生物修复266
15.7.5 其他类型的增强原位生物修复268
15.8 植物修复269
15.8.1 定义与发展269
15.8.2 原理269
15.8.3 技术要素270
15.8.4 系统设计273
15.8.5 系统性能监测275
15.8.6 技术适用性275
习题与思考题276
参考文献277

第16章 电动修复技术 281
16.1 概述281
16.2 定义与发展281
16.3 电动修复原理282
16.3.1 电迁移282
16.3.2 电渗流283
16.3.3 电泳284
16.3.4 关键的化学反应285
16.3.5 伴随副效应285
16.4 污染物的运移与去除机制286
16.4.1 重金属286
16.4.2 无机盐287
16.4.3 有机物288
16.4.4 放射性元素288
16.5 强化/增强技术290
16.5.1 基于调控 pH 的强化技术290
16.5.2 基于强化污染物解吸的增强技术292
16.6 电动联合技术294
16.6.1 电动-微生物修复技术294
16.6.2 电动-植物修复技术295
16.6.3 电动-氧化/还原修复技术297
16.6.4 电动-可渗透反应墙修复技术298
16.6.5 电动-热处理技术299
16.7 技术要素300
16.7.1 电极材料300
16.7.2 供能电源301
16.7.3 电压梯度301
16.7.4 土壤含水率301
16.8 技术适用性302
习题与思考题302
参考文献302

第17章 监控自然衰减法 306
17.1 概述306
17.2 定义与发展307
17.3 原理307
17.4 技术要素309
17.4.1 污染特征309
17.4.2 地质与水文地质条件311
17.4.3 地球化学特征312
17.4.4 生物学特征314
17.4.5 污染源控制314
17.5 适用性评估315
17.5.1 适用性评估工作程序315
17.5.2 自然衰减证据评估315
17.6 长期监测与评估320
17.6.1 监测井的构建320
17.6.2 监测指标320
17.6.3 监测频率321
17.6.4 监测数据的评估321
17.7 系统设计322
17.7.1 场地概念模型构建322
17.7.2 自然衰减可行性评估322
17.7.3 长期监测计划322
17.7.4 应急方案322
习题与思考题323
参考文献324

第18章 污染物迁移途径控制技术 326
18.1 概述326
18.2 技术类型326
18.2.1 阻断性隔离326
18.2.2 通过性拦截327
18.3 阻隔技术327
18.3.1 定义与发展327
18.3.2 类型与原理327
18.3.3 水平阻隔技术328
18.3.4 竖向阻隔技术329
18.3.5 技术要素333
18.3.6 系统设计338
18.3.7 长效性评价341
18.3.8 适用性343
18.4 可渗透反应墙344
18.4.1 定义与发展344
18.4.2 原理344
18.4.3 技术类型346
18.4.4 技术要素347
18.4.5 系统设计358
18.4.6 性能监测362
18.4.7 适用性364
习题与思考题365
参考文献366

第19章 地下水异位处理技术 368
19.1 概述368
19.2 反应器与数学模型368
19.2.1 反应器类型368
19.2.2 连续流搅拌反应器369
19.2.3 序批式反应器371
19.2.4 活塞流反应器372
19.2.5 多孔颗粒反应器373
19.3 活性炭吸附法376
19.3.1 技术简介376
19.3.2 系统设计376
19.4 高级氧化法378
19.4.1 技术简介378
19.4.2 系统设计379
19.5 化学沉淀法380
19.5.1 技术简介380
19.5.2 系统设计380
19.6 膜分离382
19.6.1 技术简介382
19.6.2 超滤法382
19.6.3 反渗透法384
19.6.4 电渗析法386
19.7 空气吹脱法387
19.7.1 技术简介387
19.7.2 系统设计387
习题与思考题389
参考文献390

第20章 场地异味控制与尾气处理技术 391
20.1 概述391
20.2 场地异味物质392
20.2.1 场地异味物质的分类392
20.2.2 异味物质特征指标392
20.3 场地异味气体产生来源393
20.3.1 异味物质源头扩散393
20.3.2 治理扰动过程扩散394
20.3.3 治理过程废气排放394
20.4 场地异味控制方式394
20.4.1 异味物质原位源消除394
20.4.2 异味物质扩散阻隔和消解395
20.4.3 尾气深度处理397
20.5 活性炭吸附397
20.5.1 技术简介397
20.5.2 工艺设计397
20.6 热氧化399
20.6.1 技术简介399
20.6.2 工艺设计399
20.7 催化焚烧402
20.7.1 技术简介402
20.7.2 工艺设计403
20.8 洗涤403
20.8.1 技术简介403
20.8.2 工艺设计404
20.9 生物滤床407
20.9.1 技术简介407
20.9.2 工艺设计407
习题与思考题409
参考文献409