污染土壤电动修复过程中铜的形态转化研究

采用电动修复法对铜质量浓度为1 500 mg/kg的污染土壤进行处理,在不同修复时间条件下对铜的去除效果、电流变化和土壤p H值进行研究,在此基础上采用Tessier法对土壤中铜的不同形态进行了分离提取测定。结果表明,在修复电压为30 V,修复时间为7 d时,土壤中的铜质量浓度可以降至400 mg/kg以下,可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态等不稳定态铜的总占比升高,有机物结合态、残渣态等稳定态铜的总占比降低,铜形态的变化有利于提升电动修复的效果。     

有机物料添加对植物修复铬污染土壤的影响

为探讨有机物料添加对植物修复铬污染耕地土壤的强化效果,在联栋温室中进行室内培养试验和盆栽试验,利用Tessier连续提取法对添加牛粪、羊粪和玉米秸秆后的土壤中铬形态分布进行分析.通过S-N-K法、Pearson相关分析等研究添加有机物料后,紫羊茅和羽衣甘蓝对修复土壤的铬富集系数及铬去除率的影响,并探讨其与铬形态间的相互关系.结果表明,添加牛粪或羊粪的土壤中交换态铬分别比空白处理增加1.30％和0.98％.添加牛粪可显著提高紫羊茅和羽衣甘蓝的根干重和茎叶干重,添加羊粪或玉米秸秆仅可显著提高富集植物的茎叶干重,对根干重无显著影响.添加羊粪或牛粪处理的紫羊茅和羽衣甘蓝,修复土壤的铬富集系数均显著高于空白处理.添加玉米秸秆紫羊茅修复土壤的铬富集系数显著高于空白处理,羽衣甘蓝修复土壤的铬富集系数与空白处理无显著差异.3种有机物料的添加均能增强羽衣甘蓝和紫羊茅对铬污染土壤的修复效果,其中添加牛粪诱导强化羽衣甘蓝修复铬污染土壤的效果最佳,对土壤中铬的去除率达到19.62％.紫羊茅和羽衣甘蓝修复土壤的铬富集系数及铬去除率均与土壤交换态铬显著正相关,与碳酸盐结合态铬比例呈极显著负相关.有机物料,尤其是养殖废弃物的添加,能有效提高土壤中可交换态铬比例,进而提高植物修复铬污染土壤的效率.     

1种钝化剂对3种水稻生长影响及降镉效果的研究

为了考察钝化剂对不同程度污染土壤及不同水稻品种的适应性,采用盆栽试验研究了2种程度镉污染农田土壤(轻度污染土壤和重度污染土壤)中钝化剂的修复效果以及3个品种水稻对镉的吸收。结果表明:添加钝化剂后,2种污染程度土壤的pH值在不同时期均显著提高(轻度污染土壤pH值提高了0. 18～0. 73,重度污染土壤pH值提高了0. 42～0. 71),土壤中pH值与土壤有效态Cd呈负相关性(轻度污染土壤的pH值与土壤有效态Cd相关系数为0. 77;重度污染土壤的pH值与土壤有效态Cd的相关系数为0. 91)。2种程度镉污染土壤分蘖期和成熟期的有效态Cd在施加钝化剂后明显降低(轻度污染土壤有效态Cd在分蘖期的最大降幅为30. 69%,在成熟期的最大降幅为25. 69%;重度污染土壤有效态Cd在分蘖期的最大降幅为6%,在成熟期的最大降幅为7. 5%)。糙米总Cd在施加钝化剂后也明显降低(轻度污染土壤的糙米总Cd降低幅度为59. 46%～66. 67%,重度污染土壤的糙米总Cd降低幅度为18. 71%～57. 60%)。施加钝化剂对水稻株高、叶绿素、有效穗、生物量及产量无显著性差异。此外,3个水稻品种的糙米Cd富集系数有一定的差异,2种污染程度土壤中水稻生长有差异。因此,钝化剂对3种水稻品种均具有降镉效果,且对3种水稻生长无负面影响。钝化剂对水稻生长轻度镉污染土壤的修复效果优于重度污染土壤的修复效果,施用钝化剂能使轻度污染土壤中糙米总Cd达标,不能使重度污染土壤中糙米总Cd达标;轻度污染土壤中水稻生长效果明显优于重度污染土壤中水稻生长。     

沸石强化热处理对土壤中铜和锌的固定作用

为研究热处理对土壤中重金属的固定作用,从甘肃白银采集铜和锌污染土壤,研究了好氧和厌氧热处理法及沸石强化热处理法对土壤中铜和锌形态变化的影响。结果表明,与好氧热处理相比,厌氧热处理对土壤中的铜和锌有更好的固定效果,且温度越高固定效果越好。在500℃时,厌氧热处理可使土壤中铜和锌的可氧化态和残渣态之和分别由原土样的31.7%和31.3%提高到93.3%和89.4%。在好氧条件下,在200~450℃范围内,是否添加沸石对土壤中铜和锌的固定效果并无明显影响;而在500℃时,添加沸石处理对重金属铜、锌的固定效果明显提高。在500℃时,与好氧热处理相比,添加沸石强化好氧热处理下铜和锌的弱酸可提取态质量比下降了12.7%和12.1%,而残渣态质量比增加了8.6%和12%。     

电动修复法对土壤中镉的去除及形态转化研究

面对镉污染土壤日益严峻的现象以及各种土壤修复技术存在的不足,采用快速、高效、对环境干扰较小的电动修复法对自制镉含量为200 mg/kg的污染土壤进行修复,在不同电压梯度下对土壤p H值、Cd去除效果进行研究,同时采用BCR法分步提取不同形态的镉,对不同形态镉的迁移转化情况进行分析。实验结果表明,随着电压的增加,土壤中不同形态的镉去除效果明显,在靠近阳极区域去除率达到90%以上,在阴极区域以弱酸提取态为主的镉出现了富集现象。另外,酸性条件有利于不同形态的镉向弱酸提取态转化,有利于提高镉的去除率。     

两种电动修复的对比性研究

在自主研发的电动力学装置中,分别采用脉冲电源和直流电源两种供电方式对相同污染浓度的镉污染土壤进行修复,对比分析脉冲电动修复和恒直流电动修复的修复效果和能耗。实验结果表明:与恒直流电动修复相比,在相同的修复时间内,脉冲电动修复处理之后的土壤中镉的去除率提高29.6%~31.0%;在达到相同修复效果(即脉冲电动修复处理和恒直流电动修复处理过程中阴极电导率均为1285μs/cm时),脉冲电动修复的能耗可节省60.8%。     

柠檬酸、EDTA和茶皂素对重金属污染土壤的淋洗效果

采用振荡淋洗的方法研究了柠檬酸、乙二胺四乙酸(EDTA)和茶皂素对重金属污染土壤中Zn、Pb、Cu的去除效果。结果表明,Zn、Pb、Cu的去除率随淋洗剂浓度增加而增长,综合去除能力从大到小依次为0.6 mol/L柠檬酸、0.2 mol/L的EDTA、质量分数4%的茶皂素。在淋洗剂最佳浓度下,Zn、Pb、Cu去除率先随淋洗时间增加显著提高,继而保持稳定。其中,柠檬酸在8 h时对Zn、Pb、Cu的去除效果较好,EDTA和质量分数为4%的茶皂素在12 h时对Zn、Pb、Cu的去除效果较好。建议采用柠檬酸作为此场地修复的最佳淋洗剂。     

微波和催化剂联合作用对污染土壤中石油烃去除的影响

采用微波加热技术,微波频率2 450 MHz、额定微波输出功率400 W、压力0.2 MPa条件下,分别添加催化剂活性炭C、Fe3O4和TiO2,去除污染土壤中的石油烃.结果表明,添加3种催化剂后,微波作用下土壤中石油烃的去除效果显著提高.Fe3O4和C加入量为0.2%时,石油烃去除效果最好;TiO2加入量为0.5%时,石油烃具有最佳去除效果.TiO2作催化剂时的最佳微波辐射时间为5 min,C和Fe3O4为7 min.土壤含水量是影响石油烃去除的重要因子,土壤含水量为16%～20%时,石油烃去除效果最好.TiO2作催化剂、微波辐射7 min、土壤含水量16%时,石油烃的去除率最高,可达84.5%.微波加热和催化剂联合作用可增强污染土壤中石油烃的去除,对石油污染土壤有一定修复作用,具有一定应用前景.     

PAHs污染农田土壤联合生物修复技术研究

以我国典型污水灌溉区--沈抚污灌区农田土壤为研究对象,采用植物修复并辅以高效微生物菌剂、污泥发酵肥等方式对PAHs污染农田土壤进行了植物-微生物联合生物修复的初步研究.结果表明,采用玉米、大豆、蓖麻、苜蓿与高效微生物菌剂联合修复PAHs效果可达到36.3%、44.1%、36.8%和48.3%,比单纯的植物修复显著增高了15%～18%;施加污泥发酵肥进一步提高了生态修复效率,其中苜蓿的联合修复效率最好,达到61.1%.同时,联合生物修复对高环PAHs的去除也有明显的效果.修复后农作物的PAHs质量比在安全范围内; 土壤微生物数量明显增加,微生物群落中的PAHs降解细菌和真菌分别增加了3和1个数量级.     

黑麦草对TCP污染土壤的修复研究

通过生物盆栽试验研究了黑麦草(Lolium multiflorun L)对2,4,6-三氯酚(TCP)污染土壤的修复作用及其对污染土壤中微生物生物量碳、多酚氧化酶和过氧化氢酶活性的影响.结果表明,培养75 d后土壤中TCP的可提取态质量比随着时间延长而逐渐减少,黑麦草加快了土壤中可提取态TCP质量比的下降.在TCP质量比为1mg·kg-1、10 mg·kg-1、100 mg·kg-1的处理中,种植黑麦草的去除率分别为92.5%、78.2%、55.6%,无植物处理的去除率分别为56.3%、49.2%、37.5%.黑麦草在TCP各质量比处理的污染土壤中能够存活,状态良好.种植植物士壤中的微生物生物量碳以及多酚氧化酶和过氧化氢酶的活性都存在增加的趋势,明显高于对照土壤(p＜0.05),提高了土壤植物和微生物对污染物的降解能力.同时,高质量比处理对酶的活性也有一定的抑制作用.由于土壤自身具有修复TCP污染的自然本能,种植黑麦草具有强化TCP污染土壤的修复作用,可以通过促进黑麦草生长,增加土壤酶的活性,增强土壤微生物活性,提高黑麦草修复TCP污染土壤的能力.