金属矿山土壤重金属污染生物修复研究进展

金属矿区及周边土壤重金属污染已成为严重的环境问题之一。重金属污染使土壤质量下降,生态系统退化,同时污染农作物,威胁到人类的健康。目前,修复重金属污染土壤的方法很多,包括物理、化学、生物等方法。其中生物修复法近年来得到了特别的重视,并取得了显著进展。文章全面介绍了目前各种生物修复技术:植物修复、微生物修复以及微生物-植物联合修复,包括修复原理、进展、优缺点等。矿山固体废物和酸性废水导致矿区土壤中富集大量重金属,结合目前生物修复技术及其应用,对金属矿山重金属污染土壤的整体修复提出设想,并进一步指出发展方向:将基因工程引入植物的重金属修复;构建菌根-植物-微生物修复体系,促进土壤重金属污染的生物修复。     

石油污染土壤生物修复研究进展

随着工业化的快速发展,土壤的石油污染问题日益严重,石油污染物的处理已成为世界各国亟待解决的环境问题之一。生物修复因其简便高效、安全、低成本、无二次污染、对环境影响小等特点而被认为是最有生命力、最具代表性和最有价值的生物处理技术,且已成为近些年来主要的石油污染处理方法。重点阐述石油污染土壤的植物修复、微生物修复及植物-微生物联合修复方法的最新研究进展,最后提出石油污染土壤生物修复中需要重视的问题,并对生物修复今后的研究重点进行了展望。     

污染土壤生物联合修复机制研究进展

土壤污染的生物修复方法因具有独特的生态价值被广泛认可. 单一种类生物修复易受复杂环境影响,而利用多种生物进行联合修复则可借助种间关系提高修复效果. 本文通过整理近年来土壤中微生物、植物、动物单独修复和物种间联合修复污染的研究成果,梳理了生物联合修复过程中微生物、植物、动物三类生物的功能,明确了微生物在发挥自身污染修复能力的同时也可以减轻其他物种受到的环境胁迫;植物通过根系构建修复功能区域并与附近其他物种及环境进行物质与能量交换;动物通过自身移动和摄食行为优化土壤和微生物结构的作用机制. 其中,“微生物-植物”联合修复可强化微生物与植物的共生关系、增强微生物去除污染物的能力;“植物-动物”联合修复可通过动物或其排泄物的作用改善土壤环境、促进植物生长,同时通过植物根系改善动物的生存环境;“微生物-动物”联合修复可在动物搬运摄食、消化排泄等过程中强化微生物的生长代谢能力. 目前,“微生物-植物”联合修复是最主要的土壤生物联合修复方法,其修复机制较为明确,今后应进一步加强“微生物-植物-动物”联合修复机制研究,为三者联合修复土壤污染奠定基础.      

原位生物修复治理汞害的机制及作用

概述植物、微生物在去除水、土壤中汞污染方面的有效性，介绍微生物固定、转化汞及其化合物的机制以及原位生物修复技术在治理汞害方面的作用。     

土壤重金属污染的调控机理及应用研究

土壤重金属物污染的调控机理和应用研究,是国内外重金属污染土壤修复技术研究的热点和前沿领域。通过利用生物作用、理化措施等调控技术,可降低土壤中重金属的有效态浓度,降低其生物有效性及迁移性。文章阐述了利用植物、微生物、化学改良剂等修复土壤重金属污染的调控机理、影响因素、应用技术等方面的研究现状,讨论了植物修复、微生物作用、固定沉淀、吸附络合、有机络合及螯合、离子拮抗等原理与措施,并提出了其研究应用的发展趋势和展望。     

铬污染土壤的微生物修复技术研究进展

介绍了土壤中铬的来源,存在形态,迁移转化及其对生物的危害,并重点阐述铬污染土壤的微生物修复机理:土壤中的Cr(VI)可以在微生物生物吸附、还原作用等作用下降低其生物可利用性和毒性,从而达到铬污染土壤修复的目的。针对微生物修复过程中存在的问题,提出了提高微生物修复铬污染土壤效果的措施,并对铬土壤污染微生物修复的发展趋势进行了展望。     

生物炭与丛枝菌根真菌联用对镉固化效果研究

生物炭因其制备简易、经济高效等优点被视为目前最有效的土壤修复剂之一。但单独使用生物炭进行土壤修复的实际应用中存在瓶颈,并且过度使用生物炭对植物有毒害作用。使用生物炭与其他修复方式联用是一种能有效发挥生物炭优势并且减少其弊端的理想修复手段,丛枝菌根真菌作为土壤中与植物接触最紧密的微生物,具有降低重金属迁移性、提高植物抗重金属胁迫的能力,但如果作为外源微生物进入土壤,其生长会受到一定限制,影响其修复效率。该研究将常被用于土壤重金属修复的生物炭和可提高植物重金属胁迫能力的丛枝菌根真菌联用,研究该联用体系对土壤Cd的固化性能和以及对生菜Cd含量和抗氧化能力的影响。结果表明,使用生物炭与丛枝菌根真菌联用能够降低土壤中可交换态Cd的比例,可交换态Cd比例由CK组62.9%降低至43.22%,剩余态比例上升至15.61%,Cd的迁移性显著降低。土壤CaCl2浸提Cd浓度显著降低,Cd的生物利用性显著下降。此外,生物炭与丛枝菌根真菌联用可以显著增加植物生物量和根长,增加SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性同时减少植物体内MDA含量,植物的抗氧化能力显著增强。研究结果可为生物炭与丛枝菌根真菌联用技术的应...     

土壤重金属污染研究回顾与展望Ⅱ——基于三大学科的研究热点与前沿分析

文章基于三大学科——环境科学、土壤科学、环境工程,采用内容分析法对Web of Science引文数据库和中国知网(CNKI)期刊数据库检索出的土壤重金属污染相关文献进行了研究,从土壤重金属污染来源、危害、治理方法及生物修复技术等方面,重点分析了目前国内外学者在土壤重金属污染治理和修复技术问题的研究前沿和重点:生物修复技术是土壤污染治理的环境友好技术,微生物修复和植物修复技术结合使用,并加以化学与工程、农艺等其他措施来强化能较好地提高重金属污染修复的效率。并从重金属富集植物、组合修复技术及基因工程技术三方面对未来的研究热点进行了展望。     

石油和重金属污染土壤的微生物修复研究进展

土壤石油和重金属污染严重,需要合适的修复技术,微生物技术在修复污染土壤方面有广阔的应用前景。文章介绍了石油污染土壤的微生物修复相关技术-生物刺激、生物强化、固定化微生物、微生物-植物联合修复以及电动-微生物联合修复,分析了现有工作的不足,预测了研究趋势;介绍了修复重金属污染土壤的微生物吸附技术及微生物-植物、化学钝化-微生物联用技术,阐述了修复过程对重金属的形态和生物可利用性的影响,指出了现有研究的缺陷和可开展的工作。在此基础上,扼要分析了石油与重金属的交互作用和污染效应,提出了两者复合污染土壤微生物修复技术的研究方向,为微生物修复技术的应用和推广提供了一定的思路。     

土壤重金属污染的生物修复技术

随着城市化和工业化的加速,土壤的重金属污染问题日趋严重。生物修复技术作为一种环境友好型治理措施越来越受到关注,其主体主要包括植物修复、动物修复以及微生物修复。文章首先综述了生物修复土壤重金属污染的机理及其研究进展,其中植物修复包括降解、提取、挥发、根系钝化以及固定等,而微生物修复机理主要包括生物富集、生物吸着以及生物转化;其次分析了生物修复技术的局限性,如超富集植物积累重金属的单一性,植物的生长速度慢、积累效率低、适应性弱,微生物的种间拮抗作用等;最后对其发展前景提出展望,认为通过加强国际交流,重视多学科的交叉应用,以及合理配置人才与资源等措施,有利于突破技术瓶颈,发展出更具应用价值的复合修复技术。     

石油污染土壤物化修复前后生物毒性效应

采用作物种子的发芽率作为生态指标对石油污染土壤进行毒性分析,并以蚯蚓为实验生物,研究了石油污染物的生物效应及其对土壤生态系统的影响.结果表明,不同的作物种子对石油污染表现出不同的耐受性,对照清洁土壤,大多数作物种子的萌发都明显受到石油污染的抑制,其中受石油污染影响最严重的是黄豆、蚕豆、玉米.相比之下,在不同石油污染水平下绿豆具有较高的耐受性,且种子发芽率均在90%以上.蚯蚓在受到污染胁迫时,在生理水平上会发生明显的变化,进而影响其存活和生长能力,实验观测到随着石油污染加重蚯蚓存活时间显著下降.在高污染水平石油污染的土壤中(石油污染水平>30 000 mg.kg-1),蚯蚓的耐性降低,仅可以存活5 d左右,说明石油烃对蚯蚓的毒性较大,主要是因为蚯蚓直接与石油接触导致其中毒脱水而死亡.处理后油田污染土,即使在污染水平很低(≈30 mg.kg-1)的情况下,蚯蚓存活时间依然很短(3 d左右),是因为经过石油醚处理过的土壤,其营养物质也随着石油而被处理掉,而土壤中有机质等营养物对蚯蚓的生存具有很大影响.     

铜、锌污染河流与植物污染的研究

通过对受铜、锌污染的河流水样、底泥、土壤及植物进行采样分析,结果表明：选矿废水对河流水质造成较严重的铜、锌污染,铜超过地面水Ⅳ、Ⅴ类标准和污水综合排放一级标准,锌超过地面水Ⅱ、Ⅲ类标准,河流底泥中铜、锌严重超标。生长于污染水体中的植物,其铜、锌含量显著地高于对照植物,即植物污染严重。在几种试样植物中,紫茎泽兰铜、锌含量最高,其次是光叶蕨。此外,研究表明,污染植物铜、锌具有高度相关性。     

国内土壤环境污染现状与防治措施

从土壤的污染种类出发,分析了近年来我国土壤污染的现状。介绍了当前国内外土壤的重金属污染和有机污染的修复技术,主要包括物理化学修复法、植物修复法和微生物修复法等。同时针对我国土壤污染日益严重的状况,提出了土壤污染的防治措施,对已经污染的土壤采取有效措施加以修复、改良,同时进一步加强土壤污染综合防治与环境管理。     

拉拉铜矿区土壤重金属含量及其污染特征

分析了拉拉铜矿区土壤中重金属含量,并运用地积指数对其污染状况进行了评价。结果表明,拉拉矿区是Cu、Cd、Hg污染严重的区域,而Cr、Pb、As污染不明显。与中国土壤元素背景值相比,矿区土壤中Hg含量平均增加了13.4倍,Cd含量平均增加了19.5倍,Cu含量平均增加了4.9倍。运用Muller地积指数进行评价,证明拉拉矿区Cd属于强-极强污染;Hg属于强污染;Cu以中等污染为主,部分强污染;Cr属于无-中污染;Pb以无污染为主;As属于无污染。矿区土壤重金属污染程度由高到低依次为:Cd>Hg>Cu>Cr>Pb>As。建议重视矿区Cu、Cd、Hg等重金属的污染问题,加强重金属的生态健康效应研究。     

6种陕北适生豆科植物生长对原油污染土壤的响应

为筛选优良的石油污染土壤修复植物,选取陕北适生的6种豆科乡土植物,对不同浓度原油污染土壤中植物的生长差异进行研究.采用混油法盆栽试验,分设0、5 000、10 000、20 000、40 000 mg·kg-1共5个不同的原油污染浓度,分析其对土壤理化性质的改变,对植物出芽时间、出芽率、株高、植物干重、叶绿素含量和枯萎率的影响.结果表明,原油污染显著改变土壤理化性质.5 000 mg·kg-1低浓度原油污染,对受试植物的发芽率和植物株高有促进作用,后随原油浓度加大植物生长受到明显抑制.原油污染浓度低时草本植物耐受力较强,其中紫花苜蓿(Medicago sativa)在出芽时间、出芽率、株高及枯萎率等方面综合表现较优.从40 000 mg·kg-1浓度时枯萎率及叶绿素含量分析,刺槐(Robinia pseudoacacia)表现较高的耐受力.相关分析表明,原油污染浓度与植物出芽时间、出芽率、株高、干重均呈显著负相关,但与叶绿素含量呈极显著正相关.     

湖北省某钢铁厂工业区及周边铅污染调查

为了解湖北省某钢铁厂周边铅污染的现状,通过对钢铁厂工业区及其周边乡村的土壤、蔬菜、居民体内和排污渠污泥中铅元素含量的研究,其结果表明:钢铁厂周围的土壤、蔬菜、居民均受到了一定程度的铅等重金属元素的污染,其含量高于国家标准或正常范围;钢铁厂工业区周边土壤铅污染主要由于工业废气(烟尘)扩散沉降和废水灌溉引起;污染区人体尿样中铅元素含量(116～160 ng/mL)普遍超标,头发样(2.09～12.04 μg/g)基本正常,尿样比头发样更能显示铅等重金属元素在人体内的分布特征.     

湘西铅锌矿区重金属污染评价及优势植物重金属累积特征

矿区土壤重金属污染在中国乃至全世界都是一个普遍的问题。采用现场采样、室内分析的方法,调查研究了湘西花垣铅锌矿区土壤及优势植物重金属含量,采用污染指数法和富集系数法对该矿区土壤和优势植物重金属含量进行了评价。结果表明,该矿区土壤主要受到Pb、Zn、Cd三种重金属污染。其中,Pb以轻-中度污染为主,Zn以中度污染为主,Cd以重污染为主。优势植物重金属含量测定表明,不同植物对重金属的吸收和累积特征不同,油茶属于金属富集型植物,毛萼莓、芒属于根部囤积型植物,飞龙掌血属于金属规避型植物。以上几种优势植物对重金属均具有一定的耐性,可以作为铅锌矿区弃地植物修复的优选物种。     

广东大宝山矿区土壤植物体系重金属迁移过程及风险评价

为研究矿区重金属在土壤-植物体系中的分布特征、迁移过程以及生态风险,分析了广东大宝山废弃采矿场地及附近农田的土壤和植物中重金属含量,揭示了重金属从土壤到植物的迁移累积特征,并评价了其生态风险.结果表明,研究区域大部分土壤pH小于5,Cu、Pb及Al等重金属易从土壤中释放并被植物吸收累积.沙溪镇农田Cd污染严重,凡洞废弃采矿场地受Cd、Pb、Cu和As污染严重,存在严重的生态风险.新江镇农田也存在严重的生态风险,Cu、As和Cd是主要的潜在生态风险因子.采集的8种植物大多数重金属含量均高于一般植物,尤其是Al和Fe的含量.植物地上部分10%的BCF和18%的TF值高于1,表明植物吸收的重金属基本累积在根部.废弃矿区乌毛蕨和芒草地上部分重金属含量不高,是重金属耐受规避型植物,具备潜在的土壤重金属污染固定修复能力.农田杂草裸柱菊对Cd表现出较强的富集能力;水稻主要在根部富集As及Cd,属于根部囤积型植物.     

施用生物炭对土壤Cd形态转化及烤烟吸收Cd的影响

采用盆栽试验模拟Cd污染土壤,研究施用烟秆炭(0、10、20 g·kg~(-1))对土壤pH、有机质含量、土壤Cd形态分布及烤烟Cd含量和Cd累积量的影响.结果表明:随着生育期的延长,土壤pH和有机质含量均呈现升高的趋势.在同一Cd污染水平下,土壤pH和有机质含量均随生物炭施用量的增加而升高.随生物炭施用量的增加,土壤有效态Cd和可交换态Cd含量显著降低,土壤碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd、有机结合态Cd和残渣态Cd含量升高.移栽后30 d,处理G2T2和G2T1的土壤有效态Cd含量的降幅分别达到45.59%和24.56%.外源添加Cd的土壤中,土壤pH和有机质含量均与土壤有效态Cd和可交换态Cd含量呈显著负相关关系(p0.01),与土壤碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd和有机结合态Cd含量呈显著正相关关系(p0.01).在Cd污染土壤上,施用生物炭能明显降低烟株各部位Cd含量,烟株各部位干物质积累量随生物炭施用量的增加显著升高,烟株各部位Cd累积量和总Cd累积量随生物炭施用量的增加呈降低的趋势.由此说明,在Cd污染的土壤上施用生物炭能够使土壤中可被植物吸收利用的有效态Cd转化为潜在的无效态Cd,从而达到修复土壤并减轻作物受Cd毒害的目的.     

电脑散热风扇灰尘中多溴二苯醚的污染特征和环境健康风险评价

不同模型对土壤污染物空间分布预测精度具有重要影响,针对现有方法不能较好模拟土壤污染物较强的空间变异特征以及缺乏对影响污染物空间分布的关键环境因子识别,本研究基于随机森林（RF）模型,通过融合多源环境要素,开展了某冶炼厂周边农田土壤砷含量空间分布预测研究,并与反距离加权（IDW）和逐步线性回归模型（STEPREG）相比较.结果表明,研究区农田土壤砷污染范围较广,污染严重区域主要分布在研究区南部,3种模型模拟的砷污染空间分布虽总体趋势相似,但局部区域差异明显,IDW和STEPREG模型不能很好地反映研究区土壤污染的强空间变异特征,RF模型模拟结果较好的表达局部高污染区域的细部变化.不同环境要素对农田土壤砷含量空间分布影响的重要性不同,研究区环境变量和地形变量是影响土壤砷含量空间分布的关键环境因子.交叉验证结果表明,RF模型相对IDW和STEPREG模型具有最小的均方根误差（RMSE）、平均绝对误差（MAE）、平均误差（ME）和最大的R²,RF模型的RMSE、MAE、ME较IDW模型分别降低了10.8%、5.5%和88.1%,较STEPREG模型分别降低了17.8%、18.4%和94.7%,表明采用RF模型对研究区农田土壤砷含量预测精度最高,取得了最优的预测效果.本研究结果能够为土壤重金属污染空间分布制图提供方法学参考.