化学提取法表征污染土壤中PAHs老化规律和蚯蚓富集特征

以添加3种典型多环芳烃(菲、芘、苯并[a]芘)的模拟污染土壤(黄壤和红壤)为对象,研究了PAHs的4种化学提取量即:ASE耗竭性提取总量、Tenax-TA树脂提取量、羟丙基-β-环糊精(HPCD)提取量和正丁醇提取量随老化时间的变化规律.结果表明,在0~60 d老化时间范围内,PAHs耗竭性提取总量在前30 d随时间的延长而降低,后30 d降低趋势不明显,含量基本稳定;PAHs的Tenax、HPCD、正丁醇提取量在0~60 d老化时间范围内,随老化时间的延长而持续降低.实验进一步研究了PAHs的蚯蚓蓄积量(赤子爱胜蚓Eisenia fetida)与4种化学法提取量的相关关系.结果显示,ASE耗竭性提取总量高估了土壤中PAHs的存在风险,并且与蚯蚓富集量没有显著的相关性(R~2为0.44~0.56),因此不能用耗竭性提取总量来评估污染土壤PAHs的生物有效性;而3种非耗竭性提取量与蚯蚓富集量呈现出较好的线性关系,其中HPCD提取法(R~2为0.94~0.99)较Tenax提取(R~2为0.62~0.87)和正丁醇提取(R~2为0.69~0.94)更优.表明可以将HPCD提取法作为预测污染土壤中PAHs生物有效性的一种较为理想的方法.     

鼠李糖脂与β-环糊精复合提取预测污染土壤中PAHs的生物有效性

以添加3种典型多环芳烃(PAHs)菲(Phe)、芘(Pyr)、苯并[a]芘(Ba P)的模拟污染土壤(海南红壤)为对象,研究了鼠李糖脂(RL)与β-环糊精(HPCD)复合提取预测污染土壤中PAHs的生物有效性的可行性.结果表明,当RL浓度大于临界胶束浓度时,由于其胶束增溶作用,PAHs的表观溶解度随RL浓度增加而增加,促使更多的PAHs从土壤固相解吸进入土壤溶液中.通过HPCD/RL复合提取土壤中的PAHs的含量与蚯蚓体内吸收的PAHs的量进行相关性分析,发现两者之间存在显著的正相关关系.但是PAHs蚯蚓吸收量是HPCD单独提取量的2.04倍,是HPCD/RL提取量的1.15倍.结果表明,HPCD/RL比HPCD对PAHs提取更能接近蚯蚓富集.因此,RL的添加在一定程度上增加了HPCD对污染土壤中PAHs生物有效性的预测效果,HPCD/RL复合提取法可以作为一种相对快捷可靠的预测PAHs生物有效性的方法.本研究为复合提取在有机污染物生物有效性评价方面提供一个新的方向,也为有机污染物的风险评估和生物修复提供了一定的技术支持.     

Tenax提取预测老化土壤中多环芳烃的生物有效性

利用聚2,6-二苯基对苯醚(poly(2,6-diphenyl-p-phenylene oxide),商品名Tenax-TA)提取来自9个老化农田土壤中的多环芳烃(PAHs),并应用Tenax-TA评价老化土壤中PAHs对赤子爱胜蚓(Eisenia Fetida)的生物有效性.结果表明,多年老化土壤中污染物的主要组成为4环以上的PAHs;蚯蚓较易富集低环PAHs,对高环PAHs富集能力较差;400h Tenax连续提取实验得出快速、慢速和极慢速吸附速率常数数量级分别为:10-1~10-2、10-2~10-3、10-4~10-6;而快速、慢速和极慢速解吸比率分别为0.02~0.27、0.01~0.33和0.40~0.95.Tenax 6h单点提取PAHs的量与蚯蚓体内PAHs富集量显著相关,表明6h Tenax对多年老化土壤中PAHs的提取量可以用来作为其生物有效性的评价方法.     

老化对六六六在土壤中可提取态含量及其生物有效性的影响

用室内模拟试验的方法研究了老化作用对六六六在土壤中可提取态含量变化及其在蚯蚓(Eisenia foetida)体内的生物富集规律.结果表明,六六六在土壤中的可提取态含量随着时间延长逐渐降低,下降速率呈现初始较快、而后减慢的趋势.在开始60 d老化时间内,α-六六六、β-六六六、γ-六六六和δ-六六六在土壤中的老化减少量是其初始添加量的57.2%、50%、52.2%和43.2%,分别是其在180 d内老化减少量的90.5%、87.4%、72.4%和84.4%.六六六在蚯蚓体内的生物富集量和生物富集系数也表现出和老化相似的规律.不同老化时间内,六六六在蚯蚓体内的生物富集量表现为α-六六六>β-六六六>δ-六六六>γ-六六六.生物富集系数在开始的15 d为γ-六六六>α-六六六>β-六六六>δ-六六六;而后呈α-六六六>β-六六六>acillus cereus efficiently debγ-rominated and degrade-六六六>δ-六六六的规律.老化使六六六在土壤中的可提取态含量和生物有效性降低,但仍可以在蚯蚓体内有一定的生物富集,对土壤生态安全的威胁依然存在.     

温和溶剂提取预测土壤中多环芳烃的生物有效性

利用正丁醇和羟丙基-β-环糊精（hydroxypropyl-β-cyclodextrin,HPCD）提取来自9个农田土壤中的多环芳烃（polycyclicaromatic hydrocarbons,PAHs）,并应用于评价场地多年老化土壤中PAHs对赤子爱胜蚯蚓（Eisenia fetida）的生物有效性.结果表明,对...     

生物炭对污泥施用土壤中三氯生生物有效性和微生物群落结构的影响

污泥农用是三氯生(TCS)进入土壤的一个主要途径,TCS进入土壤后会通过食物链危及人体健康.基于此,本实验将含有TCS的污泥施入土壤后,分别添加不同比例(1%、2%和5%)在300℃和600℃下制备的生物炭(BC300和BC600),进行了为期90 d种植黄瓜的盆栽实验,研究了生物炭对土壤中TCS生物有效性和微生物群落结构的影响.结果表明,生物炭的添加显著降低了黄瓜根系对TCS的富集(p0.05),且生物炭添加量越多,根系富集的TCS量越少.添加1%和2%BC600处理的黄瓜根系富集的TCS量都显著低于添加相应比例BC300处理的黄瓜根系富集量.只添加生物炭并不能显著降低土壤中TCS的含量,添加生物炭并种植黄瓜能够显著降低土壤中TCS含量(去除率为31.57%～50.31%),且生物炭添加量越多,土壤中TCS去除率越高,但相同添加量下BC300和BC600对土壤中TCS的去除无显著性差异(p0.05).添加不同比例的生物炭对土壤中微生物群落结构有明显的影响,特别是添加不同比例的BC600,但种植黄瓜能够降低生物炭对土壤微生物群落结构改变的影响.     

负载磷酸盐生物质炭材料对重金属复合污染土壤的稳定化机制研究

为探讨负载磷酸盐生物质炭材料对重金属复合污染土壤中共存重金属的稳定化效果和迁移转化特征,以玉米秸秆和小麦秸秆为原材料,负载磷酸盐后在600 °C下无氧热解制备两种生物质炭材料,并将其用于重金属复合污染土壤中进行稳定化批处理试验. 结果表明:负载磷酸盐的玉米秸秆和小麦秸秆生物质炭材料可通过增加土壤中无定形铁、铝氧化物的含量而促进其对Cd的吸附,且负载磷酸盐后玉米秸秆生物质炭材料对土壤中无定形氧化物含量的增幅和游离态氧化物含量的降幅高于小麦秸秆生物质炭;同时,两种生物质炭材料均显著提高了土壤铁的活化度,进而有效控制了土壤重金属的生物有效性. 添加不同比例(如5%、10%和15%)的负载磷酸盐生物质炭均可降低土壤中Pb、Cd、Zn和Cu的迁移风险,并促进Pb的酸可提取态、铁锰结合态向有机结合态和残渣态转化,以及Cd、Zn和Cu的酸可提取态向残渣态转化. 两种负载磷酸盐生物质炭材料均可有效降低重金属的浸出浓度,10%及以上的添加量均可使Pb的浸出浓度降低98%以上. 15%的负载磷酸盐玉米秸秆生物质炭可使Cd和Zn的浸出浓度分别降低89%和47%,而15%的负载磷酸盐小麦秸秆生物质炭可使Cu的浸出浓度降低56%. 研究显示,施用10%~15%的负载磷酸盐生物质炭材料可显著降低重金属复合污染土壤中Pb和Cd的潜在环境风险,对矿区重金属污染土壤的安全利用具有参考和指导意义.      

共存氯苯类同系物对六氯苯厌氧降解活性的影响

微生物厌氧降解六氯苯已经成为国内外六氯苯污染土壤修复技术研发的前沿和热点.研究了在不同的初始pH值、反应温度及固液比等环境条件下,3种共存氯苯类同系物五氯苯、1,2,4,5-四氯苯、1,2,4-三氯苯对染料厂污染土壤中六氯苯厌氧降解活性的影响.结果表明,在降解过程中,共存氯苯类同系物的累积对六氯苯的厌氧降解产生了反馈抑制作用,影响了六氯苯的降解活性,且在不同的环境条件下,累积规律不同,反馈抑制作用不同.反应的初始pH值较低时,五氯苯的的反馈抑制作用更突出,反应的初始pH值较高时,1,2,4-三氯苯的反馈抑制作用更突出;常温下,五氯苯的反馈抑制作用更突出,较高温度下,1,2,4-三氯苯的反馈抑制作用更突出;固液比越小,五氯苯的反馈抑制作用越突出.因此,针对性地采取提高低氯苯类同系物降解活性的措施,降低共存低氯苯类同系物在六氯苯厌氧降解过程中的累积,不失为提高污染土壤中六氯苯降解率的一种好的选择.     

蚯蚓辅助微生物修复芘污染土壤

通过微宇宙实验,研究了蚯蚓对不同土壤中芘的微生物降解率的影响及蚯蚓对芘的富集率.结果表明,有机质较高土壤中芘的微生物降解率和蚯蚓富集率都低于有机质低的土壤,而老化作用降低了芘的生物有效性.无论在新鲜染毒还是老化的土壤中.蚯蚓均可提高土壤中芘的去除率和微生物降解率.在新鲜染毒的红壤和潮土中,蚯蚓可使芘的去除率由41.78%和27.02%分别提高到89.24%和57.53%,其中分别有51.48%和41.63%是蚯蚓促进的微生物降解作用引起的,37.76%和15.90%归因于蚯蚓富集作用.而在老化的红壤和潮土中,蚯蚓可使芘的去除率由36.53%和20.50%分别提高到91.93%和45.46%,其中分别有54.43%和32.83%是蚯蚓促进的微生物降解作用引起的,37.50%和12.63%归因于蚯蚓富集作用.     

老化过程对生物质炭吸附-解吸附邻苯二甲酸二乙酯的影响

将稻草和竹锯末在500℃条件下炭化制备得到两种生物质炭,并与土壤充分混合老化处理30 d.通过批处理恒温振荡法,研究了老化过程(恒湿和干湿交替)、制备原材料、不同施用量(0、0.1%和0.5%,质量分数)和土壤类型(熟化红壤、新垦红壤)对生物质炭吸附邻苯二甲酸二乙酯(DEP)的影响.结果表明,土壤中添加生物质炭的处理对DEP的吸附能力显著增强,且随着生物质炭添加量的增加,各个处理对DEP的吸附能力增强.与稻草炭相比,竹炭对DEP具有更强的吸附能力并且更难以解吸附DEP.与添加新鲜生物质炭的土壤相比,老化过程降低了加炭处理对DEP的吸附能力.不同老化条件下,生物质炭吸附DEP能力的降低顺序也不同,主要表现为:干湿交替恒湿.     

加速溶剂萃取法评价土壤中六氯苯和五氯苯对水稻根的生物有效性

采用温室盆栽实验,选择红壤性水稻土和乌栅土,分别设定对照及添加1%和2%有机肥的处理,评价水稻根系对土壤中六氯苯(HCB)及其主要降解产物五氯苯(PeCB)的吸收富集能力,并比较水稻根中富集的HCB或PeCB量与4种溶剂(体积比3/1的正己烷/丙酮、乙醇、正己烷、水)提取的土壤中HCB或PeCB量的相关性,以评价土壤中HCB和PeCB对水稻根的生物有效性.结果表明,红壤性水稻土和乌栅土中,水稻根富集的HCB浓度平均分别为364.1和306.0ng/g,水稻根中PeCB浓度平均分别为12.7和28.7ng/g,主要原因是HCB在红壤性水稻土中的降解效率低于乌栅土.2种土壤中添加1%和2%的有机肥抑制HCB降解,因此降低水稻根中PeCB的浓度.水稻根中HCB和PeCB与4种溶剂提取的土壤中HCB和PeCB量的相关系数大小次序均为:乙醇正己烷/丙酮正己烷水,表明采用乙醇提取的土壤中HCB和PeCB量对评价其对水稻根生物有效性的效果最佳.4种溶剂中,仅乙醇提取的土壤中HCB与水稻根中HCB量呈显著正相关,而除水以外的其它3种溶剂提取的土壤中PeCB与水稻根中PeCB量均显著正相关.本研究表明,采用加速溶剂萃取法,通过选择合适的提取溶剂,评价土壤中HCB和PeCB对水稻根的生物有效性具有可行性.     

MWNTs/TiO2对典型氯苯类化合物的光催化降解研究

研究复合光催化剂MWNTs/TiO2对典型氯苯类有机化合物光催化降解动力学及主要光降解路径.结果表明,同一初始浓度和相同光催化降解实验条件下,60min时典型氯苯类有机化合物的光降解率均达到90%以上.其中六氯苯和五氯苯的光催化降解速率常数分别为0.0664h-1和0.0670h-1,其大小明显高于其它氯苯类化合物.1,二氯苯的光催化降解反应速率常数仅为0.0430h4--1,在典型氯苯类化合物中最小.三氯苯的3种同分异构体——1,3-三氯苯、24-三氯苯和1,5-三氯苯的光催化降解速率常数分别为0.0547h2,1,,3,-1、0445h0.-1和0.0439h-1.六氯苯的主要光催化降解路径为:HCB→PeCB→1,2,3,5-TeCB→1,2,4-TCB→1,4-DCB.     

污染土壤淋洗液中六氯苯的电化学法处理研究

采用电化学稳定性较好的钛基镀RuO2为阳极,以不锈钢板为阴极,对污染土壤淋洗液中的六氯苯进行电化学处理,研究了溶液初始pH值、HCB初始浓度、电解时间、电解质浓度、外加电压等因素对六氯苯处理效果的影响。所得最佳工艺条件为:用TX-100做增溶剂时,在HCB初始浓度300μg/L、溶液初始pH为3,电解质浓度为1%,外加电压为6V时,电解3hHCB去除率为60.3%。气相色谱分析表明:阴极还原脱氯是HCB电化学降解的主要途径,检出的降解产物有五氯苯、1,2,4,5-四氯苯和1,2,3,4-四氯苯。     

Effects of aging process on adsorption–desorption and bioavailability of fomesafen in an agricultural soil amended with rice hull biochar

Biochar has been introduced as an acceptable soil amendment due to its environmental benefits such as sequestering soil contaminants. However, the aging process in biochar amended soil probably decreases the adsorption capacity of biochar through changing its physico-chemical properties. Adsorption, leaching and bioavailability of fomesafen to corn in a Chinese soil amended by rice hull biochar after 0, 30, 90 and 180 days were investigated.Results showed that the addition of 0.5%–2% fresh biochar significantly increases the adsorption of fomesafen 4–26 times compare to unamended soil due to higher SSA of biochar. Biochar amendment also decreases fomesafen concentration in soil pore water by5%–23% resulting lower risk of the herbicide for cultivated plants. However, the aging process decreased the adsorption capacity of biochar since the adsorption coefficient values which was 1.9–12.4 in 0.5%–2% fresh biochar amended soil, declined to 1.36–4.16, 1.13–2.78 and 0.95–2.31 in 1, 3 and 6-month aged treatments, respectively. Consequently, higher desorption, leaching and bioavailable fraction of fomesafen belonged to 6-month aged treatment. Nevertheless, rice hull biochar was effective for sequestering fomesafen as the adsorption capacity of biochar amended soil after 6 months of aging was still 2.5–5 times higher compared to that of unamended soil.     

生物质炭施用对土壤中氯虫苯甲酰胺吸附及消解行为的影响

分别在黑土、黄壤、红壤、紫色土和潮土中添加0.5%(质量分数)生物质炭,采用批处理等温吸附实验及室内消解实验测定了CAP的吸附等温线及消解动态,目的是揭示不同类型土壤中施用生物质炭对残留CAP的环境行为影响规律,为评估生物质炭田间施用综合生态效应,评价土壤残留CAP的环境污染风险提供理论依据.结果表明,生物质炭施用可提高土壤对CAP的吸附活性,但提高程度因土壤性质不同而异.有机质含量较高的黑土中添加生物质炭,吸附农药Kd值提高了2.17%,而有机质含量较低的潮土添加等量生物质炭后则提高了139.13%.生物质炭施入土壤后其对农药吸附活性受到不同程度抑制.与施入土壤前比较,生物质炭施入黑土、黄壤、红壤、紫色土和潮土中后吸附常数KF,biochar分别降低了96.94%、90.6%、91.31%、68.26%和34.59%.CAP在黑土、黄壤、红壤、紫色土和潮土中的消解半衰期为115.52、133.30、154.03、144.41和169.06 d,而在添加生物质炭的土壤中消解半衰期分别延长了20.39、35.76、38.51、79.19和119.75 d.与吸附实验结果一致,生物质炭施入黑土对延缓农药土壤消解作用最小,而潮土中施入生物质炭效果最明显.本研究表明生物质炭施入土壤后可增强对农药的吸附作用,延缓农药的土壤消解,但影响程度与土壤性质有关.     

施用堆腐有机肥对水稻土中六氯苯脱氯降解影响

采用水稻盆栽实验,供试土壤为红壤性水稻土和乌栅土,分别设定对照及添加1%和2%堆腐有机肥的处理,研究施用该有机肥对六氯苯(HCB)在种水稻土壤中还原脱氯降解的影响,并分析甲烷生成与HCB脱氯降解的关系.结果表明,18周之后,红壤性水稻土中HCB可提取态残留减少了28.6%～30.1%,乌栅土中HCB可提取态残留减少了47.3%～61.0%;水稻植株吸收的HCB及其降解产物量仅为土壤中HCB初始量的千分之几;HCB发生脱氯降解主要生成五氯苯(PeCB);由于乌栅土的pH和可溶性有机碳含量均高于红壤性水稻土,HCB在乌栅土中的脱氯降解效率较高;在红壤性水稻土中和乌栅土中,施用1%和2%堆腐有机肥分别在第6和第10周后显著抑制PeCB生成,且PeCB生成速率在有机肥的2个添加水平之间均无显著差异;产甲烷菌在脱氯降解中的作用因环境条件而异.     

污泥基生物炭用于土壤中Cr的钝化及作用机制分析

污泥基生物炭是广泛用于处理各种环境污染物的添加剂之一。然而,关于污泥基生物炭原位钝化修复Cr污染土壤的研究还较少。以污泥与棉杆为原料,通过共热解制备污泥基生物炭,并按不同比例施加到Cr含量为33.97 mg/kg的土壤中,研究了该生物炭对土壤中Cr吸附固定的效果和机制。当添加比例由1%增加到15%时,土壤中Cr含量由34.02 mg/kg增加到38.52 mg/kg,但各处理土壤Cr浓度均低于GB 15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》中Cr的筛选值标准。BCR顺序提取实验结果表明:该生物炭促进土壤中Cr由弱酸可提取态、可还原态向可氧化态、残渣态转化,并降低了Cr的浸出毒性。此外,该生物炭提高了土壤pH、CEC,增加了有机质和有效磷含量,有利于土壤中Cr的固定。污泥基生物炭固定土壤中Cr的机制包括离子交换、沉淀、络合作用等,但污泥基生物炭对土壤中Cr价态的影响需要深入研究。     

稻壳生物炭对污染土壤中稀土元素生物有效性的影响

利用农业秸秆制备了污染土壤修复材料稻壳生物炭和稻壳灰,在模拟稀土（REE）污染的酸性土壤中,添加0、5%和10%的稻壳灰（RHA）稻壳生物炭（RHB）,通过栽培实验考察RHA和RHB对REEs的形态和生物有效性的影响.春秋两季的盆栽实验结果表明,RHA和RHB的添加有效的降低了稀土的弱酸可提取态,随着添加量的增加效果越明显,10% RHA和10% RHB土壤中REEs的弱酸（乙酸）提取态较对照组分别降低了31.65%、19.915%,弱酸可提取态转化为了可还原态,与对照组相比,RHA和RHB的土壤中稀土元素的可还原态分别增加了26.367%、10.321%.两种修复材料显著降低了胡萝卜和茼蒿对稀土元素的富集,10% RHA处理组胡萝卜和茼蒿REEs含量分别较对照组降低了98.08%、93.41%,10% RHB胡萝卜和茼蒿REEs含量分别较对照组降低了68.61%、66.75%.研究结果表明,稻壳生物炭和稻壳灰的施用,能够有效的改善污染土壤的理化性质,降低稀土元素生物可利用态的含量,从而遏制植物对稀土元素的富集.