Evaluation of remediation process with soapberry derived saponin for removal of heavy metals from contaminated soils in Hai-Pu, Taiwan

The use of a biodegradable natural plant-based surfactant extracted from soapberry is proposed for the remediation of Ni, Cr and Mn from industrial soil site in Hai-Pu, Taiwan. Batch experiments were performed under variation of fundamental factors (saponin concentration, pH, and incubation time) for metal remediation. Removal of Ni and Mn were increased with increasing saponin concentration (0.015-0.150 g/L), whereas the removal of Cr was increased upto 0.075 g/L saponin. The Ni, Cr and Mn were removed significantly (p ≤q 0.05) at near to the neutral and slightly acidic (pH 5 to 8) conditions. Removal efficiency of Ni (99%) from the soil was found to be greater than that of Cr (73%) or Mn (25%) in the presence of saponin at a concentration of 0.150 g/L at pH 5. The removal percentage increased with incubation time where the removal of Ni was faster than that of Cr and Mn. The result indicates the feasibility of eco-friendly removal of heavy metal (Ni, Cr and Mn) from industrial soil by soil washing process in presence of plant derived saponin.     

提高植物修复效率的技术途径与强化措施

通过物理、化学或生物学手段,从土壤、植物及其生境3个方面着手来提高植物去除土壤重金属能力是植物修复技术应用研究的重要方向.对国内外植物修复过程中所应用的强化手段与辅助措施进行了一定的研究,分别阐述了施肥、水分管理、耕作栽培、修复剂、生物技术等方法的作用机制及应用效果.今后,植物修复技术需针对有应用前景的超富集植物进行生境特征的系统研究,并着重开发高效、低风险的土壤修复剂,注重植物修复成套技术的工程应用研究.     

污染土壤中重金属的超声波强化EDTA洗脱及形态变化

以EDTA为洗脱剂,对重金属污染土壤进行超声波强化洗脱正交实验,并用Tessier连续提取法研究了洗脱前后Cd、Cu、Pb、Zn的形态变化.结果表明,在EDTA浓度20 mmol·L-1、固液比1∶20、超声波作用时间16 min、超声波功率54%、洗脱次数4次的条件下,对4种重金属洗脱率最大,分别为:Cd 83.6%、Cu 58.8%、Pb 98.0%、Zn 43.0%.在实验所设浓度范围内,随着EDTA浓度的升高,重金属洗脱率均有降低.形态分析结果显示,超声波强化EDTA洗脱能显著降低土壤重金属的残渣态含量.除土壤中Zn残渣态去除率只有5.7%以外,超声波强化EDTA洗脱对土壤中Cd、Cu、Pb的残渣态去除率都很高,分别为81.6%、62.3%、93.8%.     

农田杂草的重金属超积累特性研究

首次采用小区试验方法,对沈阳地区12科22种田间杂草植物进行其积累特性的初步研究.结果表明,小白酒花(Conyza canadensis)、欧亚旋覆花(Znula Britannica)等8种植物地上部Cd的富集系数均大于1,且地上部Cd的含量大于根部Cd的含量,具备了重金属超富集植物的基本特征.植物地上部重金属含量与植物地上部生物量的相关分析表明,植物对重金属的积累量与植物地上部生物量的大小无关.     

Extraction of heavy metals from e-waste contaminated soils using EDDS

Environmental contamination due to uncontrolled e-waste recycling activities is drawing increasing attention in the world. Extraction of these metals with biodegradable chelant [S,S]-ethylenediaminedisuccinic acid (EDDS) and the factors influencing extraction efficacy were investigated in the present study. Results showed that the addition of EDDS at low pH (5.5) produced higher metal extraction than that at high pH (8.0) solution. Metal speciation analysis indicated that Cu was completely complexed with EDDS at different pH conditions with various amounts of EDDS applied. For Pb and Zn, at low EDDS dose of 0.304 mol/kg soil, they were present as Pb- and Zn-EDDS. However, at high EDDS dose of 1.26 mol/kg soil, most of Pb was bound with dissolved organic matter. Ca and Al were found to be strong competitors for trace metals to EDDS at low application dose and low pH condition.     

重金属污染土壤修复中杂草资源的利用

对重金属污染土壤植物修复基本原理、作用方式及亟待解决的问题进行了论述,认为现有修复植物均不同程度存在一些弱点,还难以大规模应用于修复实践。杂草具有抗逆境能力强、生长迅速、繁殖能力强以及在环境条件适宜情况下生物量能够急剧提高等特点,可以弥补现有修复植物的缺点和不足,是较理想的植物修复资源。结合笔者的研究情况,对杂草资源在重金属污染土壤植物修复中的利用方式、修复植物筛选方法进行了论述,而且在植物修复生物量处理方面也进行了讨论,试图为重金属污染土壤植物修复进一步发展提供科学依据。     

重金属复合污染农田土壤的微生物群落遗传多样性研究

采集了浙江省富阳市环山乡某冶炼厂小高炉附近受铜、锌、铅、镉不同程度复合污染的4个农田土壤样品，首先扩增土壤总DNA中的16S rDNA，然后进行变性梯度凝胶电泳(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis)，分析了长期受重金属复合污染的农田土壤的微生物群落遗传多样性变化．结果表明，不同程度的重金属复合污染明显改变了农田土壤的微生物群落遗传多样性，但与多样性的改变不是简单的负相关关系，最大的多样性指数出现在中等污染程度的土壤中．     

内生菌在修复重金属污染土壤的研究进展

内生菌是生活于植物的各组织、器官内部,但并不使植物表现出有害症状的真菌、细菌或放线菌。因其具有固氮、矿物溶解、光合作用、载运铁、利用1－氨基环丙烷－1羧酸为唯一氮源、传递营养物质等作用,内生菌在修复重金属污染土壤方面具有重要应用潜力。本文综述了内生菌及其抗重金属机理（促进植物生长和拮抗重金属方面）研究进展,以期为修复重金属污染土壤提供新思路。     

构树修复对重金属污染土壤环境质量的影响

通过温室盆栽试验,研究构树（Broussonetia papyrifera）生长对重金属污染土壤酶活性和微生物群落结构的影响.结果表明,构树修复污染土壤中酶活性和微生物多样性明显提高.经270d培养后,构树生长土壤中蔗糖酶和酸性磷酸酶活性与种植土壤相比分别显著（P<0.05）提高3.12倍和2.29倍;土壤脱氢酶与有效态As、Cd、Pb、Zn和Cu含量,蔗糖酶与有效态Cd含量,以及磷酸酶与有效态Cd和Cu含量之间呈显著负相关（P<0.05）.根据16S和18S rDNA PCR-DGGE分析表明,构树修复可提高污染土壤中细菌和丛枝菌根真菌多样性.上述结果表明,构树修复可有效改善重金属污染土壤的环境质量.然而,污染土壤中重金属有效态含量下降不明显,必须辅助物理和化学措施来强化构树对重金属污染土壤的生态修复潜力.     

Microbial diversity of soil bacteria in agricultural field contaminated with heavy metals

In this study we evaluated the bacterial diversity in a soil sample from a site next to a chemical industrial factory previously contaminated with heavy metals. Analysis of 16S rDNA sequences amplified from DNA directly extracted from the soil revealed 17 different bacterial types （genera and/or species）. They included Polyangium spp., Sphingomonas spp., Variovorax spp., Hafina spp., Clostridia, Acidobacteria, the enterics and some uncultured strains. Microbes able to tolerate high concentrations of cadmium （500μmol/L and above） were also isolated from the soil. These isolates included strains of Acinetobacter （strain CD06）, Enterobacter sp. （strains CD01, CD03, CD04 and CD08） （similar strains also identified in culture-independent approach） and a strain of Stenotrophomonas sp. The results indicated that the species identified from direct analysis of 16S rDNA of the soil can be quite different from those strains obtained from enrichment cultures and the microbial activities for heavy metal resistance might be more appropriately addressed by the actual isolates.     

淋洗剂在重金属污染土壤修复中的研究进展

针对镉/铅等一类重金属污染土壤、砷污染土壤,以及镉-铅-砷等复合污染土壤（三类不同重金属污染土壤）,就淋洗剂在污染土壤修复中的选用等问题进行综述.总的来看,对于镉/铅等一类重金属污染土壤,螯合剂的去除率较高.如GLDA（谷氨酸N,N-二乙酸）和柠檬酸等,不仅去除率高,而且环境较友好对于砷污染土壤,复合淋洗剂的去除效果比较显著,如NaOH-EDTA对As的去除率较高对于镉-铅-砷等复合污染土壤,复合淋洗剂则更能发挥其所含各类淋洗剂的优势.如NaOH-H₃PO₄与单一淋洗剂相比,对土壤中多种重金属的去除率均较高.笔者认为,同时对土壤中多种重金属均有较高去除率且二次污染较小的复合淋洗剂将是未来的研究重点.     

重金属污染土壤修复中的根际效应研究进展

由根际分泌物介导的根际效应表现为根际土壤中微生物种类和活性、土壤理化性质（如酶、pH、有机质等）显著不同于非根际土壤。根际效应受土壤类型、植物种类等影响较大,在农业生产、林业防护等领域被广泛研究,并被投入到实际应用中。近年来,根际效应在土壤修复领域的研究取得了一定进展,但对其修复机制、影响因素等尚缺乏系统性的认识。综述了受重金属污染土壤中根际效应的修复机制、影响因素,并提出加强修复效果的措施,以期利用根际效应提高土壤生物修复效率。根际效应驱动根际土壤与非根际土壤中重金属的形态和分布差异显著,受土壤类型、植物功能性状、重金属性质等因素影响,土壤改良、接种外源微生物等措施可强化植物根际对重金属污染土壤的修复效果。然而目前相关研究时间较短、规模较小,忽略了多年生植物不同生长阶段的根际效应对重金属修复效果的影响,植物生长发育周期长导致筛选特异性修复植物也存在一定的挑战。随着根际效应在土壤修复领域研究的深入,建议展开更系统、全面、长期的指标监测研究,从而明确影响根际效应修复重金属的主次因素,同时筛选出针对不同重金属污染土壤的特异性修复植物,以便于建立土壤生物修复的植物资源库。     

重金属污染的稻田土中总有机碳和颗粒态碳的变化

从广东大宝山矿区横石河下游受重金属污染的水稻田采集6个土壤剖面样品,研究了土壤中总有机碳(TOC)、颗粒态有机碳(POC)和POC/TOC比率的垂直分布特征,并探讨不同污染程度对土壤有机碳含量及稳定性的影响.结果表明,与轻度污染和中度污染采样点相比,在重度污染的各土层中,TOC含量显著下降,其垂直分布有显著改变.POC含量在不同土层间的变化与TOC表现出相似的规律,但差异更显著.重金属污染会影响土壤有机碳不同组分在土壤剖面上的垂直分布特征及分配比例,从而影响土壤有机碳的稳定性和可利用性.中度重金属污染使POC含量显著增高,土壤有机碳变得易于分解和损失;重度污染使TOC含量显著降低,不利于土壤有机碳的固定和积累.不同重金属对土壤有机碳稳定性的影响不同,Pb表现出与Cu、Cd的拮抗作用,Pb使有机碳稳定性增加;而Cu和Cd则相反.但多种重金属联合效应使土壤有机碳稳定性呈降低趋势.     

污染土壤的植物修复技术研究进展

植物修复技术是近年来发展起来的一种非常有前途的生物治理技术,也是当前学术界研究的热点领域.笔者概括了植物修复污染土壤的机理及可能的影响因子,综述了国内外近些年植物修复技术在污染土壤中的应用和研究成果.     

EDTA溶液萃取污染土壤中的重金属及其回收技术

 研究了EDTA萃取液中重金属的分离技术并将其应用于修复土壤污染.结果表明,EDTA溶液能有效地萃取土壤中重金属; Na₂S能沉淀分离EDTA溶液中的Cd, Cu, Pb,效率达99%以上,但沉淀Zn需要加入Ca(OH)₂,引入反应体系的Ca²⁺并不影响重金属的萃取和EDTA的回收;连续抽提能增加污染土壤中重金属的去除率,回收的EDTA连续使用10次,损失约30%.土壤中Cd和Pb的累积去除率分别达75.6%,72.5%.得到的硫化物沉淀含有很高的重金属,能很方便地处理或回收.     

基于文献计量的重金属污染土壤修复材料研究热点和前沿分析

基于Web of Science（WoS）核心合集数据库和中国知网（CNKI）,采用文献计量学方法和可视化分析软件揭示国内外重金属污染土壤修复材料研究领域近20年来的发展脉络、研究热点及发展方向。结果显示,相较于2001—2004年,2013—2016年和2017—2020年重金属污染土壤修复材料研究领域发文量显著增加,增长率分别为1 302%和2 201%。我国在该领域研究起步较晚,但发展迅速。关键词热点分析显示,当前污染修复研究侧重于农田土壤修复治理,重金属镉、铅及钝化材料应用。关键词聚类分析显示,钝化材料筛选和应用是当前热点主题,其中钝化材料修复机理和效果评估是该主题的重点和难点。当前农田土壤重金属污染修复材料研究正处于快速发展时期,钝化材料的功能化改性及其在农田应用中的研究有望取得较好的修复成效,绿色无污染和安全可持续的修复材料研发和应用是当下及未来的研究热点。

     

稳定化处理砷污染土壤对3种修复植物的生态效应

为探索某矿区高浓度砷污染土壤的污染控制与生态修复,以粉煤灰、干化污泥、粉碎花生壳、硫酸亚铁（Fe₂SO₄）和磷酸二氢钾（KH₂PO₄）为稳定剂,采用其不同组合对矿区土壤进行稳定化处理,以蜈蚣草、香根草、苎麻为供试植物,研究稳定化处理对土壤中As的形态转化及其对修复植物的生态效应.结果表明,添加不同稳定剂组合处理后,土壤pH值、有机质、阳离子交换量显著增加,增幅分别为：24.4%~29.0%、23.3%~41.1%、17.8%~45.0%;10%粉煤灰、10%干化污泥和1% Fe₂SO₄组合处理对土壤中的As稳定化作用最佳,可交换态As和碳酸盐结合态As含量下降最显著,降幅分别为62.3%、55.3%;添加KH₂PO₄会活化土壤中As,10%粉煤灰、10%干化污泥和1% KH₂PO₄组合处理,土壤中可交换态As、碳酸盐结合态As含量显著增加,增幅分别为26.9%、101.9%.不同稳定剂的组合处理能不同程度的提高3种植物生物量、影响As在植物中的富集、增加植物对As的累积量.3种植物生物量的大小表现为苎麻 > 蜈蚣草 > 香根草.粉煤灰、干化污泥和粉碎花生壳组合处理使蜈蚣草和苎麻地上部分生物量干重增加最显著;粉煤灰、干化污泥、粉碎花生壳、Fe₂SO₄和KH₂PO₄组合处理使香根草地上部分生物量干重增加最显著.10%粉煤灰、10%干化污泥和1% Fe₂SO₄组合处理使蜈蚣草、香根草和苎麻地上部分As含量下降最显著,降幅分别为45.5%、29.5%和53.9%;而10%粉煤灰、10%干化污泥和1% KH₂PO₄的组合处理使蜈蚣草、香根草和苎麻地上部分As含量显著增加,增幅分别为：12.8%、25.2%和62.7%.粉煤灰、干化污泥、粉碎花生壳、Fe₂SO₄和KH₂PO₄组合处理使蜈蚣草、香根草和苎麻地上部分对As的累积量都达到最大值,与对照相比,分别增加了3.7倍,12.8倍和3.3倍.3种植物对As的富集能力和累积量表现为蜈蚣草 > 香根草 > 苎麻.     

不同土地利用方式下北京城区土壤的重金属累积特征

对不同土地利用方式下城市土壤的采样调查表明,北京市城市土壤Cd、Cu、Pb和Zn含量显著高于其相应的土壤背景值,As、Ni与背景值无显著差异.在工业、住宅、商贸、交通边缘带(道路)、公园、城市广场和校园7种土地利用方式下,工业区土壤Cd、Cu、Ni、Pb和Zn含量均居首位,且Cu、Pb和Zn含量达到污染等级;公园土壤的As水平最高,但仍处于清洁水平.As、Cd、Cu、Ni、Pb和Zn综合累积程度由高到低的顺序为工业区公园商贸区≈校园住宅区≈城市广场交通边缘带.工业区土壤总体表现为重金属轻度污染;公园、商贸区、校园和住宅区土壤重金属处于尚清洁水平;城市广场和交通边缘带土壤重金属处于清洁水平.不同土地利用方式对城市土壤的重金属含量有一定影响.     

鼠李糖脂对林丹-重金属复合污染土壤的同步淋洗效果研究

选取典型有机氯农药林丹及典型重金属Pb、Cd为目标污染物,以模拟污染土壤为对象,考察了鼠李糖脂对林丹/重金属的增溶/配合作用及其影响因素,同时分析了淋洗前后土壤重金属的形态变化,并深入研究了鼠李糖脂对林丹-重金属复合污染土壤的淋洗效果.结果表明,林丹溶解度随鼠李糖脂浓度及离子强度的提高显著增大,但随pH(5.0~10.0)的提高而逐渐降低.鼠李糖脂对Pb的配合能力大于Cd,两种重金属的配合浓度随鼠李糖脂浓度的增加而增加;pH提高对Pb的配合有抑制作用,而对Cd有所促进.鼠李糖脂在土壤上的吸附符合线性等温吸附.当鼠李糖脂浓度高于5000 mg·L-1时,其对3种污染物的淋洗开始有显著效果;当鼠李糖脂浓度为40000 mg·L-1时,其对林丹、Pb及Cd的去除率分别达到76.9%、18.0%和100%,且pH为7.0时淋洗效果最好.同时,鼠李糖脂对不同形态Pb和Cd的去除能力有差异,其中,对可交换态重金属的去除最为有效.     

Spatial distribution of heavy metals of agricultural soils in Dongguan, China

IntroductionThereisagrowingpublicconcernandscientificinterestsovertheheavymetalpollutioninagriculturalsoilsandagriculturalproductionsbecauseoftheirpotentialbioaccumulation ,responsehysteresis,andun biodegradability(Kelly,1996;Tam ,2 0 0 0 ;Hong,2 0 0 3)eventhoughthecontentsandspatialdistributionoftracemetalsintheagriculturalsoilsinGuangdonghaveneverbeenstudiedsystematically .Ingeneral,naturalbackgroundcontentanddistributionofheavymetalinsoilswerecloselyrelatedtothebiogeochemicalcycles,parentm…