湖泊沉积物中多环芳烃生物降解及其影响因素

多环芳烃(PAHs)是环境中广泛存在的一类持久性有机污染物,随着环境中PAHs污染的加剧,湖泊沉积物中PAHs含量呈逐年增加的趋势,对湖泊环境造成了潜在的生态风险。生物降解在PAHs的迁移转化、自然分解甚至最终从环境中消失的过程中占有重要的地位,是沉积物中PAHs去除最主要的途径。在介绍国内外湖泊沉积物中多环芳烃污染分布与污染程度的基础上,详细阐述了影响沉积物中多环芳烃生物降解的主要因素:溶解氧、温度、电子受体、电子供体以及降解PAHs的微生物,并探讨了不同因素下PAHs的降解特征及其强化生物降解过程中存在的问题,最后对其今后的研究方向进行了展望。     

芹菜对土壤中多环芳径修复作用的初步研究

利用盆栽实验研究了水芹对某实际多环芳烃(PAHs)污染场地土壤的修复作用。通过75 d的温室培养试验,对污染土壤和植物根、茎中PAHs的含量进行测定。结果显示种植水芹的土壤中PAHs的去除量要显著高于对照土壤,并且水芹促进微生物降解是其去除土壤PAHs的主要途径,占到了PAHs去除总量的99%以上。水芹较易吸收2~4环PAHs,而易促进3~6环PAHs的微生物降解。芘在水溶液中的增溶实验表明,脂溶性根系物质利用其表面活性能够提高对PAHs生物可利用性,从而促进土壤中微生物对PAHs的降解。     

CaO_2对控制河道底泥磷释放效果的研究

在实验室模拟条件下,投加CaO2对受污染河道底泥进行原位修复,并通过底泥磷形态的变化进行具体分析,结果表明:将CaO2散点注射到底泥表层的修复效果最好,时效性最持久。同时,分析水体的ORP、DO等指标,结合底泥的磷形态和Fe3+/Fe2+比值的变化,说明CaO2的缓慢释氧可持续为微生物新陈代谢提供氧气,可作为微生物激活剂用来修复受污染的河道底泥。     

海洋沉积物中PAHs和PCBs的来源与微生物降解

作为典型的持久性有机污染物的多环芳烃(PAHs)和多氯联苯(PCBs),其在环境中的累积及对环境和生物的危害已经引起了广泛地关注.本文系统地论述了海洋沉积环境中PAHs和PCBs的来源、分布、微生物降解过程及其控制因素.已有的结果表明,PAHs和PCBs的分布受输入源、季节因素、沉积物的粒度和沉积物中总有机碳含量的影响.其中,输入源是决定沉积物中PAHs和PCBs含量高低的最重要的因素.通常情况下,沉积物中PAHs和PCBs的浓度在夏季丰水期比冬季枯水期低.沉积环境中的PAHs和PCBs的含量与沉积物颗粒粒径和总有机碳含量具有一定的相关性.微生物降解过程受其化学结构、其它碳源、能源以及环境条件的影响,低分子量和化学结构简单的化合物容易被微生物降解,外加葡萄糖或乙酸盐,降解程度加深,外加氮源降解程度较差,如果仅以PAHs作为碳源,微生物降解作用几乎不发生;环境的温度和pH值影响降解的方式、程度和速率.由于海洋环境的复杂性以及PAHs和PCBs的多变特征,海洋沉积物中PAHs和PCBs的行为机制远未搞清,PAHs和PCBs与海洋碳循环的关系至今尚未涉及,这些复杂的过程将是海洋沉积物中PAHs和PCBs进一步研究的方向.     

污染水体底泥治理技术研究进展

水体底泥污染,是世界范围内的一个环境问题,污染物通过大气沉降、废水排放、雨水淋溶与冲刷进入水体,最后沉积到底泥中并逐渐富集,底泥中主要的污染物有重金属、营养元素、难降解有机物.目前底泥的治理方法有原位修复和异位处置,原位修复主要有掩蔽技术、淋洗技术;异位处置主要有卫生填埋、堆肥法、干式热处理;生物修复技术是既可用于原位修复又可用于异位处置的一种方法,具有投资少、见效快且没有二次污染的优点,是一种具有广阔应用前景的技术.     

固相微萃取和固相萃取评价多环芳烃降解过程中的生物有效性变化

为了揭示多环芳烃(PAHs)降解过程中的生物有效性变化规律,应用PAHs降解菌剂对PAHs污染焦化厂土壤进行微生物修复,采用固相微萃取及固相萃取方法提取评价PAHs的生物有效性,分析降解率和生物有效性变化的差异及相关关系.结果表明,该焦化厂土壤中PAHs总量以低环PAH为主,微生物菌剂对土壤总PAHs降解率为68.3%;微生物作用后,孔隙水中PAHs的降低以3、4环为主,孔隙水中PAHs变化率普遍低于土壤中的降解率;Tenax-TA提取降解前后土壤中的PAHs,降解后3、4环PAHs的快速解吸组分降低,5、6环的快速解吸组分变化不大;土壤中PAHs降解量分别与PAHs孔隙水浓度和Tenax-TA快速提取量存在相关关系.以上结果表明可用PAHs孔隙水浓度以及Tenax-TA快速提取量预测微生物对土壤PAHs的降解,这为焦化厂土壤PAHs污染的修复提供了理论依据.     

疏浚过程中的环境影响分析及其对策研究

环保疏浚因能将水体的污染底泥彻底去除,消除影响水质的潜在因素,从而成为治理水体的一项重要措施。但是,环保疏浚工程中扰动污染底泥、污染底泥处置不当等会导致环境的二次污染。各项减少底泥扰动以及底泥的资源化利用技术成为研究热点。减少污染底泥扰动主要是通过改进疏浚设备工艺来实现,目前国内主要采用的环保疏浚设备是绞吸式挖泥船与环保绞刀。底泥的资源化利用不但可以改善其对环境的二次污染,而且可变废为宝,增加资源,目前资源化利用途径主要有土地利用、建筑材料、填方材料、污水处理材料、制氢技术等。     

土壤中多环芳烃微生物降解能力模拟

为了揭示微生物菌种(组合)对土壤中PAHs(多环芳烃)降解率的影响以及不同类型PAHs抗微生物降解能力的差异,分析了北京市6个不同环境功能区土壤中微生物种类及其分布特征,从中筛选出部分微生物菌种对典型PAHs和原油进行降解模拟试验,对比分析微生物对不同PAHs降解能力的差异.结果表明:① 不同菌种组合对PAHs的降解能力存在明显差异,与假单胞菌属、无色杆菌、短稳杆菌混合菌相比,假单胞菌属、无色杆菌、短稳杆菌和微杆菌混合菌对PAHs的降解率高0.6%~4.5%;② 在相同降解条件下,不同PAHs的降解率存在明显差异,在单体培养基中,LMW PAHs(低环数PAHs)的降解率在25.3%以上,而HMW PAHs(高环数PAHs)的降解率都小于20.1%;③ 在单体培养基与混合培养基中PAHs的降解能力也存在一定差别,单体培养基中PAHs的降解率较混合培养基中高4.2%~26.6%;④ 无论在单体培养基中,还是混合培养基中这些化合物的降解率均存在随着降解时间的增加而增大的现象;⑤ 在原油培养基中不同PAHs的降解率更为复杂,并且出现了中低分子量PAHs降解率随降解时间增加反而降低的假象,这可能是由于随着时间增加,微生物对PAHs的降解能力加强,原油中含烷基的PAHs基团降解或HMW PAHs被微生物降解产生LMW PAHs中间产物造成.研究显示,假单胞菌属、无色杆菌、短稳杆菌和微杆菌对HMW PAHs和LMW PAHs均有明显的降解效果,但不同PAHs的降解率存在明显的差异,即使是同一单体化合物,在单体培养基、混合培养基和原油培养基三种不同的降解条件下,其降解率也具有不同程度的差别.      

根际微生物在污染水体植物修复中的作用

综述了近年来国内外有关水生植物根际微生物在污染水体和湿地修复中的作用研究成果,深入探讨了植物修复的机理。指出水生植物对污染环境的修复主要依赖环境、水生植物和微生物以及三者之间的联合作用,植物和微生物的耦合作用是水生植物应用于水体修复的重要机制。人工湿地对氮的去除主要通过微生物的硝化-反硝化作用途径;根际微生物和植物的联合作用可以改变磷的存在形态,从而加速磷的去除;在有机物和重金属污染环境中,根际微生物通过增强植物对环境的适应性促进污染物的去除。     

固定化微生物技术修复PAHs污染土壤的研究进展

多环芳烃(PAHs)是环境中普遍存在的一类典型有机污染物,绿色修复PAHs污染土壤已成为国内外环境和土壤界共同关注的热点问题之一.作为一种新型的微生物修复技术,固定化微生物修复有机污染土壤正受到越来越多的关注,国内外相关研究刚刚开始.本文重点评述了近几年国内外有关固定化微生物技术修复PAHs污染土壤的最新进展,总结了固定化微生物技术的修复原理、微生物固定化载体的选择、高效降解菌的筛选、固定化方法及影响因素等方面,并提出今后的发展方向,为我国开展固定化微生物技术修复有机污染土壤的研究提供参考.     

过硫酸钠对我国典型土壤中多环芳烃氧化降解效果的影响

过硫酸钠是污染土壤化学氧化修复技术中应用较为广泛的氧化剂.为研究过硫酸钠对不同土壤中PAHs（polycyclic aromatic hydrocarbons,多环芳烃）的修复效果,以我国多种典型土壤（黑土、潮土、黄土、紫色土、褐土、砖红壤）为试验样本,以萘、菲、蒽、芘、苯并[a]芘5种PAHs为目标污染物,分析活化过硫酸钠对人为老化的降解率;此外,通过对氧化前后土壤pH、w（有机碳）等土壤性质变化的比较和分析,探讨氧化修复过程对土壤性质的影响.结果表明:当活化过硫酸钠用量为0.8 mmol/g、温度为25℃时,PAHs污染土壤中萘、菲、蒽、芘、苯并[a]芘的降解率最高,分别为87.82%、79.68%、87.93%、83.40%、94.31%.随着温度的升高,PAHs降解率逐渐升高,当温度达到25℃时,PAHs的降解率（85.69%）达到最高,随后随着温度的继续升高,总PAHs的降解率没有明显增加;随着pH的升高,PAHs的降解率逐渐升高,当pH达到6~7时,PAHs降解率维持在一个较高水平;随后随着pH的继续升高,总PAHs的降解率逐渐降低.随着温度以及pH的变化,5种PAHs的降解率与总PAHs的降解率变化趋势一致. w（有机碳）越低,PAHs环数越高,PAHs降解率越高;高环（5~6环）、中环（4环）、低环（2~3环）PAHs降解率与总PAHs降解率变化趋势一致.此外,过硫酸钠氧化修复后土壤结构遭到一定程度的破坏,土壤的pH、w（有机碳）和土壤肥力会有不同程度的下降,对土壤的再次利用有较大影响.研究显示,过硫酸钠可有效氧化降解不同性质土壤中PAHs,在氧化修复PAHs污染土壤方面具有较好的应用前景.      

难降解多环芳烃污染土壤的机械力化学修复

利用机械力化学法修复多环芳烃污染土壤,以四环芳烃芘为代表污染物,研究了球磨时间和球磨转速对土壤中芘去除率的影响。当球磨时间为6 h,球磨速度为500 r/min时,土壤中芘去除率为93.78%。利用SiO₂作为模拟土壤,通过对球磨前后模拟土壤的GC-MS、红外光谱和拉曼光谱分析,探索芘的降解途径和机理。机械力化学修复过程中,芘的苯环被破坏,部分中间产物为环数较少的多环芳烃(PAHs)、碳链较短的烷烃,还有部分被碳化成石墨和不定形碳。利用机械力化学法对实际污染土壤进行修复,修复后土壤中芘和荧蒽浓度分别为21.45,35.68 mg/kg。机械力化学法修复多环芳烃污染土壤具有可行性和广泛的应用前景。     

Biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons in sediments from the Daliao River watershed, China

The Daliao River, as an important water system in Northeast China, was reported to be heavily polluted by polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Aerobic biodegradations of four selected PAHs (naphthalene, phenanthrene, fluorene and anthracene) alone or in their mixture in river sediments from the Daliao River water systems were studied in microcosm systems. E ects of additional carbon source, inorganic nitrogen and phosphorus, temperature variation on PAHs degradation were also investigated. Results showed that the degradation of phenanthrene in water alone system was faster than that in water-sediment combined system. Degradation of phenanthrene in sediment was enhanced by adding yeast extract and ammonium, but retarded by adding sodium acetate and not significantly influenced by adding phosphate. Although PAHs could also be biodegraded in sediment under low temperature (5°C), much lower degradation rate was observed. Sediments from the three main streams of the Daliao River water system (the Hun River, the Taizi River and the Daliao River) demonstrated di erent degradation capacities and patterns to four PAHs. Average removal rates (15 or 19 d) of naphthalene, phenanthrene, fluorene and anthracene by sediment were in the range of 0.062–0.087, 0.005–0.066, 0.008– 0.016 and 0–0.059 mg/(L d), respectively. As a result, naphthalene was most easily degraded compound, anthracene was the hardest one. In multiple PAHs systems, the interactions between PAHs influenced each PAH biodegradation.     

生物质活性炭原位修复有机物污染底泥技术研究与应用

污染底泥是水体中重要的内源污染,生物质活性炭作为原位修复技术的覆盖材料,正在逐步应用于污染底泥的原位修复.应用椰壳颗粒活性炭与果壳颗粒活性炭对有机物污染底泥进行原位修复,测定2种生物质活性炭的比表面积、孔径分布、表面官能团等理化性质,并应用2种生物质活性炭进行了原位治理污染底泥的实验室静态模拟试验和实地现场试验,在实地现场试验中增加煤基活性炭与2种生物质活性炭进行对比.结果表明:①2种生物质活性炭的表面性质与化学组成相似,但椰壳颗粒活性炭比表面积较大,微孔孔隙结构略微发达,极性基团较少.②实验室静态模拟试验中,2种生物质活性炭对底泥中的PAHs（多环芳烃）、PAEs（酞酸酯）和苯系物（benzenes）3类有机污染物均有很好的稳定化修复效果,投加生物质活性炭10个月后,底泥孔隙水中3类污染物的质量浓度降低93.2%以上;对不同种类有机污染物,孔隙水降低率略有差距,与2种生物质活性炭理化性质的差异有关.③实地现场试验中,2种生物质活性炭和煤基活性炭对3类有机污染物的稳定化修复效果均呈现PAEs > PAHs >苯系物,煤基活性炭的修复效果略高于2种生物质活性炭.研究显示,在10个月的修复时间下,生物质活性炭对有机物污染底泥有明显的修复效果,可使底泥孔隙水中PAHs、PAEs和苯系物类有机污染物质量浓度降低90%以上,并且与煤基活性炭相比,生物质活性炭对环境造成的污染印迹更小.      

Anaerobic biodegradation of PAHs in mangrove sediment with amendment of NaHCO3

Mangrove sediment is unique in chemical and biological properties. Many of them suffer polycyclic aromatic hydrocarbon(PAH) contamination. However, the study on PAH biological remediation for mangrove sediment is deficient. Enriched PAH-degrading microbial consortium and electron acceptor amendment are considered as two effective measures. Compared to other electron acceptors, the study on CO2, which is used by methanogens, is still seldom. This study investigated the effect of Na HCO3 amendment on the anaerobic biodegradation of four mixed PAHs, namely fluorene(Fl), phenanthrene(Phe),fluoranthene(Flua) and pyrene(Pyr), with or without enriched PAH-degrading microbial consortium in mangrove sediment slurry. The trends of various parameters, including PAH concentrations, microbial population size, electron-transport system activities, electron acceptor and anaerobic gas production were monitored. The results revealed that the inoculation of enriched PAH-degrading consortium had a significant effect with half lives shortened by 7–13 days for 3-ring PAHs and 11–24 days for 4-ring PAHs. While Na HCO3 amendment did not have a significant effect on the biodegradation of PAHs and other parameters, except that CO2 gas in the headspace of experimental flasks was increased.One of the possible reasons is that mangrove sediment contains high concentrations of other electron acceptors which are easier to be utilized by anaerobic bacteria, the other one is that the anaerobes in mangrove sediment can produce enough CO2 gas even without adding Na HCO3.     

Review on utilization of biochar for metal-contaminated soil and sediment remediation

Biochar is a carbon-neutral or even carbon-negative material produced through thermal decomposition of plant- and animal-based biomass under oxygen-limited conditions. Recently, there has been an increasing interest in the application of biochar as an adsorbent, soil ameliorant and climate mitigation approach in many types of applications. Metal-contaminated soil remediation using biochar has been intensively investigated in small-scale and pilot-scale trials with obtained beneficial results and multifaceted effects. But so far, the study and application of biochar in contaminated sediment management has been very limited, and this is also a worldwide problem. Nonetheless, there is reason to believe that the same multiple benefits can also be realized with these sediments due to similar mechanisms for stabilizing contaminants. This paper provides a review on current biochar properties and its use as a sorbent/amendment for metal-contaminated soil/sediment remediation and its effect on plant growth, fauna habits as well as microorganism communities. In addition, the use of biochar as a potential strategy for contaminated sediment management is also discussed, especially as regards in-situ planning. Finally, we highlight the possibility of biochar application as an effective amendment and propose further research directions to ensure the safe and sustainable use of biochar as an amendment for remediation of contaminated soil and sediment.     

Microbial community changes in aquifer sediment microcosm for anaerobic anthracene biodegradation under methanogenic condition

The widespread distribution of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in groundwater has become an important environmental issue. Knowledge of microbial community changes could aid in identification of particular microorganisms that are capable of degrading PAHs in contaminated aquifers. Therefore, 16S rRNA gene clone library analysis was used to identify the archaeal and bacterial communities in an aquifer sediment microcosm used for anaerobic anthracene degradation under methanogenic conditions. A remarkable shift of the archaeal community structure occurred after anaerobic anthracene degradation, but the types of the abundant bacterial phyla did not change. However, a decrease of both archaeal and bacterial diversity was observed. Bacterial genera Bacillus, Rhodococcus and Herbaspirillum might have links with anaerobic anthracene degradation, suggesting a role of microbial consortia. This work might add some new information for understanding the mechanism of PAH degradation under methanogenic conditions.     

生物堆修复石油污染土壤的研究进展

土壤的石油污染已成为备受关注的环境问题,对其进行修复治理是恢复土壤环境功能的重要保证。近年来以微生物强化修复为特点的生物堆技术被越来越多地运用于土壤石油污染的修复,对生物堆关键技术及微观机理的探索也成为环境污染生物修复领域的研究热点之一。文章就国内外运用生物堆法修复石油污染土壤的研究进行综述,从生物堆技术的发展及其结构、修复过程中的关键影响因子、生物堆修复机理和修复成本4个方面进行了综合阐述,并对生物堆在石油污染土壤修复领域的研究趋势进行展望,旨在推动生物堆在石油污染土壤修复过程中的应用。在探讨修复过程中的关键影响因子时,主要针对石油降解功能菌、电子受体、土壤环境参数和营养物质4个重要指标进行了介绍;同时对生物堆中物质的运移传输和微生物作用2个重要修复机理进行了阐述。     

生物修复石油污染盐碱土壤小试模拟系统中土壤性质与微生物特性变化

利用生物刺激(BS)、生物刺激+生物强化(BS+BA)2种方案修复石油污染盐碱土壤,考察了不同处理小试模拟系统中石油烃及16种多环芳烃(PAHs)的降解率、土壤pH值、表面张力、脱氢酶活性和微生物群落结构的变化.结果表明:腐殖酸、诺沃肥和生物有机钙等土壤改良剂及营养盐的加入使土壤盐碱环境得到明显改善,pH值由8.1~8.2降低至7.6~7.8,并随着酸性代谢产物的累积降低至6.6~7.0.随着微生物活动BS+BA与BS处理土壤溶液表面张力分别由72.2,71.8mN/m降低到64.9,67.2mN/m,提高了石油烃的生物可利用性.对比2组小试系统,BS+BA处理修复效果更加显著,对石油烃、总PAHs的降解率可达到50.8%,69.2%,而BS处理为40.5%和61.2%.其中添加菌剂对5~6环PAHs的去除效果明显.不同修复策略对土壤微生物有显著影响,表现为土壤脱氢酶活性及微生物群落结构的动态变化.