表面活性剂淋洗与投菌法联合修复2,4,6-三氯苯酚污染土壤

为了解决高浓度氯酚土壤污染问题,提出了一种表面活性剂淋洗与投菌法相结合的土壤修复方法。该方法采用表面活性剂淋洗污染土壤,使高浓度氯酚得到大部分去除后再加入微生物降解菌,从而实现低浓度氯酚的持续降解。通过2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-TCP)的增溶实验、吸附实验以及表面活性剂的酶抑制实验,对蔗糖酯(SE)、鼠李糖脂(RL)、茶皂素(TS)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)4种表面活性剂进行了筛选。结果表明,SE增溶、解吸的综合效果较好,且具备良好的生物相容性,适用于淋洗有机污染土壤。淋洗-投菌联合实验表明,以0.5wt%蔗糖酯水溶液作为淋洗剂淋洗土壤并投菌降解,25 d内土壤中的2,4,6-三氯苯酚从190.4降至3.1 mg/kg,去除率达到98.4%。     

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.     

鼠李糖脂洗脱土壤中多氯联苯影响因素的研究

研究了由铜绿假单胞菌发酵产生的代表性生物表面活性剂鼠李糖脂（RL）对土壤中PCBs解吸的影响。结果表明,RL的种类与浓度、土壤污染类型、解吸时间、洗脱次数、pH以及离子强度对土壤中PCBs的洗脱有一定的影响,而温度对PCBs的洗脱影响很小。当RL浓度低于CMC时,对PCBs的洗脱没有明显的促进作用;当RL浓度高于CMC后,对PCBs的洗脱有显著的促进作用。具有较低HLB的单鼠李糖脂R2对PCBs的洗脱效果要优于二鼠李糖脂R1。人工污染土壤中PCBs的洗脱效果要高于陈化土壤。污染土壤中TOC的含量越高,PCBs的洗脱率越低。延长解吸时间和增加洗脱次数可增加土壤中PCBs的洗脱率。碱性环境（pH〉7）或增加RL溶液中的离子强度均有利于土壤中PCBs的洗脱。     

表面活性剂淋洗去除高岭土中镉和铅的研究

通过土壤淋洗试验证实了环境友好的表面活性剂鼠李糖脂和月桂基醚硫酸钠对高岭土中的Cd~(2+)和Pb~(2+)有较好的洗脱作用:鼠李糖脂对Cd~(2+)和Pb~(2+)的最大洗脱率分别为82.8%和>99.99%,月桂基醚硫酸钠对Cd~(2+)和Pb~(2+)的最大洗脱率分别为98.7%和99.8%。对于淋洗时间和淋洗剂浓度对洗脱率的影响,研究表明,淋洗存在最佳洗脱时间,2种表面活性剂均在2 h内对Cd~(2+)和Pb~(2+)达到最大洗脱,淋洗时间过长并不能增加洗脱率,反而会使鼠李糖脂淋洗Pb~(2+)的洗脱率下降。Cd~(2+)和Pb~(2+)的洗脱率随鼠李糖脂浓度升高先缓慢上升后逐渐下降,最佳淋洗剂浓度为40 mmol/L;Cd~(2+)和Pb~(2+)的洗脱率随月桂基醚硫酸钠的浓度上升而显著增加,最佳淋洗剂浓度为100 mmol/L。试验结果表明,表面活性剂鼠李糖脂和月桂基醚硫酸钠在去除土壤中的Cd~(2+)和Pb~(2+)方面具有应用前景。     

鼠李糖脂对微生物降解正十六烷以及细胞表面性质的影响

使用大庆油田石油污染土壤中分离出的优势菌种（蜡状芽孢杆菌DQ01和芽孢杆菌DQ02）,在实验室可控条件下,研究了生物表面活性剂鼠李糖脂对微生物降解正十六烷以及降解菌生长、菌体表面疏水性和外表形态的影响.结果表明,鼠李糖脂可以提高正十六烷的降解率,48 h时蜡状芽孢杆菌DQ01和芽孢杆菌DQ02对正十六烷的降解率比未加鼠李糖脂的体系分别增加了8.1％和11.6％. 正十六烷培养基中的鼠李糖脂能引起菌体表面疏水性的明显增大,且低浓度鼠李糖脂的这种能力明显优于高浓度鼠李糖脂,蜡状芽孢杆菌DQ01和芽孢杆菌DQ02分别在加入0.4 mmol/L和0.2 mmol/L鼠李糖脂时疏水性最大. 尤其是芽孢杆菌DQ02在对数生长后期BATH（bacterial adherence to hydrocarbon）达到44％,远大于未加鼠李糖脂时的BATH. 但在葡萄糖培养基中鼠李糖脂并没有明显影响菌种的生物量和BATH. 另外,加入鼠李糖脂后, 2株菌的培养基接触角比未加鼠李糖脂的培养基接触角均减小了约一半. 未加入鼠李糖脂的菌体细胞表面比较光滑,且菌体之间独立生长,而加入鼠李糖脂后影响了降解菌的外表形态,菌体细胞表面略显粗糙且相互粘连,有助于细胞与疏水性有机物的接触.     

镉污染土壤的微生物修复稳定性的酸性淋溶研究

利用分离得到的对镉具有吸附功能的两株真菌菌株对镉污染土壤样品进行微生物修复治理,并通过酸性淋溶实验模拟自然界酸雨来评价治理效果是否稳定。考察不同p H值的酸性淋溶实验对微生物修复后土壤的p H和镉含量是否产生影响。结果发现,在近80 d的三种不同p H值的淋溶液的酸性淋溶实验中,经过微生物修复处理后的土壤样品,p H值和镉有效态含量都比较稳定,而空白对照组则出现了大量波动和瞬时峰值的现象。     

生物源表面活性剂对焦化土壤中多环芳烃增溶效能研究

考察了单一生物源表面活性剂鼠李糖脂、黄腐酸、槐糖脂、烷基糖苷、无患子皂苷及鼠李糖脂与各非离子生物源表面活性剂复配体系对萘和菲的增溶效能,并将优选的淋洗剂体系应用于焦化场地土壤多环芳烃（PAHs）的去除.结果表明：相较其他生物源表面活性剂,鼠李糖脂和黄腐酸对萘的增溶效果更好;对于菲的增溶,槐糖脂的增溶效果更好,这与其较低的临界胶束浓度和多环芳烃的性质有关.生物源表面活性剂复配体系的增溶能力较单一表面活性剂明显增强,以3∶1复配时增溶效果最佳.60 mmol·L^-1的鼠李糖脂-黄腐酸复配体系（3∶1）对土壤中萘的去除率可达96.64%,分别是单一鼠李糖脂和黄腐酸的1.09倍和2.21倍;而对土壤中蒽、苯并（a）蒽和苯并（k）荧蒽的去除率远低于萘,分别为63.31%、42.51%和39.10%,这是由于PAHs与鼠李糖脂-黄腐酸复配体系的相互作用随苯环数的增加而减弱.本研究可为生物源表面活性剂及其复配体系高效修复PAHs污染土壤提供科学依据.     

镉污染土壤淋洗剂研究进展

随着工农业的发展,土壤重金属污染问题日益突出,土壤污染治理已成为农业和环境等相关领域的研究热点。以土壤重金属污染中最严重的镉污染治理为研究目标,以化学淋洗剂为研究对象,综合评述了不同类型淋洗剂的洗脱机理、淋洗效果和影响因素,推荐了适用于不同镉污染土壤的淋洗剂,并对现阶段国内外镉污染土壤淋洗剂研究中存在的问题和研究方向进行了总结和展望。研究认为土壤镉污染复合淋洗技术的机理研究,淋洗技术的示范和推广,适用低渗透土壤的淋洗剂研发,淋洗下土壤及环境的变化研究,淋洗剂投放后土壤修复的数值模拟研究,低成本、高效率生物表面活性剂、螯合剂、土壤缓冲剂的开发,以及开展多学科的交叉融合研究等是未来镉污染土壤淋洗技术研究的主要方向。     

冻融作用对土壤镉动力学吸附解吸的影响

为了研究冻融作用对土壤镉吸附解吸过程的影响,采用人工控温、室内培养方法对土壤进行冻融处理,并通过土壤镉动力学吸附解吸试验,分析了土壤对镉的吸附解吸量、吸附解吸率及吸附解吸速率.结果表明,冻融作用能够促进土壤对外源镉的吸附,镉的吸附量、吸附率和吸附速率均随着冻融次数的增加而增加.同时,冻融作用能减缓土壤对镉的解吸,随着冻融次数的增加,土壤对镉的解吸速率和解吸率降低,土壤镉解吸速率的下降率随冻融次数的增加而增大.     

甘蓝和油菜对镉污染土壤的修复研究

通过土培盆栽试验研究了甘蓝和油菜对土壤中重金属镉的吸收及生物净化作用。以及添加螯合剂对油菜富集镉的影响。实验结果表明：甘蓝对于高浓度镉污染土壤的修复作用并不明显,油菜对于镉污染土壤的净化作用较显著,但添加螯合剂对于提高修复水平效果并不显著。因此油菜较适宜作为镉污染土壤的修复植物,但添加螯合剂对植物修复的作用要视情况而定,不可盲目添加。     

酒石酸淋洗过程中土壤重金属解吸动力学特征

采用批处理淋洗的方法,研究了酒石酸淋洗修复张士污灌区土壤过程中镉、铅、铜、锌4种重金属离子解吸动力学特征。结果表明,酒石酸在12h条件下,达到对污染土壤中镉离子的最大去除率,铅、铜、锌3种重金属离子达到最大去除率则需要24h。4种重金属离子的解吸动力学过程可以用Elovich方程很好的描述,说明酒石酸去除重金属离子的过程是一种非均相扩散过程。此外,解吸速率曲线显示,反应初期相同时刻上酒石酸对铅离子的解吸速率最快,其次是铜和锌,最后是镉离子;反应后期同一时刻上铜和锌的解吸速率大于铅和镉。     

牡蛎壳粉对酸性土壤的修复及其对镉的钝化作用研究

农业土壤重金属镉污染具有浓度低、面积大的特点,因此,原位钝化修复技术逐渐成为农业土壤镉污染治理的研究热点。针对目前农业土壤酸化及镉污染比较严重的状况,研究施加牡蛎壳粉对酸性土壤及镉形态转化的作用,以期达到对酸性镉污染土壤的修复。结果表明,添加5%、150目的牡蛎壳粉后,土壤p H值可由5.56提高至7.74;有效态镉含量由1.66 mg/kg降至0.801 mg/kg,钝化率达到51.7%。同时,交换态钙含量由0.998 g/kg升高至9.11 g/kg,可有效缓解酸性土壤钙流失的问题。对不同镉污染水平的土壤添加牡蛎壳粉后,镉的酸可溶态、可还原态和可氧化态分别降低了12.92%~20.97%、18.99%~31.10%和18.02%~47.80%,而残渣态则增加了124.2%~175.9%。因此,施加牡蛎壳粉可有效矫正土壤酸化的现象,并显著降低酸性土壤镉的生物活性,达到对镉钝化的效果。     

石灰对土壤吸附镉行为及有效性的影响

酸性红壤上添加石灰显著增加土壤对镉的吸附量并降低吸附态镉的解吸量。但石灰用量较低时,镉的解吸率反而比未施石灰时增加。盆栽试验亦表明,在石灰用量较低时,土壤pH虽有所升高,但小麦和黑麦草植株镉含量降低不明显甚至有所升高;只有较高的石灰用量使土壤pH得以明显升高,植株吸镉量才能明显降低。对这一现象的原因进行了讨论。      

鼠李糖脂对铜绿假单胞菌NY3表面特性及其烃降解效率的影响

研究了鼠李糖脂对NY3菌表面特性及其降解烃类物质的影响作用.结果表明,与未加鼠李糖脂相比,原油含量为1000 mg·L-1,鼠李糖脂100 mg·L-1时,生长24和48 h,NY3菌细胞净生长量分别提高8.60和6.68倍,且产酸明显,原油中正二十六烷至正三十三烷降解效率可提高约60%.分别以LB培养基和十六烷为唯一碳源的无机盐培养基生长的NY3菌体(OD400nm=1.68±0.08),与100 mg·L-1的鼠李糖脂作用1.5h,菌体表面疏水性分别增加32%、6%;且以LB培养基生长的NY3菌细胞,在鼠李糖脂和十六烷存在下作用90 min,菌细胞所积聚的正十六烷量比未加鼠李糖脂时增加了1.10 nmol·mg-1干菌,说明鼠李糖脂能加快疏水性有机物的传质速度.红外光谱分析结果表明,与未加鼠李糖脂相比,鼠李糖脂使菌体细胞中疏水性脂肪链的相对含量明显增加.因此,鼠李糖脂能增加菌体的表面疏水性,加快烃类的传质速率,从而促进NY3菌对烃的降解.     

纳米羟基磷灰石对镉的吸附解吸及对镉污染土壤修复研究

镉是我国土壤的首位污染元素,镉钝化修复技术是解决当前我国耕地面积减少、镉污染面广问题的有效手段。通过吸附解吸及盆栽试验,研究了纳米羟基磷灰石(nHAP)对镉的固定行为及油菜吸收的影响。结果表明:nHAP对镉的吸附符合二级动力学模型,且促进土壤对Cd~(2+)的吸附,在pH为5.6和7的解吸溶液下,Cd~(2+)的解吸率分别为3.3%和0.3%。同时,nHAP施加可改善土壤性质,促进植物生长。油菜收获后,施加0.2%、0.5%、1%的nHAP处理,油菜株高分别比对照组增加85.5%、99.1%和76.8%,土壤过氧化氢酶活性可分别提高0.86,1.19,1.54倍。添加1%nHAP土壤的pH值提高13.1%,有利于土壤镉向稳定态转换,降低了镉的生物毒性,表明nHAP对镉具有较好的稳定性,在促进植物生长、改善土壤生物质量、降低镉植物毒害方面有较好的应用前景。     

生物表面活性剂鼠李糖脂对白腐真菌降解DDTs的影响

研究了生物表面活性剂鼠李糖脂对DDTs在水相中的增溶作用,对白腐真菌Phlebia lindtneri GB1027生长的影响以及对该菌株降解DDTs的影响。结果表明,高于临界胶束浓度(CMC)的鼠李糖脂可明显增加各DDTs的表观溶解度,其中对4,4’-DDD的增溶效果最好。低浓度(<0.05 g/L)的鼠李糖脂会促进白腐真菌在PDB培养基中的生长,而高于0.1 g/L浓度的鼠李糖脂则对菌株的生长产生一定的抑制作用,最高抑制率可达到42%。在0.02~0.5 g/L浓度范围内,鼠李糖脂可促进白腐真菌对DDTs的降解效果,且降解率随着鼠李糖脂浓度的增加而增加。在0.5 g/L的鼠李糖脂添加体系培养14 d后,白腐真菌对4,4’-DDT、2,4’-DDT、4,4’-DDD和2,4’-DDD的降解率分别提高了24.0%,22.8%,25.0%和22.0%。而鼠李糖脂浓度进一步升高至1.0 g/L时,由于菌株的生长受到抑制从而导致对DDTs降解率的下降。     

生物表面活性剂对东海原甲藻生长的影响

以东海原甲藻为实验材料,研究了铜绿假单胞菌产鼠李糖脂类生物表面活性剂对藻细胞的抑制和杀藻作用.结果表明,鼠李糖脂在较低浓度下对东海原甲藻的生长有明显的抑制效果,增大用量,可直接杀灭藻细胞.生长延滞期的藻细胞对鼠李糖脂的作用更为敏感.在相同实验条件下,鼠李糖脂对绿藻生长的影响基本可以忽略,在低浓度下对中肋骨条藻和湛江叉鞭金藻生长的影响也很弱,鼠李糖脂的浓度增至5.0mg/L 以上时,对中肋骨条藻和湛江叉鞭金藻的生长表现出一定的抑制作用.     

基于生命周期评价的焦化污染土壤淋洗技术环境影响研究

为综合评估土壤淋洗修复技术的环境影响,针对焦化场地多环芳烃(PAHs)污染土壤,利用绿色生物表面活性剂——鼠李糖脂及黄腐酸进行溶液及泡沫模拟淋洗修复,并应用全生命周期评价(LCA)方法对淋洗修复全过程进行评价。结果表明：在相同污染物去除效果的前提下,溶液及泡沫两种淋洗方式的环境影响由大到小排序均为：不可再生资源消耗(ADP)>全球变暖效应(GWP)>人体毒性效应(HTP)>富营养化效应(EP)>酸化效应(AP)>光化学臭氧形成潜值(POCP)。在使用不同淋洗剂时,均表现为溶液淋洗的环境影响大于泡沫淋洗。淋洗不同阶段的环境影响具有明显差异,淋洗后处理阶段75%的环境影响指标占全程的影响比例均超过60%。因此,绿色表面淋洗剂的优选及对淋洗后处理阶段的改进有助于加强淋洗修复技术的环境友好性。     

生物表面活性剂改性对纳米铁/炭去除地下水中NO3--N的影响

纳米铁由于其反应活性强、来源广泛等优点被广泛应用在去除地下水NO-3-N污染中.利用生物表面活性剂对纳米铁进行改性可以避免采用化学表面活性剂改性对环境造成的二次污染.本研究采用鼠李糖脂、茶皂素、无患子3种生物表面活性剂对纳米铁进行改性后附着在活性炭上构成改性纳米铁/炭复合材料,通过批试验、沉降试验、迁移试验等研究生物表面活性剂对纳米铁/炭复合材料的改性作用.结果表明:鼠李糖脂、茶皂素、无患子对纳米铁/炭改性后去除NO-3-N效果最佳时的投加量分别为0.7%、1.0%、0.7%,此时对比三者改性作用,鼠李糖脂改性纳米铁/炭去除NO-3-N效果最佳,无患子改性纳米铁/炭迁移效果最佳;鼠李糖脂投加量在0.1%到1.3%范围内时,改性纳米铁/炭迁移能力随投加量的增加而增大.     

石油污染土壤淋洗配方的比选

以广州市某废弃工业场地的石油污染土壤为研究对象,采用室内模拟试验的方法,考察了不同的pH、淋洗液配方、淋洗时间、以及土柱淋洗流量等因素对石油污染土壤淋洗修复效果的影响;并利用一级反应动力学模型对试验数据进行拟合。结果表明pH=8时水溶液对油的解吸量最大;最优淋洗液配方为5(曲拉通):10(木素钠):42(硅酸钠):43(碳酸钠)。土柱淋洗效果与淋洗液使用量有较大关系,在0.40 mL/min用量时,96 h的除油率为29.3%,土壤中石油的含量由32 273 mg/kg下降至22 820 mg/kg。