土壤污染生物修复技术研究进展

土壤污染的生物修复技术是环境污染治理技术的一个新领域 ,同传统的土壤化学、物理处理技术相比具有经济、高效、无二次污染、适用范围广等优点 ,近年来受到广泛关注。土壤作为大气、水体、固废等环境污染物迁移、滞留和沉积的场所 ,将成为今后环境治理和生态建设的重要目标。本文就当前土壤生物修复技术的分类和修复方法进行了系统的阐述 ,就该技术的应用前景和研究方向进行了分析和展望     

Research progress and mechanism of nanomaterials-mediated in-situ remediation of cadmium-contaminated soil: A critical review

Cadmium contamination of soil is a global issue and in-situ remediation technology as a promising mitigation strategy has attracted more and more attention. Many nanomaterials have been applied for the in-situ remediation of cadmium-contaminated soil due to their excellent properties of the nano-scale size effect. In this work, recent research progress of various nanomaterials, including carbon nanomaterials, metal-based nanomaterials and nano mineral materials, in the removal of cadmium and in-situ remediation of cadmium-contaminated soil were systematically discussed. Additional emphases were particularly laid on both laboratory and field restoration effects. Moreover, the factors which can affect the stability of cadmium, main interaction mechanisms between nanomaterials and cadmium in the soil, and potential future research direction were also provided. Therefore, it is believed that this work will ultimately contribute to the myriad of environmental cleanup advances, and further improve human health and sustainable development.     

我国污染场地化学氧化修复技术应用特征及再利用潜在腐蚀风险分析

化学氧化修复技术在国内有机污染场地修复中所占比例逐年快速增加,但是残留氧化剂、副产物等产生的再利用潜在腐蚀风险问题也引起了研究人员的关注. 首先,通过实际调研和网络检索对国内137个实际修复案例进行研究分析,总结出我国化学氧化法修复技术应用的4个主要特征,包括主要应用于中小型污染地块、水土协同修复且介质复杂、过硫酸盐占比过大且副产物较多、修复周期短且修复药剂过量现象严重;然后,针对应用最多的过硫酸盐氧化法修复技术,通过资料文献分析和国内外案例场地调研信息,梳理出修复后场地再利用过程中可能产生的残留氧化剂腐蚀、副产物盐分腐蚀及环境条件变化导致的微生物侵蚀等3种主要的腐蚀风险机理,以及定性及定量的腐蚀风险测试方法;最后,结合化学氧化过程及pH、氧化还原条件、盐分和微生物环境条件等发生短期、中期和长期的影响因素,提出了可将化学氧化修复后潜在腐蚀过程风险划分为三阶段的概念模型,以期为化学氧化修复技术实际应用及效果评估提供参考.      

The application of decision analysis in the remediation sector

Contaminated sites represent a serious environmental problem in Germany. The decision that remediation technology is optimal for a given site is complicated by the existence of multiple objectives to be optimized simultaneously, significant uncertainties about the remediation results, and the involvement of several decision-makers with conflicting interests. Decision analysis is a methodology to deal with problems of this kind. The application of decision analysis at a test site demonstrated that remediation decisions can greatly benefit from the structural guide, sound methodological approaches, and manifold results that can be deduced from decision analytic models. The careful preparation of the decision helps to prevent momentous wrong decisions, especially due to the sophisticated support, that decision analysis offers for risky decisions. Because remediation decisions can be regarded as prototypical for many decisions in the public sector, the results of this study may also impact other fields like waste management, water resource administration, traffic planning, or siting of hazardous industrial facilities.     

Heavy metal accumulation by panicled goldenrain tree （Koelreuteria paniculata） and common elaeocarpus （Elaeocarpus decipens） in abandoned mine soils in southern China

Phytoremediation can be used as a sustainable technology for mine spoil remediation to remove heavy metals. This study investigated the concentration of 7 heavy metal contamination in soil and plant samples at an abandoned mine site. We found that, after vegetation remediation at the abandoned mine site, the reduction rates for 7 heavy metals were in the range of 4.2%–86%, where reduction rates over 50% were achieved for four heavy metals (Zn, Mn, Cd, Ni). Transfer coe cients of the panicled goldenrain tree (Koelreuteria paniculata Laxm) and the common elaeocarpus (Elaeocarpus decipens) for Zn, Mn, Ni, and Co were more than 1. Enrichment coe cients of both trees for Mn were higher than 1. Our results suggest that the panicled goldenrain tree and the common elaeocarpus tree may act as accumulators in remediation. Moreover, the woody vegetation remediation in abandoned mining areas play an important role in improving scenery besides removing heavy metal from contaminated soil.     

受氯代烃类污染的地下水环境修复研究进展

越来越多的地下水源正遭受氯代烃类有机物的污染,氯代烃类的地下环境行为及其污染环境的修复技术是当前环境学界的一个热点。目前修复这类污染环境的技术主要有抽出处理、渗透性反应墙和生物修复等。其中研究最多、应用最广的是利用表面活性剂强化抽出处理技术、零价铁降解氯代烃类的渗透性反应墙技术以及原位强化生物修复技术。零价铁反应墙如何长期稳定运行是目前的研究难题,也是该技术的发展目标。强化生物修复是具有巨大发展潜力的一项新兴技术,构建一个能同时降解多组分污染物的微生物生态群落并成功引入污染场地发挥最大功效,是地下水环境生物修复技术研究中的难点,也将是热点。     

螯合剂修复重金属污染土壤联合技术研究进展

螯合剂作为螯合剂被广泛应用到土壤修复中，但存在修复效率不高及二次污染的问题.为提高螯合剂对土壤重金属污染的修复效率，多种螯合剂联合技术被研究.相比单一螯合剂修复技术，联合修复技术可显著提高重金属污染土壤的修复效率.分析了螯合剂联合修复技术（螯合剂与电动修复技术、螯合剂与植物修复技术、螯合剂与淋洗剂修复技术）及新型联合修复技术（螯合剂与可渗透反应格栅联合技术、螯合剂与超声波联合技术及螯合剂与真菌联合技术），并阐述了各技术的修复原理及影响因素.结果表明，联合修复技术能够有效活化土壤中的重金属，提高修复效率，具有良好的发展前景，但在实际推广应用中仍面临一些挑战:①联合修复过程中影响因素较多，主要包括螯合剂添加方式、土壤酸碱性、复配浓度及淋洗时间等.②联合技术与土壤组分及污染物发生了一系列的物化反应，对重金属的活化与重金属形态之间的机理反应还需进一步明确.③螯合剂的添加可能会增大对植物的毒害效应及重金属向地下渗滤的风险，造成二次污染.④新型联合修复技术目前只应用于实验室内.为使螯合剂充分发挥其最大的实用性，建议未来在以下几方面开展深入研究:进一步开展联合技术的微观机理研究；加大对螯合剂与其他技术的联合修复技术的研究，寻求联合技术的最佳耦合点；研发可生物降解的螯合剂；寻找更加经济有效的方法回收螯合剂.      

植物修复的促进措施及根际微生物的作用

目前研究表明,植物修复(Phytoremediation)技术在实际重金属污染土壤的修复中还存在一些不足之处,例如植物生物量较小、生长缓慢、土壤重金属生物有效性较低等。为了使植物修复成为一个可行的环境修复技术,国内外的许多研究表明可以通过一些促进措施来提高植物修复的修复效率;同时发现根际微生物在植物修复过程中发挥着一定的作用。本文着重评述杂交育种(Hybridization)技术、转基因(Transgenic Engineering)技术、螯合剂(Chelator)在植物修复中的应用,以及细菌、菌根真菌根际微生物(Rhizomicrobes)在植物修复过程中的作用。     

生物炭纳米复合材料去除环境中有机污染物研究进展

近年来,生物炭在环境修复、固碳、土壤改良等方面的得到广泛应用,与纳米材料联合制备的新型生物炭纳米复合材料使原生生物炭的比表面积、孔隙结构、官能团、催化降解能力等方面都有了较大改善,具有更好的可持续性和高效性,对环境中有机污染物具有良好的去除能力。本文介绍了生物炭纳米复合材料的不同制备工艺,重点阐述了生物炭纳米复合材料对不同环境介质中有机污染物的去除机理及应用,为后续生物炭纳米复合材料在环境修复应用的工程化和商业化提供理论依据和技术参考。     

Microbes team with nanoscale zero-valent iron: A robust route for degradation of recalcitrant pollutants

Integrating nanoscale zero-valent iron (nZVI) with biological treatment processes holds the promise of inheriting significant advantages from both environmental nano- and bio-technologies. nZVI and microbes can perform in coalition in direct contact and act simultaneously, or be maintained in separate reactors and operated sequentially. Both modes can generate enhanced performance for wastewater treatment and environmental remediation. nZVI scavenges and eliminates toxic metals, and enhances biodegradability of some recalcitrant contaminants while bioprocesses serve to mineralize organic compounds and further remove impurities from wastewater. This has been demonstrated in a number of recent works that nZVI can substantially augment the performance of conventional biological treatment for wastewaters from textile and nonferrous metal industries. Our recent laboratory and field tests show that COD of the industrial effluents can be reduced to a record-low of 50 ppm. Recent literature on the theory and applications of the nZVI-bio system is highlighted in this mini review.     

污染场地修复技术方案筛选中环境指标建立初探:以某废弃焦化厂为例

我国污染场地的环境管理框架尚不健全,修复技术研发及筛选过程中对修复产生的"二次污染"认识往往不足。基于绿色可持续原则,从污染物排放、环境敏感程度、环境风险、土壤及生态环境、法律法规及标准、社会可接受程度等方面探讨环境指标的构建,并以北京某废弃焦化厂土壤修复方案筛选为例,进行了2项方案的环境比选。结果表明:原位热脱附温室气体及大气有组织排放分别为异位热脱附的6.0,1.49倍,但前者造成的环境风险、敏感程度及社会接受程度等指标明显优于后者,为优先推荐方案。如何实现污染物减排以及环境风险的控制是两方案分别需要解决的主要环境问题。本次建立的环境指标体系可用于决策及技术筛选,也可通过识别的关键环境因素进行技术方案优化。     

场地重金属污染土壤固化及MICP技术研究进展

冶炼场地土壤重金属污染是亟待解决的重要环境问题.固化修复技术因其修复时间少、成本低、处理效率高已成为污染场地重金属修复的主流技术之一.总结了近10年来有关固化修复场地重金属污染的最新研究进展,从重金属固化修复机制入手,对比分析了不同固化方式[无机材料固化、有机材料固化、机械球磨和微生物诱导碳酸盐成矿（MICP）]的优缺点及其适用范围.随后,根据文献计量学分析所呈现的研究重点及发展趋势,从MICP在重金属修复中的应用、MICP复合材料在污染场地中的应用和MICP技术应用的影响因素这3个方面对微生物诱导碳酸盐沉淀技术固化场地重金属污染的应用前景及限制因素进行了总结和阐述.最后提出了土壤固化研究的前景和挑战,以期为场地土壤固化技术的未来发展提供借鉴参考.     

裂隙介质VOCs赋存迁移特征与场地修复难点

梳理了裂隙介质污染的研究方法,分析裂隙介质中VOCs的赋存迁移特征与修复技术原理,结合我国实际情形分析该类场地修复治理的难点并提出相关建议.裂隙介质场地中,对流弥散、吸附解吸、跨界输移的协同作用影响VOCs的环境行为与归趋.在理论层面,基于分离、化学氧化与生物转化过程的修复原理能够实现裂隙中VOCs的去除,但由于氧化还原产物堵塞、吸附态污染物反向扩散等原因,裂隙介质VOCs污染修复过程可能存在拖尾、修复后可能存在反弹的问题.与孔隙介质场地相比,不确定性是造成裂隙介质场地修复困难的主要原因,主要体现在场地调查阶段样品代表性差、修复治理过程中裂隙对污染物的阻滞作用所致传质受限、污染物易发生跨介质迁移风险等方面.后续研究亟需在充分认识裂隙污染物迁移转化机制的基础上,进一步探索适合我国修复与再利用实际情形的修复和风险管控模式.     

智慧环境监测实验室信息管理系统研究

简述了实验室信息管理系统(LIMS)的概念及该系统在环境监测领域应用的实际意义,文中结合赤峰市环境监测中心站建设"基于物联网技术的智慧环境监测实验室信息管理系统"的工作实际,重点分析了实验室信息管理系统在环境监测领域应用中需要关注的流程内容和功能模块的实现,还包括智能环境监测实验室在新时期环境监测工作中将面临的挑战和机遇,这些可以说明,地理信息技术与云计算技术的应用,必将尽快成为智能移动环境监测实验室的优化发展方向.     

重污染企业退役土地面临的环境风险及其管理措施

重污染企业附近土壤由于长期的污染累积,加上企业退役时忽视了污染物的有效处理,退役后的土地在二次利用时普遍存在较大的环境风险.通过分析重污染企业对土壤污染的途径、类型和程度,以及退役土地污染的环境风险评价及其治理方法,结合重污染企业退役前后的环境管理现状,提出要制定环境管理技术规范和用地土壤标准,出台土壤修复相关的政策和措施,明确土壤修复责任主体,建立土壤污染修复和风险保障金制度,实施全过程的环境管理,并确保土壤污染信息透明化,研究和引进先进的修复技术,严把土壤修复质量和验收关,规范退役土地利用程序等措施.     

农田土壤除草剂污染的修复技术研究进展

除草剂主要用于保护农作物免受杂草的侵害,是现代农业生产中用量最多的一类农药.然而,随着全球粮食需求的增加,除草剂的用量逐年增大,药效也不断增强,导致除草剂在农田土壤中出现累积、迁移转化和毒害作用等问题.为了降低除草剂给土壤-作物系统带来的生态风险,根据除草剂污染特征和区域农业生产规律研发绿色低碳修复技术,是目前生态环境领域需要关注的问题.基于此,整理了近年来关于农田土壤除草剂污染治理的相关报道,重点分析了修复技术的研究进展和应用案例,并对除草剂修复领域未来的发展动态进行了展望.目前应用于农田除草剂的修复技术主要有基于微生物修复、酶修复和植物修复的生物修复技术,以及基于生物炭基材料的吸附固定技术.其中,生物修复技术的发展相对成熟,已经应用于实际农田除草剂的修复治理工作,并形成了成功的修复案例.为了提升对农田土壤除草剂污染的修复效果,修复技术逐渐从单一模式向物理化学-生物多技术耦合模式发展,以充分发挥多技术集成应用的协同作用.     

芘污染盐碱土壤微生物-电动修复效率影响因素

以芘污染盐碱土壤为供试土壤,采用高通量测序技术对微生物-电动联合修复（BIO-EK）芘的过程中微生物群落结构进行了监测,结合芘浓度和微环境变化特征,分析了BIO-EK修复过程中微生物群落结构与污染物浓度和土壤微环境变化之间的相关性.结果表明,91d后BIO-EK中芘浓度由288.03mg/kg降至73.40mg/kg,而微生物修复（BIO）和电动修复（EK）使芘浓度分别降至114.23,150.27mg/kg.芘的降解速率在前期较大,随着处理时间的延长则逐渐降低.同时,电场的施加使一些土壤环境因子（温度、湿度和pH值）和微生物群落结构发生了明显变化.典型对应分析（CCA）表明,对微生物群落结构影响最大的因素为土壤pH值,其次为芘浓度和土壤温度,而微生物群落结构变化又是导致芘不能持续高效降解的重要原因.因而,通过调节土壤微环境、构建高效降解菌群等方式对BIO-EK修复过程进行调控,有望达到持续高效降解污染物的目的.     

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。     

生物技术在环境保护和污染修复中的应用

环境生物技术是21世纪科技发展最富魅力的高新技术。实践证明,当今人类所面临的诸如环境污染、资源短缺、生态破坏、健康受害等许多问题,都有可能从生物技术的开发研究中得到解决。本文简单分析了生物技术的内容及特点,着重介绍了生物技术在环境保护和环境污染修复上的应用。     

环境损害评估中修复方案的费用效益分析

土壤、地下水和地表水等污染治理成本通常较高,但修复后会带来众多直接和间接效益,因此,在进行修复决策和环境损害评估时应当予以综合考虑。文章对环境修复成本效益分析的定义、目的和方法进行了阐述,并结合具体案例解释了环境修复成本效益分析的具体过程。修复成本通常依据价格指南、费用估算模型/软件、类似工程经验、承包商报价等进行估算,修复效益可采用享乐价格法,根据个人意愿为环境支付的费用,进行计算。案例研究结果表明,环境修复效益及其受益方并不是单一的,在进行较大规模的环境修复决策时,应由政府进行干预,并积极寻求各利益相关方的配合,综合评估其经济可行性。在环境损害评估中,也应形成多方协调机制,科学合理地评价修复方案的费用和效益,合理确定赔偿数额。