蚯蚓粪改善紫花苜蓿修复重金属污染农田效果的研究

通过田间试验研究了蚯蚓粪施入对重金属污染农田土壤的理化性质及酶活性的影响,探究了蚯蚓粪对紫花苜蓿(Medicago sativa)生长及其富集重金属Cu、Cd、Zn、As的影响,以及紫花苜蓿体内抗氧化酶活性的变化。结果表明,蚯蚓粪施入使土壤全磷、全氮、有机质分别提高30.6%、28.2%、13.2%,土壤pH由8.29下降为8.09,土壤阳离子交换能力增强。蚯蚓粪施入土壤后,土壤脲酶、过氧化氢酶活性也均提高。蚯蚓粪处理使紫花苜蓿植株株高和生物量提高,且可提高其重金属富集能力。蚯蚓粪处理下紫花苜蓿超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性显著提高,但过氧化氢酶活性降低。总体而言,蚯蚓粪肥施入可改善紫花苜蓿修复受重金属污染农田土壤的效果。     

高浓度汞污染土壤低温工程性修复复垦的可行性

低温热解技术修复高浓度汞污染土壤(≥100 mg·kg~(-1))工程除汞效果可达70%以上,仍残留20%~30%的惰性汞,是否对农作物安全存在一定风险仍属未知。为此,以低温热解工程性修复前的高浓度汞污染农田土壤为对照,研究修复后土壤在原位大田条件下残留汞的形态变化及对几种常见作物生物产量、质量及汞在植物组织间迁移的影响。结果表明:低温热解过程未对土壤肥力造成影响,经低温热解修复后土壤中有机结合态汞降低64.07%,残渣态汞降低56.38%;高浓度汞污染抑制了作物生长,修复后土壤耕种作物生长状况得以明显改善,作物产量提高了2~3倍;所研究作物可食部分土豆肉、玉米粒及稻米,汞含量分别降低了51.2%、43.8%和53.79%;汞在植株中的分布情况为:根叶茎,残留汞对植株根系的胁迫最为严重,且植株的根和叶汞含量,相比修复前明显降低了2~5倍。     

黑麦草修复重金属污染土壤与废水及富集植物的微生物降解

为了研究黑麦草(Lolium perenne)修复复合重金属污染土壤与废水的综合利用效应,探索微生物对富集重金属黑麦草的降解效果,以复合重金属污染的土壤与废水为修复对象,利用黑麦草对土壤和废水进行修复,并考察了黑麦草的重金属含量、富集量、富集系数和转移系数。采用8种微生物对富集重金属黑麦草进行降解,考察黑麦草的失重率,黑麦草纤维素、半纤维素和木质素的变化情况以及重金属的浸出效果。结果表明:黑麦草对重金属污染的土壤与水体均具有较好的修复效果;在土壤修复阶段,黑麦草对U的富集系数最大,达到7.43;而对Cd的富集系数为2.61,对Pb和Sr的修复效果不明显;在废水修复阶段,黑麦草对U的富集量达到1 213.70 mg·kg-1DW,U、Cr、Sr、Co的富集系数和转移系数均大于1,其中U的富集系数达到11.24。另外,里氏木霉(Trichoderma ressei)和黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)对富集黑麦草的总降解率达到60%以上;里氏木霉(Trichoderma ressei)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和地衣芽孢杆菌(Bacillus lincheniformis)对重金属的平均浸出率分别达到87.19%、90.58%和90.33%。在重金属污染的土壤和水体中,通过对黑麦草的循环使用,可以提高黑麦草的综合利用效率,有效减少富集生物质的产生;同时微生物对富集生物质有较好的降解能力。研究为重金属富集生物质微生物处置以及重金属回收技术奠定基础。     

锑矿区土壤重金属污染及优势植物对重金属的富集特征

通过野外调查采样,分析了冷水江锑矿区4个采样点土壤和优势植物中重金属含量,以及矿区生长的5种优势植物对Sb、As、Cd、Pb、Cu和Zn的的吸收与富集能力及其富集特性。结果表明,矿区土壤中6种重金属元素的平均含量均超出湖南省土壤背景值和全国土壤背景值,土壤受Sb污染最严重,其次是Cd、As的污染。5种优势植物淡竹叶、苎麻、芒草、狗尾草和白背叶体内Sb、As的含量都超过正常范围,具有修复矿区土壤Sb、As污染的潜力。其中苎麻对Sb的富集系数和转运系数均大于1,满足Sb超富集植物的基本特征,可作为生态恢复的先锋植物;芒草对Cd的富集系数和转运系数都大于1,对重金属有较强的耐性,作为重金属污染的修复植物具有较好的应用前景。     

植物对Cd-B[α]P复合污染土壤的修复

为了研究植物对Cd-B[α]P复合污染土壤的修复效果,本研究采取实验室模拟实验的方法,通过种植黑麦草、芥菜、苜蓿和高羊茅,进行Cd、B[α]P污染土壤修复植物的筛选。结果表明,芥菜和黑麦草对土壤中有效态Cd均有富集能力。黑麦草对B[α]P污染土壤修复效果比苜蓿、高羊茅的修复效果强,75 d时,平均富集系数最高为1.1。在Cd-B[α]P复合污染土壤植物修复效果的研究中,选择在土壤中种植黑麦草,结果表明,黑麦草对Cd-B[α]P复合污染土壤中Cd和B[α]P有良好地去除作用,75 d时,分别达到58.55%和89.95%。     

汞污染土壤的电动力学修复试验研究

利用电动力学修复汞污染土壤,并考察电动力学修复对土壤部分理化指标的影响。结果表明,常规的电动力学修复方法不能有效去除土壤中的汞污染物,需要一些强化措施,在阴极电解液中引入KI,KI的引入提高了修复过程中的电流,且KI会与汞化合物生成HgI2-4,提高了汞的迁移效率,从而改善了电动力学修复效果。同时,添加0.50mol/L的KI溶液的试验组具有最佳的修复效果,在此试验条件下,污染土壤中的汞总去除率为81.7%。电动力学修复后,土壤pH有明显改变,阳极区土壤酸化,阴极区土壤碱化;土壤有效氮在阳极区出现明显增加,在阴极区降低,而土壤有机质则没有明显变化。     

菲污染土壤黑麦草/苜蓿间作修复效应

多环芳烃类化合物(PAHs)是环境中普遍存在的持久性有毒有机污染物,因具有强烈的"三致"作用,业已引起各国环境科学工作者的广泛关注,PAHs污染土壤的修复也已成为环境科学与工程领域的研究热点。以菲为PAHs的代表,研究了黑麦草/苜蓿间作对多环芳烃(菲)污染土壤的修复效应。通过温室盆栽模拟实验,观察到5 mg/kg和50 mg/kg污染水平没有明显抑制黑麦草和苜蓿的生长;黑麦草/苜蓿间作促进了植物对土壤菲的吸收,且间作体系根系富集系数大于单作;土壤中菲的可提取浓度随时间的延长逐渐减少,在菲重度污染土壤上,黑麦草/苜蓿间作修复效果明显优于单作,菲去除率可高达90.53%。因此,对于重度PAHs污染土壤该体系是一种有实际应用价值的间作修复体系。     

观赏植物与驯化污泥联合修复垃圾渗滤液污染土壤

垃圾填埋场渗滤液污染土壤具有重金属-有机物复合污染的特性。研究了观赏植物广东万年青、白掌、孔雀竹芋和经垃圾渗滤液驯化的污泥对该污染土壤的修复效果,结果表明:采用单一植物修复时,广东万年青较白掌和孔雀竹芋对土壤污染物具有更强耐性,能在污染土壤中生长良好,对重金属Cd和Pb的富集能力也更强;驯化污泥能明显提高污染土壤中有机污染物的降解率,并使重金属Cd和Pb稳定态比例分别提高了34.7%和36.6%,降低了重金属的生物有效性。当采用广东万年青和驯化污泥联合修复时,污泥能促进植物的生长,且当污泥添加量为480 mg·kg~(-1)时,联合修复对土壤中Cd、Pb及有机污染物的去除率分别较不加污泥的对照提高了51.7%、25.5%和40.2%。     

2种轮作模式对镉污染土壤修复潜力的比较

选取重金属Cd污染较严重的郴州矿区废弃农田土壤进行盆栽实验,以红叶甜菜-菊苣和菊苣-油葵作为研究对象,研究2种轮作模式对土壤重金属Cd的修复潜力。实验结果表明:3种作物在轮作期间生长状态良好且对重金属都表现出较强的耐性及吸收积累能力。在红叶甜菜-菊苣轮作模式中,甜菜和菊苣的地上部分对Cd的富集系数(BCF)分别为11.34和8.22;在菊苣-油葵轮作模式中,菊苣地下和地上部分对Cd的富集系数分别为14.14和16.32,成熟油葵各个部位的富集系数都大于1,其中,叶和果肉的富集系数分别为2.57和2.19。因此,对于重金属Cd轻、中度污染的土壤来说,甜菜-菊苣轮作模式对于Cd的富集效果要优于菊苣-油葵。总的来说,利用这3种作物两两轮作的轮作模式,能充分利用四季的气候特点,并能在不影响作物产量的前提下大大提高作物对重金属的提取总量。     

外源螯合剂CA和NTA对苎麻修复铅镉复合污染土壤的影响

采用盆栽实验,研究了在两组铅镉复合污染(Cd(10 mg·kg~(-1))/Pb(100 mg·kg~(-1))和Cd(50 mg·kg~(-1))/Pb(500 mg·kg~(-1)))条件下,不同浓度的柠檬酸(CA)和氮三乙酸(NTA)(0,1,5,10 mmol·kg~(-1))对苎麻生物量、地上部分丙二醛(MDA)含量和抗氧化酶活性、苎麻各部分对Pb和Cd的积累的影响。结果表明,CA和NTA的应用均能促进苎麻的生长和提高Pb和Cd在苎麻体内积累。CA在促进苎麻生长、增强了苎麻对Cd的吸收和转移方面效果显著,但是,CA对Pb的提取和转移促进效果不显著。NTA促进苎麻对Pb的吸收和转移,并且同样有助于Cd的植物修复。苎麻体内CAT,SOD,POD活性和MDA含量变化表明CA和NTA缓解了Cd和Pb对苎麻的氧化胁迫。因此,外源螯合剂CA和NTA的应用有利于铅镉复合污染土壤的植物修复。     

秸秆-复合菌-污泥联合修复铬污染土壤技术

为探索修复Cr(Ⅵ)污染土壤的新方法,以模拟某化工厂铬渣堆存场内Cr(Ⅵ)污染土壤为研究对象,分别研究了秸秆-复合菌-污泥修复铬污染土壤单因素和3因素条件下对铬污染土壤的修复效果。结果表明:单独添加3%的秸秆时,土壤中Cr(Ⅵ)还原率可以达到25.88%;单独添加3%复合菌时,土壤中Cr(Ⅵ)还原率可以达到72.07%;单独添加50%的活性污泥时,土壤中Cr(Ⅵ)还原率可以达85.65%。3个因素中复合菌对土壤中Cr(Ⅵ)还原率的影响最大。综合考虑秸秆、污泥和复合菌3个因素对土壤中Cr(Ⅵ)还原的影响,设计了秸秆、污泥和复合菌的3因素联合实验,最后从修复的经济成本和修复效率考虑,确定最优物料组合为1%秸秆+1%复合菌+30%污泥,对土壤中Cr(Ⅵ)还原率可以达到96.6%。秸秆-复合菌-污泥对铬污染土壤的修复明显高于单独对铬污染土壤修复的效率。该技术在实现对铬污染土壤进行修复的同时,为秸秆和活性污泥的资源化利用开辟了新的途径,实现了"以废制废"。     

某聚氯乙烯树脂厂退役场地土壤汞污染特征分析

场地重金属污染是工业化进程的产物,污染来源多为原料及副产物的泄漏或不达标排放,给人类和环境造成不同程度的危害。本文以武汉某退役聚氯乙烯(PVC)树脂厂为研究对象,结合氯化汞催化工艺特点,探究场地土壤重金属汞的污染来源及分布特征,为同类型场地土壤重金属汞的污染调查、防治、修复提供案例支撑。研究结果表明:1)参与调查的33个点位中有27.3%已达到相当严重的污染水平,潜在生态风险单项指数Ei值最高达57 900,污染分布范围主要集中于氯化汞催化乙炔生产氯乙烯(VCM)工艺段,水平迁移扩散能力不强;2)重金属汞的垂直迁移受土壤性质影响,粘土对重金属汞的截留效果佳,粘土层中0.8~1.0 m至1.8~2.0 m最大汞浓度衰减量达2 040 mg·(kg·m)~(-1),衰减率达97.2%,而疏松的杂填土则有利于汞的垂直下渗;3)调查区域受重金属汞污染呈现典型点源污染特征。     

不同纳米修复剂对污染土壤中胡萝卜吸收、转运Cd的影响

通过盆栽实验研究不同纳米修复剂(羟基磷灰石HAP、赤泥RM、Fe3O4、胡敏酸-Fe3O4)对2种不同污染土壤Cd吸收、转运的影响。结果表明,上述纳米修复剂均可显著增加胡萝卜植株生物量,显著提高植株Cd胁迫的耐受指数;不同土壤施用不同纳米修复剂均显著降低胡萝卜植株Cd的含量,并且随着修复剂施加浓度的增加而显著降低;与对照相比,植株茎叶Cd含量最大降低达78.8%,根中Cd的含量最大降低67.8%;添加不同修复剂能不同程度地降低了土壤中Cd的转运系数和富集系数,这可能与施用不同纳米修复剂促进了土壤中非残留态Cd向残留态Cd的转化有关,总体而言,不同纳米型修复剂对降低Cd的有效性顺序为:RM～HAP>胡敏酸-Fe3O4>Fe3O4。     

汞、铅、铬污染土壤的微生物修复

利用裂褶菌(Schizophyllum commune)GGHN08-116菌株,以棉籽壳、玉米秸等为固体发酵底物修复受汞、铅、铬污染的土壤。通过菌丝穿透重度重金属土壤实验,研究了菌丝在穿透土壤过程对交换态重金属的影响以及该菌株子实体对重金属离子的富集能力,同时,通过盆栽实验研究了在重度重金属污染土壤上,施用不同比例的固体发酵料对污染土壤中汞、铅、铬及其胡萝卜根茎质量、产量的影响,研究结果表明,该菌株能穿透厚度为5 cm的土壤,并有子实体生成,土壤pH值略有下降,与对照差异不显著;与对照相比,土壤中交换态汞、铬含量均显著下降,而交换态铅差异不显著,子实体中除汞含量符合标准外,铅、铬均超出了GB 7096-2003,GB 2762-2005规定标准。在固体发酵料处理下土壤中交换态汞、铅、铬含量均显著下降,胡萝卜根茎中均未检测到汞、铅含量,铬含量也符合GB 2762-2005规定标准。GGHN08-116菌株及其固体发酵产物具有修复受重金属污染土壤的能力。     

铀胁迫对植物光合特性的影响及植物对铀的吸收转移

在铀污染土壤的二次修复中,采用7科12种植物,研究铀胁迫对植物光合作用、叶绿素荧光特性的影响以及植物对铀的吸收、富集情况,为铀污染土壤的植物修复提供理论和方法依据。结果表明:(1)铀胁迫显著影响红圆叶苋、苍耳、美洲商陆、刺天茄和苘麻5种植物的光合效率,具体表现为叶片净光合速率(Pn)降低,胞间CO2浓度(Ci)增加,初始荧光(F0)增加,光系统II最大光化学效率(Fv/Fm)、光化学猝灭(qP)和最大相对电子传递速率(rETRmaxr)降低;而反枝苋、菊苣、鬼针草、向日葵和牛皮菜则对铀胁迫表现出较好的耐性。(2)酸模、鬼针草、苍耳和向日葵吸收富集铀的能力较强,在铀含量为485 mg/kg的二次修复土壤中生长3个月,体内积累的铀含量分别为363.57、91.87、75.80和65.42 mg/kg;而反枝苋、牛皮菜和美洲商陆吸收富集铀的能力较弱,体内的铀含量分别为16.20、15.11和12.36 mg/kg。(3)铀在植物体内的转移能力较差,器官间的铀富集能力一般表现为根叶茎果。综合比较而言,酸模、向日葵和鬼针草对铀的耐性较强、体内铀含量高,可作为铀污染土壤二次修复植物。     

有机改性蒙脱石负载巯基修复汞污染土壤

以蒙脱石作为原始材料,对其进行有机改性,将巯基基团负载在有机改性的蒙脱石上制备出重金属汞的稳定剂以稳定化修复汞污染土壤。考察稳定化时间、稳定剂添加量、浸出液pH及有机质含量对稳定化效果的影响,探究稳定化前后土壤汞形态变化。通过XRD、FTIR和SEM分析了蒙脱石、有机改性蒙脱石(Mont-OR)和负载巯基有机改性蒙脱石(Mont-OR-SH)的物理化学特征,通过原子吸收法测定汞浓度。稳定化修复结果表明,稳定化时间为30 d,稳定剂添加量为9%时,汞浸出浓度为0.066 mg·L~(-1),稳定率为98.3%,达到GB 5085.3-2007规定的汞限值0.10 mg·L~(-1)。添加不同质量的小麦秸秆作为有机质的来源,均对整个稳定化有促进作用,其中添加量为6%时,促进作用最明显,改变浸出液pH,在强酸性和强碱性条件下,利用此稳定剂对汞的稳定作用降低。TESSIER五步提取法结果表明,负载巯基的有机改性蒙脱石的添加导致可交换态汞、碳酸盐结合态汞、铁锰氧化物结合态汞含量下降,而有机结合态汞、残渣态汞含量增加。实验结果证明有机改性蒙脱石负载巯基能够有效地应用于汞污染土壤修复。     

固化稳定化技术修复汞污染土壤的中试试验研究

以某化工厂内含汞污染土壤为研究对象,进行了固化稳定化技术的中试试验,研究水泥和硫化钠的药剂配比和搅拌方式对处理效果的影响。结果表明,随着水泥添加量增大,汞的浸出浓度大体降低;随着硫化钠添加量的增大,汞的浸出浓度呈现明显上升的趋势;当水泥和硫化钠联用时,浸出液中汞未检出,处理效果较好;搅拌方式对土壤中汞的处理效果影响较小。综合考虑经济成本、处理效果以及增容等因素,建议采用0.05%(质量分数,下同)工业级硫化钠+5.00%复合硅酸盐水泥P.C 32.5的药剂配比和挖机铲斗混合搅拌的方式对土壤中的汞进行固化稳定化处理。     

等温微量量热法研究石油污染对土壤微生物活性的影响

利用TAMⅢ等温微量量热仪研究不同浓度的石油污染对土壤微生物活性的影响。对大港油田不同石油污染程度的土壤样品（3683-5-1、西51-5、西15-14和8-13-6H-1）以及实验室配置的短时间内石油污染土壤（空白、0.5%、1.5%、2.5%和4.0%）进行了微量热检测。含油量升高,总放热量升高,生长速率常数降低,峰值功率先升高后降低,达到最大峰值功率的时间随着含油量的升高而延长。结果表明,石油污染会影响土壤微生物的活性,并且在低浓度时促进微生物的生长,石油浓度高时会抑制土壤中微生物的生长代谢。     

蚯蚓对剩余污泥中重金属Cu、Zn的活化实验研究

以中国矿业大学南湖校区污水处理站的剩余污泥(简称污泥)为研究对象,通过培养实验,研究污泥中蚯蚓的生长情况和蚯蚓活动对污泥中重金属生物有效性的影响。实验结果表明,蚯蚓能够在一定浓度Cu、Zn的污泥中正常生长,表现出一定的重金属耐性,其耐受能力与重金属的种类、浓度、污泥的理化性质有关。蚯蚓活动能够降低污泥的pH,使之趋于中性。对不同浓度Cu处理污泥,蚯蚓活动使污泥有机质含量均有不同程度下降,其中对Cu为100 mg/kg的污泥中有机质含量影响最大;对不同浓度Zn处理污泥,蚯蚓活动使污泥有机质含量降低的幅度不大。蚯蚓活动可在一定程度上活化污泥中的重金属Cu和Zn,蚯蚓对Cu的活化效果较为明显,在污泥中添加Cu为50 mg/kg时,Cu活化率增加值最大,达到了11.14%;蚯蚓活动对Zn的活化效果不明显,Zn活化率增加值均低于1%。     

甘蔗渣修复铬污染土壤的效果

通过室内模拟培养实验,探讨了甘蔗渣修复铬污染土壤的效果、土壤中六价铬初始浓度和甘蔗渣添加量对六价铬还原反应一级动力学的影响、微生物对甘蔗渣修复铬污染土壤效果的影响及甘蔗渣修复铬污染土壤的机理。结果表明,甘蔗渣能有效地降低污染土壤中铬的浸出毒性和去除土壤中的六价铬。当甘蔗渣的添加量为5%,六价铬浓度低于1 740 mg·kg~(-1)时,培养70 d内,土壤样品的浸出液中六价铬未检出,培养90 d内,土壤中六价铬的去除率趋近100%。土壤中六价铬的还原反应速率随六价铬初始浓度的增加而减小,随甘蔗渣添加量的增加而增大。同时,灭菌和未灭菌条件下,甘蔗渣对铬污染土壤的修复效果差异性不显著。甘蔗渣修复铬污染土壤的机理可能是甘蔗渣中的蔗糖和纤维素先降解生成葡萄糖和果糖,接着葡萄糖和果糖将土壤中的六价铬还原成三价铬。