石油和重金属污染土壤的微生物修复研究进展

土壤石油和重金属污染严重,需要合适的修复技术,微生物技术在修复污染土壤方面有广阔的应用前景。文章介绍了石油污染土壤的微生物修复相关技术-生物刺激、生物强化、固定化微生物、微生物-植物联合修复以及电动-微生物联合修复,分析了现有工作的不足,预测了研究趋势;介绍了修复重金属污染土壤的微生物吸附技术及微生物-植物、化学钝化-微生物联用技术,阐述了修复过程对重金属的形态和生物可利用性的影响,指出了现有研究的缺陷和可开展的工作。在此基础上,扼要分析了石油与重金属的交互作用和污染效应,提出了两者复合污染土壤微生物修复技术的研究方向,为微生物修复技术的应用和推广提供了一定的思路。     

重金属污染土壤钝化修复效果化学评价方法研究进展

重金属污染威胁着粮食安全和人类的健康。重金属钝化技术是一种降低重金属生物有效性的土壤修复方法,针对重金属全量评价钝化效果存在的问题,本文主要介绍了重金属有效态、形态分布、浸出毒性、生物可利用性(PBET)和梯度薄膜扩散技术(DGT)等化学评价法,并讨论了现阶段评价方法存在的问题。     

生物炭和磷肥复合修复有色矿区重金属污染土壤的效果

以有色矿区污染土壤为研究对象,考察了生物炭和磷肥单施及复合施用对土壤重金属的钝化修复效果。单施生物炭或与磷肥复合处理土壤pH显著升高。单施磷肥及与生物炭复合处理显著提高了土壤TCLP提取态磷。生物炭和磷肥是较好的钝化土壤中Pb、Zn和Cd的修复材料,尤以P+HB处理的效果最好,使土壤TCLP提取态Pb、Zn和Cd分别降低39.4%、18.3%和41.8%,降低了重金属的迁移性和生物有效性。Pb的酸可提取态和可还原态主要向残渣态转化,而Zn和Cd主要向可氧化态转化。生物炭和磷肥复合对污染土壤中Pb、Zn和Cd的钝化有协同作用。     

土壤重金属污染的生物修复技术

随着城市化和工业化的加速,土壤的重金属污染问题日趋严重。生物修复技术作为一种环境友好型治理措施越来越受到关注,其主体主要包括植物修复、动物修复以及微生物修复。文章首先综述了生物修复土壤重金属污染的机理及其研究进展,其中植物修复包括降解、提取、挥发、根系钝化以及固定等,而微生物修复机理主要包括生物富集、生物吸着以及生物转化;其次分析了生物修复技术的局限性,如超富集植物积累重金属的单一性,植物的生长速度慢、积累效率低、适应性弱,微生物的种间拮抗作用等;最后对其发展前景提出展望,认为通过加强国际交流,重视多学科的交叉应用,以及合理配置人才与资源等措施,有利于突破技术瓶颈,发展出更具应用价值的复合修复技术。     

强化电动修复重金属污染土壤的研究

采用逼近电极法强化电动修复废弃电镀厂周边重金属镍污染的土壤,电场强度1 V/cm修复48 h得到67.2%土壤镍去除率,相对于传统的固定电极电动修复法镍31.5%去除效率,逼近电极法强化电动修复去除效率的提高,归因于靠近阳极产生了更多的H+和镍离子从土壤中解析出来,因此,强化了土壤重金属污染修复。     

不同钝化剂对重金属污染土壤稳定化效应的研究

利用腐殖质、硫酸铵、石灰、过磷酸钙及其复配组合对污染土壤中的重金属进行快速钝化处理,根据稳定效率和钝化剂的钝化能力Cap值对钝化材料进行筛选,并采用BCR形态分级实验(European Communities Bureau of Referent,欧共体标准测量与检测局提取法)研究钝化前后土壤中重金属的形态变化.结果表明:1在单一钝化材料实验中,2%石灰稳定效果最好;在复配实验中,以2%腐殖质+2%石灰稳定效果最好,Pb、Cu、Cd、Zn稳定效率分别达98.49%、99.40%、95.86%、99.21%.2钝化能力Cap值顺序:石灰腐殖质+石灰硫酸铵+石灰磷肥硫酸铵+磷肥腐殖质+磷肥腐殖质硫酸铵.3BCR形态分级实验表明,腐殖质+石灰复合钝化剂对重金属的稳定化效应优于单一石灰处理.此外,当2%腐殖质先添加时Cd被活化,使Cd在随后加入的2%石灰处理下更容易转换为了稳定性较高的有机结合态和残渣态.     

2种连续提取法提取3种类型土壤中重金属研究

连续提取法作为一种重要的化学分析方法,是土壤中重金属元素形态分析的主要环节,但不同提取法对于不同的土壤类型及同类土壤中不同重金属形态的提取效果差异很大.本文采用Tessier法和Maiz法等2种不同的连续提取法对华中地区常见的3种类型土壤(红壤、黄棕壤和黄褐土)中的Pb、Cd、Cu和Zn分别进行重金属形态分析,同时对Tessier法和Maiz法获得的结果进行了对比和分析.     

酵素渣和秸秆生物炭钝化修复重金属污染土壤

为研究酵素渣和秸秆生物炭对土壤的修复改良效果,将酵素渣(5%)和秸秆生物炭(5%)作为钝化材料修复土壤中的Pb、Cd、Zn,持续培养42 d,测定pH、TCLP-P、CEC、过氧化氢酶活性、重金属TCLP提取态含量等,对比其修复效果并进行影响因素分析。研究表明:培养42 d,与CK相比,添加秸秆生物炭(BC5%)、酵素渣(GE5%)的土壤pH值分别提高了0.42和0.14;TCLP-P分别提高了107.56%和20.99%;CEC分别提高了4.23,2.07 cmol/kg;GE5%处理的土壤过氧化氢酶活性提高了12.5%,BC5%基本无差异,一定程度上改善了土壤肥力。与CK相比,培养42 d,GE5%处理的TCLP提取态Pb、Cd、Zn分别降低了7.81%、45.23%、7.45%;BC5%处理的TCLP提取态Pb、Cd、Zn分别降低了10.44%、19.79%、5.02%,有效降低了土壤重金属迁移性,两者的钝化效果均为Cd>Pb>Zn,酵素渣对Zn、Cd的钝化修复效果优于秸秆生物炭。综上,酵素渣和秸秆生物炭均对Pb、Cd、Zn复合污染土壤有一定修复改良作用。     

农田重金属污染土壤的原位钝化研究

以中国河南省某市农田污染土壤为研究对象,采用化学钝化技术,加入不同钝化药剂对其进行重金属稳定化效果研究,同时采用室内小麦盆栽实验,对比分析其对土壤钝化后植物吸收情况。研究表明:原始土壤受As、Cd、Pb、Zn污染,其中Cd含量超过《土壤环境质量标准》(GB 15618–1995)二级标准,威胁粮食安全生产和人体健康;采用赤泥、磷矿粉和钙镁氧化物混合药剂均可在一定程度上对土壤中的Cd、As、Pb、Zn有钝化效果,其中向土壤中加入2%钙镁氧化物混合药剂对重金属Cd的钝化效果最佳且小麦幼苗地上部中Cd含量大幅度降低,有助于植物生长。研究为重金属污染农田土壤的修复技术提供了参考。     

土壤重金属污染及修复技术

土壤是环境的重要组成部分,而土壤的重金属污染是当今危害人类健康的重要因素,重金属的迁移性不仅和重金属的总量有关,还与其在土壤中的不同形态有密切联系.介绍了Teesier的重金属形态五步分级法,影响重金属在土壤-植物体系中迁移的因素,土壤污染评价方法以及目前比较成熟的土壤修复方法,并对未来的研究方向提出了看法.     

微波萃取土壤中重金属Cr的形态分析研究

运用Tessier法和微波萃取法研究了长沙铬渣场铬渣堆集区土壤中重金属铬的形态分布,并研究了铬的生物可利用性。结果表明,微波萃取法和传统的Tessier法得出的Cr的形态分布规律相同,即:残渣态有机结合态铁锰氧化物结合态碳酸盐结合态可交换离子态,并且整个实验所需时间仅为传统方法的1/76。但微波萃取法的可交换离子态和碳酸盐结合态的萃取效率较低,需要进一步优化实验条件以获得理想的实验结果。两种提取方法对土壤中重金属的生物利用性的分析结果均为:不可利用态潜在利用态有效态,表明该区域内土壤中金属Cr的生物可利用态含量较少。     

土壤和沉积物中重金属的提取方法研究述评

总结了国内外常用的土壤及沉积物中重金属的方法,包括单级提取法和多级提取法。列举了最常用的单级提取剂,并就0.1 M醋酸、0.43 M醋酸、0.01 M EDTA、0.1 M氯化钙和0.1 M硝酸钠5种提取剂的金属提取量进行了对比。结合文献,分析了常用提取剂的提取效果,包括无机盐、无机酸或有机酸以及有机络合物。对Tessier法和BCR法进行比较,说明了现有顺序提取法已经能够较好地表现重金属元素在土壤和沉积物中的化学形态分布。最后就土壤和沉积物中重金属形态研究的选取方法提出了几点建议,并展望了未来土壤及沉积物中重金属形态分析方法的发展方向。     

形态分析对土壤重金属污染修复的意义

近年来,经济的快速发展和城镇化的深入促使人类活动加剧了对自然环境的“侵蚀”。土壤,作为人类生产和生活赖以生存的基石,受到重金属污染的问题日益凸显。文章基于近30年土壤重金属淋洗修复的研究成果,总结了其修复进展,并归纳了土壤重金属形态分析在修复进展中的运用及必要性,提出土壤重金属形态分析对于土壤重金属修复工作的指导意义。为之后研究不同土壤条件下重金属修复研究提供思路,同时为今后开展工程上的土壤重金属污染修复提供指导意见。     

牛粪生物炭对重金属镉污染土壤的钝化修复研究

为了探讨以牛粪为原材料制备的生物炭对重金属镉污染土壤的钝化修复作用,采用人工模拟重金属镉污染土壤进行盆栽试验,研究分别添加在低温300℃和高温700℃条件下制备的牛粪生物炭,对重金属镉污染土壤p H值、镉含量、镉形态及供试作物中镉含量的影响。结果显示:高温700℃制备的生物炭效果好于低温300℃,与对照值(CK)相比,当两种牛粪生物炭添加量为10 g/kg时处理效果最佳,土壤p H值、镉含量依次升高0.2和0.1、42.2%和21.84%,供试作物中镉含量降低了71.59%和51.22%,酸可提取态镉降低了21.69%和22.89%,残渣态镉含量升高了51.59%和77.71%;牛粪生物炭添加量为2.5g/kg时,Fe-Mn氧化结合态镉、有机结合态镉含量降幅最大,分别为21.88%和14.06%、31.82%和12.12%。牛粪生物炭对重金属镉污染土壤具有良好的钝化修复效果。     

磁性生物炭的合成及对土壤重金属污染的钝化效果

为提高生物炭对土壤重金属的钝化能力,通过温和液相还原再氧化法制备了磁性生物炭材料.利用土壤培养实验,以0%、 0.3%、 0.6%和1.0%(质量分数)的比例向重金属污染土壤中施加磁性生物炭,考察磁性生物炭对土壤重金属污染的钝化修复效果及对土壤理化特性的影响,并对修复机制进行了探讨.结果表明,添加不同比例磁性生物炭后,土壤中Cd、Cu、Ni、Pb和Zn有效态含量均呈现不同程度的下降,且随着该材料添加比例的增加土壤中重金属有效态降幅随之增加.培养24 d后,Cd、Cu、Ni、Pb和Zn的钝化效率分别达到了27.52%、 49.55%、 55.83%、 27.33%和26.01%(添加量为1%),但土壤中重金属的形态并没有发生显著变化,可能主要与重金属和生物炭之间相对较弱的结合机制有关.同时,磁性生物炭的添加改善了土壤的理化性质,其中pH值提高0.7个单位,脱氢酶活性提高6倍,过氧化氢酶活性和有机质分别提高37.06%和22.11%.     

原位化学钝化技术在重金属污染土壤修复中的研究进展

原位化学钝化修复技术是一种简单可行的修复技术,在重金属污染修复技术的推广中具有不可替代的作用。目前使用的钝化剂可以分为无机、有机和复合类新型三种,探讨了不同钝化剂钝化重金属的机理。从影响钝化效果的主要因素、评价指标、钝化机理、污染土壤的修复标准等方面分析了原位钝化技术研究现状和存在的问题。     

土壤重金属铬污染修复技术的研究进展

土壤重金属铬污染问题日趋严峻,开展土壤重金属铬污染修复技术研究是目前农业生态与地下水环境面临的重要问题。从土壤中重金属铬污染的来源以及铬在土壤中的存在形态与转化入手,分析土壤重金属铬污染的危害,综述了已有的土壤重金属铬污染修复技术,并在详细阐述和分析铬污染土壤的化学还原稳定化修复技术、微生物修复技术、电动修复技术等方法原理的基础上,对比分析了各种修复技术的优缺点。提出了联合修复技术,与以往单一的修复技术相比,联合两种或两种以上的技术对土壤重金属铬污染进行修复处理,其修复效果更好,不仅可缩短修复周期、减少修复成本,还能降低二次污染的风险,具有非常好的应用前景,是未来土壤重金属铬污染修复技术研究的发展方向。     

淋洗液对沿海滩涂设施土壤重金属的洗脱效应

为剖析不同淋洗液作用下土壤重金属的形态分布及淋洗效应,探究重金属活性钝化与总量消减调控技术,本文采用土柱模拟自然淋洗结合形态分析的方法,研究了不同浓度柠檬酸、EDTA和秸秆粉3种淋洗液对土壤Cd、Pb和Cr全量、形态分布及洗脱效果的影响.结果表明：盐碱环境下,柠檬酸和秸秆粉对土壤重金属的淋洗率不足1%,而EDTA对Pb和Cd的淋洗率分别达到24.62%和80.56%.形态分析结果表明：各处理对土壤Cd、Pb和Cr形态组成的影响程度表现为秸秆粉 > EDTA > 柠檬酸,EDTA和柠檬酸可增加酸溶态和可还原态含量进而促进重金属洗脱,但同时也提高了土壤有效态重金属含量并增加安全风险.秸秆粉对Cd和Pb的钝化效果最显著,促进其由其他形态向残渣态转化,但秸秆粉对Cr形态分布的影响较弱.     

土壤重金属污染原位钝化修复及效果评价进展研究

近年来土壤重金属污染越来越严重,各种土壤重金属污染修复技术中,原位钝化修复技术由于成本低、操作简单易行、并且修复效率高,对于中轻度浓度污染土壤的修复具有较好的应用前景,已经成为研究的热点.本文对原位钝化修复的机理机制进行讨论,指出影响钝化修复的因素包括土壤水分、土壤酸碱度、土壤有机质含量和生长的植物类型.结合了最近的研究发现将钝化剂分为无机钝化剂、有机钝化剂、微生物钝化剂和新型钝化剂和生物炭.阐述了修复后的评价方法,就钝化剂技术的局限性和应用前景给出了方向.     

淋洗修复后残留土壤中重金属的再释放及环境风险

淋洗修复后残留土壤中的重金属会因外界环境的改变可能会发生再释放过程而使环境风险增加,淹水是农田土壤常见的管理模式之一,然而淹水介导的土壤环境条件的改变对淋洗修复后残留农田土壤中重金属的再释放和环境风险的变化影响尚不清楚.因此,本研究开展了持续淹水培养（180 d）对经柠檬酸（CA）、EDTA、FeCl₃和HCl淋洗修复后残留土壤中Cd、Pb和Zn的有效性、形态分配和环境风险的影响研究.结果表明随着培养时间的延长,经CA、EDTA和HCl淋洗后土壤中有效态Cd含量呈先增加后减少的趋势,有效态Pb含量增加,有效态Zn含量减少.经FeCl₃淋洗后土壤中有效态Cd、Pb和Zn含量随培养时间延长而增加.形态分析结果表明,淹水会使土壤E_h降低而致使铁锰氧化物的溶解,因此导致可还原态Pb含量向弱酸提取态Pb转移是有效态Pb含量增加的原因;土壤弱酸提取态Cd含量变化与土壤有效态Cd含量变化基本一致;淹水对淋洗修复后Zn形态的影响较小.基于改进的潜在生态风险指数法评价结果表明淹水使CA、EDTA和HCl淋洗后土壤Cd、Zn环境风险和重金属环境总风险减少,使Pb的环境风险增加.淹水后FeCl₃淋洗后土壤Cd、Pb和Zn环境风险及重金属环境总风险增加.由于FeCl₃淋洗后的土壤重金属污染状况较低且环境总风险（低风险）明显小于其它3种淋洗剂淋洗的土壤,因此,FeCl₃可成为Cd-Pb-Zn复合污染土壤的淋洗剂选择,但是需关注其淋洗修复后残留土壤中重金属的再释放并采取调控措施.本研究结果可为农田重金属污染土壤合适淋洗剂的选择和淋洗法修复重金属污染农田土壤的效果评估提供更为合理的指导思路.