苯酚污染土壤的电动力学修复技术研究

电动力学技术是正在发展中的土壤修复技术,具有诸多优点,之一是不破坏原有自然环境。通过小型实验研究了土壤中苯酚在电动力学作用下的迁移特征以及添加表面活性剂LAS对苯酚去除效率的影响。结果表明：①电动力学作用可有效地促使苯酚解吸附和迁移,其迁移效果与土壤酸碱性质、污染物类型和表面活性剂浓度等密切相关,不同通电时间,迁移方向有所不同;②添加LAS能提高苯酚的去除效率,当LAS浓度为0．046mol／L时,苯酚的去除效果最佳,去除率达到91．16％。采用适当的电动力学工艺可修复受苯酚污染的土壤。     

土壤锌污染修复实验研究

通过实验方法研究了土壤重金属锌污染的电动修复技术,分析了土壤重金属污染物的迁移和变化特征。实验结果表明在电场作用下土壤中重金属的浓度分布发生明显变化,使得大部分重金属能在电极附近富集而被去除,且土壤的pH值等是影响电动力学修复效果的主要因素。污染物Zn在电场作用下主要是在阴极附近产生富集,迁移方向由阳极向阴极,当实验电压为0.5V/cm时,在阳极附近土壤中锌的去除效率达到74.3%。电动修复中由于两极的氧化还原反应造成电极附近pH值产生明显变化,阳极附近的pH值由开始时的6.7逐渐变小到4.8,而阴极附近则相反,由开始时的6.8逐渐增大到9.2,表明土壤的酸性碱性条件变化明显。此外电动修复过程中电极附近的温度会发生相应的变化。     

添加液促进电动法修复苯胺污染砂土的试验研究

室内模拟研究结果表明,电动修复苯胺污染土壤的过程中,添加液的加入对实验结果有较大影响。当腐植酸浓度大于临界胶束浓度时,起表面活性剂的作用,使苯胺在土壤中迁移增强并在距阳极80～90mm富集。土壤中均匀加入Tween80或β-环糊精后,苯胺在3取样点富集,但富集浓度后者是前者的1．28倍,且污染物有向阴极迁移的趋势。     

添加液促进电动法修复苯酚污染土壤的模拟研究

模拟研究结果表明,电动技术能有效地修复被苯酚污染的砂土。在电场强度为2V／cm的情况下,苯酚在污染砂土中向阳极迁移,富集发生在距离阳极8cm处。在阴极槽添加的LAs浓度为0．046mol·L^-1时,苯酚在砂土中迁移的富集浓度可以达到未添加LAS时的2．43倍。向阳极槽添加0．1mol·L^-1 NaOH溶液与向阴极槽添加0．1mol·L^-1柠檬酸溶液都有利于苯酚的富集,且向阳极槽添加NaOH溶液更有利于苯酚的富集。     

正十六烷在电场作用下的迁移与微生物降解

研究了砂土中的正十六烷在电动强化微生物作用下的迁移特征和影响因素,揭示利用非均匀电动力学技术修复链烷烃污染土壤的特性。结果表明:非均匀电动力学过程能有效地促进土壤中正十六烷和细菌的迁移,电渗析是其主要作用机理。在1.2V/cm电压梯度下砂土中的正十六烷向阴极迁移速率约为0.7cm/d;电极对污染物、降解菌的迁移作用和电极反应引起的土壤pH变化使得污染物主要在距阳极15cm处被降解,可利用该过程将污染物迁移到规定区域,然后投加高效降解菌进行定点修复。     

预加入柠檬酸螯合亚铁对过硫酸盐降解土壤中农药的影响

螯合亚铁活化过硫酸盐可高效氧化降解土壤中有机污染物,但由于土壤组分的竞争效应,通常情况下修复药剂的利用效率较低. 本研究选取柠檬酸螯合亚铁(Fe2+-CA)为模型活化剂,考察了活化剂预加入对其活化过硫酸盐(PS)氧化降解不同土壤中农药、多环芳烃的影响. 结果表明:Fe2+-CA的预加入影响了柠檬酸螯合亚铁活化过硫酸盐体系(简称“Fe2+-CA/PS体系”)对土壤中莠去津的降解效果,土壤中莠去津的降解率与活化剂预加入时间的关系呈倒U型趋势线,其中在活化剂预加入约5 min时,莠去津的去除率(73.6%)达最大值,相比修复药剂直接加入体系的效果增加了17%. 相关测试表征显示,在活化剂预加入5 min的情况下硫酸根自由基的贡献增大,降低了土壤有机质对氧化剂的消耗,提高了过硫酸钠的有效利用率,促进了土壤中污染物的降解. 柠檬酸螯合亚铁预加入约5 min时促进Fe2+-CA/PS体系降解土壤中污染物的效应适用于不同过硫酸钠常用浓度、不同类型土壤和不同有机污染物(包括农药和多环芳烃),但促进效果通常与过硫酸盐用量、土壤类型、污染物种类有关. 莠去津污染土壤修复扩大规模试验证实,活化剂预加入5 min使Fe2+-CA/PS体系对含水率为饱和持水量80%的土壤中莠去津的降解效果提高了47%. 研究显示,Fe2+-CA预加入约5 min时对Fe2+-CA/PS体系降解土壤中有机污染物的促进效果最好.      

电动力-过硫酸钠修复石油污染土壤及迁移过程

土壤化学修复过程中氧化剂在介质中的迁移过程,是该技术提高氧化降解效率的关键理论依据。该文将电动修复技术与过硫酸盐氧化技术联合,研究直流电场驱动下过硫酸钠在土壤介质中的迁移行为,分析了过硫酸根离子在未污染土壤与石油烃污染土壤中的迁移变化。研究结果表明,石油烃的加入会降低过硫酸根离子在土壤中的迁移速率、迁移量。在石油烃污染土壤中,过硫酸根离子的最大迁移速率为5.76 cm/d,平均浓度最高占投加量的37.68%,与未污染土壤相比,迁移速率降低了16.4%。石油烃的去除率在过硫酸钠投加量为80 g/L时,最靠近阴极投加点的S5区域最高为38%。研究结果可为污染土壤修复技术的优化提供理论支撑。     

β-环糊精促进土壤中DDTs和HCHs电动迁移特性研究

为研究β-环糊精促进DDTs和HCHs电动影响因素及特性,以我国西南地区已停产的某DDTs(滴滴涕)、HCHs(六六六)生产企业厂区的污染土壤为研究对象,分析样品中污染物残留量、电动力学过程中w(β-环糊精)和土壤含水率、温度的改变等因素。结果表明,企业生产导致土壤中DDTs、HCHs污染严重,其中DDTs的土壤浓度高于HCHs;β-环糊精可以促进电动迁移效果。当w(β-环糊精)为4%时,DDT与DDD在阳极迁移量最大,当w(β-环糊精)为8%时,DDE在阴极迁移量最大;当w(β-环糊精)为2%时,HCHs在阳极的迁移量均为最大。电动试验结束后,土壤含水率由阴极向阳极逐渐降低,其阴极最终含水率为45.8%~52.4%,其阳极最终含水率为18.2%~20.1%;阴极和阳极的土壤温度分别在4 h和2 h达到最高,为33.5℃和45.7℃,而128 h后最终稳定在23.1~24.7℃。     

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.      

超声波技术在降解水体污染物中的应用研究

未经处理或经过处理但未达标直接排放的废水中含有较多污染物,会对动植物乃至人体带来严重危害。提出一种基于超声波技术的水体污染物降解方法,对超声波空化降解机理进行了分析,从理论上分析超声波声强、超声波频率、反应温度等因素对水体污染物降解效果的影响,降解过程中添加氯化钠粒子能够显著提高水体污染物溶液中的苯酚去除率。研究为超声波技术降解水体污染物试验以及实际应用时选取合适的超声波频率、超声波声强、反应温度等环境提供了可靠的理论依据。     

超声波/零价铁协同降解苯酚的研究

研究了超声波/零价铁协同降解苯酚的过程,并对其降解机理进行了研究,分别考察了零价铁投加量,溶液初始浓度,初始pH值,超声功率等因素对苯酚降解的影响规律。结果表明,超声波/零价铁工艺能有效的降解水中的苯酚,零价铁的最佳投加量为0.8 g/L,苯酚浓度越低处理效果越好,苯酚在酸性条件的降解率高于碱性条件,在0~400 W超声作用下,功率越大,降解率越大;超声波与零价铁粉对苯酚的降解具有协同作用,其降解过程符合一级动力学规律。在体系中加入自由基捕获剂正丁醇抑制了苯酚的降解,说明苯酚的降解过程主要依靠羟基自由基(.OH)的氧化作用。     

土壤酚类污染物在电动力学作用下的迁移及其机理

通过小型实验研究并比较了土壤中苯酚和2,4-二氯酚在均匀和非均匀电动力学作用下的迁移特征和机理,分析了利用电动力学技术修复酚类污染土壤的可行性.结果表明,电动力学过程能有效地促进土壤中苯酚及2,4-二氯酚的解吸附和迁移,电渗析和电迁移是其主要的作用机理,其迁移效果与电动力学形式、污染物类型、土壤酸碱性质和电极反应等密切相关,可以采用适当的电动力学工艺修复含酚类化合物的污染土壤.     

Plant species coexistence alleviates the impacts of lead on Zea mays L.

Whether plant coexistence can reduce the impacts of lead (Pb) on crops in agroecosystems has not been well understood. We conducted a factorial experiment to investigate the effects of weeds coexisting with maize (Zea mays L.) on Pb accumulation in maize and soil microbes at two Pb levels (ambient and 300 mg/kg). Elevated Pb tended to increase the Pb concentration in maize and decreased soil microbial activity (indicated by the average well color development, AWCD), functional group diversity, as well as arbuscular mycorrhizal (AM) colonization and vesicle number of maize. Compared to the monoculture, weeds coexisting with maize reduced the Pb concentrations in the root, leaf, sheath and stem of maize at both seedling and mature stages. In maize-weed mixtures, soil microbial activity and functional group diversity tended to increase for both Pb treatments relative to the monoculture. Furthermore, principal component analysis revealed that the soil microbial community structure changed with the introduction of weeds. The highest Pb accumulation in weeds occurred for the elevated Pb treatment in a three species mixture. The results suggest that multiple plant species coexistence could reduce lead accumulation in crop plants and alleviate the negative impacts on soil microbes in polluted land, thereby highlighting the significance of plant diversity in agroecosystems.     

客土覆盖对降低放射性铈在大豆中积累的效应

采用模拟污染物的同位素示踪技术研究了客土覆盖对降低大豆中放射性铈积累的效应.结果表明,在受¹⁴¹Ce污染的土壤表面覆盖客土,能降低大豆对¹⁴¹Ce的吸收和积累,效果十分明显,当客土覆盖厚度为12cm时,豆根、豆秸、豆壳和豆籽中¹⁴¹Ce比活度分别下降了83.5%、30.6%、13.7%和11.8%;大豆中吸收积累的¹⁴¹Ce比活度随客土覆盖厚度的增加而下降,其中豆根中¹⁴¹Ce比活度与覆盖的客土厚度呈指数负相关,豆秸、豆壳、豆籽中¹⁴¹Ce比活度则与客土覆盖厚度呈线性负相关.     

萃取膜生物反应器处理苯酚废水的试验研究

从经过驯化的活性污泥中筛选出苯酚降解菌.制备成菌悬液,对比活性污泥体系和菌悬液体系的萃取膜生物反应器(EMB)对苯酚废水的处理效果,考察了料液苯酚浓度、反应器温度等因素对膜萃取速率及生物降解效果的影响.结果表明,通过以苯酚为唯一碳源,逐渐提高苯酚浓度的方法对活性污泥进行驯化.当进水苯酚浓度为700 mg·L-1时,苯酚去除率达99%以上;适当提高反应器温度和料液初始浓度有利于提高膜萃取速率;当初始料液苯酚浓度为2000 mg·L-1时,膜萃取速率高于生物降解速率,生物相中产生苯酚积累;菌悬液体系EMB的生物膜厚度明显小于活性污泥体系,且水力反冲洗可有效控制生物膜厚度.对苯酚生物降解产物的GC-MS分析结果表明,苯酚的生物降解较彻底,基本无苯酚中间产物的残留.     

两性-阳离子复配修饰塿土对苯酚的吸附

研究了采用两性表面修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)和阳离子表面修饰剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)复配修饰塿土后对苯酚的吸附反应和热力学特征,并探讨其吸附机理.结果表明,复配修饰后的土样对苯酚的吸附能力明显增强.20℃时表现为CK(原土)<50BS(50%BS-12)<100BS(100%BS-12)<50BS+25CT(50%BS-12+ 25%CTMAB)<100BS+25CT (100%BS-12+25%CTMAB)<50BS+ 50CT(50%BS-12+50% CTMAB)<100BS+50CT(100%BS-12+50%CTMAB), 40℃时表现为CK(原土)<50BS(50%BS-12)<100BS (100%BS- 12)<50BS+25CT(50%BS-12+25%CTMAB)<50BS+50CT(50%BS-12+50%CTMAB)<100BS+25CT(100%BS-12+25%CTMAB)<100BS+50CT (100%BS-12+50%CTMAB).其吸附等温线可用Henry模型描述.供试土样对苯酚的吸附呈现放热焓减反应特征,属于焓减控制的自发性过程.     

超声-Cd~(2+)/N共掺杂TiO_2可见光催化降解苯酚研究

以钛酸丁酯为原料,用溶胶-凝胶法合成Cd~(2+)/N共掺杂的二氧化钛,采用X光衍射仪对其粉体的物相进行了表征。进而研究此合成掺杂光催化剂在US(超声波)/Vis(可见光)下降解水中苯酚的降解效果,结果表明,在Cd~(2+)、N共掺杂的二氧化钛作为催化剂的情况下,可见光光催化降解苯酚有一定的效果;超声波的加入能够明显提高可见光光催化降解苯酚的降解率。     

CTMAB/TiO_2表面修饰膨胀珍珠岩制备及降解苯酚研究

用溴化十六烷基三甲铵(CTMAB)和/或TiO2对膨胀珍珠岩(EP)进行表面修饰,获得不同表面修饰膨胀珍珠岩(EP、TiO2-EP、CTMAB-EP和TiO2/CTMAB-EP)。并研究了其对水中苯酚的吸附降解动力学方程以及去除效果和影响因素。结果表明,膨胀珍珠岩对苯酚的吸附去除能力很小,CTMAB对其进行表面修饰后可小幅提高对苯酚的去除率,同时负载CTMAB和TiO2的膨胀珍珠岩对水中苯酚的去除率有很大提高;修复材料投加量、振荡时间、苯酚初始浓度和pH值等对苯酚的去除效果有较大影响;在溶液初始pH小于8时,TiO2对苯酚的光催化降解能力随pH增加而提高,强酸或强碱环境均不适合苯酚的光催化降解。在膨胀珍珠岩上同时负载CTMAB和TiO2可望成为一种高效去除环境中有机污染物的新型环境修复材料。