河流底泥污染及其控制与修复

水体底泥污染是世界范围内的一个环境问题。污染物通过大气沉降、废水排放、雨水淋溶与冲刷进入水体,最后沉积到底泥中并逐渐富集,使底泥受到严重污染。在河流环境中,河床沉积底泥以推移和悬浮形式输送,很大程度上导致了上覆水和沉积底泥的相互物理作用。河流有强有力的自然环境,在河流系统中趋向有利于沉积底泥的解吸作用,从而将会影响上覆水的水质。因此,在水质管理计划中,应该将已污染的沉积底泥作为一个污染源予以考虑,沉积底泥是河流污染的一个重要方面。文章根据近年来国内外对河流底泥污染的控制、处理、修复及利用的文献资料,分析了河流底泥的污染现状及主要类型,包括重金属、NP营养物质、难降解有机物和持久性有毒污染物等,指出了目前在底泥污染修复中存在的问题。针对河流底泥污染控制与修复技术,介绍了除控制外源污染物外的物理修复、化学修复和生物修复等几种主要的修复方法和技术,分析了各种方法的利弊以及适用情况。在阐述了堆肥、建材利用、低温热解、湿地及栖息地建设、修复废弃地和建设填方等利用方式后,提出具体的控制和修复应因地制宜,综合各种恢复技术及利用方式,以达到控制及修复污染的河流底泥,恢复河流生态系统之目的。     

中国北方典型湖泊沉积物-水界面六六六的迁移行为

六六六(HCHs)是一类持久性有机污染物,因其具有环境持久性、长距离迁移性、生物累积性和高毒性而倍受公众及科学界关注.大量研究表明,沉积物不仅是持久性有机污染物的汇,还是这类污染物长期和潜在的污染源.当外源污染得到有效控制时,内源释放的影响则显得尤为突出.沉积物中污染物会通过扩散或再悬浮等途径重新进入水体环境,     

土壤有机污染物生物修复技术研究进展

现代农业的发展改变了自然界的原有状况,为追求高产而大量使用的化肥、农药导致土壤有机物污染日趋严重。此外,工业生产、石油开采、交通运输、畜禽养殖及居民生活等也产生了大量有机污染物,使土壤有机物污染进一步加剧,土壤有机物污染的修复日益迫切。土壤污染修复是指通过物理的、化学的和生物的方法,吸收、降解、转移和转化土壤中的污染物,使污染物浓度降低到可以接受的水平,或将有毒有害的污染物转化为无害物质的过程。包括污染土壤的物理修复技术、化学修复技术以及生物修复技术3种方式。在污染土壤修复技术中,生物修复技术因其安全、无二次污染及修复成本低等优点而受到越来越多的关注。因污染物修复主体的不同,有机污染物污染土壤生物修复技术可分为植物修复技术、动物修复技术、微生物修复技术及其联合修复技术。污染土壤微生物修复技术是土壤污染生物修复的重要技术之一,是最具应用和发展前景的生物修复环保技术。文章重点阐述了国内外有机污染物污染土壤的生物修复技术及其原理、取得的研究进展及存在的优缺点,并对污染土壤的动物修复技术研究进行了初步展望,可为土壤有机污染物的生物修复研究提供参考。     

城市黑臭河道底泥内源氮硝化-反硝化作用研究

氮超标是目前许多城市黑臭河道治理过程中急需解决的突出问题。在外源输入有效控制后,底泥内源氮成为水体氮污染的主要来源。硝化与反硝化过程是削减底泥氮负荷和控制内源氮释放的重要途径,从硝化与反硝化耦合作用角度探讨底泥内源氮的行为,对于有效解决黑臭河道氮超标治理难题具有重要的现实意义。对此,文章首先通过理论分析探讨了影响底泥内源氮硝化-反硝化有效耦合的重要因素,认为溶解氧水平和缺氧微环境分布是非常重要的参数,在这矛盾平衡中影响着硝化-反硝化作用的进行。其次评述了黑臭河道底泥内源氮硝化-反硝化作用的研究现状,指出对于污染严重且受人为干扰频繁的城市黑臭河道,曝气扰动是影响底泥内源硝化-反硝化作用的重要因素。为了实现对底泥内源氮的有效控释,往往需要通过选择合理的曝气条件从影响溶解氧水平和缺氧微环境分布两方面来控制硝化-反硝化反应平衡。最后探讨了今后相关研究的发展动态,包括曝气扰动的合理界定、模拟试验装置的有效构建、水动力条件下底泥硝化与反硝化性能的合理评定以及其微生物机制系统分析。     

邻苯二甲酸酯降解细菌的多样性、降解机理及环境应用

邻苯二甲酸酯(phthalic acid esters,PAEs)是一类对人体内分泌系统有干扰作用的持续性有机污染物(persistent organic pol utants,POPs)。PAEs在环境介质如水体、底泥和土壤中长期赋存会对生物体产生毒害效应,其分布广、浓度高和难降解等特点是限制有效环境治理的主要因素。作为环境的重要组成部分,微生物对污染物有很强的适应能力和高效的降解能力,这为PAEs的生物修复提供了可能。与物理化学修复法相比,微生物修复技术具有可控性强、修复面广和灵活性高等优势。本文综述了已报道的大部分PAEs降解细菌的种类及其代谢机制,并分析了其在PAEs污染水体和土壤修复中的应用现状与前景,以期为PAEs环境行为与生物修复研究提供参考。     

苏州河底泥对上复水水质污染影响

研究了上海市苏州河底泥中有机物及营养盐释放对上复水水质的影响,分析了微生物与底栖生物底泥再悬浮对底泥释放过程的影响。研究表明,底泥中化学需氧量与水体中的化学需氧量成正比,底泥中生化需氧量与水体中的生化需氧量呈正比,再悬浮促进底泥中污染物向上复水体释放。底泥SOD与水体中DO成正比,底泥污染是影响苏州河水质的重要因素;对苏州河底泥进行疏浚工程可较好地提高水体中溶解氧的浓度、降低化学需氧量、生化需氧量及氨氮的浓度。     

零价铁原位控制底泥磷释放及联合磁性分离除磷技术

水体富营养化是常见的世界性水体生态系统障碍问题之一,给人类生产、生活造成了广泛而严重的影响,同时也是造成世界各地结构性缺水的重要原因之一。底泥磷释放是水体富营养化的重要原因,但目前常用的控磷技术往往成本较高,内源磷再释放风险仍然较大。该研究按铁-泥质量比1.00%、3.33%、5.00%、10.00%,分别向富磷底泥投加的铁粉来模拟零价铁控磷过程,通过分析3、7、14、21、28、35d内底泥磷形态的变化趋势,研究零价铁控磷过程及磁性分离除磷技术的应用前景。结果表明:底泥中水溶性磷、弱结合态磷是水体磷元素的主要来源,零价铁对底泥中高生物活性的弱吸附态磷(NH4Cl-P)去除率最高可达75%,对水溶性磷的去除率可达90%以上,向富磷底泥投加零价铁能够原位富集、降低内源磷生物有效性,阻断底泥向水体释磷的过程;零价铁原位控制底泥磷释放主要依赖于零价铁氧化形成的铁离子和铁氧化物与磷酸根的沉淀和共沉淀过程,加入零价铁后水溶性磷和弱结合态磷主要向铁结合态(Fe-P)转化,联合外加磁场后大部分可随铁粉拔出,最终达到安全高效地去除水体和底泥表层中高生物有效性磷的目的。该方法可以有效解决挖掘清淤、疏浚等控磷方法高成本、易反复的问题,为高效原位治理水体富营养化,保障湖泊、水库生态环境安全提供有价值的技术方法。     

难降解有机物污染底质原位修复技术研究进展

随着水环境外污染源得到有效控制,底质污染逐渐成为人们关注的焦点.底质中的污染物尤其是难降解有机物可通过生物富集和生物放大等过程,进一步影响陆生生物和人类的健康.因此,对底质中难降解有机物的修复是目前所迫切需要解决的环境问题之一.基于异位修复成本较高易造成二次污染等缺点,文章针对难降解有机物污染底质,探讨了原位修复技术的研究进展,自然修复成本较低,对生态环境不产生干扰,但不适用于高浓度污染底质;植物修复操作简单,能有效防止污染底质再悬浮,但对高浓度难降解有机物耐受性较低;微生物修复适用范围广,修复效果较为显著,但菌体易流失,对环境的适应性较差.于是,固定化修复技术应运而生,固定化技术能解决传统的微生物修复存在的很多问题,但固定化载体的重复可利用性和再生性问题仍有待解决.文章最后对今后难降解有机物污染底质的研究方向进行了展望,由于污染底质多为复合污染,各取所长的联合修复技术将成为未来的研究热点.     

锁磷剂及覆盖技术对长广溪不同污染类型河段底泥磷释放的控制效果

为探索城郊污染河道底泥磷释放的控制技术,选择无锡市城郊河道长广溪不同污染类型河段(农田区、农田支流区、生活区、工业区、一期修复区、二期修复区、一期修复支流区),采集底泥原状泥柱,进行锁磷剂和黄沙覆盖控磷技术处理,室内培养3周,测定磷的控制效果.结果发现,长广溪不同污染类型河段底泥中磷的释放速率具有明显差异,农田区、农田支流区、生活区、工业区、一期修复区、二期修复区、一期修复支流区的底泥磷的释放速率分别为:0.767、0.383、0.317、0.672、0.370、0.027、0.458μg P·m-2·d-1.除二期修复区外,所有河段的水体磷含量及底泥释放量均较高,生态修复时有必要进行底泥磷释放控制,其中农田区及工业区底泥污染最重,磷的释放速率也最高.锁磷剂和黄沙覆盖对所有河段底泥的磷释放均有较强的控制作用,锁磷剂的控制效率在81.25%—100%之间,黄沙的控制效率在62.50%—93.24%之间;对于农田区、农田支流区、一期修复区及一期修复支流区河段,黄沙和锁磷剂均能有效将底泥磷释放控制到较低水平,满足河道磷控制的目标,但对于工业区和生活区河段,只有锁磷剂能够达到控制目标,黄沙的控制效果不理想.研究表明,在太湖流域的城郊污染河道的生态修复中,锁磷剂和黄沙均可作为底泥磷控制材料使用,黄沙在部分类型水体可以替代锁磷剂,而锁磷剂的效果稳定,作用持久,操作简便,是相对更好的底泥控磷材料.     

中国富营养化湖泊的生物修复

描述了中国湖泊富营养化污染现状 ,论述了湖泊富营养化形成的机理、生物修复富营养化湖泊 (尤其是去除水体和底泥碳、氮、磷 )的理论依据 ;提出了修复湖泊富营养化的技术途径 ,阐明了笔者对机械清淤和生物修复各自具有的优势和缺陷的看法。     

基于磷酸盐、碳酸盐和硅酸盐材料化学钝化修复重金属污染土壤的研究进展

化学钝化修复是一种基于向污染土壤中添加稳定化剂,通过吸附、沉淀、络合、离子交换等一系列反应,使污染物向稳定化形态转化,以降低污染物的可迁移性和生物可利用性,从而达到污染土壤修复目的的方法.磷酸盐、碳酸盐和硅酸盐材料是目前常用的重金属化学稳定化剂.本文概述了国内外关于该3类材料修复重金属污染土壤的作用效果、分子机理、应用实例、影响因素及其对土壤性质影响等方面的研究进展,并讨论了该3类材料原位修复土壤重金属的长期稳定性及二次污染问题.     

曝气复氧对滇池重污染支流底泥污染物迁移转化的影响

利用模拟试验方法,研究和探讨了河道曝气复氧对滇池重污染支流底泥污染物迁移转化的影响,结果表明:(1)曝气复氧会导致上覆水体pH值上升0.6～1.0;(2)曝气复氧对上覆水体中TN、TP的质量浓度影响相似,在好氧处理条件下呈下降趋势,而在不曝气的对照处理中呈持续上升趋势,两种状况上覆水体TN、TP的平均变化速率分别为:-0.156 mg·L-1·d-1、-0.060mg·L-1·d-1和0.414mg·L-1·d-1、0.036mg·L-1·d-1;(3)上覆水体中COD的质量浓度在好氧和对照两种处珲条件下,表现出两种不同的变化趋势,前者先上升后下降,而后者先下降后上升,平均变化速率分别为-0.361 mg·L-1·d-1和0.314 mg·L-1·d-1;(4)曝气复氧可抑制河道底泥向上覆水释放污染物质,适合于重污染河道水体修复.     

有机污染土壤电动-微生物修复过程中的影响因素及优化措施

生物修复技术因其费用低、对环境不产生二次污染而被视为是一项具有广阔发展前景的技术。然而,一些强疏水性的有机污染物,生物可利用性很差,严重阻碍了其生物降解效率。电动与微生物联合修复技术(电动-微生物修复),在顽固性有机污染物的去除方面表现出巨大潜力。电场的施加可向土壤中分散外源物质、营养物质和微生物;或通过增强土壤中有机污染物与降解菌的传质过程,提高难降解有机物的生物可利用性;还可诱使土壤中的污染物产生电化学反应,增强污染物的去除效果。文章对有机污染土壤的电动-微生物修复过程的影响因素及优化措施进行了综述。文章认为,影响电动-微生物修复效率的因素主要有电场强度、污染物的生物可利用性、污染物结构和性质、微生物种群以及环境因素(如土壤pH值、土壤类型、营养物质、含水量等)。因此,在实施修复的过程中应根据污染场址的电化学特性选择合适的电流或电压梯度;另外,可通过施加表面活性剂、助溶剂或螯合剂,构建微生物群落,以及优化土壤环境条件,如调整土壤pH、提供营养物质、电子受体、共代谢基质等方式优化有机污染土壤电动-微生物修复的过程。深入研究有机污染土壤电动-微生物修复过程中的影响因素和优化措施,有望为电动-微生物修复技术在有机污染土壤的场地修复及过程调控中的应用提供一定的理论依据。     

浮叶植物重建对富营养化湖泊氮磷营养水平的影响

利用太湖五里湖污染底泥，在不破坏表层沉积物形态和结构的情况下，利用大口径的采样器采集沉积物柱状样，研究浮叶植物荇菜（Limnanthemun nymphoides）在此底泥上适应性生长情况及其对水体以及沉积物中氮磷的影响。结果表明，在培养实验过程中，荇菜生长使上覆水体中的氮、磷营养水平逐渐降低，藻类的生长明显受到克制，水体透明度增加，水质逐渐改善。通过植物根系对沉积物和问隙水中营养盐的直接吸收，使表层（0～5cm）沉积物与问隙水中氮磷营养盐的水平在实验结束后有明皿下降，对于控制沉积物内源营养盐释放有重要的作用。因此，恢复以水生植物为丰的水生生态系统足重建富营养湖泊生态系统和控制湖泊内源负荷的重要措施。     

基于酵母报道基因系统检测珠江三角洲水域二噁英污染物的分布蓄积特征

利用酵母报道基因系统,检测广州市内河涌水体、珠江三角洲周围典型淡水、珠江口水体以及对应底泥样品中的二噁英类似物,探讨二噁英污染类似物在珠江三角洲水域的分布蓄积和来源特征.结果表明,广州市区流溪河同德围涌段、荔河芳村码头涌段水体存在较严重的污染,2,3,7,8-四氯代二苯并-对-二噁英(2,3,7,8-tetrachlorodibenzopdioxin,TCDD)毒性当量分别达(50.189 0±5.695 4)ng/L、(13.096 9±0.825 2)ng/L;广州市区河涌底泥污染分布水平表现为荔河涌段番禺涌段天河涌段;珠江三角洲周围水体及对应底泥污染蓄积主要分布在东江惠州段和西江肇庆段,而北江段和潭江段各采样点未见明显污染.研究表明珠江三角洲水域二噁英污染物的蓄积呈非均匀分布,城市和城市周边工业区河涌及其流经珠江河段污染较重,说明污染主要来源于小型加工和化工工业活动.图2表3参19     

污染水体中河蚬的生物毒性响应研究进展

河蚬作为广泛分布于世界各国的典型底栖生物,由于其活动性低、滤食性等特征被广泛用作指示生物研究多种水体污染物的生物有效性。但迄今为止,尚没有系统论述污染水体中河蚬生物毒性响应的研究进展。为此,本文从污染物种类、测试指标、试验参数等角度探讨了过去30多年间河蚬在氨、重金属、有机污染物生物富集及生物毒性效应等方面的研究过程及主要成果。以往研究主要以河蚬生物体内累积、形态学及行为学观察、生化指标、代谢组学、基因完整性等指标表征污染水体的生物毒性效应,并随着分子生物学的发展已逐步由多指标全面表征代替单一指标测试。此外,现有研究多偏重于重金属和持久性有机污染物,对氨、新型污染物及纳米材料的河蚬生物毒性效应探讨尚处于起步阶段。河蚬在自然水体污染状况评估、污染水体的生物修复、水体毒性预测等方面具有较高适用性,但河蚬在沉积物毒性鉴定评估(TIE,Toxicity Identification and Evaluation)中的应用研究依然较为缺乏,有待进一步开展。     

土壤原位修复技术研究与应用进展

土壤原位修复技术是指不经挖掘,直接在污染场地就地修复污染土壤的土壤修复技术,具有投资低,对周边环境影响小的特点,是土壤修复的研究热点。土壤原位修复技术主要有淋洗,气相抽提（SVE）,多相抽提（MPVE）,气相喷射（IAS）,生物降解,原位化学氧化（ISCO）,原位化学还原,污染物固定,植物修复等。淋洗法主要用于治理高渗透性土壤中的重金属和难挥发降解的有机物。土壤气相抽提和喷射技术适用于处理土壤中的易挥发污染物,并有常与加热技术,生物处理技术等联用,可以起到促进污染物挥发,增氧促分解的作用。多相抽提法主要用于治理存在大量非水相流体的污染场地,可将土壤中有机相污染物直接抽出。生物降解有生物好氧降解、生物厌氧降解、生物还原降解多种,降解方式由污染物种类和地质条件决定。化学方法可将污染物氧化或还原为低毒无毒物质,周期一般较短。固定污染物可以直接加入药剂反应生成沉淀,也可制造合适条件使微生物生成可沉淀重金属的离子。植物修复主要用于富集重金属,成本低廉,但富集了重金属的植物体的有效利用尚待进一步研究。土壤原位修复需要因地制宜,灵活结合工期、污染情况、地质条件、地面设施等,得出最经济实用的修复方法,并在辅助提高技术上展开更多研究,使原位修复技术更经济有效。     

污染土壤中菲的修复技术研究进展

菲是多环芳烃中的代表性物质,具有"三致"效应,而且菲的蒸汽压小,辛醇-水分配系数高,生物可利用性低,是一种持久性有机污染物。随着化石燃料的大量使用,受菲污染的土壤越来越多,研究菲的修复技术对污染土壤的再利用具有重要意义。结合目前国内外研究进展,综述了污染土壤中菲的修复方法,包括物理修复、化学修复和生物修复。针对各种修复方法,阐述了其原理、修复条件、实例应用和优缺点,重点论述了植物修复和微生物修复方法的降解机理和应用,分析了微生物性质,包括氧、营养物、温度、土壤理化性质、共存污染物等环境因素对生物降解的影响。由于溶解性的菲有较好的迁移转化能力,因此表面活性剂的助溶作用适用于各种修复方法,选择合适的表面活性剂可以提高修复效果。在各种修复技术中,物理修复是通过物理技术实现菲的解吸与富集,无污染,但是去除率低;化学修复是使用氧化剂将菲氧化分解成无毒易降解的小分子物质或通过添加化学淋洗剂增加菲的溶解性,提高迁移转化能力,用时短,但是引入其他试剂,容易造成二次污染;植物修复是通过植物的提取、降解和固定等过程实现菲的修复,尤其是植物的根际环境为微生物的生长提供有利的条件;微生物修复以菲可作为微生物生长的碳源为基础,在分解酶的作用下实现菲的降解,但是生物修复周期长,可利用的生物少,而且可能生成毒性更高的中间代谢产物。因此,寻找合适的修复物种,采用基因技术提高生物的修复能力或多法联用、取长补短可提高修复效率。最后,在共降解理论的基础上,结合重金属和有机污染物共存时,一种物质的存在对另一种物质的降解有促进作用,提出了协同降解的概念,寻求对多种污染物有协同降解或共降解作用的修复方法是今后发展的主要方向。     

外源洛克沙胂对水生态系统砷蓄积及底泥微生物生长的影响

为探明洛克沙胂(ROX)对水生态系统的毒性效应,采用模拟水生态系统,研究了外源添加不同浓度洛克沙胂(0、10、20、40、80和160 mg·L-1)对水生态系统砷含量及底泥微生物生长的影响。结果表明,水体及底泥砷含量随外源ROX用量增加而增加,但随暴露时间延长水体砷含量降低的同时底泥砷含量逐渐增加。金鱼藻和鲫鱼体内均出现明显砷蓄积现象,且160 mg·L-1ROX处理的水生态系统鲫鱼毒害效应明显,暴露1 d的死亡率为100%。金鱼藻对砷具有较强的富集能力,暴露32 d后砷富集量达398.1~1 538.91 mg·kg-1。不同浓度ROX对底泥真菌、细菌和反硝化细菌生长均具有不同程度的抑制效应,而对放线菌和氨化细菌生长具有一定的促进作用,且低浓度ROX(10 mg·L-1)对放线菌生长的促进作用明显。总体上,外源ROX进入水生态系统导致水体砷污染的同时在生物及非生物媒介中再次迁移、分配和蓄积,进而对鲫鱼及部分底泥微生物生长产生毒害。     

底泥间歇扰动对静止水体磷迁移的累加效应

模拟了静止水体的底泥间歇扰动过程,研究了底泥间歇扰动对上覆水中磷迁移的累加效应.结果表明,随着底泥扰动次数的增加,溶解性活性磷(SRP)、溶解态磷(DTP)、生物可利用颗粒态磷(BAPP)、生物有效磷(BAP)等形态磷含量显著降低.与第1次扰动相比,第5次扰动后,SRP、DTP、BAPP、BAP分别降低了84.26%、71.60%、59.21%、62.26%.底泥扰动通过物理、化学吸附使SRP在DTP中所占的比重从83.31%降至49.38%,同时抑制了BAPP向DTP的转化,从而降低了水体富营养化的风险。