福州市蔬菜基地土壤重金属和多环芳烃的含量及其与土壤磁性指标的关系

蔬菜基地土壤污染状况与人类健康有着密切的关系。本研究对福州市蔬菜基地土壤中6种重金属和15种美国环境保护总署(US EPA)优控的多环芳烃(PAHs)污染状况进行了调查,并分析了污染物含量与土壤磁性指标间的关系。结果表明,土壤中重金属平均含量为Zn 147.0 mg·kg~(-1)、Pb 55.0 mg·kg~(-1)、Cu 45.5 mg·kg~(-1)、Cr 21.3 mg·kg~(-1)、As 16.0mg·kg~(-1)、Cd 0.6 mg·kg~(-1);PAHs的总量范围为324.3~1 838.6μg·kg~(-1)。Cu含量和PAHs总量与土壤磁化率χ都具有显著的相关性(p0.05)。PAHs特征比值和频率磁化率χfd的结果分析表明,土壤中PAHs主要来源于石油泄漏和生物质的燃烧;重金属来源复杂,为混合来源,包括人类活动排放和成土母质固有含量。污染评价结果表明,土壤中Cr和As的含量都未超标,Cu、Zn和Cd的含量均超标;参考荷兰土壤修复标准中的目标值,PAHs含量超标的土壤为11.1%,而参照我国土壤污染状况评价技术规定,PAHs含量超标的土壤为22.2%。     

北京市场水性建筑涂料VOCs成分及含量分析

为获取北京地区水性建筑涂料挥发性有机物含量和成分谱,从北京市4个较大的建材市场取用水性建筑内外墙涂料各20种,共计40个样品进行测试分析。样品预处理采用超声波萃取法,以乙腈为萃取剂,通过正交实验确定了VOCs样品预处理的中硫酸钠使用量、超声波萃取时间和离心机转速的最佳条件。以22种VOCs作为标准物质使用GC-FID对样品进行测试,采用外标法定量,获得了水性建筑内外墙涂料的VOCs含量以及组分分布特征。结果显示,水性内墙涂料VOCs含量为282.85~12 814.40 mg·kg~(-1),乙二醇和1,2丙二醇为主要VOCs组分,含量分别为174.39~11 395.47 mg·kg~(-1)和759.08~6 283.77 mg·kg~(-1),占比分别为2.60%~96.73%和10.96%~90.79%。水性外墙涂料含量为766.11~73 479.74 mg·kg~(-1),乙二醇、乙二醇单丁醚、二乙二醇等含量较高,含量分别为255.28~14 172.62、503.31~16 039.12和37.81~32 291.22 mg·kg~(-1),占比分别为4.53%~98.49%、1.3%~61.98%和0.24%~45.90%。     

淋洗-废水解毒工艺处理氰化物污染土壤

综合分析当前氰化物污染土壤处理方法的特点,提出异位筑堆淋洗-废水解毒工艺处理氰化物污染土壤的技术方法。采用装柱淋洗-废水解毒工艺对天津某氰化物污染土壤开展实验研究,结果表明:采用pH值10~11的石灰水,控制淋洗强度60 L·(m~2·h)~(-1),淋洗时间22 d时,土壤中总氰化物平均含量从47.91 mg·kg~(-1)降低至3.73 mg·kg~(-1),达到土壤污染风险筛选指导值中住宅类用地小于9.86 mg·kg~(-1)的要求;采用碱性氯氧化法对淋洗产生的废水进行了处理,在局部氧化阶段反应pH值12.5,漂白粉用量3.5 g·L~(-1),反应时间1.5 h;完全氧化阶段漂白粉用量4.5 g·L~(-1),反应pH值8.0,反应时间1.0 h的条件下,废水中总氰化物含量可由83.9 mg·L~(-1)降低至0.33 mg·L~(-1),达到GB 8978-1996中小于0.5 mg·L~(-1)要求。研究结果初步表明,采用异位筑堆淋洗-废水解毒工艺处理氰化物污染土壤具有实际应用可行性。     

香蒲根际过滤对水中镉的去除

通过水培实验,研究香蒲根系对水中镉的根际过滤效果及富集量。结果表明:在镉浓度1 mg·L~(-1)的静止水体中,香蒲根际过滤对镉的去除率为66%;在相同镉浓度并且水力停留时间为8 h的流动水体中,镉去除率为52%。香蒲体内富集的镉约90%集中在根部,且第1天镉的去除速率最快,镉浓度以约0.1 mg·h~(-1)速率下降;在静止水体中,香蒲根系7 d对镉的富集量为682.99 mg·kg~(-1)(DW),动态水体中香蒲根系富集量达1 096.94 mg·kg~(-1),可有效去除水中的镉。     

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。     

石灰钝化法原位修复酸性镉污染菜地土壤

在湖南省湘潭县酸性(pH=5.47±0.64)镉污染((1.06±0.08)mg·kg~(-1))菜地,进行为期1年的田间修复实验。研究施用石灰类钝化剂(石灰石或生石灰)对菜地土壤镉(Cd)的有效性、当地常见蔬菜可食部位Cd含量的影响,分析蔬菜种植过程中农业投入品对表层土壤(20 cm)Cd积累的影响,确定Cd污染菜地蔬菜安全生产的措施。结果表明:与对照相比,施加4 500 kg·hm~(-2)CaCO_3或3 000 kg·hm~(-2)CaO分别使土壤pH升高了1.48和1.73,土壤有效态Cd含量分别降低了87.8%和78.1%;叶菜类、根茎类、茄果类和豆类蔬菜可食部位Cd含量分别降低了5.9%～70.5%、59.8%～65.8%、4.0%～50.0%和35.0%～76.4%,但施用4 500 kg·hm~(-2)CaCO_3或3 000 kg·hm~(-2)CaO不能使叶菜类、茄果类蔬菜中Cd含量降低到相应的国家食品安全标准限值(叶菜类蔬菜,0.2 mg·kg~(-1);茄果类蔬菜,0.05mg·kg~(-1))以下;蔬菜种植过程中施用的基肥、灌溉水、CaCO_3或CaO不会导致表层土壤Cd含量增加。在酸性Cd污染菜地施用CaCO_3或CaO、并种植低Cd积累蔬菜,可以实现蔬菜的安全生产。     

铵态氮在非正规垃圾填埋场土壤中的赋存特征

应用连续分级提取法,对重庆市某非正规垃圾填埋场污染土壤中铵态氮的赋存形态进行分级测定,研究了各形态铵的赋存特征及影响因素。结果表明:土壤总铵量在116.32~241.66 mg·kg~(-1)之间,平均值为(164.13±24.98)mg·kg~(-1),水溶态铵、可交换态铵和固定态铵的平均含量分别为(10.93±3.64)、(7.08±3.46)、(146.12±24.11)mg·kg~(-1);3种形态铵占总铵的比重大小为固定态铵水溶态铵可交换态铵。受雨水冲刷及淋滤影响,铵态氮有在下游点位积累的趋势。水溶态铵含量与有机碳含量、氧化还原电位呈极显著相关,与pH、粉粒含量及粘粒含量显著相关。可交换态铵与土壤氧化还原电位在垂直剖面上变化趋势一致,并与土壤粘粒含量呈极显著的负相关。固定态铵含量与土壤中粘粒含量呈极显著的正相关,与砂粒含量呈显著的负相关。     

4种植物激素对向日葵富集U和Cd的影响

为探讨植物激素对植物修复的影响,采用模拟土壤铀、镉污染的盆栽实验,研究外施4种植物激素(IAA、GA3、6-BA、EBL)对向日葵吸收、转运、积累U和Cd的影响。结果表明:植物激素可促进向日葵对U和Cd的吸收,在100 mg·L~(-1)IAA处理下,单株U含量比对照提高了162%,达到14.74 mg·kg~(-1)DW,在500 mg·L~(-1)GA3处理下,单株Cd含量比对照提高了17%,达到34.20 mg·kg~(-1)DW。植物激素抑制了向日葵从根部转运U至地上部,U转运系数降低至对照的15.4%~97.4%。植物激素增强了向日葵对U和Cd的积累,在250 mg·L~(-1)GA3处理时,单株U积累量最高,达到206.43μg,比对照提高了179%;单株Cd积累量在50 mg·L~(-1)6-BA处理时最高,达到453.17μg,比对照提高了81%。因此,施加适宜浓度的植物激素可以增强向日葵对U、Cd污染的修复效果。     

不同土地利用方式下土壤养分和重金属元素垂直分布特征

为探讨不同土地利用方式下土壤养分和重金属元素垂直分布特征,对2种母质的自然土壤、耕作土壤、休耕土壤养分和重金属元素垂直分布状况进行了比较研究。结果表明:不同土地利用方式下土壤表层养分元素含量总体表现为休耕土壤耕作土壤自然土壤,土壤表层重金属含量总体表现为农田土壤(耕作土壤和休耕土壤)自然土壤,耕作土壤与休耕土壤差异较小,土壤淀积层到母质层养分和重金属元素差异逐渐减小;土壤养分元素和Cu、Zn、Pb、Cd随土层深度的增加而减小,而Cr表现出相反的趋势;农田土壤耕作层有效钾含量最高可达215.6 mg·kg~(-1);耕作层Cd含量最高可达0.74 mg·kg~(-1)。3种土地利用方式中,休耕土壤养分和重金属含量相对较高,建议在休耕期间种植伴矿景天等重金属高积累植物进行植物修复。     

藻菌共培养对小球藻生长及苯酚降解的影响

工业苯酚废水无序排放会对环境造成极大危害,构建既能去除苯酚又能积累微藻生物质的藻菌组合对实现苯酚废水净化及其资源化利用具有重要意义。首先,研究了小球藻对苯酚的耐受性和降解性能;然后,构建了其与简单芽胞杆菌Bacillus simplex的共培养体系;最后,测试了藻菌比、藻菌接种浓度和苯酚浓度等对小球藻生长及苯酚降解的影响。结果表明:小球藻能耐受400 mg·L~(-1)的苯酚,但其对100～600 mg·L~(-1)苯酚的降解率仅为1.21%～11.66%;对于藻菌共培养体系,在固定小球藻接种浓度为0.2 g·L~(-1)、藻菌比为1∶4～4∶1条件下,3～5 d完全降解了400 mg·L~(-1)的苯酚,小球藻叶绿素(a+b)含量较单藻组增加了0.14～2.21倍,且随着藻菌比降低,苯酚降解效率及小球藻生物量逐步提高;在固定藻菌比为1∶1、小球藻初始接种浓度为0.05～0.4 g·L~(-1)条件下,4～5 d完全降解400 mg·L~(-1)苯酚,且在藻接种浓度为0.2 g·L~(-1)条件下,小球藻具有最高的比生长速率;在藻菌接种浓度0.2 g·L~(-1)、藻菌比1∶1条件下,6 d内完全降解500 mg·L~(-1)的苯酚,且在各苯酚浓度(200～600 mg·L~(-1))下,小球藻叶绿素(a+b)含量较初始接种值增加了1.54～4.71倍。与简单芽胞杆菌共培养可以促进小球藻生长并提高其苯酚降解能力,在苯酚废水净化及资源化利用领域展现了一定的应用潜力。     

小分子有机酸诱导野苋菜修复Pb污染土壤

通过土培实验,研究小分子有机酸对野苋菜吸收重金属Pb的影响。结果表明,添加小分子有机酸处理能有效促进野苋菜的生长,显著提高野苋菜地上/下部Pb含量,柠檬酸、乙酸在15 mmol·kg~(-1),草酸在10 mmol·kg~(-1)时,植物Pb积累量达到最大值,分别为15.625、18.732和9.072 mg·kg~(-1),高于对照166%、219%和54%;高浓度(20 mmol·kg~(-1))有机酸处理,对植株产生一定的毒害作用,影响植株富集Pb能力。3种有机酸均能促进植株地上部对Pb的吸收,作用表现为乙酸柠檬酸草酸,说明适当浓度的有机酸能增强土壤中重金属Pb的活性,提高植株修复Pb污染土壤的能力。     

废旧手机电路板酸性硫脲浸金过程动力学

废旧手机是一种典型电子废弃物,手机电路板中含有较高含量的贵金属,而金的回收是废旧手机资源化研究的热点。以硫脲为络合剂、硫酸铁为氧化剂、硫酸为调节剂,在p H为1.5、固液比为1∶30、硫酸铁质量分数为0.3%的条件下,分别考查了硫脲浓度、反应温度、浸出时间等因素对酸性硫脲浸出废旧手机电路板中金的影响,采用核收缩模型探讨了酸性硫脲浸金体系浸出过程表观动力学,结果表明,酸性硫脲浸金过程的总体控制步骤为固体产物层扩散控制,其浸出过程动力学方程为1-23η-(1-η)23=KDt,硫脲浓度的反应级数为一级反应,该浸出过程表观活化能Ea=19.378 k J/mol。由此推断,在酸性硫脲浸金体系中通过提高反应温度或通过增加硫脲浓度的途径来提高金的浸出率是有限的。     

蔬菜废弃物混合堆肥过程中百菌清和都尔的降解规律

以蔬菜废弃物为原料,研究了杀菌剂百菌清和除草剂都尔在堆肥过程中的降解特征。结果表明,高温好氧堆肥处理可有效去除蔬菜废弃物中残留的百菌清及都尔。堆肥过程中,百菌清的降解规律符合一级动力学模型,在50℃条件下,其半衰期为1.10 h;都尔降解速率较为缓慢,经15 d,其降解率为94%(c0=10 mg·kg~(-1))。都尔、百菌清及其降解产物对堆肥系统中的微生物具有抑制作用,在添加量为10~105 mg·kg~(-1)时,微生物活性抑制明显,堆肥周期延长。     

人工湿地型微生物燃料电池处理啤酒生产废水

采用人工湿地型微生物燃料电池处理啤酒生产废水,考察了啤酒生产废水中不同COD浓度条件下(475、1 968、5 640 mg·L~(-1))人工湿地型微生物燃料电池对COD和氨氮的去除效果,评估了在此过程中微生物燃料电池的产电性能。研究表明,当COD浓度为1 968 mg·L~(-1)时,人工湿地型微生物燃料电池对COD的去除率最高,达到93.5%;氨氮去除率随COD起始的增加而增加,当进水浓度为5 640 mg·L~(-1)时,氨氮去除率达到70.8%。对产电性能而言,当进水COD浓度为1 968 mg·L~(-1)时,人工湿地型微生物燃料电池产电量最高,其最大电压、功率密度和电流密度分别达到280 mV、24.2 mW·m~(-2)和220 mA·m~(-2)。利用人工湿地型微生物燃料电池处理啤酒生产废水具有一定的可行性,在处理污染物的同时产电,弥补了处理过程中的能源消耗,对废物资源化具有很好的应用前景。     

采用等电点沉淀法回收市政污泥水解液中的蛋白质

从城市污水处理厂市政污泥中回收蛋白质是一种污泥资源化的新途径,等电点沉淀法是从市政污泥水解液中回收蛋白质的有效方法。结果表明,当pH为3.5、沉淀温度为5℃、离心转速为3 000 r·min~(-1)和蛋白质浓度为6 000 mg·L~(-1)时,市政污泥水解液中的蛋白质回收率为87.46%。采用高效液相色谱仪分析所得蛋白质产品中的氨基酸含量,发现7种必需氨基酸(赖氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸和缬氨酸)占沉淀物干重的12.37%。采用电感耦合等离子体发射光谱仪(inductively coupled plasma optical emission spectrometer,ICP-OES)分析所得蛋白质的重金属含量,与原市政污泥相比,所得蛋白质中As、Pb、Cr等重金属的削减率均在90%以上,等电点沉淀法有利于市政污泥中重金属的去除,所得蛋白质产品存在重金属风险较低。     

猪粪沼液的磁混凝预处理工艺优化及评估

以高悬浮物、高氮磷与高有机物的猪粪沼液为研究对象,采用磁混凝进行预处理,以浊度去除率为主要考察指标,结合单因素实验和正交实验,优化磁混凝工艺参数,并简要分析磁混凝机制及评估其作为沼液资源化利用的预处理工艺的效能。研究结果表明,优化的磁混凝条件是PAC、PAM、磁种的投加量分别为5 g·L~(-1)、120 mg·L~(-1)、3 g·L~(-1),转速为250 r·min-1。经磁混凝处理后,猪粪沼液的浊度、SS、COD、TP与PO34--P浓度降为2 235 NTU、 3.84 g·L~(-1)、10 302 mg·L~(-1)、133 mg·L~(-1)和62.58 mg·L~(-1),去除率分别为92.90%、84.42%、70.63%、91.90%和50.3%。同时,磁混凝对氨氮与K的去除率较低,分别为6.49%和16.12%,浓度分别为4 072.5 mg·L~(-1)和4 176 mg·L~(-1),利于后续的沼液资源化利用。磁种加载后在混凝过程中被絮体包裹,形成密实的磁絮体,显著提高了沉降性能,沉降时间由传统混凝的25 min降为5 min,同时污泥量显著减少。综上,磁混凝可高效削减沼液的悬浮物,且保留氮与钾等营养物质,促进沼液资源化利用。     

城市餐厨垃圾前处理的工艺优化

为提高餐厨垃圾资源化,利用自动化分选设备组合处理餐厨垃圾,考察餐厨垃圾快速减量化和资源化的可行性,对自动化分选前后餐厨垃圾成分进行分析,发现分选前其总量为243.05 t·d~(-1),TS为12.69%,VS为93.26%,分选后总量为242.00 t·d~(-1),TS为10.97%,VS为91.93%,其有机物含量稳定,利于厌氧发酵处理的工艺控制;对分选后餐厨垃圾进行厌氧发酵处理,考察其pH和NH_4~+-N变化,发现反应初期pH值出现弱酸性,NH_4~+-N浓度较低;随着反应进行,pH稳定在7.6~7.8,NH_4~+-N浓度约为1 200 mg·L~(-1)左右。最后对厌氧发酵产气量进行考察发现,反应前期受到pH、NH_4~+-N以及温度等反应条件影响,产气量和甲烷含量较低;随着实验趋于稳定,产气量为22 000 m3·d~(-1)左右,甲烷含量范围在65%~72%。结果表明,使用新型餐厨垃圾预处理设备,其分选效率较高,能提高后续厌氧发酵产气量和甲烷含量,较大程度实现餐厨垃圾资源化。     

载气含氧量及污染物浓度对土壤石油烃热脱附效率的影响

石油烃(TPHs)在土壤中难以降解,并具有生物毒性,异位热脱附(ESTD)在修复石油烃污染土壤方面极具应用潜力。采用实验室模拟异位热脱附装置,研究了热脱附载气含氧量及土壤石油烃污染浓度对可萃取石油烃(EPHs)中柴油段(DRO)和重油段(ORO)的5种组分去除率的影响。结果表明:在初始浓度为5 000～20 000mg·kg~(-1)时,在20 min内的脱附率均不超过50%;当初始浓度增加到40 000 mg·kg~(-1)、脱附时间为20 min时脱附率可以达到68.2%。热脱附时间为50 min时,40 000 mg·kg~(-1)污染土壤的残余浓度为407.1 mg·kg~(-1)。DOR组分相同时间的脱附率随污染浓度的升高而升高,ORO组分在50 min之内不能完全脱附,脱附率随着污染物浓度上升会出现先增大后减小的趋势。在250℃时,DRO中3个组分的去除率均随着气氛含氧量的增加而呈现明显的增长趋势。在400℃条件下,ORO中2个组分分别在含氧量为12%和15%时达到最高的去除率。本研究结果可为ESTD技术修复不同浓度的石油烃污染土壤的工程设计参数提供参考。     

废汽车尾气三元催化剂的回收利用研究进展

随着汽车行业的迅猛发展,中国的废汽车尾气三元催化剂(TWCs)产生量将越来越大。由于废汽车尾气TWCs中富含铂、钯、铑等铂族贵金属,对其的不合理回收和提炼,不仅导致稀缺贵金属资源的流失,还会造成严重的环境污染。从废汽车尾气TWCs的回收政策、回收体系和回收技术3个层面,分析了国内外相关国家的最新进展,指明了中国在废汽车尾气TWCs回收过程中亟待解决的问题,最后还提出了应对建议。     

重庆市郊稻米Cd风险的原位钝化削减

为筛选适合应用于重庆市郊区稻田土壤及农作物Cd污染的修复技术,采用田间小区原位钝化实验和重金属来源加密监测相结合的方法,比较了石灰、腐殖酸、硅酸钾3种常见修复剂对Cd污染稻田的土壤基本理化性质、水稻各部位Cd富集量、稻米产量和稻米品质的影响。结果表明,该区域土壤Cd污染的主要原因为该区域土壤Cd本底值含量高且土壤酸化严重。在土壤全Cd为0.66 mg·kg~(-1),有效Cd为0.39 mg·kg~(-1)的污染程度下,施用3种修复剂均可显著降低土壤有效Cd和稻米中Cd含量。其中,施用腐殖酸可显著提高土壤有机质含量,收获期种植2种水稻的土壤中有效Cd含量比CK处理分别减少了32.1%和34.8%,稻米中Cd含量比CK处理分别较少了53.3%和48.2%,同时低于国家食品污染物限量标准0.2 mg·kg~(-1),其作用机理主要通过提高土壤有机质含量,降低水稻根系对土壤中Cd的富集量及向茎叶部Cd的运输量。同时,相比于其他修复剂,施加腐殖酸可降低稻米直链淀粉含量,提升稻米品质,但会降低稻米产量。施用石灰可显著提高土壤pH和稻米产量,但水稻收割后稻米中Cd含量高于腐殖酸处理,低于硅酸钾处理。