Pseudomonas sp. BS-1发酵产物对土壤中钍的淋洗作用

从焦化废水污泥中筛选出一株产生物表面活性剂的菌株,将其命名为BS-1,16SrDNA系统发育学分析确定其属于假单胞菌属(Pesudomonas sp.)。该菌株发酵产物初步鉴定为鼠李糖脂,在其临界胶束浓度为0.56g·L~(-1)时,可将水溶液的表面张力从76.8mN·m~(-1)降至38.5mN·m~(-1)。将菌株发酵产物溶液作为淋洗剂,采用浸提和土柱淋洗的方法研究了BS-1发酵产物对污染土壤中钍的去除效果,结果表明:当pH为10,浓度为3 g·L~(-1),振荡时间为72h时,钍的去除率可达70.14%;在柱状动态实验中,当淋洗量达到800mL时,发酵产物溶液对钍的累积去除量最大为65.03 mg·kg~(-1),发酵产物溶液对钍的累积去除量明显优于去离子水。对比淋洗后土壤中钍的形态占比可知,残渣态增加10.16%,氧化结合态减少了11.41%。对比淋洗前后土壤中钍的形态含量可知,酸可提取态、氧化结合态、有机结合态分别减少了83.25%、75.22%、60.70%。淋洗后钍的稳定性增强。     

化学淋洗与生物质炭稳定化联合修复镉污染土壤

为探讨土壤淋洗与生物质炭稳定化联合修复技术对镉(Cd)污染黄棕壤修复效果的影响,研究通过振荡淋洗实验、BCR连续化学提取法和CaCl_2一次提取法,筛选确定污染土壤的最佳淋洗方案,并比较了淋洗修复、淋洗+稳定化修复技术对污染土壤中Cd生物有效性的影响。结果表明:3种淋洗剂的淋洗效率强弱顺序为EDTA-2NaHCl柠檬酸,最佳淋洗条件为0.12 mol·L~(-1)EDTA-2Na在固-液比1:4条件下振荡淋洗3 h,Cd的洗脱率为81.3%;淋洗后土壤中Cd的有效态(F1+F2)百分比减少了51.0%,显著降低了污染土壤的重金属总量及其环境风险;相比于单一淋洗修复技术,EDTA-2Na在添加体积(V_(添加))为最佳淋洗体积(V_(最优))的80%时,淋洗后再加入3%玉米秸秆炭稳定化15 d的联合修复技术能够将土壤中有效态Cd含量(CaCl_2-Cd)从8.13 mg·kg~(-1)降低到0.42 mg·kg~(-1)。因此,淋洗修复后施加玉米秸秆炭的联合修复技术,能够有效降低重金属污染土壤的生态环境风险,提高土壤环境质量。     

有机酸对成都平原镉污染土壤的淋洗效果

以成都平原某化工厂附近受Cd污染的2种土壤为对象,采用振荡淋洗技术,研究了有机酸在不同浓度、固液比、振荡时间和复合淋洗条件下对重金属Cd的去除效果。实验结果表明:柠檬酸和酒石酸对Cd含量为22.78 mg·kg~(-1)的SLT-01土壤具有更好的去除效果,分别达到73%和62%,而乙酸和草酸的去除能力较低;随着固液比的降低,有机酸对Cd的去除率逐步提高;随着时间的增加,Cd的去除率波动增加;柠檬酸和酒石酸复合淋洗并没有提高Cd的去除率;振荡淋洗前后土壤结构未发生明显变化。综合考虑土壤中Cd的去除效果和成本,选择柠檬酸作为最佳淋洗剂;最佳实验条件:溶液浓度为0.10 mol·L~(-1),固液比为1∶20,淋洗时间为8 h。     

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。     

比较两种表面活性剂淋洗去除土壤中的重金属

以停车场和湿地2种土壤为研究对象,分别使用表面活性剂鼠李糖脂和月桂基醚硫酸钠对土壤样品进行淋洗,考察2种表面活性剂对这2种土壤中重金属的去除能力差异及形态分布的影响,并分析淋洗后残留在土壤中表面活性剂的生物毒性。结果表明,2种表面活性剂均可在一定程度上去除2种土壤中的Cu、Cd、Pb和Zn。与湿地土壤相比,2种表面活性剂对停车场土壤中重金属的去除率均较高,且月桂基醚硫酸钠的去除能力优于鼠李糖脂。2种表面活性剂对可交换态重金属的去除效果最好,对残渣态重金属去除率较低。淋洗后2种土样中残留的鼠李糖脂及停车场土样中残留的月桂基醚硫酸钠的生物毒性低,湿地土壤中残留的月桂基醚硫酸钠具有一定生物毒性。     

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。     

鼠李糖脂对剩余污泥中铜和镍的去除

采用批次淋洗的方法研究了鼠李糖脂浓度、pH、淋洗时间、提取次数以及重金属形态对剩余污泥中Cu和Ni去除效果的影响。结果表明,随着鼠李糖脂浓度的增加,2种重金属的去除率增加,且鼠李糖脂在碱性条件下对Cu和Ni的去除效果较好,最高去除率可分别高达80.77%和46.74%;随着振荡时间和提取次数的增加,Cu和Ni的去除率随之增加,并明显高于去离子水的提取;对污泥重金属形态进行分析发现,鼠李糖脂能有效去除酸提取态的Cu和Ni。研究结论可为剩余污泥的资源化而产生重金属安全隐患问题提供解决的参考方案和奠定理论基础。     

鼠李糖脂对底泥三氯生脱附的影响因素

采用吸附/脱附平衡实验考察了温度对鼠李糖脂作用下三氯生(TCS)在底泥/水中分配的影响,以及鼠李糖脂浓度、泥水比、反应时间、TCS初始浓度对鼠李糖脂脱附底泥中TCS的影响;并通过Box-Behnken响应曲面法(RSM)确定了鼠李糖脂强化脱附底泥中TCS的影响因素排序、最佳脱附条件和调控策略。结果表明,在283~323 K的温度范围内,温度越高,TCS越容易向水相迁移;鼠李糖脂浓度越大、泥水比越低、时间越长、TCS初始浓度越低,越有利于鼠李糖脂脱附TCS。各影响因素作用排序为:泥水比鼠李糖脂浓度pH时间;最佳脱附条件:鼠李糖脂浓度2 996.96 mg·L~(-1)、泥水比10 g·L~(-1)、反应时间30 h及pH 7.9。此时,鼠李糖脂对底泥中TCS的最大脱附率可达90.70%。可为鼠李糖脂生物表面活性剂强化受TCS污染水体的原位修复的可行性提供判据。     

淋洗对污染土壤重金属形态分布及生物可利用性影响研究

淋洗是一种快速高效的土壤重金属修复技术,淋洗条件的选择对不同土地利用类型的重金属污染修复具有重要意义。以Ni、Cu、Cd复合污染土壤为研究对象,在不同淋洗条件(液固比和pH)下考察6种淋洗剂(去离子水、模拟酸雨、柠檬酸、草酸、乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA)和氨三乙酸(NTA))对Ni、Cu、Cd的淋洗效果、形态分布及生物可利用性影响。结果表明:(1)当液固比5∶1mL/g时,柠檬酸、Na2EDTA、NTA表现出良好的淋洗效果,对建设用地土壤Ni、Cu、Cd的去除率分别达到84.53%、92.30%、56.00%以上。(2)淋洗后土壤中可交换态、可还原态Ni、Cu、Cd浓度均明显降低。(3)总体上,淋洗使残余指数升高、迁移系数降低,重金属离子在液固比20∶1 mL/g时生物可利用性最低。(4)根据实际污染土壤效果,pH 5.2的柠檬酸或pH 7.5的Na2EDTA在液固比20∶1mL/g时可降低农业土壤的风险;建设用地土壤使用液固比5∶1mL/g、pH 7.5的Na2EDTA或pH 7.5的NTA对3种重金属的去除率达80.43%以上。     

腐殖质纳米颗粒对镉污染土壤的修复

外源腐殖质可改变土壤镉(Cd)的含量和状态。以风化煤为原料制备的不溶性胡敏酸为吸附剂,对比研究了其对冶炼厂周边污染土壤及人工模拟污染土壤中Cd的钝化效果。再以泥炭为原料,制备富里酸钾为主的水溶性腐殖酸钾为淋洗剂,用于活化、去除上述2种土壤中的Cd。结果表明,胡敏酸在砂质的人工模拟污染土壤中钝化效果更好,2%的剂量可使土壤中Ca Cl2提取态Cd的浓度(0.103 mg·L~(-1))降低19.7%。腐殖酸钾去除土壤Cd的效率随淋洗剂浓度增加而提高,在10 g·L~(-1)的浓度时,单次淋洗可去除高达38.1%的Cd。傅里叶变换红外光谱分析表明,腐殖质与Cd反应后形成了羧酸盐。因此,腐殖质纳米颗粒既可以钝化土壤中的Cd,也可以活化土壤中的Cd,从而达到修复Cd污染土壤的目的。其关键在于根据钝化或活化的目标,选择溶解度适当的腐殖质材料。     

两种生物表面活性剂对污染塿土中苯酚的淋洗修复研究

为探讨两种生物表面活性剂皂苷和鼠李糖脂对污染塿土中苯酚的淋洗修复机制,采用批次试验方法,初步探究了塿土对苯酚及两种生物表面活性剂的吸附特征、两种生物表面活性剂在不同淋洗条件(生物表面活性剂浓度、时间、温度)下对塿土中苯酚的淋洗效果。结果表明:(1)塿土对苯酚的吸附量较低,吸附等温线符合Langmuir等温方程;(2)在较低浓度范围,塿土对皂苷和鼠李糖脂的吸附属于单分子层物理吸附,能较好地用Langmuir等温方程拟合;(3)塿土对鼠李糖脂的吸附与其对苯酚的吸附在相同的数量级,在研究鼠李糖脂对塿土中苯酚的淋洗时应予以考虑,塿土对皂苷的吸附与其对苯酚的吸附相比可以忽略;(4)室温(25℃)下,塿土对皂苷和鼠李糖脂两种生物表面活性剂的吸附量最小;(5)两种生物表面活性剂对塿土中苯酚的最佳淋洗条件为:淋洗时间8h,温度25℃,皂苷和鼠李糖脂的质量浓度分别为0.5、0.6g/L;对于轻度污染塿土,两者对苯酚的淋洗率均可达到100.00%,而对中度和重度污染塿土修复效果相对不佳。     

天然有机酸和DTPA组合工艺对Cr(Ⅵ)污染土壤的淋洗修复

针对重庆市某工业废弃地Cr(Ⅵ)污染土壤,分别采用不同浓度草酸、柠檬酸、乙酸组合二乙基三胺五乙酸(DTPA)对其进行淋洗处理,结合XRD和SEM-EDS电镜扫描分析,探究组合淋洗剂对土壤Cr(Ⅵ)残留量和淋洗机理的影响。结果表明:有机酸单一淋洗优劣顺序为草酸柠檬酸乙酸(P0.05),DTPA在5 g·L~(-1)时达到最大淋洗量;组合淋洗顺序对Cr(Ⅵ)去除率具有显著影响(P0.05),5 g·L~(-1) DTPA与0.2 mol·L~(-1)草酸顺序淋洗在液固比10∶1、淋洗60 min时效果最佳,粒级2 mm和粒级2 mm土壤Cr(Ⅵ)残留含量分别为35.42和45.57 mg·kg~(-1),去除率达到89.20%和86.99%。ExpDec1、Elovich和双常数模型均适用于Cr(Ⅵ)淋洗动力学过程(R20.98)。经组合淋洗后,土壤表面Cr元素含量减少,且未检出Cr(Ⅵ)化合物,矿物学形态变化明显。草酸和DTPA组合顺序淋洗可作为较好的复配淋洗剂,该研究结果可为异位淋洗修复Cr(Ⅵ)污染土壤的实际应用提供参考。     

复合淋洗剂柱淋洗法修复工业废弃地铬污染土壤

为了更好地修复铬污染土壤,以盐酸、柠檬酸为初始淋洗剂,配合去离子水、石灰水、氯化钙、碳酸钠和磷酸钠,制定了20种复合淋洗剂的淋洗方案对某工业废弃地铬污染土壤进行柱淋洗实验,研究复合淋洗剂对土壤pH、总铬和Cr(Ⅵ)去除效果及对各形态铬变化的影响。结果表明:(1)各淋洗方案对土壤总铬和Cr(Ⅵ)的去除量分别为197.4~1 671.6、113.2~316.8mg/kg,其中初始淋洗剂盐酸、柠檬酸结合使用对总铬有较好的去除效果。(2)石灰水和磷酸钠可以将淋洗后的土壤pH调至接近中性并固定尚未淋洗出的Cr(Ⅵ)。(3)当0.2mol/L柠檬酸、0.1mol/L盐酸、0.2mol/L盐酸、1%(质量分数)石灰水用量分别为2、2、1、2mL/g进行淋洗时,土壤pH为7.37,总铬和Cr(Ⅵ)去除量分别为1 659.8、316.8mg/kg,去除率分别为34.6%、72.7%,水溶态铬、可交换态铬和碳酸盐态铬已被大量淋出,有机态铬与残渣态铬占比较其他淋洗方案低,为最佳淋洗方案。     

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。     

鼠李糖脂协助下的土壤中镉电动修复

实验研究了重金属Cd在生物表面活性剂鼠李糖脂协助下的电动修复过程,通过不同方式、不同浓度、不同酸碱度的鼠李糖脂溶液的添加与空白处理对比,探讨了鼠李糖脂协助下电动修复过程中的Cd在土壤介质中的迁移转化和机理,分析了鼠李糖脂溶液作为电动修复添加剂的可行性。结果表明,中等浓度酸性的鼠李糖脂溶液(pH=4.78,浓度为0.5、1和2 g/L)能对土壤中的重金属Cd进行有效的富集,富集量均在初始值的4倍以上,且其可交换态比重均大于42.07%,非常有利于土壤进行二次修复。此外,以pH=4.78,浓度为0.5 g/L的鼠李糖脂溶液作为预处理剂的Ex-08中的重金属Cd并未出现富集现象,但其对重金属的Cd的总去除效率达到了49.27%。表明利用鼠李糖脂溶液作为电动修复添加剂进行土壤重金属修复是可行的。     

4种表面活性剂及其混合物对p,p'-DDT污染土壤洗脱效果

为了研究表面活性剂对p,p'-DDT污染土壤的淋洗效果,选取了4种阴、非离子表面活性剂,对人工p,p'-DDT污染土壤进行单一和复配洗脱实验。结果表明,对于人工p,p'-DDT污染土壤,阴离子表面活性剂洗脱效果优于非离子表面活性剂,其中阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和鼠李糖脂(RL)的洗脱效果较好,添加量为15 000 mg·L~(-1)时洗脱率分别达到44.5%和36.5%,均优于非离子表面活性剂吐温80(TW80)(30.4%)和曲拉通100(TR100)(20.3%);研究还表明非离子表面活性剂在添加量达到10 000 mg·L~(-1)后,继续增加表面活性剂浓度,洗脱效果提升不明显。混合表面活性剂体系中,总添加量为10 000 mg·L~(-1)时,SDS-TW80混合体系对p,p'-DDT的洗脱率为42%,高于SDS-TR100(34.9%)、RLTW80(33.4%)和RL-TR100(37.4%),表面活性剂混合体系对于p,p'-DDT的淋洗有明显的协同作用。     

应用籽粒苋修复镉污染农田土壤的潜力

针对农田土壤镉污染问题,采用超富集植物籽粒苋并配施不同组合的外源活化剂进行盆栽实验和田间实验,并测定籽粒苋及根系土壤中镉含量并计算富集系数。结果表明,在盆栽实验的不同处理组中,施加磷酸二氢钾(0.74 mmol·kg~(-1))、EDTA(2 mmol·kg~(-1))和柠檬酸(4 mmol·kg~(-1))最有助于提高籽粒苋对Cd的提取修复效率。田间实验中添加活化剂(EDTA和柠檬酸)后籽粒苋的根、茎和叶组织对Cd的富集能力分别是不添加活化剂处理组的2.10、1.84和2.76倍;与对照组相比,籽粒苋的根、茎和叶部分的Cd含量都显著提高(P0.05),这说明外源活化剂促进了籽粒苋对土壤中Cd的吸收,提高了修复效率。每年种植两茬籽粒苋并添加活化剂,Cd的去除率可达4%～10%。种植超富集植物并配施活化剂既可以提高修复效率,又可以节约修复成本。     

硫化锰纳米颗粒高效去除重金属镉

中国镉污染问题日益严峻,开发高效的镉吸附剂,是解决环境镉污染问题的重要技术手段。采用共沉淀方法合成了硫化锰纳米颗粒,研究了其对重金属镉的吸附行为,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HR-TEM)、比表面积(BET)等技术手段探究了硫化锰纳米颗粒的形貌、化学组分以及镉的去除机制。结果表明,MnS纳米颗粒呈球状,平均粒径100 nm,比表面积30.56 m~2·g~(-1)。MnS纳米颗粒对Cd~(2+)的吸附动力学数据较好地符合伪二级动力学模型;吸附等温线数据较好地符合Langmuir模型,说明MnS对Cd2+的吸附是以化学吸附为主的单分子层吸附。使用Langmuir拟合的MnS饱和最大镉吸附量为349.6 mg·g~(-1),在众多镉吸附材料中处于前列。对于模拟工厂重金属废水的处理,MnS纳米颗粒可以在5 h内使镉的浓度由60 mg·L~(-1)降至国家规定排放线以下(0.1 mg·L~(-1)),且吸附过程中水体pH稳定,对水体干扰小。在多种重金属离子共存的情况下,仍可以达到接近100%的Cd~(2+)去除率。硫化锰相对稳定,在空气中放置30 d仍有80%的镉去除率。较高的离子交换量形成CdS沉淀是MnS高效去除镉的主要原因。     

不同浓度鼠李糖脂对土壤多环芳烃去除率及微生物群落结构的影响

研究了鼠李糖脂浓度对3种多环芳烃(PAHs)菲、荧蒽和芘去除率的影响,以及对土壤微生物群落结构的影响。结果表明,培养35d后,鼠李糖脂质量浓度为100～200mg/kg时,菲、荧蒽和芘的去除率相对最高,土壤中细菌16SrRNA基因和phnAc基因的丰度也达到最大。土壤中天然的PAHs降解菌群主要是假单胞菌属(Pseudomonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、溶杆菌属(Lysobacter)和环脂酸芽孢杆菌属(Tumebacillus)等;加入鼠李糖脂后,赭黄嗜盐囊菌属(Haliangium)和土壤红杆菌属(Solirubrobacter)的丰度增加,促进了PAHs更高效的降解。     

超声强化淋洗修复Pb、Cd、Cu复合污染土壤

针对传统淋洗法修复土壤中重金属效率较低的问题,研究了超声强化淋洗技术以提高重金属去除率。以铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)为目标污染物,在0.05 mol·L~(-1)柠檬酸、0.05 mol·L~(-1)EDTA和0.05 mol·L~(-1)皂角苷作为淋洗剂条件下,使用传统振荡、超声强化以及超声波加振荡3种不同的作用方式,对Pb、Cd、Cu的去除率进行比较,并对3种不同淋洗方式后Pb、Cd、Cu的形态变化进行了探讨。结果表明,当使用柠檬酸和皂角苷作为淋洗剂进行振荡淋洗时,重金属洗脱效果不理想。超声对于强化柠檬酸洗脱效果并不明显,而对于强化皂角苷洗脱重金属效果明显,平均去除率提高了120.47%。当淋洗剂为EDTA时,土壤样品在传统振荡2 h作用下,对Pb、Cd、Cu的去除率依次为50.33%、76.65%和47.35%,而在超声波30 min条件下对Pb、Cd、Cu的去除率依次为82.19%、83.31%和53.89%,平均去除率高出28.60%,可显著提高重金属去除率,缩短淋洗时间。但超声波30 min加传统振荡2 h相较于单纯超声强化效果提升不明显。通过对比3种淋洗方式后土壤中的Pb、Cd、Cu形态发现,酸可提取态的重金属在超声强化作用后有明显降低,同时超声强化对于铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态也具有较好的去除能力。因此,超声强化在化学淋洗中的应用具有一定的可行性,是一种简单、极快速去除污染场地中重金属Pb、Cd、Cu的增效手段。