我国污染场地化学氧化修复技术应用特征及再利用潜在腐蚀风险分析

化学氧化修复技术在国内有机污染场地修复中所占比例逐年快速增加,但是残留氧化剂、副产物等产生的再利用潜在腐蚀风险问题也引起了研究人员的关注. 首先,通过实际调研和网络检索对国内137个实际修复案例进行研究分析,总结出我国化学氧化法修复技术应用的4个主要特征,包括主要应用于中小型污染地块、水土协同修复且介质复杂、过硫酸盐占比过大且副产物较多、修复周期短且修复药剂过量现象严重;然后,针对应用最多的过硫酸盐氧化法修复技术,通过资料文献分析和国内外案例场地调研信息,梳理出修复后场地再利用过程中可能产生的残留氧化剂腐蚀、副产物盐分腐蚀及环境条件变化导致的微生物侵蚀等3种主要的腐蚀风险机理,以及定性及定量的腐蚀风险测试方法;最后,结合化学氧化过程及pH、氧化还原条件、盐分和微生物环境条件等发生短期、中期和长期的影响因素,提出了可将化学氧化修复后潜在腐蚀过程风险划分为三阶段的概念模型,以期为化学氧化修复技术实际应用及效果评估提供参考.      

铬污染场地修复技术进展

土壤中六价铬污染主要来源于铬化工、电镀和制革等行业。简述了我国涉铬行业概况,铬污染土壤的来源及铬特性,重点综述了国内外铬污染场地修复技术研究与应用进展,分析了各种修复方法的优缺点,并列举分析了国内外的修复工程案例。我国是铬盐生产大国,铬化工场地污染尤为严重且复杂。电镀类铬污染场地呈现铬、镍、铜、锌多重金属复合污染特点。制革类铬污染场地具有铬有机物复合污染特征。目前铬污染土壤的修复技术主要是基于六价铬的还原稳定化原理,具体包括化学还原、化学淋洗、电动力学修复以及生物修复技术等。考虑到技术适用性和经济性,目前铬污染土壤修复工程绝大部分采用化学还原的修复技术。开发经济、环境友好型修复材料,探讨其修复机理和长期安全性是未来铬污染场地修复技术的发展方向。     

污染场地原位化学药剂注射修复要点分析

原位修复技术被越来越多的应用于污染场地修复工程的实践,原位化学氧化、原位化学还原、原位生物修复以及原位稳定化等污染场地原位修复技术均需采用原位化学药剂注射这一修复施工工法。对实验室小试、修复设计、现场中试、注射系统构建与运行以及注射后监测等几个原位化学药剂注射修复的重点环节进行了实施要点的分析,以指导相关污染场地原位修复技术的顺利开展。     

土壤重金属污染研究回顾与展望Ⅱ——基于三大学科的研究热点与前沿分析

文章基于三大学科——环境科学、土壤科学、环境工程,采用内容分析法对Web of Science引文数据库和中国知网(CNKI)期刊数据库检索出的土壤重金属污染相关文献进行了研究,从土壤重金属污染来源、危害、治理方法及生物修复技术等方面,重点分析了目前国内外学者在土壤重金属污染治理和修复技术问题的研究前沿和重点:生物修复技术是土壤污染治理的环境友好技术,微生物修复和植物修复技术结合使用,并加以化学与工程、农艺等其他措施来强化能较好地提高重金属污染修复的效率。并从重金属富集植物、组合修复技术及基因工程技术三方面对未来的研究热点进行了展望。     

裂隙介质VOCs赋存迁移特征与场地修复难点

梳理了裂隙介质污染的研究方法,分析裂隙介质中VOCs的赋存迁移特征与修复技术原理,结合我国实际情形分析该类场地修复治理的难点并提出相关建议.裂隙介质场地中,对流弥散、吸附解吸、跨界输移的协同作用影响VOCs的环境行为与归趋.在理论层面,基于分离、化学氧化与生物转化过程的修复原理能够实现裂隙中VOCs的去除,但由于氧化还原产物堵塞、吸附态污染物反向扩散等原因,裂隙介质VOCs污染修复过程可能存在拖尾、修复后可能存在反弹的问题.与孔隙介质场地相比,不确定性是造成裂隙介质场地修复困难的主要原因,主要体现在场地调查阶段样品代表性差、修复治理过程中裂隙对污染物的阻滞作用所致传质受限、污染物易发生跨介质迁移风险等方面.后续研究亟需在充分认识裂隙污染物迁移转化机制的基础上,进一步探索适合我国修复与再利用实际情形的修复和风险管控模式.     

SCR催化剂对汞的催化氧化研究进展

文章综述了目前国内外选择性催化还原(SCR)催化剂催化氧化燃煤烟气中汞的研究现状。介绍了钒基、铜基、铁基、锰基、铈基以及贵金属SCR催化剂对汞的催化氧化性能;分别分析了烟气温度、烟气组分(Cl2、HCl、SO2、NH3等)、空速等因素对各催化剂汞氧化性能的影响;最后运用文献对比方法综合概括了燃煤烟气条件对汞氧化的影响,并结合我国燃煤电厂现状,对SCR催化脱汞技术的发展方向提出建议:利用SCR催化剂实现燃煤烟气中汞的氧化,结合现有污染物控制设备实现汞的脱除,是一种经济、高效的燃煤烟气脱汞技术;当前应深入研究SCR催化剂对汞的催化氧化机理,开发能够实现NOx与汞协同控制的,稳定、高效、普适性强的低温SCR催化剂。     

气态烷烃基质膜生物膜反应器去除地下水中氧化态污染物研究进展

随着社会不断发展，民众对饮用水质量的要求日益提高。地下水作为重要的饮用水来源，正面临严峻的氧化态污染物污染问题。近年来，一种以气态烷烃作为电子供体的膜生物膜反应器(Membrane Biofilm Reactor, MBfR)技术在处理地下水中氧化态污染物方面展现出良好的效果与优势。本文首先阐述了气态烷烃基质MBfR去除氧化态污染物的工作原理及其技术特点。其次，论述了气态烷烃基质MBfR还原硝酸盐、高氯酸盐等不同种类氧化态污染物的可行性与有效性。随后，列举了气态烷烃驱动氧化态污染物还原过程中烷烃氧化菌、污染物还原菌等核心功能菌及相关功能酶，并阐明了其中的微生物作用机制。最后，提出了该技术在应用推广方面所面临的挑战，并阐述了相应的解决思路。本文为地下水中氧化态污染物的绿色、低碳控制提供了新的思路，对天然气利用及地下水修复的新技术研发具有重要的理论指导意义。     

化学预氧化耦合生物降解技术修复多环芳烃污染土壤研究进展

化学预氧化耦合生物降解技术已经逐渐地应用到PAHs污染土壤修复研究过程。经研究证实,化学预氧化耦合生物降解技术能够有效地修复PAHs污染土壤。具体阐述化学预氧化耦合生物降解技术在修复PAHs污染土壤过程中化学预氧化机理、耦合技术研究现状及优缺点,并就进一步提高耦合技术对PAHs污染土壤修复效率的相关研究提出展望。     

试论重金属污染场地土壤修复技术

土壤重金属污染有着隐蔽、长期和不可逆等特点,重金属污染土壤修复技术包含的填埋法、稀释技术、土壤淋洗、植物修复等技术,实践过程中可以选择土壤修复组合技术,如动力修复联合植物修复、氧化还原联合固化稳定化等,确保达到理想的污染土壤修复效果。     

微米炭介导下4-硝基氯苯的还原-氧化耦合修复

针对土壤和地下水中难以去除的污染物4-硝基氯苯(4CNB),本文提出了微米级活性炭(MAC)介导的先还原后氧化的耦合修复工艺.通过序批实验、密度泛函分析、电子顺磁共振分析等手段研究了MAC表面性质、温度对强化硫化物还原4CNB的影响,探究了4CNB还原-氧化反应机理.结果表明在MAC介导下,4CNB可能发生了热力学有利的双电子还原过程,并且MAC对污染物的吸附富集作用减轻硫化物对过硫酸盐氧化过程的影响,高效去除了难以被硫化物还原和过硫酸盐氧化的4CNB.MAC强化下,4CNB还原速率相比单独硫化物作还原剂时提高8～82倍,35℃以上反应4h其降解率超99%.当4CNB还原为4-氯苯胺(CAN)后在炭表面经自由基氧化和过硫酸盐直接氧化去除.本研究提出了一种新的微米炭介导的4CNB还原-氧化耦合修复路线,为利用热处理工艺余热,实现低能耗、低成本修复4CNB污染土壤和地下水提供了新的思路.     

土壤氧化还原电位测定方法的探讨与研究

是选用铂电极直接测定法来测定土壤的氧化还原电位,该方法是采用铂电极作为氧化还原电极,饱和甘汞电极作为参比电极,两者之间存在电位差的原理而测得的。通过大量的试验数据,表明该方法是简便易行的,对于一般的土壤都有实际参考价值。最后,对此过程中遇到的问题进行了深入的探讨和研究,并提出了具体解决方案。     

洞庭湖区浅层地下水氧化还原分带规律

在收集洞庭湖区1258个浅层地下水样检测数据的基础上,利用地统计学克里金方法分析Eh的空间分布规律,并基于氧化还原敏感指标的浓度空间数据对湖区地下水系统开展氧化还原分带规律研究.结果表明,受地质构造、地层岩性特征、沼泽湿地与水稻田等因素的控制,自湖区外围山地和丘陵区至洞庭湖腹地,Eh值呈现逐渐减小的趋势,地下水环境逐渐由外围的氧化环境转为湖区腹地的还原环境;洞庭湖区地下水系统可分为硝酸盐稳定及还原带、锰（Ⅳ）还原带和铁（Ⅲ）还原带等3个氧化还原带.3个分带较好地反映了Eh的空间分布规律,但是在部分区域受含水层介质Mn元素富集的影响,氧化还原分带与Eh的空间分布存在错位现象.     

Anaerobic oxidation of arsenite by bioreduced nontronite

The redox state of arsenic controls its toxicity and mobility in the subsurface environment. Understanding the redox reactions of arsenic is particularly important for addressing its environmental behavior. Clay minerals are commonly found in soils and sediments, which are an important host for arsenic. However, limited information is known about the redox reactions between arsenic and structural Fe in clay minerals. In this study, the redox reactions between As(III)/As(V) and structural Fe in nontronite NAu-2 were investigated in anaerobic batch experiments. No oxidation of As(III) was observed by the native Fe(III)-NAu-2. Interestingly, anaerobic oxidation of As(III) to As(V) occurred after Fe(III)-NAu-2 was bioreduced. Furthermore, anaerobic oxidization of As(III) by bioreduced NAu-2 was significantly promoted by increasing Fe(III)-NAu-2 reduction extent and initial As(III) concentrations. Bioreduction of Fe(III)-NAu-2 generated reactive Fe(III)-O-Fe(II) moieties at clay mineral edge sites. Anaerobic oxidation of As(III) was attributed to the strong oxidation activity of the structural Fe(III) within the Fe(III)-O-Fe(II) moieties. Our results provide a potential explanation for the presence of As(V) in the anaerobic subsurface environment. Our findings also highlight that clay minerals can play an important role in controlling the redox state of arsenic in the natural environment.     

新疆石河子地区地下水硝酸盐含量分布及影响因素分析

为了初步掌握石河子地区平原区地下水硝酸盐污染状况,通过调查取样分析,对研究区地下水硝酸盐含量状况及其影响因素进行了研究。结果表明,石河子地区地下水硝酸盐含量普遍较低,仅有3.03%的取样点超过《生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)》。研究区内地下水硝酸盐氮含量空间分布特征显著,水平分布特征表现为从南到北逐渐降低,垂向分布特征表现为潜水区硝酸盐氮含量高于承压水区。影响地下水硝酸盐氮含量的主要因素包括含水层特性、地下水氧化还原条件、降水量等自然因素以及氮肥施用量、种植制度和农业污染源等人为因素。该研究对石河子地区饮水安全和地下水保护有现实意义。     

环境条件变化对土壤中稀土元素溶解释放的影响

以模拟污染红壤为实验材料,在pH值为3.5、5.5和7.5条件下,通过向土壤悬浊液中通入O2或N2改变氧化还原电位Eh为－100,0和400mV,研究了氧化还原电位和pH值对红壤中稀土元素La和Ce溶解释放的影响．结果表明,随着pH值或Eh的减小,La和Ce释放量逐渐增大,Ce受电位的影响较La更为明显．同时还观察到La和Ce的释放量与Fe、Mn的释放量呈显著正相关,表明La和Ce可能主要吸附在Fe－Mn氧化物表面或滞留在Fe－Mn氧化物中．实验还发现,pH值和氧化还原电位的改变会影响红壤中La和Ce形态的变化,分离后沉淀物中的交换态和Fe－Mn氧化物结合态稀土随pH值或氧化还原电位的减小而减小．多元相关逐步回归分析表明．红壤中La和Ce两种元素的释放主要来自交换态和Pe－Mn氧化物结合态．     

蒽醌染料中间体催化强化偶氮染料生物脱色

考察了醌还原菌群利用6种蒽醌染料中间体对偶氮染料生物脱色的催化强化作用.结果表明,溴氨酸(1-氨基-4-溴蒽醌-2-磺酸, BAA)的催化强化效果最好;游离态菌群以BAA作为氧化还原介体可催化强化多种偶氮染料的生物脱色,其中对酸性大红3R脱色的适宜条件为pH 6～9之间;外加葡萄糖浓度400～600 mg/L;BAA浓度19～34.2 mg/L,染料起始浓度≤900 mg/L.在此条件下,最大脱色率约为95%、达到最大脱色率的时间<7 h.同时发现,投加氧化还原介体BAA浓度为38～57mg/L时,固定化菌群降解酸性大红3R(180 mg/L)的最大脱色率在14 h内达到93%;在不补加BAA的情况下,固定化菌群经7次循环使用后,脱色率仍保持在85%以上.     

电解法降解水中有机污染物的研究进展

电解法降解水中有机污染物的研究已引起广泛的兴趣。在电极催化作用下 ,有机物发生氧化 -还原反应而降解成CO2 和H2 O。介绍了电解法降解有机污染物的研究现状 ,并指出了该领域中应注意的几个问题。     

渗滤液污染羽中氧化还原带的动态发展演化研究

通过砂箱模拟实验研究了垃圾渗滤液污染羽中氧化还原带的动态发展和演化过程.结果表明,随着时间的推移和污染程度的加重,各氧化还原带不断向前推移,产甲烷带/硫酸盐还原带的范围不断扩大,随后出现惰性区.在氧化还原带的整个演化过程中,各带中TOC、硫化物、NH 4 -N、HC03-3、CO2和Fe2 等物质的浓度随时间的推移而升高,随离污染源距离的增加而降低;NO-3和DO等物质的浓度随时间的推移而减小,随离污染源距离的增加而升高;SO2-4的浓度则随时间的推移先减小而后增加,随离污染源距离的增加而降低.而且,随着污染程度的加重,沉积物中Fe3 含量降低, TOC含量升高.在氧还原带、硝酸盐还原带、铁还原带和产甲烷带/硫酸盐还原带沉积物中, Fe3 由占OXC的70.5%分别减小为56.3%、41%、28.3%和15%;TOC由占RDC的98.7%分别升高为102.0%、107.0%、142.9%和162.1%;Fe2 主要以PeS和FeCO3,沉淀形式沉积下来,分别占总Fe2 的80.6%、175.6%、377.7%和555.1%.     

堆肥腐殖酸形成及其电化学活性

为探究堆肥腐殖酸形成过程及腐殖酸的氧化还原性能,以城市生活垃圾不同堆肥阶段提取的腐殖酸样品为研究对象,运用现代色谱学技术、光谱学方法和电化学分析,研究了堆肥过程不同形态氮和碳官能团形成腐殖酸的特征,探究了堆肥腐殖酸的氧化还原性能及影响因素. 结果表明:堆肥腐殖酸中50%~75%的氮为氨基酸态氮,检出的15种氨基酸中酸性氨基酸(Asp和Glu)含量(高于100 mg/g)最高、丝氨酸(Ser)含量(3.78 mg/g)最低. 与堆肥腐殖酸中其他组分和官能团相比,氨基酸易被生物降解和利用,其含量随着发酵的进行呈下降趋势,后期氨基酸态氮占比逐渐降低. 腐殖酸中碳有多种形态,包括苯环、羧基、脂肪族等多种官能团,随着堆肥发酵的进行,木质纤维素降解形成腐殖酸,脂肪族官能团亦被氧化降解;与之相反的是,腐殖酸中羧酸类、醛、酮及苯环等官能团不断增加,导致腐殖酸氧化还原性能增强. 氧化和还原过程中,腐殖酸得失电子均会造成部分官能团结构破坏,大分子腐殖酸被降解和转化为小分子有机物. 研究显示,堆肥腐殖酸活性较高,可利用腐殖酸修复环境过程,但需要适当补充活性腐殖酸,防止腐殖酸因修复氧化还原过程导致降解后只能作为碳源.      

周丛生物存在下不同水层氧化还原带的分布及其与微生物的关联

目前人工水草、弹性填料等多种载体广泛用于地表水体净化,通过载体表面富集的周丛生物去除污染物达到净化效果.尤其在周丛生物存在情况下,不同水层的氧化还原带分布情况与污染物的去除有着直接或间接的关系,因此,研究周丛生物存在下不同水层氧化还原带的分布及其微生物特征具有重要的实际意义.在模拟的水柱装置中,加入玄武湖采集的富营养化水,再悬挂弹性填料富集周丛生物,待周丛生物生长达到稳定期之后,监测不同水层氧化还原因子及其微生物.结果表明,周丛生物作用下,水柱中不同水层自上而下依次出现5条氧化还原带,周丛生物在每个带所利用的最终电子受体分别为O2、NO-3、Fe3+、CO2和SO2-4,依次称为氧还原带、NO-3还原带、铁还原带、产甲烷带和SO2-4还原带;各带的标志性物质DO、NO-2、Fe2+、HCO-3和硫化物的最高值分别为11.290、4.950、38.326、120.000和12.180 mg·L-1.通过Biolog技术监测微生物特征显示:不同水层对应的周丛生物其组成、代谢活性、碳源利用能力存在显著差异,由此造成了不同水层氧化还原带的分布.不同水层氧化还原带分布及其微生物特征的研究,为揭示周丛生物净化不同深度水体水质提供了科学解释,也为发展高效的基于周丛生物净化水质的技术提供了理论依据.