生物表面活性剂清洗土壤有机污染物的研究与展望

重点阐述了生物表面活性剂清洗土壤有机污染物的机理及影响因素.根据国内外最新文献,对使用生物表面活性剂溶液修复有机物污染土壤的研究进展进行了综述.并展望了生物表面活性剂在清洗土壤有机污染物中的研究前景.     

铬-菲复合污染土壤的电动修复效果

为了解决常规电动修复方法对土壤重金属-有机物复合污染去除效率低的问题,采用向电解液中添加表面活性剂以及控制阴极电解液为酸性的电动强化修复技术,以Cr和菲为代表性污染物,研究电压和表面活性剂〔TritonX-100(曲拉通100)、SDBS(十二烷基苯磺酸钠)〕以及阴极电解液pH对修复效果的影响. 结果表明:Cr(Ⅵ)以阴离子团形式呈现向阳极迁移的趋势,菲呈现向阴极迁移的趋势;随着施加电压的升高,污染物去除率也会相应提高,当电压梯度升至1.0 V/cm时,Cr(T)、Cr(Ⅵ)、菲的去除率分别达到34.3%、76.9%、12.7%. 在电压梯度为1 V/cm的条件下,控制阴极电解液pH为4.00时,Cr(T)、Cr(Ⅵ)、菲的去除率分别升至45.1%、84.8%、23.1%;向电解液中添加表面活性剂后能提高污染物的去除率,其中,添加SDBS能够将Cr-菲复合污染土壤中Cr(T)、Cr(Ⅵ)的去除率由34.3%、76.9%升至39.9%、82.0%,添加TritonX-100能够将有机物菲的去除率由12.7%升至27.0%. 研究显示,修复处理后污染物浓度均有不同程度的降低,充分表明电动处理时提高修复电压、添加表面活性剂以及控制阴极电解液的酸碱性可以明显促进污染物在土壤中的迁移.      

化学氧化耦合电动力技术修复有机污染土壤

有机污染物严重危害着我国土壤环境。探讨了电动力技术修复有机污染土壤的可行性及相关参数的变化特性,并探究了电动力修复耦合化学氧化工艺及表面活性剂辅助等多种措施对修复效果的影响。结果表明:表面活性剂辅助反应可帮助提高有机污染物溶解性与迁移性能,从而提高修复效果;采用KMn O4氧化耦合电动力工艺修复受污染高岭土时有着最佳的修复效率,污染物平均去除率可达70%。     

表面活性剂增强修复地下水中PCE的砂箱实验及模拟

在石英砂充填的二维砂箱中开展表面活性剂（Tween 80）冲洗四氯乙烯（PCE）的修复实验,基于图像分析技术监测不同污染源区结构条件下NAPL相的去除过程.由于实验条件限制,实验中缺乏溶解相浓度数据.为此进一步基于UTCHEM数值模拟方法来理解NAPL相和溶解态之间的质量传输过程,并探讨表面活性剂浓度、注入速率等因素对修复效率的影响.综合砂箱实验和数值模拟结果表明：介质均质和非均质条件下会形成不同类型DNAPL污染源区结构,表现为离散状PCE与池状PCE体积比（GTP）差异.由于离散状污染物与表面活性剂的接触面积更大,更易被优先去除;初始GTP值越高,污染物的修复速率和修复效率也越高.增大表面活性剂浓度或提高表面活性剂的注入速率,虽然能提高DNAPL的修复速率,但会明显降低表面活性剂的修复效率,实验过程中修复效率降幅可达93%.线性驱动溶解模型可以有效地模拟表面活性剂修复DNAPLs过程,基于数值模拟方法选择合适的表面活性剂配比可有效的节省实际污染场址修复经费和时间成本.     

阴-阳离子有机膨润土吸附水中苯胺、苯酚的性能

首次用阴、阳离子表面活性剂改性膨润土 ,制得一系列阴 -阳离子有机膨润土 ,表征了有机膨润土的结构特征 ;研究了阴 -阳离子有机膨润土吸附水中苯酚、苯胺等有机物的性能及影响因素 ,并初步探讨了其吸附机理 .结果表明 ,阴 -阳离子有机膨润土的层间距和有机碳含量与改性时阴、阳离子表面活性剂的组成和配比有关 ;阴 -阳离子表面活性剂在有机膨润土中形成了增溶 (分配 )作用较强的有机相 ,从而对水中的有机污染物产生协同去除效应 .     

有机物料及表面活性剂对植物修复菲污染土壤的影响

采用盆栽试验方法,研究了外源有机物料及表面活性剂加入菲污染土壤后黑麦草对土壤中菲的修复作用.结果表明,有机物料(绿肥和猪粪堆肥)施入土壤后,黑麦草地上部和地下部的生物量比对照增加了13.54～24.18%,而表面活性剂(T80、SDS、CTAB)的加入却降低了黑麦草的生物量;结果还显示,有机物料和表面活性剂加入都可以提高植株体内菲的含量,但植株吸收积累菲的量占土壤菲总损失量的比例不足0.1%.本研究表明,植物从土壤中吸收菲不是植物修复菲污染土壤的主要机制.     

表面活性剂修复石油类污染土壤研究进展

对不同类型表面活性剂修复石油类污染土壤的研究进行了介绍,综述了该技术的相关研究成果。讨论了表面活性剂修复石油类污染土壤的强化技术,并对表面活性剂修复石油类污染土壤的研究和应用前景进行了展望。     

微乳液和混合表面活性剂对甲苯的增溶作用

以Tween系列非离子型表面活性剂及助表面活性剂组成的混合表面活性剂溶液作为增溶试剂,增溶吸收难溶有机物甲苯。结果表明,当表面活性剂浓度大于临界胶束浓度(CMC)时增溶效果显著,甲苯的表观溶解度与表面活性剂浓度呈线性关系,且随着表面活性剂浓度的增加而增大,增溶曲线在CMC处出现折点;微乳液较单一表面活性剂溶液对挥发性有机物甲苯的增溶能力更强,增溶比更大;添加助表面活性剂可以不同程度的提高表面活性剂溶液的增溶能力,其规律为:正丁胺正丁醇正丁酸;温度对微乳液及混合表面活性剂溶液的增溶作用有很大的影响,且低温条件更有利于增溶吸收挥发性有机物甲苯。非离子型微乳液是一种良好的增效试剂,在挥发性有机废气污染治理中具有较好的应用前景。     

生物表面活性剂在土壤修复及堆肥中应用现状展望

对国内外关于生物表面活性剂在土壤中有机污染物和重金属污染物去除方面的应用现状进行了较全面的综述,分析了生物表面活性剂提高污染物去除效率的作用机理,并且对其在堆肥中的应用前景进行了展望。     

开关表面活性剂对土壤及地下水中多环芳烃污染的增效修复研究进展

开关表面活性剂在环境中主要应用于处理土壤及地下水系统中疏水性有机污染物,污染物多环芳烃(PAHs)是目前其应用研究的热点. 本文详细阐述了开关表面活性剂对土壤及地下水中PAHs污染的可逆增效机理,增效机理基于开关表面活性剂胶束形态的改变;汇总了常用于土壤及地下水PAHs污染修复的三类开关型表面活性剂,通过比较光开关型、CO₂/N₂开关型和氧化还原开关型在开关前后的表面活性理化指标来解释其微观调控特征,认为微观调控基于其响应基团发生化学反应;重点总结了这三类开关表面活性剂在改变表面张力的可逆性与对PAHs增溶的可逆性上具备的优缺点;阐述了开关表面活性剂在实际应用中可能受很多外界因素的影响,并重点关注温度、pH、无机离子和土壤矿物对其的影响. 今后需通过一定规模的野外场地试验,探究多种环境因素动态耦合对开关表面活性剂增溶PAHs的影响机制,厘清在环境因素动态耦合下不同调控方式与分离效率之间的关系,为筛选适合不同环境的开关表面活性剂提供理论数据支撑.      

表面活性剂强化含水层修复模拟的尺度提升研究

为了寻找到能够在保证模拟精度的前提下,大大提高表面活性剂强化含水层修复（Surfactant-enhanced aquifer remediation,SEAR）模型计算效率的合适的渗透系数尺度提升方法,在概略介绍拉普拉斯-外壳法的基础上,利用算术平均尺度提升法与拉普拉斯-外壳法建立大尺度模型,与小尺度模型进行对比.结果表明,拉普拉斯-外壳法所建模型对含水层污染物残余质量的最大计算误差在所有情况下均优于算术平均尺度提升法,含水层非均质性越强,拉普拉斯-外壳法优越性越明显;并且拉普拉斯-外壳法对于污染羽质心位置与形状的刻画效果也更好.大尺度模型能大幅度减小SEAR的计算成本,应用算术平均尺度提升法可减少至原计算时间的6.5%左右,应用拉普拉斯-外壳法可减少至4.5%左右.     

Water solubility enhancements of PAHs by sodium castor oil sulfonate microemulsions

Water solubility enhancements of naphthalene( Naph), phenantherene(Phen) and pyrene(Py) in sodium castor oil sulfonate(SCOS) microemulsions were evaluated. The apparent solubilities of PAHs are linearly propertional to the concentrations of SCOS microemulsion, and the enhancement extent by SCOS solutions is greater than that by ordinary surfactants on the basis of weight solubilization ratio(WSR). ThelogKcm values of Naph, Phen, and Py are 3.13, 4.44 and 5.01 respectively, which are about the same as the logKow values. At 5000 mg/L of SCOS conccentration, the apparent solubilities are 8.80, 121, and 674 times as the intrinsic solubilities for Naph, Phen, and Py. The effects of inorganic ions and temperature on the solubilization of solutes are also investigated. The solubilization is improved with a moderate addition of Ca^2 , Na^ , NH4^ and the mixture of Na^ , K^ , Ca^2 , Mg^2 and NH4^ . WSR values are enhanced by 22.0% for Naph,23.4% for Phen, and 24.6% for Py with temperature increasing by 5~C. The results indicated that SCOS microemulsions improve the performance of the surfactant-enhanced remediation(SER) of soil, by increasing solubilities of organic pollutants and reducing the level of surfactant pollution and remediation expenses.     

受氯代烃类污染的地下水环境修复研究进展

越来越多的地下水源正遭受氯代烃类有机物的污染,氯代烃类的地下环境行为及其污染环境的修复技术是当前环境学界的一个热点。目前修复这类污染环境的技术主要有抽出处理、渗透性反应墙和生物修复等。其中研究最多、应用最广的是利用表面活性剂强化抽出处理技术、零价铁降解氯代烃类的渗透性反应墙技术以及原位强化生物修复技术。零价铁反应墙如何长期稳定运行是目前的研究难题,也是该技术的发展目标。强化生物修复是具有巨大发展潜力的一项新兴技术,构建一个能同时降解多组分污染物的微生物生态群落并成功引入污染场地发挥最大功效,是地下水环境生物修复技术研究中的难点,也将是热点。     

Effect of surfactant on phenanthrene metabolic kinetics by Citrobacter sp. SA01

To attain a better understanding of the effects of surfactants on the metabolic kinetics of hydrophobic organic compounds, the biodegradation of phenanthrene by Citrobacter sp. SA01 was investigated in a batch experiment containing Tween 80, sodium dodecyl benzene sulfonate and liquid mineral salt medium. The Monod model was modified to effectively describe the partition, phenanthrene biodegradation and biopolymer production. The results showed that Tween 80 and sodium dodecyl benzene sulfonate （each at 50 rag/L） enhanced phenanthrene metabolism and poly-β-hydroxybutyrate production as indicated by the increasing amounts of intermediates Coy 17.2% to 47.9%）, and percentages of poly-β- hydroxybutyrate （by 107.3% and 33.1%） within the cell dry weight when compared to their absence. The modified Monod model was capable of predicting microbial growth, phenanthrene depletion and biopolymer production. Furthermore, the Monod kinetic coefficients were largely determined by the surfactant-enhanced partition, suggesting that partitioning is a critical process in surfactant-enhanced bioremediation of hydro- phobic organic compounds.     

Influence of nonionic surfactant on the solubilization and biodegradation of phenanthrene

Phenanthrene was solubilized in two different nonionic surfactants, Tween80 and Triton X-100. The bioavailability of phenanthrane to the bacteria isolated from the petroleum contaminated soils was studied based on the rotary flasks experiments. The results showed that the concentration of nonionic surfactants above the critical micelle concentration (CMC) can increase the solubility of phenanthrene in water andwere innoxious to the phenanthrene-degrading bacteria; phenanthrene solubilized in the micelles of Tween80 was bioavailable and biodegradable. The research demonstrated the potential of surfactant-enhanced bioremediation of soils contaminated by hydrophobic organic comoounds( HOCs).     

表面活性剂在土壤颗粒物上的吸附行为

对两种阴离子表面活性剂和两种非高子表面活性剂在土壤中的吸附行为进行了初步研究．结果表明．表面活性剂在土壤/水体系中的吸附过程很快．表面活性剂浓度接近或大于临界胶团浓度后,吸附等温线为线性．温度升高会降低阴离子表面活性剂的吸附而增加非离子表面活性剂的吸附．盐度对非离子表面活性剂吸附的影响不显著,但可略微增加阴离子表面活性剂的吸附量．实验结果对表面活性剂增效修复技术的应用有一定参考价值．     

受污染土壤的微生物修复

污染土壤的微生物修复技术是一项非常有应用前景的环保新技术,它既经济又无二次污染,具有其它修复技术难以比拟的优势。本文介绍了中国土壤中重金属、农药、烃类污染的现状与危害,总结了土壤污染的微生物修复技术的研究现状,重点介绍了能够降解污染物的微生物,并从土壤微生物与污染物质的相互作用入手,较为系统地综合评述了国内外污染土壤的微生物修复原理与技术。同时,结合当前土壤污染的新特点对微生物修复技术进行预测和展望．指出了需要进一步研究的领域。     

氯代烃污染场地原位热脱附降温阶段土壤气相污染富集与分布特征

原位热脱附是近年来我国兴起和大规模应用的修复技术,为明确修复中不同介质污染物浓度水平,解决原位热脱附修复后全面效果评估问题,以某氯代烃污染场地原位热脱附修复工程为案例,采集修复加热周期结束进入降温阶段时土壤和土壤气体剖面样品进行检测分析,识别修复后期土壤和土壤气中目标污染物的浓度水平、空间分布特征以及影响因素,并提出对于原位热解吸修复后土壤修复效果评估和二次污染防控建议. 结果表明:①案例场地土壤中氯代挥发性有机污染物仅1%痕量检出,所有样品均达到修复目标值. ②土壤气中污染物有不同浓度检出,其中三氯乙烯最大浓度为2 310 μg/m3,有潜在健康风险. ③低渗透层对气相污染物迁移具有阻滞作用,地表的水泥层下积聚了不同浓度的污染物. ④三氯乙烯、四氯乙烯和顺式-1,2-二氯乙烯的沸点低,土壤有机碳分配系数(K_OC)低,垂向迁移效率高,它们在土壤气中的浓度最大值均出现在顶层;六氯丁二烯相对沸点高,K_OC高,其浓度最大值出现在深层粉质黏土低渗透地层处. 研究显示,原位热脱附技术对于土壤中高浓度氯代烃污染具有较好的去除效果,但是研究时段内土壤达到修复标准后土壤气中污染物仍有不同程度检出. 因此,建议原位热脱附修复后,应同时对土壤和土壤气两种介质进行采样评估,同时加强原位热脱附区域低渗透层识别,优化气相抽提方案.      

生物炭固定化菌复合材料在环境修复中的应用研究进展

随着工业和农业的快速发展,环境污染日益严重,对生态安全和人体健康形成严重威胁.微生物修复是一种低价、绿色和易操作的技术,但微生物对高浓度污染物耐性低,造成修复效果差和周期长.由于生物炭的孔隙率高、官能团丰富和比表面积大,被认为是一种良好的吸附剂和固定化载体.通过微生物固定化技术将菌群定殖于生物炭上而制备生物炭固定化菌复合材料,结合了二者优势又克服菌群的缺点,展现了巨大的应用前景.通过系统论述生物炭固定化菌复合材料的制备方法和特征,评价生物炭固定化菌复合材料在环境修复中的效能,讨论环境因素对生物炭固定化菌复合材料去除水中污染物和修复污染土壤的效果影响,阐明生物炭固定化菌复合材料对废水处理与土壤修复的作用机制.