预加入柠檬酸螯合亚铁对过硫酸盐降解土壤中农药的影响

螯合亚铁活化过硫酸盐可高效氧化降解土壤中有机污染物,但由于土壤组分的竞争效应,通常情况下修复药剂的利用效率较低. 本研究选取柠檬酸螯合亚铁(Fe2+-CA)为模型活化剂,考察了活化剂预加入对其活化过硫酸盐(PS)氧化降解不同土壤中农药、多环芳烃的影响. 结果表明:Fe2+-CA的预加入影响了柠檬酸螯合亚铁活化过硫酸盐体系(简称“Fe2+-CA/PS体系”)对土壤中莠去津的降解效果,土壤中莠去津的降解率与活化剂预加入时间的关系呈倒U型趋势线,其中在活化剂预加入约5 min时,莠去津的去除率(73.6%)达最大值,相比修复药剂直接加入体系的效果增加了17%. 相关测试表征显示,在活化剂预加入5 min的情况下硫酸根自由基的贡献增大,降低了土壤有机质对氧化剂的消耗,提高了过硫酸钠的有效利用率,促进了土壤中污染物的降解. 柠檬酸螯合亚铁预加入约5 min时促进Fe2+-CA/PS体系降解土壤中污染物的效应适用于不同过硫酸钠常用浓度、不同类型土壤和不同有机污染物(包括农药和多环芳烃),但促进效果通常与过硫酸盐用量、土壤类型、污染物种类有关. 莠去津污染土壤修复扩大规模试验证实,活化剂预加入5 min使Fe2+-CA/PS体系对含水率为饱和持水量80%的土壤中莠去津的降解效果提高了47%. 研究显示,Fe2+-CA预加入约5 min时对Fe2+-CA/PS体系降解土壤中有机污染物的促进效果最好.      

活化过硫酸盐氧化地下水中苯酚的动力学研究

以柠檬酸(CA)络合亚铁离子CA-Fe(II)为活化剂,活化过硫酸盐(S2O82-,PS)产生强氧化剂硫酸根自由基(SO4·-),进而催化氧化苯酚.从CA/Fe(II)物质的量比、Fe(II)浓度、过硫酸盐(PS)投加量和苯酚初始浓度4个因素来考察络合亚铁离子活化过硫酸盐氧化去除苯酚的动力学.结果表明,随着PS投加量的增加,苯酚的去除率随之提高;但随着苯酚初始浓度的增加,去除率逐渐降低;CA/Fe(II)物质的量比为1/5时,能够保持水溶液中足量的亚铁离子,有利于苯酚的氧化去除;当PS/CA/Fe(II)/苯酚物质的量比为100/10/50/1时,苯酚的去除率最高,反应15min后去除率达到98%,此时,苯酚的氧化反应速率k也达到最高值0.430min-1.活化过硫酸盐氧化去除苯酚的过程基本符合准一级动力学,在CA/Fe(II)/苯酚物质的量比为10/50/1条件下,苯酚氧化反应速率与过硫酸盐投加量呈线性正相关(R2 = 0.953).     

加热和亚铁离子活化过硫酸钠氧化降解4-CP的研究

通过加热和亚铁离子2种方法活化过硫酸钠产生强氧化性的硫酸根自由基,利用硫酸根自由基氧化难降解有机污染物.以对氯苯酚(4-CP)为目标污染物,研究了温度、pH值、亚铁离子浓度、过硫酸钠浓度、柠檬酸浓度对4-CP降解率的影响.结果表明,升高温度可以显著地提高4-CP降解率.反应4h后,在30℃,4-CP降解率只有2.5%;在50℃,4-CP降解率能够达到43.5%;而在60℃,4-CP降解率为100%.pH值对4-CP降解率的影响较大,依次为pH4.0pH7.0pH10.0.在室温下,亚铁离子是促使4-CP降解的必要条件,并且对反应条件进行了优化,分子探针实验证实了硫酸根自由基的存在.在过硫酸钠/亚铁离子体系加入适量的柠檬酸能够有效利用溶液中的亚铁离子,在等量的过硫酸钠存在条件下,常温下过硫酸钠/亚铁离子/柠檬酸体系对4-CP降解率为50.9%,优于50℃下过硫酸钠体系对4-CP降解率43.5%.     

生物修复石油污染盐碱土壤小试模拟系统中土壤性质与微生物特性变化

利用生物刺激(BS)、生物刺激+生物强化(BS+BA)2种方案修复石油污染盐碱土壤,考察了不同处理小试模拟系统中石油烃及16种多环芳烃(PAHs)的降解率、土壤pH值、表面张力、脱氢酶活性和微生物群落结构的变化.结果表明:腐殖酸、诺沃肥和生物有机钙等土壤改良剂及营养盐的加入使土壤盐碱环境得到明显改善,pH值由8.1~8.2降低至7.6~7.8,并随着酸性代谢产物的累积降低至6.6~7.0.随着微生物活动BS+BA与BS处理土壤溶液表面张力分别由72.2,71.8mN/m降低到64.9,67.2mN/m,提高了石油烃的生物可利用性.对比2组小试系统,BS+BA处理修复效果更加显著,对石油烃、总PAHs的降解率可达到50.8%,69.2%,而BS处理为40.5%和61.2%.其中添加菌剂对5~6环PAHs的去除效果明显.不同修复策略对土壤微生物有显著影响,表现为土壤脱氢酶活性及微生物群落结构的动态变化.     

多环芳烃污染场地高级氧化修复技术试验研究

以重庆市某多环芳烃污染场地为研究对象,选用多种强氧化性自由基对土壤开展化学氧化修复技术研究,探讨了无机与有机复配药剂对土壤中多环芳烃去除率的影响。结果表明:在芬顿试剂、过氧化钙、高锰酸钾、活化过硫酸钠4种氧化体系中,活化过硫酸钠的氧化效果最佳,过硫酸钠的最佳投加量为15倍SOD;与单独投加活化过硫酸钠相比,活化过硫酸钠复配少量柠檬酸的氧化修复效果更好;在硫酸亚铁、过硫酸钠、柠檬酸的摩尔比为4∶1∶1、过硫酸钠投加量为15倍SOD、养护时间为6 d的最优条件下,土壤中多环芳烃的去除率均超过92%,多环芳烃的含量均低于《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》(试行)(GB 36600—2018)中的第一类用地筛选值。     

基于过硫酸盐的高级氧化工艺修复有机污染土壤的研究进展

基于硫酸根自由基的高级氧化工艺(sulfate radicals based-advanced oxidation processes, SR-AOPs)因其高效、经济且环境友好等特点,在有机污染土壤的修复领域受到越来越多的关注. SR-AOPs的原理是通过活化过硫酸盐(S₂O₈^2-,PS)产生以硫酸根自由基(SO₄·^-)为主的活性氧自由基将有机污染物氧化成CO₂、H₂O和无害或危害较小的化学物质.本文概述了影响SR-AOPs修复污染土壤的因素,重点总结了SR-AOPs在总石油烃(TPHs)、多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)、农药等污染土壤修复中的应用,分析了污染物特征、过硫酸盐和活化剂用量、土壤与溶液比等对污染物去除效率的影响,并讨论了SR-AOPs处理对土壤生态的影响.结果表明：活化方式、pH、土壤含水量、土壤有机质等因素会影响SR-AOPs对污染土壤的修复效果.热活化、微波活化、超声波活化、碱活化、基于铁基催化剂活化等...     

石油污染土壤的生物修复技术及微生物生态效应

利用投菌法和生物刺激法对陕北子长石油污染土壤进行微生物修复研究.通过利用红外分光光度法测定不同处理方法对石油烃的去除效果确定了修复陕北石油污染土壤的最佳方案.修复过程中利用最大可能计数法(MPN)、PCR-琼脂糖电泳法、PCR-DGGE法分别测定了石油烃降解菌数目、催化基因、土壤微生物多样性对土壤微生物生态效应进行研究.结果发现石油污染土壤不同生物处理修复效果为:生物刺激(加入N、P营养物质)生物强化(投加降解菌)其他.土壤中石油烃降解率与可降解石油烃的催化基因含量之间存在正相关关系,修复过程中土壤中的石油烃和烷烃降解菌数量显著多于多环芳烃降解菌数量,投加外源降解菌SZ-1可以显著提高土壤细菌群落的多样性.研究结果有助于深入理解生物修复石油土壤过程中的微生物生态效应变化.     

化学氧化法修复TPH污染土壤的效果比较及工艺研究

以TPH污染土壤为研究对象,研究了不同化学氧化体系对TPH污染土壤的修复效果及影响因素。研究表明:Fenton、类Fenton及碱活化过硫酸盐3个体系都对TPH污染土壤有较好的修复效果。柠檬酸的加入改善了Fenton体系的催化作用,类Fenton体系降解效果最佳。TPH在类Fenton及碱活化过硫酸盐体系中的降解符合准一级反应动力学,提高H₂O₂、柠檬酸和过硫酸盐的浓度均有利于TPH的降解。强化混合、分次投加氧化剂及减小土壤粒径均可以提高TPH的降解效率,节约氧化剂用量。类Fenton体系中有效成分主要为·OH,碱活化过硫酸盐体系中除了·OH外,还存在SO₄-·或O₂-·等的作用,因此氧化剂利用率较高。     

蚯蚓对植物修复石油烃污染土壤的影响

石油使用量的增大导致石油污染量的增加.为经济有效地修复低污染浓度的石油烃污染土壤,了解蚯蚓对植物去除土壤石油烃的影响,探讨蚯蚓对土壤石油烃污染的修复效应,通过人工制备石油烃污染土壤,采用植物[紫茉莉（Mirabilis jalapa L.）、凤仙花（Impatiens balsamina L.）、西伯利亚鸢尾（Iris sibirica L.）]以及植物-蚯蚓[赤子爱胜蚓（Eisenia foetda）]两种处理模式进行60 d的盆栽试验,通过测定土壤中w（石油烃）、过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性变化来解析蚯蚓对植物修复土壤石油烃效率的影响.结果表明:相同处理条件下,凤仙花、紫茉莉与西伯利亚鸢尾土壤中石油烃去除率分别为36.32%、32.70%、29.82%,凤仙花的土壤修复效果最佳.添加蚯蚓后,对应凤仙花、紫茉莉与西伯利亚鸢尾土壤中石油烃的去除率分别为40.73%、36.10%、32.80%,显著高于未添加蚯蚓土壤,表明添加蚯蚓能够促进植物对土壤中石油烃的修复效果.土壤修复过程中过氧化氢酶与多酚氧化酶活性总体呈上升趋势,添加蚯蚓对土壤酶活性具有刺激作用.土壤中过氧化氢酶、多酚氧化酶活性均与w（石油烃）呈显著负相关（相关系数分别为-0.79和-0.90,P均小于0.05）,说明土壤中过氧化氢酶与多酚氧化酶可能参与了土壤中石油烃的降解过程.研究显示,蚯蚓能够强化植物对石油污染土壤的修复效果,为植物/蚯蚓联合修复石油污染土壤提供了技术依据.      

不同化学氧化剂对焦化污染场地多环芳烃的修复效果

采用模拟装置研究了不同化学氧化制剂对于焦化工业污染场地中多环芳烃(PAHs)的去除效果以及处理过程中污染物的去向.应用高锰酸钾处理土壤,总PAHs的去除效率最高,达96%,且大部分PAHs都被氧化,以气体形式挥发或转移到溶液中的比例很小,低于总PAHs的1%;其次是活化过硫酸钠,对总PAHs的去除率可达92%,类Fen...     

Removal of polycyclic aromatic hydrocarbons from different soil fractions by persulfate oxidation

Removal of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) from different soil fractions of contaminated soil was investigated by using activated persulfate oxidation remediation in our research. The results showed that the light fraction, which accounted for only 10% of the soil, contained 30% of the PAHs at a concentration of 4352?mg/kg. The heavy fraction contained more high-molecular-weight PAHs, and the total PAH concentration was 625?mg/kg. After being oxidized, the removal rate of PAHs was 39% in the light fraction and nearly 90% in the heavy fraction. Among the different fractions of the heavy fraction, humic acid contained the highest concentration of PAHs, and consequently, the highest removal efficiency of PAHs was also in humic acid. Compared with the light fraction, the heavy fraction has more aromatic compounds and those compounds were broken down during the oxidation process, which may be the removal mechanism involved in the oxidation of high-ring PAHs. Similarly, the enhancement of C = C bonds after oxidation can also explain the poor removal of high-ring PAHs in the light fraction. These results imply that different fractions of soil vary in composition and structure, leading to differences in the distribution and oxidation efficiencies of PAHs.     

优化SO4-·高级氧化技术修复PAHs复合污染土壤

采用硫酸根自由基高级氧化技术（SR-AOPs）修复南京某炼钢厂附近PAHs复合土壤,通过调整过硫酸钠（Na2S2O8）和亚铁离子（Fe²⁺）比例,结合添加不同种类和浓度的螯合剂和表面活性剂,获得修复的最佳条件,并比较分析不同类型PAHs的降解特征.结果表明：Na₂S₂O₈和Fe²⁺的配比显著影响土壤PAHs的降解效果,当Na₂S₂O₈用量为5mmol/g,Fe²⁺用量为0.5mmol/g,二者比例为10：1时,培养24h,PAHs总去除率最高,为29.32%;在此基础上添加螯合剂柠檬酸0.5mmol/g时,PAHs总去除率可提高至49.9%;继续添加0.27mg/g表面活性剂IGEPAL CA-720,PAHs总去除率最大,为80.8%.分析不同条件下SR-AOPs对PAHs的降解效果,得到总体上SR-AOPs对四环PAHs去除效果最好.添加柠檬酸和IGEPAL CA-720可以进一步强化对土壤中3环、6环PAHs的去除.柠檬酸和IGEPAL CA-720的添加可以更有效去除污染土壤中PAHs,尤其是针对高环PAHs.     

应用过硫酸盐氧化法预测焦化厂土壤中PAHs的生物有效性

采用过硫酸盐氧化法测定了北京市某焦化厂表层土壤中16种PAHs的生物有效性,并分析了过硫酸盐氧化前、后SOM(土壤有机质)的质量分数及其结构组成,以研究过硫酸盐氧化法预测焦化厂土壤中PAHs生物有效性方面的可行性. 结果表明:①7个供试土壤样品中w(∑PAHs)(16种PAHs质量分数之和)为10.80~249.00 mg/kg,并以HPAHs(高分子量PAHs)为主,不同环数PAHs的质量分数与w(SOM)均呈正相关,二者关系符合对数方程(R2为0.653~0.798). ②依据过硫酸盐氧化前、后土壤中w(PAHs)的变化得到PAHs的生物有效性,其中,2~3环PAHs的生物有效性平均值为0.46,略高于4环PAHs(0.22)和5~6环PAHs(0.28),较高w(SOM)及HPAHs均易引起焦化厂土壤中PAHs生物有效性的下降. ③过硫酸盐氧化前不同环数PAHs的质量分数与氧化后PAHs的残留量呈显著正相关(R2为0.991~0.994),故可利用过硫酸盐氧化前的w(PAHs)预测土壤中PAHs的生物有效性. ④与过硫酸盐氧化前相比,氧化后土壤中w(SOM)平均下降23.0%,FTIR(傅里叶变换红外光谱)分析结果显示,1 448 cm-1处吸收峰表征的脂肪碳可能是被氧化去除的软质碳的主要组分,氧化后SOM中的芳香碳相对吸光度增幅为0.88%~11.62%,可引起SOM的缩合程度加剧、憎水性增强. 因此,过硫酸盐氧化法能够作为测定焦化厂土壤中PAHs生物有效性的快速方法,可利用过硫酸盐氧化前的w(PAHs)预测土壤中PAHs的生物有效性.      

多环芳烃（PAHs）在不同腐殖酸组分中的赋存特征和氧化降解效果研究

选取腐殖酸重要组分胡敏酸、富里酸、胡敏素为研究对象,研究了不同老化时间下多环芳烃(PAHs)在腐殖酸各组分中的赋存特征.同时,探究了过硫酸钠、高锰酸钾、芬顿试剂、过氧化氢4种氧化剂氧化PAHs过程中污染物在腐殖酸和上清液中的分布情况,确定胡敏酸、富里酸、胡敏素中PAHs的降解效率.实验结果表明,PAHs在胡敏素中存在吸附滞后现象,老化前期胡敏素对PAHs的吸附速率慢、吸附量少,但老化后期出现吸附量的反超,因此,胡敏素、胡敏酸和富里酸中PAHs的最终吸附量并没有明显差异.高环PAHs在3种腐殖酸组分中的吸附速率和最终吸附量远小于低、中环PAHs.过硫酸钠和高锰酸钾能够较好地去除胡敏酸、富里酸、胡敏素中的大部分PAHs,去除率均在95%左右,芬顿试剂对胡敏酸、富里酸和胡敏素中总PAHs的去除效果差别不大,去除率均在79.36%~88.05%之间;过氧化氢对胡敏酸和胡敏素中PAHs的去除率分别为82.82%和61.77%,而对富里酸中PAHs的去除效果最差,去除率仅为43.96%.过硫酸钠和高锰酸钾是氧化PAHs类有机污染土壤的最佳氧化剂,能够有效提高不同组分腐殖酸中PAHs的去除率.     

不同碳源刺激对老化污染土壤中PAHs降解研究

采用室内模拟试验,研究追加葡萄糖、DL-苹果酸、柠檬酸三钠、脲和乙酸铵碳源刺激下对老化污染土壤中PAHs的降解规律.结果表明,培养第1周内,添加碳源处理土壤CO2的释放量显著大于对照,其中外加DL-苹果酸处理土壤所释放的CO2量最大.各处理CO2的平均释放量顺序为脲>葡萄糖≈柠檬酸三钠≈DL-苹果酸≈乙酸铵>对照.添加碳源处理土壤所挥发的PAHs要显著小于对照,且3种PAHs的挥发量大小顺序为菲>荧蒽>苯并(b)荧蒽.添加碳源处理土壤中菲、荧蒽及苯并(b)荧蒽的平均降解速度均大于对照,其中添加DL-苹果酸和脲处理土壤中菲、荧蒽及苯并(b)荧蒽的降解较快.3种PAHs化合物之间相比较,苯并(b)荧蒽的残留比例最大,在72%～81%之间;其次为荧蒽,在53%～70%之间;菲最少,在27%～44%之间.     

Biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) by fungal enzymes: A review

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are a large group of chemicals. They represent an important concern due to their widespread distribution in the environment, their resistance to biodegradation, their potential to bioaccumulate and their harmful effects. Several pilot treatments have been implemented to prevent economic consequences and deterioration of soil and water quality. As a promising option, fungal enzymes are regarded as a powerful choice for degradation of PAHs. Phanerochaete chrysosporium, Pleurotus ostreatus and Bjerkandera adusta are most commonly used for the degradation of such compounds due to their production of ligninolytic enzymes such as lignin peroxidase, manganese peroxidase and laccase. The rate of biodegradation depends on many culture conditions, such as temperature, oxygen, accessibility of nutrients and agitated or shallow culture. Moreover, the addition of biosurfactants can strongly modify the enzyme activity. The removal of PAHs is dependent on the ionization potential. The study of the kinetics is not completely comprehended, and it becomes morem hallenging when fungi are applied for bioremediation. Degradation studies in soil are much more complicated than liquid cultures because of the heterogeneity of soil, thus, many factors should be considered when studying soil bioremediation, such as desorption and bioavailability of PAHs. Different degradation pathways can be suggested. The peroxidases are heme-containing enzymes having common catalytic cycles. One molecule of hydrogen peroxide oxidizes the resting enzyme withdrawing two electrons. Subsequently, the peroxidase is reduced back in two steps of one electron oxidation. Laccases are copper-containing oxidases. They reduce molecular oxygen to water and oxidize phenolic compounds.     

过硫酸钠对我国典型土壤中多环芳烃氧化降解效果的影响

过硫酸钠是污染土壤化学氧化修复技术中应用较为广泛的氧化剂.为研究过硫酸钠对不同土壤中PAHs（polycyclic aromatic hydrocarbons,多环芳烃）的修复效果,以我国多种典型土壤（黑土、潮土、黄土、紫色土、褐土、砖红壤）为试验样本,以萘、菲、蒽、芘、苯并[a]芘5种PAHs为目标污染物,分析活化过硫酸钠对人为老化的降解率;此外,通过对氧化前后土壤pH、w（有机碳）等土壤性质变化的比较和分析,探讨氧化修复过程对土壤性质的影响.结果表明:当活化过硫酸钠用量为0.8 mmol/g、温度为25℃时,PAHs污染土壤中萘、菲、蒽、芘、苯并[a]芘的降解率最高,分别为87.82%、79.68%、87.93%、83.40%、94.31%.随着温度的升高,PAHs降解率逐渐升高,当温度达到25℃时,PAHs的降解率（85.69%）达到最高,随后随着温度的继续升高,总PAHs的降解率没有明显增加;随着pH的升高,PAHs的降解率逐渐升高,当pH达到6~7时,PAHs降解率维持在一个较高水平;随后随着pH的继续升高,总PAHs的降解率逐渐降低.随着温度以及pH的变化,5种PAHs的降解率与总PAHs的降解率变化趋势一致. w（有机碳）越低,PAHs环数越高,PAHs降解率越高;高环（5~6环）、中环（4环）、低环（2~3环）PAHs降解率与总PAHs降解率变化趋势一致.此外,过硫酸钠氧化修复后土壤结构遭到一定程度的破坏,土壤的pH、w（有机碳）和土壤肥力会有不同程度的下降,对土壤的再次利用有较大影响.研究显示,过硫酸钠可有效氧化降解不同性质土壤中PAHs,在氧化修复PAHs污染土壤方面具有较好的应用前景.      

Effect of organic wastes on the plant-microbe remediation for removal of aged PAHs in soils

The effectiveness of in-situ bioremediation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) may be inhibited by low nutrients and organic carbon. To evaluate the effect of organic wastes on the PAHs removal efficiency of a plant-microbe remediation system, contaminated agricultural soils were amended with different dosages of sewage sludge (SS) and cattle manure (CM) in the presence of alfalfa (Medicago sativa L.) and PAHs-degraders (Bacillus sp. and Flavobacterium sp.). The results indicated that the alfalfa mean biomasses varied from 0.56 to 2.23 g/pot in root dry weight and from 1.80 to 4.88 g/pot in shoot dry weight. Low dose amendments, with rates of SS at 0.1% and CM at 1%, had prominent effects on plant growth and soil PAHs degradation. After 60-day incubation, compared with about 5.6% in the control, 25.8% PAHs removal was observed for treatments in the presence of alfalfa and PAHs-degraders; furthermore, when amended with different dosages of SS and CM, the removed PAHs from soils increased by 35.5%-44.9% and 25.5%-42.3%, respectively. In particular, the degradation of high-molecular-weight PAHs was up to 42.4%. Dehydrogenase activities (DH) ranged between 0.41 and 1.83 μupg triphenylformazan/(g dry soil. hr) and the numbers of PAHs-degrading microbes (PDM) ranged from 1.14× 10⁶ to 16.6× 10⁶ most-probable-number/g dry soil. Further investigation of the underlying microbial mechanism revealed that both DH and PDM were stimulated by the addition of organic wastes and significantly correlated with the removal ratio of PAHs. In conclusion, the effect of organic waste application on soil PAHs removal to a great extent is dependent on the interactional effect of nutrients and dissolved organic matter in organic waste and soil microorganisms.     

过硫酸钠对砂壤土中三氯乙烯的氧化研究

以过硫酸钠(Na2S2O8)为氧化剂,柠檬酸(CA)螯合Fe(Ⅱ)溶液作为活化剂,对砂壤土中的三氯乙烯(TCE)进行处理.采用正交试验获得优化操作条件为: Na2S2O8浓度5mmol/L,Fe(Ⅱ)浓度2.5mmol/L,CA浓度0.25mmol/L,反应时间30min.在此条件下,土壤中不同浓度的TCE去除率均在93%以上.对于污染程度高的土壤,采用连续氧化处理可达到较高的修复目标要求.土柱实验结果表明经过Na2S2O8溶液氧化7d后,TCE氧化率达到88.9%以上,且去除效果与处理方式有关,分次加入方式的效果最好.