土壤有机污染物生物修复技术研究进展

现代农业的发展改变了自然界的原有状况,为追求高产而大量使用的化肥、农药导致土壤有机物污染日趋严重。此外,工业生产、石油开采、交通运输、畜禽养殖及居民生活等也产生了大量有机污染物,使土壤有机物污染进一步加剧,土壤有机物污染的修复日益迫切。土壤污染修复是指通过物理的、化学的和生物的方法,吸收、降解、转移和转化土壤中的污染物,使污染物浓度降低到可以接受的水平,或将有毒有害的污染物转化为无害物质的过程。包括污染土壤的物理修复技术、化学修复技术以及生物修复技术3种方式。在污染土壤修复技术中,生物修复技术因其安全、无二次污染及修复成本低等优点而受到越来越多的关注。因污染物修复主体的不同,有机污染物污染土壤生物修复技术可分为植物修复技术、动物修复技术、微生物修复技术及其联合修复技术。污染土壤微生物修复技术是土壤污染生物修复的重要技术之一,是最具应用和发展前景的生物修复环保技术。文章重点阐述了国内外有机污染物污染土壤的生物修复技术及其原理、取得的研究进展及存在的优缺点,并对污染土壤的动物修复技术研究进行了初步展望,可为土壤有机污染物的生物修复研究提供参考。     

用于土壤及地下水修复的多相抽提技术研究进展

多相抽提技术(multi-phase extraction,MPE)是当前国外修复被挥发性有机物污染的土壤和地下水的主要技术之一,它通常通过同时抽取地下污染区域的土壤气体、地下水和非水相液体污染物(non-aqueous phase liquid,NAPL)至地面进行分离及处理,达到迅速控制并同步修复土壤与地下水污染的效果。为了加深对该技术的认识,列举了MPE技术的工艺特点和技术原理,总结了MPE系统的设计要点和思路,以及MPE技术相对于传统修复技术的优势和不足。针对MPE技术的特点,总结分析了针对土壤包气带、含水层性质和污染物特征的MPE技术适宜性评估方法。最后,列举了MPE技术在国内外的典型案例。     

农田土壤重金属污染状况及修复技术研究

重金属污染因具有毒性、易通过食物链在植物,动物和人体内累积,对生态环境和人体健康构成严重威胁。随着工业快速发展、农药及化肥的广泛使用,农田土壤重金属污染越来越严重,研究农田土壤重金属污染现状及修复技术对农产品安全具有重要意义。综合国内外农田土壤重金属污染状况,农田土壤重金属污染主要来源于固体废弃物堆放及处置、工业废物大气沉降、污水农灌和农用物质的不合理施用。该文综述了国内外有关农田重金属污染土壤修复技术（物理修复、化学修复、生物修复、农业生态和联合修复）的研究进展,并针对各种修复方法,阐述了其原理、修复条件、应用实例及其优缺点,重点论述了植物修复的机理和应用,提出了草本与木本联合修复可有效提高农田土壤重金属复合污染的修复效率,为农田土壤土壤重金属复合污染修复提出了新的途径。最后在对已有研究分析的基础上,提出了联合修复技术（如生物联合技术、物理化学联合技术和物理化学-生物联合技术）可以在一定程度上克服使用单一修复手段存在的缺点,可提高复合污染的修复效率、降低修复成本,未来应深入探索联合修复技术间的相互作用机理,以期为农田土壤重金属综合治理与污染修复提供科学依据。     

有机污染土壤电动-微生物修复过程中的影响因素及优化措施

生物修复技术因其费用低、对环境不产生二次污染而被视为是一项具有广阔发展前景的技术。然而,一些强疏水性的有机污染物,生物可利用性很差,严重阻碍了其生物降解效率。电动与微生物联合修复技术(电动-微生物修复),在顽固性有机污染物的去除方面表现出巨大潜力。电场的施加可向土壤中分散外源物质、营养物质和微生物;或通过增强土壤中有机污染物与降解菌的传质过程,提高难降解有机物的生物可利用性;还可诱使土壤中的污染物产生电化学反应,增强污染物的去除效果。文章对有机污染土壤的电动-微生物修复过程的影响因素及优化措施进行了综述。文章认为,影响电动-微生物修复效率的因素主要有电场强度、污染物的生物可利用性、污染物结构和性质、微生物种群以及环境因素(如土壤pH值、土壤类型、营养物质、含水量等)。因此,在实施修复的过程中应根据污染场址的电化学特性选择合适的电流或电压梯度;另外,可通过施加表面活性剂、助溶剂或螯合剂,构建微生物群落,以及优化土壤环境条件,如调整土壤pH、提供营养物质、电子受体、共代谢基质等方式优化有机污染土壤电动-微生物修复的过程。深入研究有机污染土壤电动-微生物修复过程中的影响因素和优化措施,有望为电动-微生物修复技术在有机污染土壤的场地修复及过程调控中的应用提供一定的理论依据。     

土壤原位修复技术研究与应用进展

土壤原位修复技术是指不经挖掘,直接在污染场地就地修复污染土壤的土壤修复技术,具有投资低,对周边环境影响小的特点,是土壤修复的研究热点。土壤原位修复技术主要有淋洗,气相抽提（SVE）,多相抽提（MPVE）,气相喷射（IAS）,生物降解,原位化学氧化（ISCO）,原位化学还原,污染物固定,植物修复等。淋洗法主要用于治理高渗透性土壤中的重金属和难挥发降解的有机物。土壤气相抽提和喷射技术适用于处理土壤中的易挥发污染物,并有常与加热技术,生物处理技术等联用,可以起到促进污染物挥发,增氧促分解的作用。多相抽提法主要用于治理存在大量非水相流体的污染场地,可将土壤中有机相污染物直接抽出。生物降解有生物好氧降解、生物厌氧降解、生物还原降解多种,降解方式由污染物种类和地质条件决定。化学方法可将污染物氧化或还原为低毒无毒物质,周期一般较短。固定污染物可以直接加入药剂反应生成沉淀,也可制造合适条件使微生物生成可沉淀重金属的离子。植物修复主要用于富集重金属,成本低廉,但富集了重金属的植物体的有效利用尚待进一步研究。土壤原位修复需要因地制宜,灵活结合工期、污染情况、地质条件、地面设施等,得出最经济实用的修复方法,并在辅助提高技术上展开更多研究,使原位修复技术更经济有效。     

化学强化植物修复复合污染土壤研究进展

近年来,土壤复合污染问题日趋严峻,且修复难度往往较大.在复合污染土壤众多修复技术中,植物修复因成本低、易实施、环境友好等特点而颇具潜力.然而植物修复存在周期长、效率低的局限性.因此,围绕植物开展的联合强化修复技术研究,成为复合污染土壤治理修复的新途径,其中化学强化植物修复技术研究备受关注.本文综述了化学强化植物修复3种复合污染土壤的效果,对比分析了不同化学强化措施的作用特点和异同,并对该技术的研究方向提出了展望.     

硝基酚、六氯苯污染土壤的微波修复

以典型有机污染物4-硝基酚(4-nitrophenol,4-NP)和六氯苯(hexachlorobenzene,HCB)污染土壤为处理对象,采用高效吸收微波且保温性能良好的碳化硅材料制成圆柱状装土容器,研究以微波为热源、碳化硅为热传导材料的微波修复设备对污染土壤的修复效果.结果表明,该设备对土壤中有机污染物有较好的去除效果,30 min内去除率均可达到90%以上.有机物的去除不仅是由于碳化硅被加热后的热传递效应,且透过容器的部分微波也可直接作用于污染土壤.实验考察了微波辐照时间、污染物初始浓度、土壤量及含水率、敏化剂等因素对修复效果的影响.辐照时间、土壤量和含水量显著影响土壤升温行为和污染物去除率,而污染物初始污染浓度对去除率影响较小.与马弗炉加热处理效果进行了比较,表明微波加热修复技术在土壤的升温速率及有机物去除率方面均有显著优势.     

根际环境与土壤污染的植物修复研究进展

土壤污染的植物修复通常与植物根际微生物紧密相关。根际微生物群落变化与土壤污染物在根际环境中的动态，可能是对土壤污染成功进行植物修复的基本过程。可见根际环境在土壤污染的植物修复中具有明显的重要作用。文章介绍了有关重金属在根际环境中的动态、有机污染物在根际环境中的降解转化、土壤重金属污染与土壤有机污染的植物修复研究进展。     

中国土壤重金属污染修复技术的专利文献计量分析

综述了国内外主要土壤修复技术,进行了技术经济比较分析。利用国家知识产权局专利检索系统,采用主题词检索,从重金属污染物种类、技术类型两个方面分析了中国土壤重金属污染修复技术的专利申请与授权状态。结果表明：土壤重金属污染修复技术以植物修复与微生物技术为主,其次为固定修复技术;土壤镉、铅、铜、砷的修复技术专利申请量明显高于其余重金属的;农田土壤重金属污染修复技术专利申请量明显高于场地重金属修复技术的;农田土壤重金属污染修复除降低土壤中重金属含量外,还可以从植物营养调控与土壤调理剂的角度降低农产品中重金属含量。最后,进行了土壤污染修复产业政策分析。     

生物刺激法对石油污染荒漠土的修复效应

利用生物法修复有机物污染土壤是一种低成本、无二次污染物产生的绿色修复方法,受到国内外学者的极大关注.目前,国内对石油污染土壤生物修复技术的研究工作集中于中东部地区,对干旱区石油污染土壤修复工作非常欠缺.本研究以干旱区石油污染荒漠土为研究对象,通过投加不同水平的营养元素,以刺激土壤微生物活性,探讨生物刺激法修复干旱区石油污染土壤的可行性及修复效果,为建立面向干旱区的石油污染土壤生物修复技术提供科学依据和技术支撑.1材料与方法1.1土壤来源实验土样采自克拉玛依油田采油过程中污染的表层20 cm荒漠土.土壤基本理化性质为:pH 7.4,土壤有机质、总氮、总磷含量分别为1.3%、0.02%、0.03%.砂粒(0.05—2 mm)、粉粒(0.05—0.02 mm)、黏粒(<0.002 mm)含量分别为     

重金属污染土壤植物修复研究进展

土壤重金属污染是当今世界面临的主要环境问题之一.植物修复定义为利用绿色植物去除环境中的污染物或使其无害化的生物技术.与传统环境修复技术相比,植物修复技术具有治理成本的低廉性,环境美学的兼容性,治理过程的原位性.本文主要对超富集植物的概念和特征、土壤重金属污染植物修复的方法和原理以及土壤重金属植物修复技术的强化措施进行了综述,并对植物修复的近期研究工作进行了展望.     

重金属污染土壤的电动原位修复技术研究

电动力学修复技术作为一种新型的修复技术,由于其处理土壤污染的高效性,近几年来受到了越来越多的关注。综述了电动力学修复技术原理及近几年来其在重金属修复中的最新研究进展,阐述了电动力学修复技术相对于其它修复技术的优势,并指出了电动修复技术中需要克服的技术障碍,探讨了其大规模商业应用的可行性。电动技术能够强化土壤物质的传质过程,能够高效、快速定向迁移土壤中重金属离子达到去除的目的;同时电动技术可以与其它修复技术结合发展出系列组合修复技术,具有广泛的应用前景。从单一电动到复合电动是今后电动力学技术发展的重要方向。目前对污染物质复合电动力学效应下的迁移机理及模型、不同土壤性质(组分、酸碱性等)对于污染物质去除效率及其调控措施的研究仍需进一步深入。     

氯苯类易挥发有机污染土壤异位低温热脱附实例研究

针对南京市某大型化工企业退役场地,结合场地修复目标,使用生石灰对场地氯苯类挥发性有机污染物(VOCs)污染土壤进行异位低温热脱附处理。实验室试验结果表明,该方法可有效去除土壤中的VOCs,处理后各污染物去除率均达85%以上。在现场试验中,采用专业土壤修复设备KH200进行土壤破碎和药剂混合,处理过程全封闭运行,可有效降低扬尘等问题。通过投加生石灰提高土壤温度、降低土壤含水量的方法,有效地促进了土壤中VOCs的解吸和挥发,是一种高效率、低成本的土壤修复技术,经过KH200修复设备处理后土壤中各污染物均达到场地修复目标,具备工程应用可行性。     

农药生产场地污染土壤的化学氧化修复技术研究进展

我国是农药生产使用大国,农药品种包括有机氯类、有机磷类和菊酯类等多代农药。农药造成的土壤污染主要发生在农药生产场地和农用地,其中农药生产场地污染土壤具有多代农药混合以及有机溶剂复合污染等特点,这类污染土壤的修复与安全利用是亟待解决的环境问题。因具有修复时间短和成本低的优点,化学氧化药剂已成为土壤修复采用的主要药剂。然而化学氧化药剂缺乏靶向性,过量使用易造成土壤理化性质破坏和二次污染。因此,农药生产场地污染土壤修复技术亟需加强绿色修复药剂的研发以及药剂与修复设备的联动。重点介绍了农药生产场地污染土壤的传统、新型和联合化学氧化修复技术研究进展及应用实例,对基于新型材料和药剂的化学氧化修复技术发展做出展望,新型土壤修复设备配合新型药剂为实现污染土壤高效修复提供保障。     

污染土壤的修复技术研究进展

分析了当前我国严峻的土壤环境状况，并从重金属和有机污染物两个方面，全面介绍了当前污染土壤的各种修复技术，包括物理化学修复方法、植物修复方法和微生物修复方法等；对各种方法的修复原理、已取得的研究进展、存在的优缺点及其将来的发展趋势进行了较全面的综述和展望。文章认为，污染土壤修复将是一项非常具有挑战性同时又是一项非常有前途的修复技术，将会对人类健康和经济可持续发展发挥重要作用。     

基于磷酸盐、碳酸盐和硅酸盐材料化学钝化修复重金属污染土壤的研究进展

化学钝化修复是一种基于向污染土壤中添加稳定化剂,通过吸附、沉淀、络合、离子交换等一系列反应,使污染物向稳定化形态转化,以降低污染物的可迁移性和生物可利用性,从而达到污染土壤修复目的的方法.磷酸盐、碳酸盐和硅酸盐材料是目前常用的重金属化学稳定化剂.本文概述了国内外关于该3类材料修复重金属污染土壤的作用效果、分子机理、应用实例、影响因素及其对土壤性质影响等方面的研究进展,并讨论了该3类材料原位修复土壤重金属的长期稳定性及二次污染问题.     

土壤多环芳烃污染根际修复研究进展

多环芳烃(polycyclicaromatichydrocarbons,PAHs)是环境中普遍存在的具有代表性的一类重要持久性有机污染物,具“三致性”、难降解性,在土壤环境中不断积累,严重危害着土壤的生产和生态功能、农产品质量和人类健康。修复土壤多环芳烃污染已成为研究的焦点。根际修复是利用植物-微生物和根际环境降解有机污染物的复合生物修复技术,是目前最具潜力的土壤生物修复技术之一。对国内外学者近年来在土壤多环芳烃污染根际修复的效果、根际修复机理和根际修复的影响因素方面的研究进展作了较系统的综述,并分别分析了单作体系、混作体系、多进程根际修复系统和接种植物生长促进菌根际修复系统对土壤多环芳烃的修复效果。指出根际环境对PAHs的修复主要有3种机制:根系直接吸收和代谢PAHs;植物根系释放酶和分泌物去除PAHs,增加根际微生物数量,提高其活性,强化微生物群体降解PAHs。并讨论了影响根际修复PAHs的环境因素如植物、土壤类型、PAHs理化性质、菌根真菌以及表面活性剂等。植物-表面活性剂结合的根际修复技术、PAHs胁迫下根际的动态调节过程、运用分子生物学技术并结合植物根分泌物的特异性筛选高效修复植物以及植物富集的PAHs代谢产物进行跟踪与风险评价将成为未来研究的主流。     

石油污染土壤及地下水的生物修复进展[综述]

所谓石油污染土壤的生物修复［２］（Ｂｉｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ）,是指利用微生物及其他生物,将存在于土壤、地下水和海洋中的有毒有害的石油污染物现场降解成二氧化碳和水或转化成为无害物质的工程技术系统．它是传统的生物处理方法的延伸,其创新之处在于它治理的对象是较大面积的污染．由于现场环境的复杂性,因而产生了许多不同于治理点污染的概念和技术措施．与物理、化学土壤修复技术相比,生物修复技术具有多种优点［１,２］．ＫｕｒｏｄａＤａｎｎａＲ［３］曾以美国应用实例对生物修复技的特点进行过详细的归纳与总结：既可…     

滇池周边磷矿复垦区土壤重金属污染特征研究

长期开采磷矿所产生的重金属残留将给矿区复垦后的农业或林业生产带来环境风险。选取云南省滇池周边某磷矿区的复垦区作为研究区域,分析了复垦区内不同土地利用类型在不同复垦年限下土壤中铜(Cu)、镉(Cd)、铬(Cr)、铅(Pb)、锌(Zn)、钛(Ti)、锰(Mn)、钒(V)、镍(Ni)、钴(Co)等10种重金属的含量,并利用综合污染指数法、地累积指数法和潜在生态风险指数法对重金属污染程度与生态风险进行了评价。综合指数法和潜在生态风险指数法分析结果均表明,Cd为各复垦区的首要污染物;而地累积指数法分析结果显示,大多数复垦区域的首要污染物为Pb。综合而言,各复垦区的首要污染物为Cd和Pb。其中,停采恢复区土壤中重金属含量最高,生态风险也最高。随复垦年限增加,农田和林地土壤中的重金属含量均有所下降,这表明矿区复垦降低了土壤重金属含量与生态风险,改善了环境质量,但在较短的复垦年限下种植农作物或林木仍存在一定的环境风险。各重元素的相关性分析结果显示:复垦区土壤中Cd、Pb和Cr的污染特征具有较高的相似性,且在复垦区中常会出现其中2~3种元素的复合污染。因此,在对复垦区中土壤重金属污染进行防控时,除需对首要污染物进行污染防控外,应根据复合污染特征考虑多污染物协同防控的效果和效益,降低污染防控的边际成本。     

土壤重金属污染的植物修复中转基因技术的应用

重金属污染的植物修复技术以其费用低廉、不污染环境等优点一度成为环境科学界研究的热点。为了克服植物修复技术中超积累植物生长缓慢和地上部生物量小等带来的限制，近年来研究者通过大量试验研究发展，外源基因在植物体内的高效表达可以提高植物吸收、运输、降解污染物的能力和修复的效率。本文首先对目前国内外重金属污染土壤植物修复的研究动态进行综述，重点论述了PCs、MTs、MerA、MerB、ArsC、γ-ECS等转基因在土壤重金属污染植物修复中的应用，最后指出在充分考虑到转基因植物给生态环境带来潜在威胁的前提下，转基因技术的研究与开发不仅可以促进多学科的交叉研究和丰富环境科学的研究领域，更重要的是在很大程度上有效地克服了目前土壤重金属污染植物修复中存在并急需解决的棘手问题，为土壤重金属污染的植物修复提供了更加广阔的应用和发展前景。