基于化学氧化法修复石油烃污染土壤研究进展

石油作为现代工业的血液,被广泛应用于各行各业.但是,其带来的环境污染问题不容忽视,尤其是泄漏等生产事故诱发的土壤污染.化学氧化法因具有修复效能高、成本低及操作便利等优势,常用于石油烃污染土壤修复.本文重点综述了基于过氧化氢和过硫酸盐的高级氧化技术修复石油烃污染土壤过程中常用的活化剂、强化措施、关键影响因素及其效能;汇总了其他氧化剂在修复石油烃污染土壤方面的效果;分析了不同高级氧化技术应用于石油烃污染土壤修复的优缺点;展望了化学氧化法修复石油烃污染土壤未来的发展方向与挑战.     

过渡金属活化过硫酸盐在环境修复领域的研究进展

近年来基于硫酸根自由基的高级氧化技术被广泛应用于环境修复。过硫酸盐作为硫酸根自由基的前体物质,通过活化过硫酸盐产生高活性的硫酸根自由基,可以高效降解有机污染物。伴随着大量不同种类的过渡金属活化材料被先后研究应用,新的过渡金属活化过硫酸盐去除有机污染物的机制被不断发现,比如常见的过渡金属活化过硫酸盐产生自由基的自由基机制,活化过程中产生单线态氧作为主要氧化物质的单线态氧机制,以及活化过程中生成高价态金属的高价态金属氧化机制。过渡金属活化过硫酸盐技术也被大量应用于土壤修复实践,土壤环境复杂多变影响了修复技术的实践应用。土壤有机质、土壤矿物背景与pH值势必会影响修复过程中的药剂与技术选择。该研究介绍了过渡金属化合物这一类过硫酸盐活化剂的最新进展,同时还介绍了土壤有机质、矿物背景及pH值等土壤背景对过硫酸盐修复技术应用的潜在影响,并对该领域未来的研究方向进行了初步的展望。     

生物质炭降解过程中易氧化部分的定量方法

研究将土壤有机质测定方法(KMnO4和K2Cr2O7氧化法)运用到生物质炭上,探讨了生物质炭(Biochar,BC)降解过程中易氧化部分的定量方法.研究结果显示,生物质炭抗氧化性存在不均一性,既可能是生物质炭制备过程产生的热解小分子物质,也可能是生物质炭降解产生的易氧化部分;进一步选定重铬酸钾作为氧化剂,确定氧化条件,氧化降解前后生物质炭,得出生物质炭降解确实产生易氧化部分.本文研究建立的生物质炭易氧化部分定量法可以作为生物质炭的降解程度的定量指标,为土壤中有机碳循环提供重要研究方法.值得强调的是该定量法应用到不同种类的生物质炭上须对氧化条件做出相应讨论.     

农田土壤重金属污染阻控技术研究进展

土壤重金属污染阻控技术主要是指通过化学行为将重金属钝化在土壤中,或利用植物生理作用,喷施各种阻隔剂抑制重金属在植物体内的流动,或通过水分管理、深耕等农艺措施调控重金属进入植物体内的行为。其中,钝化技术主要是向土壤中添加钝化剂,通过吸附、沉淀、络合、离子交换和氧化还原等一系列反应,降低重金属污染物的生物有效性和可迁移性,从而达到修复目的的方法;阻隔技术通常指通过向农作物喷施肥料以调节其生理代谢,从而降低农作物对重金属的吸收或降低重金属向作物可食用部位的转运。而作物从土壤中吸收重金属,不仅取决于土壤中重金属的含量,还受到土壤性质、肥料种类、作物种类、水分条件及耕作制度的影响,因此,合理改善上述条件,可有效抑制重金属活性,降低其生物有效性。土壤重金属污染阻控技术具有处理成本低廉、效果明显、操作简单和不影响农作物生产等优点,是土壤重金属污染治理的重要手段之一,是当前世界范围内的研究热点,亦是一种治理土壤重金属污染的环境友好技术。文章主要介绍和评述了土壤重金属污染阻控技术的原理、类型、技术优点及进展情况,并对今后的研究重点进行了简要的讨论。     

甲烷氧化菌培养基特异性分析

选取4种不同配方的甲烷氧化菌培养基,同时采集中石化江苏油田富安区块油气区和背景区地表土壤样品,利用平板计数法、基因定量和T-RFLP多态性片段分析技术分析和评估其培养效果.实验结果表明,在不同配方培养基培养条件下,油气区土壤样品中甲烷氧化菌数量及扩培后的甲烷氧化菌pmo A基因丰度均高于背景区样品,4种培养基均能区分油气区和背景区甲烷氧化菌数量差异.异常分离指数表明1号培养基在实验检测中对微生物数量异常分离度更高.T-RFLP多态性片段分析表明,4种培养基培养条件下的甲烷氧化菌多样性程度均较高,1号培养基对应的优势油气指示微生物甲基球菌和甲基暖菌相对丰度略高,从甲烷氧化菌群落多样性角度进一步证明了1号甲烷氧化菌培养基的特异性较强.本研究确认了1号培养基在实验检测中的可靠性和准确性,为油气微生物勘探提供了技术支撑.     

湘江(长沙段)沿岸土壤中铬的形态分布及其在水草中的积累

铬在土壤中主要以Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)两种形态存在,而Cr(Ⅵ)主要以CrO2-4,Cr2O2-7,Cr(Ⅲ)主要以Cr3 和CrO-2等形式存在.上述存在形式在土壤中的迁移转化主要受土壤pH值和氧化还原电位(Eh)的制约.另外,也受土壤有机质含量、无机胶体组成、土壤质地及其化合物种类的影响.不同形态的铬在一定条件下可以相互转化.但是单从价态来区分并不能完全反映土壤中铬的真实存在形态,当前较为公认的是Tesseler的形态划分法. 本文研究了湘江(长沙段)沿岸土壤中铬的形态分布、转化及其在水草中的吸收.     

堆肥修复土壤金属污染研究进展

堆肥是有机废弃物资源化的产物,利用堆肥修复土壤的金属污染有着重大意义.堆肥可通过直接与金属产生氧化还原作用、沉淀作用、吸附作用或间接改变土壤理化性质如酸碱度,氧化还原电位等降低土壤金属的生物有效性和移动性,但具体修复效果因土壤、金属、堆肥三者性质的不同而差异甚大.本文对国内外利用堆肥修复土壤金属污染的研究进展进行了综述,指出了理论研究和实际修复中存在的一些问题,并对其发展前景进行了展望.     

土壤中锰氧化物的形态及其化学提取方法综述

土壤中锰元素主要来自于成土母质,风化后的锰主要以锰氧化物形式存在于土壤中.锰氧化物因具有比表面积大、表面电荷低、对金属的亲合力强、氧化还原电位高等特性,对土壤中痕量金属的环境行为存在重要影响.化学提取方法是研究土壤中不同固相组分的重要手段.本文首先从土壤中锰的来源及主要存在形态出发,介绍了不同价态锰(+2、+3、+4)...     

生物炭理化性质对其反应活性的影响

生物炭作为一种富炭材料,由于其具有固碳、增强土壤肥力、促进植物生长等特性,在固碳减排及土壤改良方面的应用价值受到广泛关注.同时,生物炭具有较大的比表面积和较高的孔隙率,常被作为吸附剂用于污染物的去除.研究发现生物炭在吸附有机污染物的过程中可降解有机污染物,因此生物炭的反应活性成为近年来研究的热点.生物炭的反应活性主要由其制备过程中生成的环境持久性自由基(EPFRs)和自身的氧化还原能力贡献.生物炭的EPFRs活性与官能团种类、过渡金属含量和EPFRs种类有关,其中官能团和过渡金属通过影响EPFRs的生成及稳定从而影响EPFRs的浓度和种类,进而影响EPFRs活性,而EPFRs种类直接影响EPFRs活性.生物炭的氧化还原活性与官能团、芳香性和导电性有关,其中官能团影响氧化还原活性基团(RAMs)的生成,芳香性和导电性影响基质电导(EC_(BC))结构的生成及导电活性,从而影响氧化还原活性.本文总结了生物炭的反应活性机理和影响因素,旨在为生物炭处理有机物污染物等方面的应用提供理论支撑和技术参考.     

有机物质促进污染物化学氧化降解的研究进展

通过向体系中添加天然有机物以提高污染物化学氧化降解效率的技术近年得到广泛关注。研究表明,有机物既可通过促进过渡金属还原、络合过渡金属等机制加速经典氧化反应进程,也可直接活化氧化剂构建高级氧化体系。基于典型有机官能团对污染物化学氧化降解过程的促进作用,金属-有机框架材料得以发展及应用。该文综述了促进氧化反应的常见有机物种类及作用机制,以期为化学氧化技术进一步发展提供参考依据。     

石灰对土壤重金属污染修复研究进展

全球土地资源污染严重,石灰由于其在污染土壤修复方面具有成本低廉,操作简单等特点而受到广泛关注,其修复效果及修复机理已成为当前环境科学研究的热点之一。综述了国内外近20年来有关石灰修复重金属污染土壤研究的最新进展,探讨了影响石灰对污染土壤修复效果的主要因素,阐明了石灰对土壤重金属生物有效性的影响机理。研究表明,石灰及不同的石灰性物质对土壤重金属修复的效果存在差异。石灰对重金属生物有效性的影响机理主要是通过改变土壤p H、土壤阳离子交换量、土壤微生物群落组成、土壤氧化还原电位等多种机制协同作用对重金属进行吸附、络合等,石灰对重金属污染土壤的修复效果受石灰施用量、土壤类型、土壤p H值、重金属污染类型、重金属种类等因素综合影响。在实际修复中,应根据土壤类型和土壤中主要重金属污染类型确定石灰或石灰类物质的最佳施用量。由于长期连续施用石灰容易导致土壤出现板结现象,未来应结合纳米等新技术对石灰及石灰类物质进行改性,加强可以长期连续施用的石灰及石灰类物质的研发,并深化其修复机理的研究,构建石灰与其他修复剂的联合修复体系,以期为重金属污染土壤修复提供科学依据和新途径。     

土壤腐殖质氧化还原电位及其相应电子转移能力分布

本实验以土壤提纯腐殖酸及国际标准腐殖酸(Pahokee Peat Humic Acid,PPHA)为研究对象,测定腐殖酸与3种不同氧化还原Eh的铁矿物(水铁矿(Ferrihydrite)Eh0'=0 m V,赤铁矿(Fe2O3)Eh0'=-287 m V,磁铁矿(Fe3O4)Eh0'=-314 m V及溶解性铁铁氰化钾Eh0'(Ferricyanide=+430 m V)的氧化还原反应,结合Eh-p H计的实验体系,分析腐殖质分子氧化还原官能团的分布规律.磁铁矿同时拥有二价和三价铁离子,具有与腐殖质发生氧化或者还原反应的条件.不同土壤腐殖酸与磁铁矿反应表现的还原/氧化能力不同,这是由于腐殖酸的不同Eh引起,在此基础上测量显示原态下腐殖酸Eh值大约为245 m V,H2还原后,Eh值降低至-620 m V,表明腐殖酸的氧化还原Eh是不同种类和数量的氧化还原官能团Eh叠加值.分析标准腐殖酸在不同氧化还原Eh下的氧化/还原能力显示原态下标准腐殖酸的氧化还原Eh分布比较均匀,还原态腐殖酸在Eh0范围存在易于被氢气还原的官能团,具有显著的还原能力.     

硝化作用微生物的分子生物学研究进展

回顾了硝化作用微生物的分子生物学研究进展 ,主要介绍了硝化作用微生物的种类 ,包括氨氧化菌、亚硝酸氧化菌、异养氨氧化菌和厌氧氨氧化菌 .这些微生物的系统发育分析表明亚硝化菌的系统发育相对简单 ,而硝化细菌则要复杂许多 .还介绍了在硝化作用微生物生态学研究中应用的分子生物学技术 ,如PCR、变性梯度胶电泳 (DGGE)、原位荧光杂交 (FISH)等 ,以及不同类群细菌中与硝化作用相关的酶类及其基因 .文章的最后还提出了一些研究展望 .图 3参 35     

甲醇对土壤甲烷氧化的影响及其微生物学机理

对设施栽培土壤甲烷氧化及其微生物学机理进行了研究，结果表明，不同土壤对甲烷的氧化能力各异，这可能与土壤的理化性质有关。土壤微生物是甲烷氧化的主要生物类群，不同碳源对甲烷氧化的影响各异，纤维素对甲烷氧化的抑制作用最小，高浓度的甲醇则对甲烷氧化具有强烈的抑制作用，而适当浓度的甲醇可极大地促进土壤甲烷的氧化。在甲烷释放极少的设施栽培土壤中，兼性营养甲烷氧化菌可能在甲烷氧化中占据主导地位。     

生物炭修复土壤重金属污染的研究进展

生物炭是由生物质在完全或部分缺氧的情况下经热解炭化产生的一类高度芳香化难熔性固态物质。近年来,生物炭在污染环境修复方面得到广泛关注,已成为当前环境科学的研究热点。文章综述了近年来国内外有关生物炭修复重金属污染土壤的研究进展,探讨了生物炭对土壤修复的潜力,阐述了生物炭对于土壤重金属生物有效性的影响。相关研究发现,不同来源及裂解温度制备的生物炭对土壤重金属修复的效果不同,不同类型土壤重金属对于生物炭的响应亦非常复杂,从而呈现出各异的土壤重金属修复效果。生物炭对重金属生物有效性的影响源于改变土壤p H、影响土壤有机质含量,改变土壤氧化还原电位及土壤微生物群落组成等多种机制的协同作用,同时生物炭在对重金属的吸附方面扮演着重要角色。生物炭对土壤重金属修复的影响效应取决于生物炭的特性和施用量、土壤肥力和性质、以及重金属种类等因素。因此,必须根据不同土壤的主要重金属污染类型,选择合适的生物炭,以期得到较好的土壤改良效果。今后应加强生物炭在农田土壤改良以及农作物生长方面的研究与应用,进一步探索生物炭在重金属污染土壤中发生的生物和化学反应机理,并且要对生物炭的施用效果进行野外长期定位研究。     

中国土壤氟污染研究现状

氟污染是目前中国十分关注的环境问题之一。中国土壤中氟的分布有一定地域性,贵州、云南、青海、西藏等西南地区土壤中氟的本底值较高。土壤中氟的形态分析表明,污染土壤及非污染土壤中的氟均以残渣态为主。农作物含氟量与土壤含氟量之间是否存在相关性,已有的研究结论不尽相同。现有的氟污染土壤的修复和改良方式有客土、改变土地利用方式、改变耕作制度、施用化学改良剂、施用有机质及电动修复等。目前中国土壤氟的研究还存在土壤氟分布特征研究尚不系统,部分地区采用的测试方法不统一;部分地区土壤氟的来源解析不明;有关土壤微生物、土壤腐殖酸、土壤矿物与土壤中氟化合物的相互作用机制不明确;土壤中全氟化合物的研究受现有标准物质和检测技术限制,目前尚不能完全甄别和分析出土壤中有机氟的含量及未知的有机氟种类等问题。土壤中氟的吸附、固定机理,氟化物在土壤中的释放作用和化学与机械迁移规律,工业排放的氟污染物及化肥施用带来的氟污染物的生物地球化学行为,土壤中氟离子向地下水的迁移过程及机制,不同区域氟毒害的临界浓度的确定,氟污染物不同暴露途径的健康风险分析等将是未来的重点研究方向。     

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。     

不同使用方式林地的土壤动物与土壤营养元素的关系

以两对不同使用方式的林地为研究对象,探讨耕作土地和自然林地的土壤动物与土壤营养成分间的关系,研究表明,自然林地的土壤动物种类、数量、生物量及自然林的土壤有机质、土壤微量元素的含量等均明显高于耕作土地,土壤动物的种类、数量、生物量与土壤营养元素的含量呈正相关;土壤动物体的矿质元素与其所在土壤的矿质元素相关显著,但土壤动物体的微量元素与土壤微量元素间没有明显的相关性     

生物炭添加对土壤中抗生素和抗性基因的环境行为影响研究进展

近年来,土壤抗生素和抗性基因污染已成为我国新兴的环境问题,生物炭作为土壤改良剂施用到土壤后会影响抗生素和抗性基因的环境行为.本文从我国土壤中抗生素和抗性基因污染现状和潜在风险出发,概述了生物炭添加土壤对抗生素的吸附、解吸及老化的影响,分析了生物炭特性、土壤类型、抗生素种类,和温度、pH值、共存物质等吸附条件对生物炭添加土壤吸附抗生素的影响,阐述了生物炭添加对土壤中抗生素和抗性基因迁移、消散、生物有效性,以及酶和微生物的影响,并对生物炭控制土壤中抗生素和抗性基因的研究前景进行了展望,拟为土壤中生物炭调控技术的发展提供参考.     

1,4-二氯苯在褐土中的残留量变化及对几种土壤酶活性的影响

1,4-二氯苯(1,4-DCB)作为农药和化工产品生产的原料和中间体,在环境中的含量越来越多.采用气相色谱法对不同浓度1,4-DCB处理后土壤中药物残留量进行了测定;对1,4-DCB处理后褐土土壤中几种重要的氧化还原酶(多酚氧化酶、过氧化氢酶、脱氢酶)和脲酶活性进行测定,用其改变来反应1,4-DCB残留对土壤生态系统的影响.结果发现:在1,4-DCB处理30 d后,土壤中1,4-DCB残留保持在44%~50%;1,4-DCB处理后土壤中多酚氧化酶活性呈现先升高后降低的现象,酶活性峰值因作用时间和作用浓度不同而不同.与多酚氧化酶活性改变趋势不同,1,4-DCB处理后土壤脱氢酶活性降低.两种酶活性与1,4-DCB处理浓度之间均具有一定的浓度-效应和时间-效应关系.与多酚氧化酶和脱氢酶活性变化结果不同,1,4-DCB处理后土壤脲酶和过氧化氢酶的活性则随着处理浓度升高和处理时间延长而升高.因此,土壤中不同酶活性对1,4-DCB污染产生了不同的响应.