重金属污染土壤修复技术的现状和展望——以江西贵溪冶炼厂周边区域土壤修复示范项目为例

正一、项目由来江西铜业集团贵溪冶炼厂(以下简称江铜贵冶)于上世纪80年代初期落户贵溪,由于早期没有合理控制冶炼过程中所产生的废渣、废水和废气的排放,经过30多年的累积,已经给周边环境造成了不同程度的污染,严重影响到周边群众的正常生产和生活。其主要污染物是重金属铜(Cu)和镉(Cd)。2007年6月12日《人民日报》报道了江铜集团贵溪冶炼厂对周边村     

MgO/SiO_2纳米复合材料同步吸附亚甲基蓝和Cu~(2+)

采用化学沉积法合成了MgO/SiO_2纳米复合材料,通过扫描电子显微镜和X射线能谱分析(SEM-EDX)、X射线衍射(XRD)、Zeta电位仪、FTIR等方法对其进行了表征。研究了MgO/SiO_2对亚甲基蓝(MB)和Cu~(2+)的吸附行为及同步吸附效果。表征结果表明:MgO/SiO_2为褶皱、凸起的球形形貌;MgO成功负载在SiO_2表面。实验结果表明:MgO/SiO_2对MB和Cu~(2+)的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,MB和Cu~(2+)的饱和吸附量分别为83.72 mg/g和208.70 mg/g;MB和Cu~(2+)的同步吸附在MgO/SiO_2表面存在竞争关系;在溶液体积为30m L、MgO/SiO_2加入量为10 mg、MB质量浓度为10 mg/L或Cu~(2+)质量浓度为100 mg/L、吸附温度为25℃、吸附时间为24 h、初始溶液pH为4.00、解吸时间为4 h的条件下,MgO/SiO_2第1次吸附MB和Cu~(2+)的去除率分别为92.8%和90.1%,第5次吸附的去除率分别为59.6%和57.4%。     

改性生物炭对Ni~(2+)和Cu~(2+)的吸附

以废弃松木屑为原料制备了生物炭,采用六亚甲基四胺(HMTA)和/或CO2对其进行改性,并将其用于水中Ni2+和Cu2+的吸附。表征结果显示,以HMTA和CO2共同改性的生物炭BC1的表面积最小但表面含氧官能团含量最高。实验结果表明:生物炭经改性后,其吸附性能明显提高,且以BC1为最优;在不调节溶液p H、初始重金属离子质量浓度为50 mg/L、吸附剂加入量分别为2.0 g/L和1.0 g/L、吸附时间分别为360 min和240 min的优化条件下,BC1对Ni2+和Cu2+的去除率分别达到99.81%和95.88%;改性生物炭对Ni2+和Cu2+的吸附过程可以用Langmuir等温吸附模型来描述,而其吸附动力学具有拟二级动力学方程特征。     

睡莲、梭鱼草对铜污染水体的修复效果研究

对水生植物睡莲(Nymphaea spontanea)、梭鱼草(Pontederia cordata)在5、15和25mg/L铜(Cu)质量浓度下的水体修复效果及生物富集作用进行了试验研究。结果表明,在实验条件下,30d后睡莲和梭鱼草对Cu全量的去除率分别为89%和58%。2种植物都能够用于修复Cu污染水体,且睡莲的修复效果和根部的Cu富集能力显著高于梭鱼草。初始浓度、修复时间及其交互作用对水体中Cu的去除具有极显著差异。植物鲜重增长率、修复效果、生物富集系数均随修复时间的延长和初始浓度的减小而增加。Cu溶解态及其全量具有较为一致的修复规律,去除率与修复时间呈高度相关的线性关系。今后应进一步探讨植物种植密度、修复时间和初始浓度对净化效果的综合影响。     

浅析电感耦合等离子体质谱法测定铅锌矿中铜、铅、锌和镉

采用硝酸-氢氟酸-高氯酸溶解样品,用电感耦合等离子体质谱法测定了铅锌矿尾中的铜、铅、锌和镉。以铑为内标元素,选择63Cu,66Zn,208Pb,114Cd作为测量同位素。铜、铅、锌的线性范围为200μg·L-1,镉的线性范围为1.0μg·L-1,检出限(3S)分别为0.04,0.10,0.03,0.003μg·g-1。测定值的相对标准偏差(n=11)在0.39%~2.2%。用此方法分析标准物质,测定值与认定值相符。     

液体石蜡—硝酸铜反相乳状液热解法制备纳米铜粉的研究

以液体石蜡为油相介质和还原剂,与硝酸铜水溶液配制W/O型乳状液,通过热解还原法制备纳米铜粉,无需添加其他还原剂。用X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电镜(SEM)对产品进行表征,探究了表面活性剂用量和铜盐浓度对产品粒径的影响。研究结果表明,Span-80、Tween-80复配表面活性剂HLB值为6.0、用量为2%,铜盐浓度为0.2 mol/L,300℃热处理3 h时,制得的纳米铜粒径最小,为24.3 nm,呈球形。     

不同类型土壤对重金属的吸附特性

为了解重金属在土壤中的迁移转化规律,为确定土壤环境容量和治理土壤重金属污染提供理论依据,采用室内试验方法研究了采自山东的棕壤、黑龙江的黑土、陕西的黄棕壤和山西的褐土吸附Cu2 、Pb2 和Cd2 的特性及溶液pH、外加腐殖酸、溶液中重金属初始含量对吸附的影响.由振荡平衡法进行吸附试验,原子吸收分光光度法测定平衡溶液中重金属的吸光度值.试验结果表明:随着溶液中Cu2 、Pb2 和Cd2 含量的增大,4种土壤对Cu2 、Pb2 和Cd2 的吸附量逐渐增大.溶液pH值对土壤吸附重金属的影响因土壤性质和重金属特性的不同而不同.加入腐殖酸,4种土壤对Cu2 、Pb2 和Cd2 的吸附量明显减少.不同吸附模型拟合结果表明,4种土壤对Pb2 的吸附等温线都符合 Langmuir 方程和Freundlich方程,对Cu2 吸附等温线拟合的Langmuir 方程和Freundlich方程的相关性不理想,对Cd2 吸附等温线拟合符合Freundlich方程.     

含铜多金属复杂矿区的一株浸矿细菌的分离与鉴定

为寻找新的浸矿细菌,从江西城门山矿区硫化矿矿坑水中使用平板分离法得到了一株能够浸矿的细菌,命名为CMS.经电镜和生理生化试验,鉴定该菌株为革兰氏阴性细菌,短杆状,菌体大小为(0.4±0.1)靘祝±0.5)靘, 最适生长温度为25～30 ℃,最适pH值为2.0,化能自养型,能利用亚铁、单质硫和葡萄糖生长,不能利用硫代硫酸钠、蛋白胨生长.16S rRNA系统发育树的结果表明,CMS菌株与嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,简称A.f)AFY菌株位于系统发育树一个同的分支中,相似度99.72%.克隆其代谢系统关键基因亚铁氧化酶(Iro protein)基因并测定其序列,与其他相关菌株比对,结果显示编码区的核酸序列与报道序列完全一致.另外,其铁闪锌矿(ZnFe)S摇瓶浸出试验显示,在浸出28 d后,含菌株的摇瓶的锌离子质量浓度即达到615.50 mg·L-1,而无菌浸出仅有392.25 mg·L-1.     

覆膜对土壤-青菜体系Cu和Zn迁移特性的影响

地膜覆盖(覆膜)是一种国际上广泛采用的农作物栽培方式,极大地改变了土壤的水热生态效应,从而影响土壤中重金属元素的生物有效性.通过田间对比试验,研究覆膜对土壤-青菜体系中Cu和Zn迁移及分布特征的影响.结果表明:覆膜栽培方式在促进青菜生长的同时,显著地改变了土壤的理化性质.覆膜地块中土壤pH值和SO2-4含量比不覆膜地块分别降低12.77%和33.90%,差异达到显著水平(P＜0.05).覆膜对Cu形态分布和迁移影响很小,对Zn影响则大得多.土壤中Zn的BCR(community bureau of reference)3步提取态含量分别降低25.87%、35.80%和28.17%.覆膜地块青菜根和叶中Zn含量分别较不覆膜地块增加130.9%和13.6%,但茎中减少了23.7%.覆膜栽培对土壤中Zn有一定活化作用,释放出来的Zn大部分被青菜根吸收,因此覆膜地块中青菜根对Zn的吸收量远远大于不覆膜地块.     

镉、铜、铅复合污染对枇杷园土壤微生物的生态毒理效应(Ecotoxicological Effect of Cd-Cu-Pb Compound Pollution on Loquat Soil Microbe)

以土壤微生物生化过程与数量、土壤酶活性为指标,通过正交实验,在室内培养条件下探讨了Cd、Cu、Pb复合污染对土壤微生物的生态毒理效应.结果表明,1)Cd、Cu、Pb复合污染可显著降低土壤脲酶、蔗糖酶活性,对土壤过氧化氢酶和磷酸酶则表现出协同抑制或激活效应,不同重金属对土壤酶抑制效应顺序为Cd>Cu>Pb,土壤脲酶、蔗糖酶活性可作为指示土壤Cd、Cu、Pb复合污染程度的预警指标;2)不同微生物对Cd、Cu、Pb复合污染的敏感性为:细菌>放线菌>真菌,对微生物种群数量的影响强度为Cd>Cu>Pb;3)Cd、Cu、Pb复合污染对土壤微生物呼吸强度的影响较小,抑制率普遍较低,个别组出现激活作用.