固定化微生物技术修复重金属污染土壤的研究进展

土壤修复产业在推进双碳行动、提高土壤碳汇能力上有着举足轻重的地位，而重金属污染具有的隐蔽性、持久性和不可逆性使得我国土壤重金属污染持续积累，影响了双碳目标的实现。固定化微生物技术作为生物修复法的一种，既可以减少传统的物理法、化学法在修复过程中产生的能源消耗和二次污染，又可以提高微生物密度、维持微生物活性，因此在修复重金属污染土壤方面具有广阔的发展前景。本文从固定方法、载体种类、微生物种类3个角度介绍了固定化微生物技术的分类，总结了该技术修复重金属污染的机理。根据不同的应用场景选择适配的载体和微生物可以达到事半功倍的效果。本综述汇总了固定化微生物技术在近五年内的研究发展现状，研究表明该技术可以有效修复重金属污染土壤，新型载体和新型微生物可以满足多种应用需求，还可以与植物修复技术联用以达到更加绿色低碳的修复效果。考虑到该技术未来的发展潜力，提出了固定化微生物技术的发展方向，旨在为固定化微生物技术修复重金属污染土壤的发展提供参考。     

翼形上进风长袋脉冲袋式除尘器气流特性研究

袋式除尘器对超细颗粒物的净化效果较好,增加袋长是提高过滤面积的有效方法,但随滤袋加长,气流均匀性变差,滤袋容易破损,局部积灰严重,滤袋不能得到充分的利用。文章对翼形上进风长袋脉冲袋式除尘器建立几何模型并进行网格划分,基于计算流体动力学(CFD)理论,选取过滤速度为0.5~1.3 m/min和压力出口为-350~-2 000 Pa为边界条件,采用压力-速度耦合的SIMPLE算法,模拟包含Φ130 mm和Φ150 mm,长10 m滤袋的翼形上进风长袋脉冲袋式除尘器的气流分布,考察气流在滤袋空间分布的均匀性。结果表明:翼形上进风方式使得长袋脉冲袋式除尘器内气流分布较均匀;通过Φ150滤袋的气流速度大于Φ130;靠近壁面的滤袋的气流速度大于相应中心滤袋的。该研究可为上进风袋式除尘器的优化设计提供指导和依据。     

静置/好氧/缺氧序批式反应器（SBR）脱氮除磷效果研究

以静置段代替传统厌氧段,采用后置缺氧方式,考察了静置/好氧/缺氧序批式反应器(SBR)(R1)的生物脱氮除磷(BNR)性能,并与传统厌氧/好氧/缺氧序批式反应器(SBR)(R2)进行对比.两反应器进水乙酸钠、氨氮(NH+4-N)及磷酸盐(PO3-4-P)浓度均分别为350 mg·L-1(以COD计)、40 mg·L-1及12 mg·L-1,水力停留时间(HRT)为12 h.研究结果表明,R1长期运行中磷的去除率与R2相当,分别为92.4%和92.1%,而总氮(TN)去除率则较R2高,分别为83.5%和77.0%.R1静置段省去搅拌但仍能起到厌氧段的作用,为好氧快速摄磷奠定了基础,同时R1缺氧段发生反硝化摄磷,使出水磷降至0.91 mg·L-1.好氧段内R1发生了同步硝化-反硝化(SND),贡献了18.0%的TN去除量,R2也存在SND,但脱氮贡献率较少,仅为9.8%.R1和R2后置缺氧反硝化均以糖原驱动,反硝化速率分别为0.98、0.84 mg·g-1·h-1(以每g VSS产生的N(mg)计),出水TN分别为6.62、9.21 mg·L-1.研究表明,静置段代替传统厌氧段后,可获得更好的脱氮效果,且工艺更为简化.     

基于随机模拟与三角模糊数耦合的重金属污染评价模型

基于河流环境系统中随机性、模糊性等多种不确定信息共存的特性,采用蒙特卡罗方法模拟三角模糊数,并将其应用到沉积物重金属污染评价领域,通过将各重金属实测含量及地球化学背景值三角模糊化,然后进行随机模拟,并结合各等级概率水平加权进行综合污染等级分析,建立了基于随机模拟与三角模糊数(SS-TFN)理论的沉积物重金属地累积指数评价模型.采用该模型对湘江长沙段沉积物中重金属污染状况进行评价.结果表明,Cd的污染程度最大,处于严重污染级别;其次为Zn和Hg,处于重度污染级别,并有向严重污染恶化的趋势;而其他重金属污染程度则较低.相对于确定性评价方法,该模型能够得出评价区域重金属地累积指数的可能值区间及其相应的概率水平,客观真实地综合表征沉积物中重金属分布及污染情况,为科学决策提供更多全面合理的信息.     

氨三乙酸酐改性纤维素对Cd~(2+)的吸附性能

本实验采用氨三乙酸酐改性玉米秸秆纤维素和苎麻纤维素,制备了两种改性纤维素吸附剂NTAA-CS及NTAA-RF,并研究了这两种吸附剂对水中Cd2+的吸附性能.通过元素分析、FTIR及SEM分析发现,纤维材料表面成功引入了氨三乙酸分子中的酯键和氨基基团.在改性纤维素吸附剂投加量为2 g·L-1,Cd2+的初始浓度为200 mg·L-1,p H值为4.0时,NTAA-CS和NTAA-RF对Cd2+的去除率分别为82.6%和90.2%.吸附实验结果表明:改性纤维素吸附剂对Cd2+的吸附是一个快速过程,吸附的最佳p H范围为4.0~7.0.吸附等温线用Langmuir方程的拟合效果优于Freundlich方程.经过5次吸附再生,吸附剂仍可以保持较大的吸附容量.这些结果表明,NTAA-CS和NTAA-RF在去除重金属废水中有较大的应用前景.     

单壁碳纳米管材料对水稻幼苗的毒性效应

随着碳纳米管材料(CNTs)被广泛地应用于工业和商业等多个领域,其将不可避免地进入到大气、水和土壤环境中,从而对生态系统结构和功能产生一些负面影响.为明确进入水环境中的碳纳米管材料对农业生产的潜在危险,本实验采用水培法,研究了不同浓度(10、20、40mg·L~(-1))的单壁碳纳米管材料(SWCNTs)对萌发期内水稻的发芽率、根长耐性指数和幼苗生长期内水稻的鲜重、叶绿素和可溶性蛋白的影响,以及单壁碳纳米管材料在水稻根部的累积.结果表明,在萌发期,胁迫处理4 d后,与对照相比,10、20、40 mg·L-1SWCNTs处理组对水稻发芽率没有任何抑制作用,但会延迟种子的发芽时间;水稻根长耐性指数随着单壁碳纳米管材料浓度的增加而下降.在幼苗生长期,胁迫处理30 d后,与对照相比,水稻鲜重随着单壁碳纳米管材料浓度的增加而分别下降14.2%、21.0%和38.8%;与此相类似,水稻叶绿素和可溶性蛋白质含量随着单壁碳纳米管材料浓度的增加而下降;另外,通过透射电镜观察(TEM)发现,SWCNTs颗粒分布在水稻幼苗根尖表皮细胞的细胞壁中.SWCNTs对水稻生长起抑制作用,且随着浓度的增加抑制作用逐渐增强.     

中国工业水污染及其成因的de Bruyn模型分析

选取废水、挥发酚、氰化物、COD、石油类和氨氮为中国工业水污染指标,利用分解分析方法将2004—2010年间的污染变化分解为规模效应、结构效应、污染治理效应、清洁技术效应和广义技术效应。结果显示,这5类效应的平均作用强度分别为2.08%、3.04%、15.61%、17.37%和32.88%,其中规模效应和广义技术效应是影响工业水污染的主导效应。各类效应对不同污染物的作用方向并不完全一致,规模效应促进污染物排放量的增加;结构效应以加重污染为主,污染治理效应和清洁技术效应以减轻污染为主;广义技术效应的平均作用强度和负向作用概率均最大,是现阶段中国工业水污染控制最为有效的手段。     

掺杂聚乙烯醇的壳聚糖小球对铜离子-腐殖酸的单一和连续吸附行为

以三聚磷酸钠作为离子交联剂,合成了一种掺杂聚乙烯醇的壳聚糖小球,采用SEM和FTIR表征了小球的表面性能及官能团分布情况,进一步研究了这种小球对腐殖酸和铜离子的单独吸附行为、连续吸附行为及两者共存状态下的吸附行为,并通过XPS能谱分析了吸附过程的机理.结果表明:在单独吸附过程中,壳聚糖小球与腐殖酸和铜的作用方式主要是通过静电引力和络合作用;在连续吸附过程中,先吸附了腐殖酸的小球,后续对铜离子的吸附效果变弱;而先吸附了铜离子的小球,后续对腐殖酸的吸附能力变强,说明这种小球在吸附过程中可以被连续使用.而在腐殖酸和铜离子共存的吸附实验中发现,壳聚糖小球除了会吸附溶液中的铜离子和腐殖酸外,还导致它们的聚集沉降.     

环境介质中除草剂毒莠定的检测分析研究进展

毒莠定是含氯杂环类激素型除草剂,低毒但有致癌性,其残留对环境和人体健康造成威胁。该文从光谱法,色谱法,电化学法和免疫法等方面,概述了在土壤、水环境、食品、微生物等环境介质中毒莠定检测分析的国内外研究进展,并对其在环境分析领域的应用前景提出展望,以期为以毒莠定为代表的农药残留快速检测和去除研究提供参考。     

半固态培养条件下烟曲霉去除土壤中镉

选用了1株高耐镉(Cd)的烟曲霉,提出了利用烟曲霉在半固态培养体系表面生长并去除Cd的方法,研究了菌体对不同模拟Cd污染水平土壤中Cd的去除效果,测定了菌体吸附和富集Cd的变化.结果表明,烟曲霉在半固态培养体系中能够实现一定的Cd去除效果,Cd含量为10 mg·kg~(-1)时,对土壤Cd的综合去除率可达31%.同时通过研究不同Cd含量下烟曲霉干重和体系pH随时间变化情况,发现随着培养时间和Cd含量的增加,烟曲霉干重逐渐下降,最大下降幅度可达64%,pH为5.6~6.0时去除效果较好.培养过程中土壤Cd形态变化表明,烟曲霉在该体系下主要去除土壤中弱酸溶态和可还原态的Cd,可氧化态Cd含量在培养前后基本保持不变.这种方法的提出为微生物去除土壤重金属污染提供了新的思路.