模拟土壤淋洗废液中重金属的选择性去除与淋洗液的回收研究

土壤淋洗废液中污染物的选择性去除是实现淋洗液回收的关键.本文以硫化钠（Na₂S）、乙基黄原酸钾（PEX）、二甲基二硫代氨基甲酸钠（DTC）作为重金属沉淀剂处理电子垃圾污染土壤模拟淋洗废液,在筛选出Na₂S作为理想重金属沉淀剂的基础上,研究初始pH值、反应温度、沉淀剂浓度等因素对Na₂S分离络合态重金属的影响,并通过软件模拟和产物表征等方式推测反应机理.结果表明：Na₂S对柠檬酸络合态重金属的分离顺序依次为Cu、Pb、Cd,符合硫化物溶度积原则;反应温度、初始pH值对Na₂S处理络合态重金属无显著影响,重金属去除率均保持在90%以上,柠檬酸的回收率约为95%;Visual MINTEQ模拟结果显示,S^2-投加前液相中重金属主要以H₂CA^-、HCA^2-和CA^3-结合形式存在,S^2-投加后液相中重金属则以HS^-和S^2-结合形式存在;扫描电镜及能谱（SEM-EDS）表明,S^2-与金属阳离子按物质的量比1：1生成硫化物沉淀物,沉淀主要呈团聚、成簇和圆片状存在;X射线衍射（XRD）分析结果表明,沉淀产物中存在CuS、CdS、PbS和CuPbS₂.本研究结果可为化学沉淀法处理重金属污染土壤淋洗废液提供技术参考.     

氧化亚铁硫杆菌对黄铜矿的生物氧化研究

针对矿区硫化矿氧化产生的酸性矿山废水(AMD)对生态环境造成严重影响的问题,以矿区常见的黄铜矿(CuFeS2)为研究对象,采用已筛选的氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,简称A.f菌)为实验菌株,探讨在A.f菌作用下黄铜矿的氧化过程。实验结果表明,A.f菌可显著促进黄铜矿的氧化,第18天有菌体系中的铜离子浓度是无菌体系中的5倍;同时细菌可促进溶液中Fe2+氧化为Fe3+,使氧化还原电位升高,从而对黄铜矿保持较高的氧化速率,并导致体系的pH值降低;还发现黄铜矿的氧化过程中可形成中间产物方黄铜矿(CuFe2S3),而细菌氧化还可产生硫磷化钴(CoPS),中间产物的形成并没有明显延缓黄铜矿的氧化速率;生物氧化可造成矿样表面侵蚀多坑,可能是细菌对黄铜矿的直接氧化作用造成的。由于黄铜矿的生物氧化明显控制其氧化进程,抑制黄铜矿的生物氧化对酸性矿山废水的源头治理具有十分重要的意义。     

富里酸和胡敏酸对水铁矿转化过程中铁氧化物上铜释放动力学特性的影响

在受重金属污染的土壤中,天然有机质（NOM）和重金属通常会同时参与铁氧化物的转化.但关于这一重要的环境反应过程中重金属释放动力学的研究目前还比较少.为阐明NOM对铁氧化物转化过程中Cu释放行为的影响,本研究使用两种代表性NOM：富里酸（FA）和胡敏酸（HA）,开展了二者存在下的"铁氧化物-重金属-NOM"转化研究,并对转化不同时间点的铁氧化物进行了Cu释放动力学实验.动力学实验中采用了一个流动搅拌装置模拟pH=5.5环境条件下Cu的释放过程.结果表明,Cu的释放量随着铁氧化物的转化而降低,NOM的存在增加了Cu在流动搅拌实验中的释放量.球差校正扫描透射电子显微镜（Cs-STEM）结果显示,铜可以掺入铁氧化物纳米颗粒中,可以有效固定Cu,而FA和HA处理均产生了具有疏松结构的椭球形颗粒,为Cu的吸附提供了丰富的位点.这种疏松的结构导致了更多吸附态Cu的存在,阻碍了铜的掺入,与Cu释放结果一致.因此,Cu释放能力的差异性主要是铁氧化物老化的结果,与Cu和NOM的络合关系不大.这项研究的结果将有助于更好地理解在NOM存在下铁氧化物转化过程中Cu的环境行为,同时在纳米尺度上阐明Cu和C与赤铁矿相互作用的机理.     

脱卤拟球菌(CBDB1)脱氯途径的构效关系

运用密度泛函理论在B3LYP/6-31G(d)水平下对多氯二苯并-对-二噁英(PCDDs)、氯苯和氯苯酚等分子进行计算,找到了一个可指示脱卤拟球菌Dehalococcoides sp.CBDB1降解转化PCDDs、氯苯和氯苯酚等有机氯污染物的脱氯途径和中间产物的参数氯原子电荷QCl(n)·以QCl(n)作为理论探针可准确指示PCDDs、氯苯和氯苯酚被菌株CBDB1转化的主要脱氯中间产物,脱氯反应主要发生在含有最大QCl(n)的位置上.对于同一系列化合物,根据不同分子的最大QCl(n)数值,可判断该分子发生脱氯反应可能性的大小,QCl(n)过大或过小都不利于脱氯反应的进行.另外还可利用同一分子内不同氯原子间电荷大小的差异△QCl(n)推断存在第二种脱氯产物可能性的大小,△QCl(n)越小则同时存在两种脱氯中间产物的可能性越大.     

大气化学污染的植物净化研究进展

大气污染是人类面临的严重环境问题之一,植物除了可以监测大气的化学污染外,在近地表大气污染物的清除中起着重要作用。利用植物净化大气化学污染是一种经济、有效、非破坏型的环境污染修复方式,植物净化污染大气的思想及其技术对城市园林绿化、环境规划和生态环境建设等具有直接的指导意义和应用价值。文章简要介绍了大气化学污染植物净化的机理,综述了近年来利用植物净化大气无机污染物和有机污染物的研究成果,并展望了今后需要进一步研究的领域。植物净化化学性大气污染的主要过程是持留和去除:持留过程涉及植物截获、吸附和滞留等,去除过程包括植物吸收、降解、转化、同化和超同化等。利用生物学、化学、农学、土壤科学和环境科学等多学科交叉,筛选高效的净化植物、研究污染物在植物体内的转化机理和影响净化效果的因素、开发联合修复技术、培育转基因净化植物等是未来研究的主要方向。     

草酸盐介导下含As(V)黄钾铁矾的相转化过程与As(V)的再分配行为

黄钾铁矾能够通过吸附和共沉淀作用固定酸性矿山废水（AMD）中的重（类）金属（如砷）,降低其迁移性和生物可利用性.草酸盐广泛存在于天然水环境中,其具有的羧酸官能团能改变铁矿物的稳定性,进而影响吸持的重（类）金属的再分配行为.利用水热法合成含As（V）黄钾铁矾,探究其在不同草酸盐浓度与pH条件下的溶解、重结晶和共沉淀As（V）的行为.研究结果表明,草酸盐与含As（V）黄钾铁矾表面Fe（III）活性位点配位形成的可溶性强络合物是促进矿物溶解的第一步和关键;在pH 2.5时,含As（V）黄钾铁矾的溶解速率随草酸盐浓度增加而增加,伴随大量As（V）释放到溶液,反应过程中只有少量As（V）重新吸附到固相上,这是由于草酸盐与As（V）竞争矿物表面的同一活性位点;在pH 6.5条件下,草酸盐促进含As（V）黄钾铁矾的重结晶,经X射线衍射分析表明针铁矿和纤铁矿为主要产物,能有效地吸附释放的As（V）.研究结果有助于揭示在AMD环境下黄钾铁矾沉积物与含羧酸官能团有机酸共存时对As（V）的释放和固定机理,对AMD环境中As（V）污染控制有重要意义.     

重金属-多氯联苯复合污染土壤同步洗脱

电子垃圾拆解区土壤具有重金属与有机物复合污染的特性,尤其以Cu、Pb、Cd和多氯联苯(PCBs)的复合污染较为突出。为了同步脱除土壤中重金属与PCBs,选用增溶物质:Tween 80、TX-100、SDBS、β-环糊精与螯合剂柠檬酸依次组合进行复合污染土壤淋洗实验,应用批量平衡震荡法研究它们对重金属(Cu、Pb、Cd)与PCBs(Aroclor 1254)的洗脱效果。通过比较洗脱效果、环境友好性等方面,得出非离子表面活性剂Tween 80与天然螯合剂柠檬酸2种淋洗剂复合最佳;进一步研究两者的淋洗先后顺序、浓度配比、洗脱时间及淋洗剂p H对污染土壤洗脱效果的影响,结果表明,在Tween 80和柠檬酸均为10 g/L、p H=6、淋洗时间12 h时淋洗效果达到最佳,对Cu、Pb、Cd及PCBs的洗脱率分别达到98.77%、55.92%、66.82%和58.01%。因此,利用Tween80和柠檬酸组合可同时有效去除土壤重金属和PCBs,是复合污染土壤淋洗修复的有效淋洗剂。     

酸性矿山废水对稻田土壤微生物菌群结构的影响

为探究酸性矿山废水(AMD)对稻田土壤微生物群落结构的影响,通过取自矿区受AMD污染和未受污染的稻田土壤进行微宇宙灌溉模拟实验,研究了AMD污染过程中土壤理化性质和微生物群落的变化,同时建立环境条件变化引起土壤微生物群落结构改变的相关性关系.结果表明,受AMD污染的土壤中SO_4~(2-)、Cd、Zn含量显著上升,土壤酸化且土壤中细菌群落的多样性下降;而恢复清洁水灌溉可提高土壤细菌群落的多样性,有利于修复AMD的污染.采用高通量测序技术分析了不同处理稻田土壤中微生物群落在门和属分类水平上的相对丰度分布变化,冗余分析(RDA)表明,土壤pH和重金属(Pb、Cu)含量是影响稻田土壤微生物群落结构的主要环境因子.研究结果不仅有助于进一步揭示AMD污染、土壤因子与土壤微生物群落的相互关系,同时可为恢复AMD污染农业土壤提供理论依据.     

一株菲高效降解菌的环境适应性研究

生物降解是多环芳烃从环境中去除的主要途径,菲是一种典型的三环芳烃。本研究考察了一株能高效降解多环芳烃菲的鞘氨醇单胞菌GY2B在含河沙环境及不同盐度的人工海水环境中的生长特性与降解菲的情况。结果表明：河沙的加入对菌株GY2B的生长及其高效降解菲的性能均无明显影响,65 h可将起始浓度为100 mg/L的菲降解99.5%以上;而经过驯化后在添加85%人工海水的条件下该菌也仍可正常生长并高效降解菲,66 h可将起始浓度为100 mg/L的菲几乎完全降解。本研究结果可为菌株GY2B在受多环芳烃污染的河滩、河口及近海海洋环境修复中的应用提供参考依据。     

混合菌对原油的降解及其降解性能的研究

从污染土壤中分离筛选到四株石油组分降解菌被用于组建降解原油的混合菌体系.石油组分降解菌包括:烷烃降解菌洋葱伯克霍尔德氏菌(Burkholderia cepacia)GS3C、菲降解菌鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas sp.)GY2B、芘降解菌GP3(假单胞菌(Pseudomonas sp.)GP3A和伯克菌科的菌株(Pandoraea pnomenusa)GP3B).气相色谱-质谱联用法(GC-MS)用于对原油降解性能的测定,并对原油组分的降解情况进行详细分析.通过对不同菌株的混合培养比较,得到降解原油的最佳组合G8(GS3C+GY2B+GP3B),培养5d后使初始原油浓度为2000mg·mL-1的总去除率达到69.20%,并且对烷烃类和芳烃类化合物都表现出较强的降解能力.混合菌G8对原油的总去除率比单菌提高了近30%,其最适生长条件为:温度为30℃,初始pH值为7,接种量为4%.