土壤重金属钝化材料生物炭的研究进展

原位钝化法作为一种快速有效的土壤重金属污染治理方法得到了广泛的应用。生物炭是由生物质在缺氧环境下热解而成的一种含碳材料,具有精细的孔隙结构、较大的比表面积和丰富的表面官能团,能够有效地钝化土壤中的重金属,降低其生物有效性,是一种应用前景广阔的钝化材料。综述了影响生物炭对土壤重金属钝化效果的主要因素、钝化机制以及生物炭的改性方法。寻找钝化持效性好的生物炭材料,深化研究生物炭与不同形态重金属的作用机制,有利于更好地将生物炭钝化材料应用于重金属污染土壤的修复。     

生物炭对土壤中铁生物还原作用和重金属分布的影响

构建厌氧精瓶培养实验体系,探讨生物炭对土壤中铁的生物还原和其他重金属形态转化的影响。结果表明:生物炭会影响铁还原菌希瓦氏菌(Shewanella oneidensis MR-1)对土壤中铁矿物的还原溶出,降低亚铁离子浓度。培养70d后,土壤-希瓦氏菌(SR)处理组亚铁离子摩尔浓度为(291.0±58.0)μmol/L,土壤-希瓦氏菌-生物炭(SRB)处理组亚铁离子摩尔浓度降为(94.7±32.4)μmol/L。同时,生物炭改变了铁生物还原作用对土壤中重金属迁移性的影响。SRB处理组土壤中可交换态锌、钴和镍含量低于土壤-生物炭(CB)处理组,而铁锰氧化物结合态含量增加;与SR处理组相比,SRB处理组可交换态和铁锰氧化物结合态锌、钴、镍含量均有所增加。因此,在稻田等厌氧环境下应用生物炭修复重金属污染土壤时,生物炭对铁矿物生物还原、重金属形态转化的影响需要引起关注。     

磷改性生物炭对Pb、Cd复合污染土壤的钝化效果

中国存在着较大面积受重金属污染土壤,尤其是Pb、Cd两种重金属的复合污染较常见。利用磷改性生物炭对Pb、Cd复合污染土壤展开修复研究。结果表明:(1)磷改性生物炭可使土壤中Pb、Cd由弱酸提取态向可氧化态、残渣态转变,Pb的可氧化态和残渣态分别增加了19.4、16.9百分点,Cd的可氧化态、残渣态分别增加了17.4、9.9百分点;(2)磷改性生物炭可提高土壤有效磷,有效磷最终稳定在39 mg/kg左右;(3)磷改性生物炭能显著增加土壤阳离子交换量至19.3 cmol/kg。磷改性生物炭不仅能有效钝化重金属,还能有效改善土壤质量。     

生物炭复配磷酸盐对Pb-Cd污染土壤原位钝化修复的研究

采用小区试验方法,选取生物炭、磷酸盐及两者复配材料作为钝化剂原位修复工业遗留场地Pb-Cd污染土壤,通过毒性浸出方法(TCLP)以及欧共体标准物质局(BCR)连续提取法分析钝化修复效果,以期获取最优化的钝化修复方法。结果表明,生物炭、磷酸盐及两者复配材料均能够有效降低土壤Pb、Cd的生物有效性和迁移能力。生物炭能提高土壤pH,使TCLP提取态Pb、Cd分别降低56.26%和83.54%,生物炭能促进重金属沉淀的形成进而提升残渣态Pb、Cd比例;磷酸盐主要通过矿物沉淀作用促使重金属由弱结合态向强结合态方向的转化,使TCLP提取态Pb、Cd分别降低70.66%、89.94%,残渣态Pb、Cd比例显著提升,进而有效降低Pb、Cd的生物有效性和迁移能力。生物炭和磷酸盐复配材料相比单一钝化剂材料未表现出协同作用,但复配材料在保证钝化修复效果的前提下,能补偿酸性磷酸盐造成的土壤酸化,在修复实践中更具应用优势。     

污泥生物炭对土壤中Pb和Cd的生物有效性的影响

以污泥为原料,在500 ℃缺氧条件下制备污泥生物炭,结合X射线能谱（EDS）、环境扫描电镜（SEM）和红外光谱（FTIR）等表征手段,分析添加污泥生物炭后污染土壤pH和Pb与Cd化学形态的变化来探究污泥生物炭对土壤中Pb、Cd的固定效果,并用盆栽方式评估添加污泥生物炭对小青菜生物量及体内重金属含量的影响。结果表明：添加污泥生物炭后,污染土壤的pH随平衡时间的延长显著升高;对于单一污染土壤和复合污染土壤,污泥生物炭对Pb和Cd均有较强的固定作用,而污泥生物炭在复合污染土壤中对Pb的固定效果优于在单一污染土壤中;添加污泥生物炭能提高小青菜的生物量,且能有效降低小青菜对污染土壤中Pb和Cd的吸收。     

粘土矿物修复重金属污染土壤

简要介绍了我国土壤重金属污染的现状与危害.通过粘土矿物在重金属污染土壤中净化功能的阐述,提出利用粘土矿物修复土壤重金属污染的观点.继而从天然和改性粘土矿物特性,叙述了粘土矿物修复土壤重金属污染的机制与应用进展及其影响因素.最后讨论了粘土矿物在修复土壤重金属污染过程中值得注意的几个问题,并展望了粘土矿物在该领域应用中的发展方向.     

新制备生物炭的特性表征及其对石油烃污染土壤的吸附效果

生物炭作为一种绿色环保的功能材料因其在污水处理和污染土壤修复方面具有显著效果而受到极大关注。采用红外光谱、元素分析仪及微孔分析对不同温度(200、300、400、500和600℃)条件下制备的木屑和麦秆生物炭进行特性表征,并采用制备的生物炭净化石油污染土壤,分别考察了污染物性质、生物质原料和热解温度对其净化效果的影响。结果表明,随着热解温度的增高,生物炭芳香化程度增加,极性降低,微孔结构逐渐发育,表面积增大。加入生物炭33 d后,污染土壤中总石油烃及其组分烷烃的浓度比对照略有降低,而PAHs浓度下降显著。随着热解温度升高,2种生物炭对PAHs的吸附强度均逐渐增大,芳香度增高、表面积增大是强吸附的主要原因。2种生物炭在400℃及以下温度制备时对PAHs的吸附强度为:木屑生物炭 > 麦秆生物炭;而400℃以上温度制备的生物炭吸附强度则相反,即麦秆生物炭 > 木屑生物炭,说明生物炭原料对其吸附强度也具有显著影响。     

不同种类生物炭对砷污染土壤的改良效应

采用温室盆栽法考察施入不同生物炭对土壤理化性状、土壤养分以及砷化学形态的影响.结果表明:施入不同种类生物炭均可提高土壤pH,同时生物炭还可提高土壤有机质、阳离子交换量(CEC)、有效磷和速效钾含量,改良土壤性能.4种生物炭对pH影响大小依次为KOH改性生物炭(BC4)>零价铁改性生物炭(BC3)>玉米秸秆生物炭(BC1...     

热解污泥生物炭化学组成及环境效应研究进展

污泥是生物法处理市政污水、工业废水产生的副产物,产量大,且处理不当会造成生态污染。用污泥制备污泥生物炭,既能实现污泥资源化利用又能减少环境污染。对目前热解污泥生物炭制备和施用过程中产生的环境效应进行综述,着重讨论了热解污泥制备污泥生物炭过程中的元素(碳、氢、氧、氮、硫等)转化、污泥生物炭中重金属形态、吸附性质及土壤施用情况。系统地分析污泥生物炭从制备到施用过程的环境效应,有利于对其实际应用进行全面的环境风险评估。     

生物炭吸附重金属的研究进展

生物炭是一种废弃物资源化利用的产物。作为新型环境功能材料,生物炭以其优良的环境效应和生态效应成为环境科学等学科研究的前沿热点。因其孔隙结构发达、比表面积巨大和独特的表面化学性质,对环境介质中的重金属离子有很强的吸附作用,进而影响了重金属离子的迁移与归宿。主要从生物炭的材料来源、吸附重金属离子的机制、影响因素以及对土壤中重金属生物有效性的影响等方面进行综述,并提出生物炭吸附重金属离子的未来研究方向。     

低成本含磷材料修复环境重金属污染的研究进展

低成本含磷材料包括磷灰石、骨粉、无机磷肥及无机磷酸盐,其对环境重金属污染的修复值得引起生态学、环境学更广泛的重视.详细介绍了:(1)各类低成本含磷材料结构性质;(2)含磷材料在修复土壤、沉积物、水体重金属污染方面的应用;(3)含磷材料修复环境重金属污染的机理及影响因素;(4)含磷材料修复环境重金属污染的效果评价等方面的研究进展及发展前景.     

热解条件对茶叶渣生物炭特性及镉污染土壤钝化效果的影响

以泡饮过的废弃茶叶为实验原料,通过不同热解温度（300、400、500和600℃）和热解时间（1 h和2 h）制备生物炭,探讨不同热解条件对茶叶渣生物炭（TSBC）的特性及其对镉（Cd）污染土壤钝化效果的影响。结果表明：热解温度的升高可明显增加TSBC的pH和比表面积,降低生物炭的产率、电导率和表面官能团的数量,使TSBC具有弱碱性、较大比表面积和较强的稳定性,对改良酸性土壤和吸附重金属存在一定潜力;而热解时间对其特性没有明显差异,与对照组相比,添加TSBC明显增加了Cd污染土壤的pH、有机碳（SOC）和可溶性有机碳（DOC）含量,但随着制备温度的升高,Cd污染土壤中SOC和DOC增加幅度逐渐降低。添加TSBC显著降低Cd污染土壤中可交换态镉的比例,当热解温度为500~600℃时降幅最显著,其下降比例与对照相比最高可达25.56%;残渣态镉比对照增加了0.88~1.18倍。因此,TSBC对镉污染土壤有较好的钝化效果,这为重金属污染土壤的修复和生活废弃物的资源化利用提供了理论依据。     

紫外辐照改性生物炭对土壤中Cd的稳定化效果

以废椰子壳为原料制备生物炭,采用365 nm紫外光辐照改性生物炭,探究改性生物炭对土壤中Cd的钝化效果。通过改性生物炭对溶液中Cd~(2+)的等温吸附实验表明,经过16 h辐照后的生物炭吸附效果最好,对溶液中Cd~(2+)的吸附量可达67.46 mg·kg~(-1)。通过添加不同生物炭含量(0、1%、3%、5%和10%)对土壤中Cd的修复实验发现,生物炭的添加可以提高酸性土壤的pH值,但经紫外辐照改性后的生物炭对pH值改变能力不如未改性生物炭。此外,生物炭的添加可使土壤中弱酸提取态和可还原态Cd向可氧化态转化,紫外辐照改性可显著提高这一能力。改性生物炭对土壤中Cd的钝化与表面含氧官能团有关。     

磷矿粉修复重金属污染土壤的研究进展

重金属污染土壤的化学钝化修复技术可以有效控制重金属对植物及环境的危害。不同的改良剂对重金属污染土壤的改良效果不同,已有的研究表明难溶性磷矿粉是较好的选择。磷矿粉是一种性价比很高的改良剂,而且不会对环境造成破坏。总结了磷矿粉修复重金属污染土壤的化学机制和影响因素,重点综述了近年来不同粒径磷矿粉、改性磷矿粉修复重金属污染土壤的研究进展,旨在为重金属污染土壤的修复研究提供参考。     

生物表面活性剂及其在环境修复中的研究进展

生物表面活性剂是由微生物分泌的天然产物,由于其物理性质和化学结构与许多人工合成的表面活性剂相似,并且对土壤、淡水、海洋等生态系统毒性较低,因而在环境污染治理方面,特别是在重金属和石油等有机溶剂污染的原位和异位生物修复方面具有极大的应用潜力.主要综述了近年国内外生物表面活性剂在廉价制备、作用机理、环境修复中的研究进展.     

化学淋洗与生物质炭稳定化联合修复镉污染土壤

为探讨土壤淋洗与生物质炭稳定化联合修复技术对镉（Cd）污染黄棕壤修复效果的影响,研究通过振荡淋洗实验、BCR 连续化学提取法和CaCl2 一次提取法,筛选确定污染土壤的最佳淋洗方案,并比较了淋洗修复、淋洗 + 稳定化修复技术对污染土壤中Cd生物有效性的影响。结果表明：3种淋洗剂的淋洗效率强弱顺序为EDTA-2Na>HCl> 柠檬酸,最佳淋洗条件为0.12 mol·L-1 EDTA-2Na在固-液比1:4条件下振荡淋洗3h,Cd的洗脱率为81.3%;淋洗后土壤中Cd的有效态（F1+F2）百分比减少了51.0%,显著降低了污染土壤的重金属总量及其环境风险;相比于单一淋洗修复技术,EDTA-2Na在添加体积（V添加）为最佳淋洗体积（V最优）的80%时,淋洗后再加入3%玉米秸秆炭稳定化15 d的联合修复技术能够将土壤中有效态Cd含量（CaCl2-Cd）从8.13 mg·kg-1降低到0.42 mg·kg-1。因此,淋洗修复后施加玉米秸秆炭的联合修复技术,能够有效降低重金属污染土壤的生态环境风险,提高土壤环境质量。     

巯基改性膨润土对小白菜吸收累积镍的影响

盆栽条件下,采用巯基改性膨润土(以下简称巯基土)为重金属钝化材料修复镍污染土壤,考察在不同镍污染程度和土壤pH下,其对盆栽小白菜吸收累积镍的影响。结果表明,巯基土可明显降低高污染土盆栽小白菜对镍的吸收累积。将巯基土按1∶1的质量比与成本较低的钠化改性膨润土混合制成混合材料,混合材料对低污染土有良好修复效果,当混合材料添加量为2.0%(质量分数)时,低污染土盆栽小白菜中的镍含量比空白对照(CK)组降低了41.8%。土壤pH为5.50时,混合材料对镍污染土壤的修复效果最好。土壤总镍含量与有效态镍含量占比呈负相关关系,盆栽小白菜中镍含量与盆栽土壤有效态镍含量占比呈极显著正相关关系。在利用重金属修复材料进行污染治理时,除关注重金属总量外,更应根据土壤中重金属的赋存形态,尤其是有效态含量来决定修复材料的施加量。     

生物表面活性剂及其在环境修复中的研究进展

生物表面活性剂是由微生物分泌的天然产物，由于其物理性质和化学结构与许多人工合成的表面活性剂相似，并且对土壤、淡水、海洋等生态系统毒性较低，因而在环境污染治理方面，特别是在重金属和石油等有机溶剂污染的原位和异位生物修复方面具有极大的应用潜力。主要综述了近年国内外生物表面活性剂在廉价制备、作用机理、环境修复中的研究进展。     

有机肥料联合东南景天修复重金属污染土壤的研究

将两种有机肥料黄腐酸钾和紫云英(Astragalus sinensis)分别与重金属超积累植物东南景天(Sedum alfredii)联用修复重金属污染土壤,研究有机肥料对污染土壤重金属生物有效性、形态以及东南景天重金属积累量的影响。结果显示,修复0～4个月,施加有机肥料对土壤重金属生物有效性均有一定的促进作用;而修复4～8个月,土壤重金属向可氧化态和残渣态转化,生物有效性受到抑制。从东南景天地上部重金属积累量看,修复0～4个月,施加0.3%(质量分数)黄腐酸钾促进东南景天对锌、镉的吸收积累,锌、镉积累量分别比对照提高了280.37%、265.44%;而修复4～8个月,东南景天地上部重金属积累量相较对照均下降。由此可见,提升重金属污染土壤的植物修复效果,还需考虑修复周期的影响。     

低成本含磷材料修复环境重金属污染的研究进展

低成本含磷材料包括磷灰石、骨粉、无机磷肥及无机磷酸盐，其对环境重金属污染的修复值得引起生态学、环境学更广泛的重视。详细介绍了：（1）各类低成本含磷材料结构性质；（2）含磷材料在修复土壤、沉积物、水体重金属污染方面的应用；（3）含磷材料修复环境重金属污染的机理及影响因素；（4）含磷材料修复环境重金属污染的效果评价等方面的研究进展及发展前景。