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。     

渤海表面沉积物中石油-重金属复合污染的生物修复

对渤海中部蓬莱19-3溢油污染区域某溢油钻井平台附近海域的表层沉积物中的重金属、石油烃含量进行了分析,阐述了石油生物修复过程中沉积物中重金属浓度随着石油降解的变化规律,探讨了二者的相关性.结果表明,随着石油的降解,重金属Cr、Cu、Ni、As和Cd的浓度呈现出一种先上升后下降的趋势,并且浓度变化幅度较大.前期沉积物中重金属浓度的升高可能与石油降解有一定的相关性,后期重金属浓度降低可能是微生物、植物的作用、沉积物的再悬浮作用或重金属的纵向迁移导致的.Pb则随着修复的进行表现为浓度的持续减小,且变化幅度较平稳,这可能与活性Pb与沉水植物根系的作用以及沉积物p H和有机质含量减少有关.修复后除As(8.2%)外,沉积物中的Cr、Cu、Ni、Pb和Cd浓度的降低幅度为48.5%—69.6%,表明石油降解菌对沉积物中的重金属也有良好的修复效果.本研究将为石油污染土壤或沉积物中的重金属与石油烃复合污染的生物修复提供一定的理论基础.     

土壤重金属污染生物修复的研究进展

土壤重金属污染的生物修复是污染整治的重要手段之一 ,是目前世界范围内的研究热点 ,亦是目前仅见的土壤污染治理的环境友好技术。主要评述了重金属污染土壤的植物修复的原理、类型与技术 ,植物修复的优点 ,微生物修复等进展情况。并对今后的研究重点进行了简要的讨论     

土壤重金属污染生物修复的研究进展

土壤重金属污染的生物修复是污染整治的重要手段之一,是目前世界范围内的研究热点。亦是目前仅见的土壤污染治理的环境友好技术,主要评述了重金属污染土壤的植物修复的原理、类型与技术植物修复的优点,微生物修复等进展情况。并对今珀的研究重点进行了简要的讨论。     

生物炭来源、性质及其在重金属污染土壤修复中的研究进展

生物炭在改良土壤、固碳与环境修复等方面的良好特性使其成为农业和环境保护领域的研究热点。然而由于生物炭的稳定性强、比表面面积大,施用到土壤后会改变原有的土壤环境,影响重金属在土壤中的环境行为。本文就生物炭制备、特性、土壤重金属的稳定化机制及影响因素进行综述,在此基础上,对生物炭在土壤中的环境行为及归趋、重金属污染土壤的生物炭修复机理及环境效应、生物炭前体物的环境风险与生物炭作为负载材料等方面进行了展望。     

改性生物质炭钝化修复土壤重金属污染的研究进展

我国土壤重金属污染形势严峻,已对粮食安全构成威胁.以生物质废弃物资源化利用为基础所制备的生物质炭,因其廉价和高吸附性能等特点,被广泛用于土壤中重金属的钝化.本文基于生物质炭在土壤重金属污染修复方面的研究进展,系统概述了生物质炭的制备和性质以及不同改性方式对生物质炭结构特征的影响,探讨了改性处理在强化生物质炭吸附重金属性...     

柠檬酸对生物炭钝化污染土壤中重金属稳定性的影响

为了研究生物炭(BC)对重金属复合污染土壤的钝化效果以及环境条件变化后钝化产物的稳定性.在受Cd、Pb和Zn污染的土壤中添加不同比例的生物炭进行土培实验,两个月后,添加不同浓度的柠檬酸模拟植物根际环境条件,分析土壤环境条件变化后重金属钝化产物的稳定性.结果表明,与对照组相比,添加生物炭(5%和8%)显著提高了土壤的pH值、阳离子交换容量(CEC)、土壤有机质(SOM),而有效态重金属和重金属毒性浸出浓度均显著降低,且后者低于其国际标准.添加柠檬酸后,土壤pH值随柠檬酸浓度的增加呈现下降趋势;生物炭的添加比例一定时,有效态Cd(DTPA-Cd)和Cd的毒性浸出浓度(TCLP-Cd)随柠檬酸浓度的增加呈现先降低(2 mmol·kg~(-1))后升高(10、20 mmol·kg~(-1))的趋势,而有效铅(DTPA-Pb)和有效态锌(DTPA-Zn)随柠檬酸浓度的增加而上升.柠檬酸浓度一定时,有效态重金属和重金属毒性浸出浓度随生物炭的添加比例的增加而降低,当生物炭的添加比例大于5%时,TCLP-Cd和TCLP-Zn虽有所上升(与无柠檬酸相比),但均低于其国际标准.可见,生物炭可对重金属污染土壤进行有效修复,但随着环境条件的变化,被钝化的重金属会发生解吸和溶解释放,从而增强其生物有效性和环境风险,但当生物炭的添加比例较高时,会一定程度抑制重金属的解吸和溶解释放,Cd和Zn的环境风险仍处于可接受的安全水平.     

秸秆生物炭对矿区污染土壤重金属形态转化的影响

以小麦秸秆制备的生物炭作为修复材料,通过室内培养试验研究不同生物炭施用量(w分别为0、1%、2%和5%)对矿区复合污染土壤Cu、Zn、Cd和Pb赋存形态的影响。结果表明,经过150 d的培养,施用生物炭可明显提高土壤p H值和有机碳含量,比对照分别增加0.96%~2.62%和9.1%~38.6%。土壤中酸提取态Cu、Zn和Cd含量随生物炭施用量的增加而降低,与不施用生物炭相比下降幅度分别为7.0%~16.9%、6.7%~11.8%和5.3%~9.6%,酸提取态Pb含量无明显变化。生物炭可不同程度地减少可还原态Cd和可氧化态Cu、Zn、Pb含量。施用生物炭处理残渣态Cu、Zn、Cd和Pb含量明显提高,与不施用生物炭相比增加幅度分别为10.6%~46.8%、5.9%~15.7%、40.9%~191.9%和1.5%~2.6%。相关性分析表明,土壤p H值、有机碳含量与酸提取态和残渣态重金属含量显著相关。综合而言,生物炭能够促进供试污染土壤Cu、Zn、Cd和Pb由酸提取态、可还原态和可氧化态向残渣态转化。     

秸秆生物炭修复电镀厂污染土壤的效果和作用机理初探

以某电镀厂污染场地重污染区域土壤为研究对象,利用秸秆生物炭对污染土壤进行稳定化试验,研究不同生物炭添加量(0、10、30、50、70和100 g.kg-1)条件下土壤中重金属全量和形态变化。结果表明,秸秆生物炭能够改变污染土壤中重金属的形态分布,对该污染土壤有明显的稳定化作用。其中对铬的作用效果最明显,随生物炭添加量的增加,残渣态铬含量明显上升,100 g.kg-1生物炭添加量处理残渣态铬含量较对照(1 098.75 mg.kg-1)增幅最大,增加59.51 mg.kg-1;对铜和镍的稳定化效果受添加量的影响,当生物炭添加量分别在70和30g.kg-1以上时,对铜和镍有一定稳定化作用;对该污染土壤中锌则无明显稳定化作用。当生物炭添加量为50 g.kg-1时,4种重金属残渣态总量较对照(1 745 mg.kg-1)明显增加,为1 805.95 mg.kg-1,添加量也较为合理。     

太湖北部表层沉积物重金属污染及其生物毒性研究

在分析太湖北部梅梁湾、竺山湾和贡湖表层沉积物和野生铜锈环棱螺体内重金属残留水平基础上,利用潜在生态危害指数法评价了区域重金属污染的潜在生态风险,并利用综合污染指数法评价了野生铜锈环棱螺受重金属污染的状况。研究结果表明,3个区域表层沉积物孔隙水的生物综合毒性处于低毒到中毒水平,而表层沉积物重金属污染均处于较低的生态风险,但3个区域的野生铜锈环棱螺体内重金属的综合污染指数处于中度到重度的污染水平。由此可以得出太湖北部沉积物重金属污染对底栖生物仍具有一定的潜在生态风险。     

混合型生物炭对寒冷地区PAHs污染土壤微生物修复的强化作用

北方寒冷地区存在大面积中低浓度多环芳烃(PAHs)污染土壤,潜在威胁生态安全与人群健康。以混合型生物炭(C500+W500)为载体,以耐冷假单胞菌(Pseudomonas sp.,S4)与高山被孢霉(Mortierella alpine,J7)为PAHs降解混合菌,采用吸附固定化方法制备生物修复材料,研究了低温条件下混合型/单一型生物炭加载耐冷混合菌对土壤菲(Phe)、芘(Pyr)的降解效果,并探讨生物炭对土壤中PAHs微生物降解过程的强化机理。结果表明：混合型生物炭固定化微生物对土壤Phe、Pyr的修复效果高于游离菌,亦高于单一类型生物炭固定化菌剂,并且修复效果与生物炭的混合比例有关。15℃条件下修复30 d后,以w=1.34%C500与w=0.67%W500混合生物炭为载体的固定化混合菌(CWJ2:1)对Phe和Pyr的去除率分别为51.87%和45.28%,高于游离菌25.81%和23.65%,亦高于单一生物炭固定化组15.63%-18.96%和13.62%-16.07%。生物炭添加后,减少了土壤对Phe的吸附量,促进土壤中PAHs进入生物相,提高土壤PAHs微生物可利用性。在P...     

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。     

生物炭对土壤重金属形态及生物有效性影响的研究进展

考察生物炭施入土壤后重金属形态以及生物有效性的变化是土壤学近年来的研究热点.重金属形态变化是衡量其生物有效性的一个较为重要的指标.将生物炭添加到土壤-动植物系统中,并评估重金属生物有效性有利于推进生物炭应用于土壤改良及重金属修复.因此,本文首先收集了大量关于生物炭对土壤重金属形态含量变化的数据.统计发现,生物炭添加下土...     

重金属复合污染对生物影响的研究进展

一直以来,重金属污染都是国内外学者关注的问题.相比于单一重金属污染,多种重金属并存的复合污染更加普遍.重金属复合污染具有普遍性、复杂性等特点,它通过加和作用、拮抗作用和协同作用对生态环境产生更多不确定的影响.本文就重金属复合污染对植物、动物生长的致毒机理做出总结,并归类了重金属复合污染毒性预测模型.综述了国内外重金属复...     

皇竹草生物炭的结构特征及对重金属吸附作用机制

本研究以皇竹草秸秆为生物质原料,在不同温度(400—700℃)下利用限氧热解法烧制一系列秸秆生物炭.利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和拉曼光谱对所得生物炭样品进行分析,结果表明,500℃可使皇竹草秸秆生物炭充分热解,所得的生物炭晶体构成主要由半晶体结构涡轮层碳和一些矿物晶体组成,表面含有芳香类化合物、不饱和的醚类物质、无定形碳和C—C、C—O、C—OH等官能团.吸附实验表明,不同热解温度的皇竹草秸秆生物炭对混合重金属(Cr(Ⅵ)、Cu~(2+)、Cd~(2+))的吸附效果差异显著.在EDTA共存的条件下,皇竹草秸秆生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附量远高于Cu~(2+)、Cd~(2+),其中500℃下热解得到的生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附量达1.525 mg·g-1,而对Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附量约在0.05—0.15 mg·g-1.p H影响实验表明,在酸性条件(p H 1—4)下有利于Cr(Ⅵ)的吸附,其吸附量最高可达1.836 mg·g-1,在碱性条件(p H 9—13)下有利用于Cu~(2+)的去除,其吸附量最高可达0.836 mg·g-1.Cu~(2+)和Cd~(2+)在生物炭的吸附作用主要发生在C—C/C—H、C—O/C—OH等官能团上,重金属与生物炭中C—O官能团中的氧原子可能存在配位作用.     

原油污染土壤的生物法修复效果研究

对原油污染土壤进行生物法修复试验,结果表明,当土壤中含油量分别为5%,10%,20%和45%时,生物降解20d后石油去除率分别达到44.8%,49.9%,47.2%和49.6%;55d后去除率分别达到80.9%,83.6%,87.8%和87.1%;150d后,石油去除率分别达到91.7%,92.6%,91.3%和90.6%.从GC和GC-MS分析结果看,土壤经修复处理后,各种油成分都出现了明显的降解,其中C28以上的分子链基本消失;从脱氢酶分析结果看,微生物活性起初有所上升,后来随着含油量的降低而下降.