砷污染土壤微生物修复机制及其研究进展

土壤砷污染是一个全球性问题。越来越多的研究表明,自然界中的微生物在砷的迁移转化过程中发挥了重要作用。微生物修复是目前研究的热点,也是治理砷污染土壤的主要手段之一。综述了土壤中砷污染现状及其赋存形式,重点分析讨论了砷污染土壤的微生物修复机制以及提高微生物修复效率的方法。土壤砷污染修复是一项复杂的系统工程,单一的修复技术很难实现显著的效果。只有建立在以微生物修复为主的基础上,辅之以物理化学、植物及农业生态等措施,才能大大提高微生物修复效率。总结了近年来国内外微生物修复砷污染土壤技术的研究进展,以期为深入研究微生物代谢砷的机制及其在砷污染治理中的应用提供参考。     

添加硫酸铁对贵州晴隆老万场污染土壤中砷和锑移动性的影响

添加硫酸铁降低砷的活性从而抑制其在作物中的富集是阻断砷在食物链中传递的重要手段之一。但是,对于砷和锑伴生的复合污染矿区,添加硫酸铁会对锑产生怎样的影响还不清楚。以贵州晴隆老万场砷和锑复合污染土壤为研究对象,通过对土壤中水溶态砷和水溶态锑以及印度芥菜(Brassica juncea L.)、平坝油菜(Brassica juncea var.PBYC)和凯里青油菜(Brassica juncea var.KLQYC)中砷和锑含量的测定,研究了添加3%(质量分数)硫酸铁对土壤中砷和锑移动性的影响。结果表明,种植在未经硫酸铁处理的土壤中的3种作物根系和地上部分干质量分别为0.07～0.12、2.10～2.40g;种植在经硫酸铁处理的土壤中的3种作物根系和地上部分干质量分别为0.11～0.22、4.10～5.70g。与未经硫酸铁处理的土壤相比,经硫酸铁处理的土壤中水溶态砷浓度降低了82%～84%,且作物体中的砷也显著降低,说明硫酸铁能显著降低土壤中的砷活性,有利于作物的生长。然而,经硫酸铁处理的土壤中水溶态锑浓度却比未经硫酸铁处理的土壤增加37%～56%,导致作物中的锑并不下降。因此,添加硫酸铁对砷和锑复合污染土壤而言,虽能钝化土壤中的砷,但是在一定程度上可能增加锑的活性,需考虑锑活化增加引起的风险。     

土壤固相吸附砷的研究进展

砷是一种常见的有毒元素,土壤砷污染与修复问题已引起世界范围的广泛关注。土壤原位修复是消除土壤砷污染的有效方法,其中砷在土壤固相上的吸附也是近年来的研究热点。土壤固相广泛存在于土壤中,并具有表面积大和表面电荷等理化性质,它可通过与砷酸根阴离子发生表面配位反应,形成内外层配位体等方式来固定土壤中的砷,以降低金属离子的迁移能力和有效性,是一种有效的原位减轻砷污染的方法。文中简单介绍了砷污染的现状、危害和赋存状态,重点介绍了铁铝锰的氧化物和氢氧化物、粘土矿物、有机质等土壤固相对砷的吸附机理及其影响因素,旨在更好地掌握砷的吸附行为。     

福州市主栽蔬菜品种对砷的积累及健康风险

为阐明福州市主要蔬菜基地种植的蔬菜中砷积累特征与食用风险水平,对研究区域内蔬菜和对应土壤中砷含量进行了分析检测,采用Monte-Carlo模型法对蔬菜中砷引起的健康风险进行了评价,并探讨了蔬菜和土壤砷含量之间的相关性及不同品种、不同类别蔬菜之间积累砷的差异。结果表明:研究区内菜地土壤没有明显的砷超标,砷含量均未超出国家土壤二级标准(30 mg·kg~(-1));研究区内蔬菜安全状态很好,不存在明显的健康风险;蔬菜中砷与其对应土壤中砷之间无显著相关性;不同类别的蔬菜之间对于砷的累积存在差异性,蔬菜中砷的富集系数顺序为叶菜类根茎类瓜果类,其中茼蒿的富集系数最大,豌豆和辣椒的最小。     

土壤中有效三价,五价砷的分离和测定

本文用巯基棉分离、二乙基二硫代氨基甲酸银(简称Ag-DDC法)光度法测定了用1MHCl提取的土壤提取液中三价、五价砷的含量。结果表明:在1MHCl的土壤提取液中的三价砷在巯基棉上的吸附率平均为95.7％,标准差S=±4.58％,变异系数C.V.=4.79％;五价砷的回收率平均为100.4％,S=±3.55％,C.V.=3.54％。土壤中能被1MHCl提取出来的共存离子不影响三价砷的吸附率和五价砷的回收率,分离测定取得了令人满意的结果。     

煤基腐殖酸对外源砷胁迫下玉米生长及生理性状的影响简

为了筛选用于砷污染土壤治理的煤基腐殖酸,采用盆栽实验研究了施用不同种类和浓度的煤基腐殖酸及EDTA对外源砷胁迫下玉米株高、株鲜重、株干重、根干重、砷积累量、叶片抗氧化酶（POD,SOD和CAT）活性和脯氨酸含量的影响。结果表明,11种供试煤基腐殖酸均促进了玉米生长,提高了叶片POD、SOD和CAT活性。其中6和10号腐殖酸可降低土壤砷活性和显著抑制玉米吸收和积累砷,而8和9号腐殖酸增加了土壤活性砷和显著促进了玉米对砷的吸收和累积,且不同程度地强于EDTA。除8和9号外,其余腐殖酸均可明显降低玉米叶片脯氨酸的含量。EDTA可显著促进玉米吸收和积累砷,且加剧了砷对玉米的危害。因此,8和9号供试煤基腐殖酸可以替代EDTA活化土壤砷,与植物配合以提高砷污染土壤的植物修复速度和效果,而6和10号供试煤基腐殖酸则可用于土壤砷钝化剂,以保证作物产品的安全。     

煤基腐殖酸对外源砷胁迫下玉米生长及生理性状的影响

为了筛选用于砷污染土壤治理的煤基腐殖酸,采用盆栽实验研究了施用不同种类和浓度的煤基腐殖酸及EDTA对外源砷胁迫下玉米株高、株鲜重、株干重、根干重、砷积累量、叶片抗氧化酶（POD,SOD和CAT）活性和脯氨酸含量的影响。结果表明,11种供试煤基腐殖酸均促进了玉米生长,提高了叶片POD、SOD和CAT活性。其中6和10号腐殖酸可降低土壤砷活性和显著抑制玉米吸收和积累砷,而8和9号腐殖酸增加了土壤活性砷和显著促进了玉米对砷的吸收和累积,且不同程度地强于EDTA。除8和9号外,其余腐殖酸均可明显降低玉米叶片脯氨酸的含量。EDTA可显著促进玉米吸收和积累砷,且加剧了砷对玉米的危害。因此,8和9号供试煤基腐殖酸可以替代EDTA活化土壤砷,与植物配合以提高砷污染土壤的植物修复速度和效果,而6和10号供试煤基腐殖酸则可用于土壤砷钝化剂,以保证作物产品的安全。     

共存离子对EK/PRB联合修复砷污染土壤的影响

以砷含量为500 mg·kg~(-1)的模拟土壤为研究对象,采用电动/渗透性反应格栅(EK/PRB)联合技术对土壤中的砷进行去除。研究土壤共存离子Fe~(3+)、Ca~(2+)、Al~(3+)、HCO_3~-、NO_3~-和PO_4~(3-)等的影响下电流密度、土壤pH分布、砷残余量的变化,重点研究土壤中不同形态砷之间的迁移转化规律。结果表明:添加共存离子后,土壤砷残余量增加,去除效率降低,由68%降低到41%;土壤电流密度变化幅度增加,由3 mA·cm~(-2)在24 h后升高到9.5 mA·cm~(-2),然后在12 h内迅速下降,最后稳定在0.6 mA·cm~(-2);pH变化幅度增加,变化趋势未发生变化,均是靠近阴极侧呈碱性,靠近阳极侧呈酸性;土壤中砷残渣态由11.98%升高到39.81%,残渣态的升高是土壤中砷去除率降低的原因。     

含铁材料对污染水稻土中砷的稳定化效果

通过化学实验方法,向砷污染水稻土中添加4种含铁材料(FeCl3、FeCl2、Fe0和Fe2O3),分析稳定后土壤中pH、砷形态及砷毒性浸出量的变化,研究4种含铁材料对污染水稻土中砷的稳定化效果。结果表明,FeCl3和FeCl2处理降低了土壤pH,Fe0和Fe2O3处理对土壤pH影响不大。4种含铁材料均明显降低了土壤中易溶态砷(WE-As)和毒性浸出砷含量。在最大添加量为8.00 g/kg时,FeCl3、FeCl2、Fe0和Fe2O3分别使易溶态砷比对照降低了86.4%、63.6%、77.3%和36.4%,使毒性浸出砷比对照降低了96.3%、88.9%、70.4%和30.4%。4种含铁材料均对水稻土壤中砷具有较好的稳定化效果,且能力大小依次为:FeCl3FeCl2、Fe0Fe2O3。Fe0和Fe2O3处理使WE-As、铝型砷(Al-As)、铁型砷(Fe-As)向钙型砷(Ca-As)和残渣态砷(RS-As)转化;FeCl3处理使土壤WE-As、Al-As向Fe-As、Ca-As和RS-As转化;FeCl2处理使土壤WE-As、Ca-As向Al-As、Fe-As转化,对RS-As影响不明显。说明Fe0固砷的机理与Fe2O3相似,与FeCl3有一定差异,与FeCl2的差异可能更大。     

砷污染土壤柠檬酸萃取修复技术研究

伴随着砷工业的发展,含砷化学品引发的重大环境污染事故时有发生。一般砷污染事件发生后,土壤是其最直接的受害者,有必要寻找一种快速且行之有效的方法对砷污染土壤进行控制修复。针对此问题,通过实验探讨了柠檬酸萃取修复砷污染土壤的效果,研究了柠檬酸浓度、液土比、萃取时间及土壤共存离子对柠檬酸萃取砷的效果的影响,为砷污染土壤的治理提供依据。结果表明,柠檬酸是一种高效的砷萃取剂;随着柠檬酸浓度、液土比、萃取时间的增加,砷的萃取率均有所升高;当柠檬酸摩尔浓度为0.25 mol/L、液土比为20 mL/g、萃取时间为21 h时,柠檬酸对砷的萃取率达到最高值(70.58%);土壤中共存的PO43-、Zn2+、Fe2+,由于其竞争作用,能使柠檬酸对砷的萃取率降低。     

苏北灌溉总渠灌区土壤砷污染及调查研究

在对苏北灌溉总渠沿线灌区土壤采样分析的基础上,评价该灌区砷的污染状况,探讨了土壤中As的含量、分布、成因及其与人类活动的关系。结果表明,长期利用污水灌溉,导致砷在灌区耕层产生累积,土壤受到一定程度的污染,应当引起关注。     

复合污染土壤中砷和镉的原位固定效果研究

采用人工模拟的砷和镉复合污染土壤研究了不同修复剂对砷和镉固定能力的差异.结果表明,经MgO、CaO这2种碱性药剂处理后4种不同污染浓度的土样中砷和镉的浸出浓度均有所降低,在一定程度上能使2种污染元素达到共同稳定,但土壤pH会随着两者加入量的增加而升高,因此使用时要仔细考虑两者的用量;Al2O3对土样中的砷和镉也有一定的...     

天津西北部土壤砷含量空间变异性

研究了天津西北部农田土壤砷污染的空间变异性及空间分布情况。结果表明。研究区土壤砷存在明显空间变异性,在南北方向表现为北低南高的趋势。实验半变异函数计算结果表明,研究区土壤砷在大尺度上存在各向异性。采用带块金值的套合球形模型拟合实验半变异函数并采用交叉验证方法确定模型参数,进而计算研究区土壤砷的空间分布情况。结果发现,永定河天津段周边农田砷含量最高,但均在安全限值内。砷含量的这种空间分布态势与区域内排砷企业分布及农田灌溉方式有关。     

好氧砷还原菌对吸附态砷迁移转化的影响

利用静态和动态土柱实验初步研究了好氧砷还原菌Bacillus sp.SXB在砷迁移转化过程中的作用。结果表明,在静态实验中,菌株SXB可以有效还原吸附在针铁矿上的五价砷;在动态土柱实验中,由于原土中砷是以三价砷形式存在,因此,不论是空白对照还是菌株SXB加入处理,出水中砷均为三价砷;当孔隙体积大于100时,铁的溶出开始增加。菌株SXB的加入,轻微地促进了土壤中砷的释放,而对铁的释放并没有明显影响。     

燃煤过程中微量元素砷和硒形态转化的热力学平衡模拟

砷和硒是煤中的易挥发有毒微量元素。由于砷和硒在燃煤烟气中的浓度极低以及实验条件的限制，目前化学热力学平衡分析已成为预报烟气中砷和硒等有毒元素形态分布的主要理论分析方法，本文综述了热力学平衡分析方法应用于砷和硒在燃煤过程中形态转化和平衡分布等方面的研究进展，首先用于热力学平衡分析的是含有砷或硒一种微量元素和煤中主量元素及氯元素的简单体系，并假设烟气中只有理想气体组成的气相和纯凝聚相的理想模型。然而是否考虑砷和硒与其他微量、主量或次量元素的相互作用，砷和硒所有可能存在的反应，以及在熔融相砷和熔融物的结合会严重地影响模型的预报结果，因此，目前热力学平衡体系已发展成为包括砷和硒在内的多个微量元素和煤中所有主量、次量元素，以及包括熔融相在内的非理想多相复杂体系。     

5种钝化剂对镉砷污染稻田的田间修复效果对比

为选取费效比高的镉砷复合污染稻田土壤修复材料,比较了黏土矿物和调理剂不同投加组合对稻田土壤中镉砷的田间修复效果,并且针对种植水稻进行了修复效果的验证;研究了修复前后稻田土壤镉砷的有效形态变化、镉砷的形态分布变化、土壤理化性质变化、成熟期水稻产量和水稻各部分镉砷的含量。结果表明,修复100 d后,不同修复材料的二乙烯三胺五乙酸提取态Cd浓度与空白对照组相比均有明显下降;各修复材料均能提高土壤中Cd的残余态(RS)和As的有机结合态(OM)。修复材料处理后,土壤pH均有所提升,其他理化性质初期虽有所变化,但最终会恢复到空白对照组的水平附近;除1 kg·m~(-2)的膨润土处理外,其他材料处理后水稻干谷产量均有所提升;农田调理剂处理后水稻的可食用部分Cd含量最低,修复率达到72.0%。水稻的可食用部分As含量无显著差异,籽粒中Cd和As平均含量符合食用标准。调理剂在田间修复镉砷复合污染稻田土壤中有明显优势,黏土矿物仅适用于镉污染农稻田土壤的修复。     

基于多元统计方法的土壤污染物分布特征研究

为掌握某炼油化工场土壤污染物分布特征,采集某炼油化工厂10个采样点的土壤样品,对其中的9种污染物(镉、铬、汞、砷、铅、镍、氰化物、石油类和挥发酚)进行测定,进而利用因子-聚类分析和对应分析等方法对结果进行分析。结果表明:(1)研究区内土壤中砷、镍、铬、汞和镉的分布形态以自然成因为主;石油类、挥发酚、氰化物和铅的分布主要受人类活动影响。(2)石油在储存和运输过程中由于跑、冒、滴、漏等方式直接渗入土壤是导致油罐区及输油管线附近土壤中石油类含量增加的主要原因;油罐区排水沟收集的冲洗废水或降水等也易造成周围土壤中石油类及挥发酚的富集;堆放的石油加工废弃物中的铅、镉及氰化物则通过淋滤的方式进入周边土壤。     

土壤中砷的化学平衡

本文比较详细地综述了砷的化学特性,环境背景值及来源和循环,土壤中砷的三大化学平衡即沉淀溶解平衡,氧化还原平衡,吸附解吸平衡,以及微生物对砷的转化。     

环境污染与防治 网络版论文摘要

云南省砷超积累植物的初步筛选案例研究戴文娇1刘晓海2宁平1曾向东1贺彬2(1.昆明理工大学环境科学与工程学院,云南昆明650093;2.云南省环境科学研究院,云南昆明650034)在云南省就几种植物对土壤中砷的富集能力进行了初步研究筛选。分析测定结果发现,蜈蚣蕨的地上部的砷为1900mg     

芬顿和氯化铁协同修复三价砷污染土的稳定化效果

由于铁盐稳定化修复砷污染土通常不考虑砷价态对毒性和迁移性的影响,导致了修复效果欠佳。针对三价砷污染土提出了预氧化-稳定化协同修复方法,先使用芬顿将三价砷氧化为低迁移性的五价砷,再利用氯化铁将其稳定化。通过合成沉降淋滤试验、生物可利用性、pH测试、连续萃取试验和光谱分析研究了协同修复的稳定化效果和机理。结果表明,与未经处理的污染土相比,1%用量的芬顿和1倍铁砷比的氯化铁进行协同修复的稳定化处理可使浸出浓度降低99.6%,生物可利用性砷的质量分数降低99.4%,修复效率得到提高;芬顿氧化和氯化铁稳定化都使土壤pH降低,但1倍铁砷比下协同修复后的pH为5.82,高于6倍铁砷比下只用氯化铁修复的pH (3.78),由此可一定程度上避免过量使用铁盐造成的土壤酸化;连续萃取试验表明协同修复后更多不稳定态的砷转变为稳定形态;光谱分析发现协同修复可以将土壤中三价砷全部氧化为五价,并通过铁氧化物/氢氧化物吸附和砷酸铁沉淀的形式固定砷。本研究结果可为三价砷污染土修复提供理论和技术支持。