硫酸盐还原菌对碱性和酸性农田土壤中重金属的钝化效果及其作用机制

通过土壤培养实验考察了硫酸盐还原菌（SRB）包括希瓦氏菌、梭状芽胞杆菌和两者混合菌对碱性和酸性农田土中有效态重金属（Cd、Pb、Cu和Zn）的钝化效果及其作用机制.结果表明,在相同接菌量下,希瓦氏菌处理组对碱性土中有效态重金属的钝化效果优于梭状芽胞杆菌和两者混合菌的处理组;而不同种类的SRB对酸性土中有效态重金属的钝化效果无显著差异.培养第20 d后土壤中有效态重金属的钝化率不再显著变化.SRB处理对碱性土中有效态重金属的钝化率可达80%以上,而对酸性土中有效态重金属的钝化率低于40%.在碱性土中,SRB能够有效还原SO₄^2-,并且提高土壤pH值,使S^2-可与重金属紧密结合,显著提高有效态重金属钝化率.尽管SRB使酸性土壤pH值升高,但土壤仍然呈酸性使SO₄^2-还原受到抑制,不利于有效态重金属的钝化.总体来看,SRB适用于碱性和酸性土壤的重金属污染治理,但与酸性土壤相比,SRB对碱性土壤中有效态重金属的钝化效果更好.     

淋洗修复后残留土壤中重金属的再释放及环境风险

淋洗修复后残留土壤中的重金属会因外界环境的改变可能会发生再释放过程而使环境风险增加,淹水是农田土壤常见的管理模式之一,然而淹水介导的土壤环境条件的改变对淋洗修复后残留农田土壤中重金属的再释放和环境风险的变化影响尚不清楚.因此,本研究开展了持续淹水培养（180 d）对经柠檬酸（CA）、EDTA、FeCl₃和HCl淋洗修复后残留土壤中Cd、Pb和Zn的有效性、形态分配和环境风险的影响研究.结果表明随着培养时间的延长,经CA、EDTA和HCl淋洗后土壤中有效态Cd含量呈先增加后减少的趋势,有效态Pb含量增加,有效态Zn含量减少.经FeCl₃淋洗后土壤中有效态Cd、Pb和Zn含量随培养时间延长而增加.形态分析结果表明,淹水会使土壤E_h降低而致使铁锰氧化物的溶解,因此导致可还原态Pb含量向弱酸提取态Pb转移是有效态Pb含量增加的原因;土壤弱酸提取态Cd含量变化与土壤有效态Cd含量变化基本一致;淹水对淋洗修复后Zn形态的影响较小.基于改进的潜在生态风险指数法评价结果表明淹水使CA、EDTA和HCl淋洗后土壤Cd、Zn环境风险和重金属环境总风险减少,使Pb的环境风险增加.淹水后FeCl₃淋洗后土壤Cd、Pb和Zn环境风险及重金属环境总风险增加.由于FeCl₃淋洗后的土壤重金属污染状况较低且环境总风险（低风险）明显小于其它3种淋洗剂淋洗的土壤,因此,FeCl₃可成为Cd-Pb-Zn复合污染土壤的淋洗剂选择,但是需关注其淋洗修复后残留土壤中重金属的再释放并采取调控措施.本研究结果可为农田重金属污染土壤合适淋洗剂的选择和淋洗法修复重金属污染农田土壤的效果评估提供更为合理的指导思路.     

过硫酸钠原位修复三氯乙烯污染土壤的模拟研究

以过硫酸钠(Na₂S₂O₈)为氧化剂,柠檬酸(CA)螯合Fe(Ⅱ)溶液作为活化剂,建立箱体模型模拟场地三氯乙烯(TCE)污染土壤的原位化学氧化修复.结果表明,经CA螯合Fe(Ⅱ)活化的Na₂S₂O₈能较好的修复TCE污染土壤,持续氧化27 d后TCE浓度降到10 mg·kg^-1以下;采用抽出氧化、循环再用的方式,地下水TCE浓度到45 d时降到21.4 μg·L^-1.同时,氧化过程中过硫酸钠会产生SO₄^2-,使土壤和地下水的pH降低;土壤有机质含量下降约10.1%.     

残留药剂对土壤As、Hg、Cd、Pb浸出测试干扰及消除方法

固化/稳定化是应用最广泛的重金属污染土壤修复技术,但残留药剂在浸出测试过程对土壤二次修复导致的验收假达标风险未引起充分重视.本研究分别采用Fe₂（SO₄）₃、Na₂S和KH₂PO₄修复As、Hg、Cd-Pb污染土壤,探究不同养护反应时间、药剂混合均匀度和投加量等工艺条件下土壤重金属浸出浓度差异,验证液相二次修复干扰效应的发生,并考察Cu²⁺和Al³⁺等竞争剂对土壤残留KH₂PO₄药剂干扰的消除效果,提出最佳的残留药剂消除方法.结果表明,分别投加6.7%的Fe₂（SO₄）₃、6.7%的Na₂S和3.3%的KH₂PO₄修复含As、Cd和Pb土壤时,土壤中各重金属浸出浓度从第0 d起分别持续小于0.05、0.5和1.6 mg·L^-1,稳定化效率分别保持在99%、83%~99%和97%~98%.投加0.0008%的Na₂S修复土壤Hg时,Hg浸出浓度自第0 d起随养护反应时间显著下降,稳定化效率维持在78%~88%.虽然修复后土壤中Hg浸出浓度随药剂混合均匀度增加而显著下降,As、Cd、Pb浸出浓度在混合均匀度为67%和33%时相较混合均匀度为100%时均无显著变化（1.7% Fe₂（SO₄）₃修复组除外）,但均小于无二次反应理论值.此外,Cu²⁺能与Pb²⁺竞争浸出液中的残留PO₄^3-减弱干扰效应,当Cu²⁺优化投加量为5.7%、11.3%、14.2%时,混合均匀度67%处理组Pb浸出浓度分别升至理论值的51%、72%、84%,混合均匀度33%处理组Pb浸出浓度则分别升至理论值的38%、71%、81%.而Al³⁺无法与Pb²⁺竞争PO₄^3-,甚至对土壤Pb具有显著活化效果.Cu²⁺对Pb也具有一定的活化效果,因此,需控制Cu²⁺投加量以寻求活化效果与优化作用的最佳平衡点.     

长期施用化肥和有机肥对稻田土壤重金属及其有效性的影响

为研究长期施肥下红壤稻田土壤重金属累积及有效态分布特征,探讨其主要影响因子,选择持续了35年的长期定位试验的不施肥（CK）、磷钾化肥（PK）、氮磷钾化肥（NPK）和不同比例有机肥化肥配施（M1NPK、M2NPK和M3NPK）等6个处理,分析了土壤化学指标、重金属全量（THM）和有效态的分布特征,以及重金属有效态含量与化学指标和全量之间的关系.结果表明,长期施肥改变了土壤化学性质,与CK处理相比,PK处理显著提高了土壤速效磷（AP）和速效钾（AK）含量,NPK处理显著提高了土壤有机质（SOM）、阳离子交换量（CEC）、AP和AK含量,有机肥处理（M1NPK、M2NPK和M3NPK）则大幅提高了SOM、CEC、AP、AK和硝态氮（NO₃^--N）含量;化肥处理（PK和NPK）土壤重金属全量总体上变化不大,有机肥处理土壤Cu、Zn和Cd的全量显著提高;化肥处理显著提高了土壤有效态Cr和As含量,有机肥处理显著提高了土壤有效态Cu、Zn、Cr、Cd、As和Fe的含量;土壤有效态Cu、Zn、Cr、Cd、As、Fe与SOM、CEC、AP、NO₃^--N含量之间呈显著正相关,另外有效态Zn和Cd还与土壤pH呈显著正相关,而有效态Pb与土壤pH、SOM、CEC和NO₃^--N含量之间呈显著负相关;土壤Cu、Zn和Cd有效态含量与全量之间显著正相关,而Cr、Fe有效态含量与全量之间显著负相关;冗余分析发现,SOM和pH分别解释了重金属全量方差变异的80.7%和5.5%,土壤CEC、AP和pH分别解释了重金属有效态方差变异的81.1%、4.9%和3.3%,达到显著水平;进一步通过偏最小二乘路径模型（PLS-PM）分析,发现THM、CEC和AP对土壤重金属有效态影响的路径系数分别为0.459、0.417和0.293,达到显著水平.长期施用猪粪等有机肥显著改善了土壤化学性质,并影响了土壤重金属有效性,其中土壤CEC和AP可能起到了关键的调控作用.     

不同植被类型及土壤对径流水化学特征的影响

在不同植被类型覆盖条件下,对降雨形成地表径流和地下径流的化学成分变化及其与土壤剖面性质的关系进行分析,结果表明:地表径流和地下径流的化学特征与雨水基本相同,阳离子主要以Ca²⁺为主,离子排序为Ca²⁺>K⁺>Na⁺>Mg²⁺>NH₄⁺,阴离子以SO₄^2-为主,SO₄^2->NO₃^->Cl^-.降雨形成地表径流和地下径流后,各成分浓度发生了明显的变化,水体中主要的阴阳离子如Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺、SO₄^2-、Cl^-等浓度增加,与雨水相比为内贮型化学成分,地下径流中Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-和Cl^-增加的幅度显著高于地表径流.相关分析结果显示,地下径流pH受到土壤pH的强烈影响,受土壤胶体吸附的影响,水体中Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺等阳离子与土壤交换性阳离子之间一般呈负相关的关系,由于阴离子容易随水流失,水体中SO₄^2-、NO₃^-和Cl^-与土壤相关离子之间普遍呈正相关关系.     

羧甲基-β环糊精对锑-萘复合污染土壤的淋洗修复效果及机制

为了探究羧甲基-β-环糊精（CMCD）对重金属锑（Sb）-萘（Nap）复合污染土壤的淋洗效果及修复机理,采用批量振荡淋洗和实际土柱淋洗的方法,比较了不同条件下的淋洗效果.结果表明,10 g·L^-1的CMCD淋洗效果最好,在pH=4时更有利于其对锑和萘的吸附,最大去除率分别达到94.82%和93.59%.土柱淋洗实验表明,淋洗速率为2 mL·min^-1时效果最好,且间隔淋洗效果略好于连续淋洗,污染物穿透曲线则表明CMCD对萘的吸附迁移作用更大.对淋洗前后的环糊精材料采用3种方式进行表征, FTIR检测结果表明CMCD主要通过表面的羧基、羟基与Sb络合从而将其吸附去除;核磁氢谱和热重分析结果表明CMCD的空腔与萘发生了包合作用.因此,本研究证明CMCD主要通过表面基团络合-Sb、内部空腔包合-萘的方式修复复合污染土壤,可作为性能良好的淋洗剂应用于重金属与多环芳烃复合污染土壤修复工艺中,为环糊精在场地复合污染修复的应用提供一定的理论和参数支持.     

北京大气气溶胶中水溶性离子的粒径分布和垂直分布

2004-09在北京325 m气象塔的8、80、240 m 3个不同高度,利用Andersen分级采样器同步进行了大气气溶胶采样.样品用离子色谱（IC）进行了分析.结果表明,SO₄^2-, NH⁺₄、NO^-₃、K⁺的浓度在0.43～1.1 μm出现峰值;Ca²⁺、Mg²⁺的浓度在4.7～5.8 μm出现峰值;Na⁺,Cl^-的浓度在0.65～1.1 μm和4.7～5.8 μm出现峰值.观测期间,二次离子（SO₄^2-, NH⁺₄、NO^-₃）的峰值从“凝结模态"向“液滴模态"移动,高湿度可能是形成液滴模态的重要原因.二次离子（SO₄^2-,NH⁺₄、NO^-₃）随着高度升高,浓度有增加的趋势;Ca²⁺、Mg²⁺在80 m出现高值;K⁺、Na⁺、Cl^-的垂直分布比较均匀.     

不同水化学因素对砷在河砂上的吸附影响研究

河岸带作为一种常见的地下水和地表水相互作用带,砷在其主要含水层介质中的行为特征及其影响因素较少有研究报道.基于此,采集河岸带河砂开展室内实验,查明砷在河砂上的吸附动力学和等温吸附特征,重点探究不同pH、氧化还原条件和共存离子对砷与河砂相互作用的影响.结果发现：As（Ⅲ）和As（V）在河砂上的吸附过程符合准二级动力学模型,均能很好地用Langmuir和Freundlich模型拟合（R²>0.99）;随着pH值（3~11）的增大,河砂对As（Ⅲ）和As（V）的平衡吸附量（q_e）逐渐减小;相对于有氧环境,缺氧环境下q_e较低且随着初始S^2-含量的增加而逐渐减小;整体上,共存阴离子对河砂吸附砷存在抑制作用,顺序为：PO₄^3- > SiO₃^2- > S^2->HCO₃^- > SO₄^2- > NO₃^-,共存阳离子对河砂吸附砷具有促进作用,顺序为：Fe³⁺>Fe²⁺.     

钠盐对高负荷餐厨垃圾和剩余污泥中温厌氧混合发酵过程的抑制作用

针对高负荷餐厨垃圾和剩余污泥混合发酵系统在实际应用过程中存在的盐度抑制问题,通过批次试验探究了不同钠盐（CH₃COONa、NaCl和Na₂SO₄）对中温混合发酵体系的影响,考察了添加不同浓度钠盐时混合发酵体系的甲烷累积产量、有机物去除率、挥发性脂肪酸（VFAs）累积量及水解、酸化、乙酸化和产甲烷速率的抑制作用.结果表明,随着CH₃COONa浓度的增加,相应的甲烷产量逐渐增加,但在高浓度时理论甲烷产量降低,当Na⁺浓度为8 g·L^-1时,对产甲烷抑制率为21%.此外,NaCl和Na₂SO₄对甲烷累积产量具有抑制作用,相同Na⁺浓度下,Na₂SO₄对混合发酵体系甲烷产量的抑制作用更大;当SO₄^2-浓度为8.3 g·L^-1时,相应甲烷抑制率为23%.相反,Cl^-浓度为3.1~6.2 g·L^-1时,对混合发酵过程中甲烷抑制率为4.6%~7.7%;但随着Cl^-浓度增至9.3~12.3 g·L^-1时,甲烷产量提升了14.5%~37.6%.分析认为,NaCl对混合发酵过程有机物去除率的抑制作用主要是Na⁺的影响,而Na₂SO₄的抑制作用主要来源于SO₄^2-和Na⁺的协同作用.NaCl和Na₂SO₄对水解速率和产甲烷速率的抑制作用较大,而对酸化速率和乙酸化速率抑制作用较小.     

温州市售贝类中重金属含量的分析与评价

调查了温州市售贝类中重金属(Cu、Pb、Cd、Cr、As、Hg)的含量,并采用《农产品安全质量无公害水产品安全要求》(GB 18406.4-2001)对检测结果进行评价。检测结果显示:温州市售贝类中Cu:1.23~10.67 mg/kg,Pb:ND~0.47 mg/kg,Cd:0.055~0.579 mg/kg,Cr:0.24~4.12mg/kg,As:0.39~2.95 mg/kg,Hg:0.014~0.036 mg/kg。市售贝类中Cu、Pb、Hg含量低于限量标准,但Cd、As、Cr有超标。说明温州市售贝类存在食用风险,应引起足够的重视。     

化学淋滤法去除污泥中Cr、Cu的研究

文章利用柠檬酸、硝酸以及硝酸和过氧化氢混合液对污泥进行淋滤处理,研究了污泥中重金属Cr、Cu的去除率,实验结果表明,混合淋滤优于单独淋滤,随着溶液浓度和淋滤量的增大,重金属去除率也呈增大趋势。在柠檬酸浓度为0．5mol／L,硝酸和过氧化氢混合液浓度为1．0mol／L。淋滤量为1000ml／kg的混合淋滤条件下,污泥中Cr、Cu去除率可以分别达到70．97％、90．33％,经处理后的污泥符合国家污泥农用标准。     

北方海洋生态站几种经济动物体内5种重金属残留量

对北方海洋生态站生态监测海域几种贝类、鱼类体内Hg、Cd、Pb、As、Cu残留量及季节变化进行了调查、分析,并且评价了这些经济动物的生物质量。结果表明:贝类Hg的含量(×10-6湿重以下同)为未检出～0.026,As为0.330～1.361,Cu为0.67～14.04,Pb为0.022～1.02,Cd为0.086～3.90;鱼类的Hg含量为0.001～0.017、As为0.672～0.998、Cu为1 35～5.90、Pb为0.016～0.57、Cd为0.006～0.45。扁玉螺体内重金属残留量季节变化明显;生物体内Hg和Cu的含量均符合中华人民共和国国家标准中关于食品中限量卫生标准,其他重金属含量均有超标现象,Cd最严重。     

底物对浓缩污泥中重金属生物淋滤的影响

通过接种经驯化分离和富集培养的污泥固有硫杆菌,在不同底物条件下对浓缩污泥中的重金属进行生物淋滤处理,并对污泥中重金属的滤除及酸化过程进行探讨。试验结果表明:相对于单一的FeSO4.7H2O和S粉作底物,两者配合使用可以加速污泥中重金属(Zn和Cu)的浸出,提高滤出率,经过14d的生物淋滤,Zn和Cu去除率分别达到77.9%和57.5%。污泥经生物淋滤之后,挥发性固体(VS)有不同程度的降低;过长时间的酸化使污泥的肥分受到影响,N的流失率为38.3%～59.9%,P的流失率为43.3%～62.1%。     

污水污泥中重金属的细菌淋滤效果研究

通过驯化分离和加富培养源自污泥自身的氧化亚铁硫杆菌，采用序批式试验，初步研究了其对污泥中重金属生物淋滤的效果。研究表明，污泥起始驯化阶段大约需要16天，随后采用选择性培养基对氧化亚铁硫杆菌进行2次共1周的分离与加富培养即可获得活性较高的硫杆菌菌液。采用此菌液对供试厌氧消化污泥中重金属进行生物淋滤，通过8天时间，污泥中Cu和Zn的去除率分别达93％和85％。     

螯合型表面活性剂对Pb-Zn复合污染土壤的洗脱效果

为了探究螯合型表面活性剂对重金属污染土壤的洗脱效果,通过室内模拟试验,采用振荡洗脱法研究了新型螯合型表面活性剂LED3A(N-十二酰基乙二胺三乙酸钠盐)对Pb-Zn复合污染土壤的洗脱作用,并重点分析了洗脱时间、ρ(LED3A)、洗脱温度等因素对洗脱效果的影响. 结果表明:室温下LED3A洗脱Pb-Zn复合污染土壤的最佳质量浓度为7.0 g/L、洗脱时间为7.0 h. 洗脱平衡时间随ρ(LED3A)的增加而缩短,洗脱过程符合准二级动力学模型;孔隙扩散为LED3A对Pb和Zn洗脱速率的控制过程,但内扩散并非唯一的洗脱速率控制机制. 等温平衡洗脱试验结果显示,洗脱温度升高有利于LED3A配位污染土壤中的Pb和Zn,LED3A对重金属的洗脱过程为吸热过程. Pb、Zn的BCR形态分级结果显示,LED3A对酸可提取态Pb、Zn的去除率最大,分别达到79.87%、72.51%;氧化物结合态、有机结合态、残余态Pb的去除率分别为31.82%、18.83%、2.30%,相应形态Zn的去除率分别为21.81%、17.60%、26.22%;对比洗脱前、后土壤中重金属的形态分布可知,最易释放和被生物利用的酸可提取态Pb和Zn的质量分数所占比例明显降低,不易或不能被生物利用的氧化物结合态、有机结合态和残余态Pb和Zn的质量分数所占比例明显增加. 研究显示,LED3A洗脱不仅能够去除污染土壤中一定量的重金属,同时可降低污染土壤中重金属对环境的潜在危害,而且不会产生二次污染.      

改性污泥基生物炭的性质与重金属吸附效果

为提高污泥基生物炭在高钙溶液体系中对重金属阳离子的吸附能力,将Fe₂O₃、MnO₂、ZnO与市政污泥以质量比1 ∶10（以过渡金属元素质量计）混合共热解,制备改性生物炭;表征改性生物炭的组成、官能团分布和表面性质,考察其对典型重金属阳离子Cd²⁺的吸附效果.过渡金属氧化物可促进污泥的热解,改性生物炭的H/C原子比均低于0.31,碳链裂解脱氢更彻底.改性生物炭中Fe、Mn保留较好,分别主要以单质和氧化物形态存在;而Zn流失较多.改性生物炭中的孔隙以介孔为主,平均孔径约3.8 nm,比表面积在50 m²·g^-1以上.初始浓度约200 mg·L^-1的Cd²⁺溶液中,Ca²⁺初始浓度从0 mg·L^-1升高到约200 mg·L^-1,Fe改性生物炭对Cd²⁺的吸附容量从43.17 mg·g^-1降至27.88 mg·g^-1,但仍较未改性生物炭高10 mg·g^-1以上,在含钙溶液体系中表现出了对Cd²⁺更强的吸附性能.Fe₂O₃较MnO₂和ZnO对市政污泥基生物炭吸附重金属的强化效果更好.     

乙酸-铁氧体共沉法处理城市污泥中的重金属

以天津东郊污水处理厂污泥为例,实验研究了乙酸-铁氧体共沉法去除城市污泥中重金属的技术条件和可行性。利用易获得、易降解的乙酸溶液,分析了乙酸浓度(H2O2含量2%)、pH值等与城市污泥中铜和锌去除效果之间的关系,表明当乙酸的浓度为2mol/L、反应时间4h、反应温度为室温、pH为4时,可以将95%以上的铜和锌淋滤去除,达到淋滤去除污泥中铜和锌的目的。采用改进铁氧体共沉淀法,用石灰乳溶液做中和剂,从污泥的乙酸-H2O2浸出液中去除含量超标的铜、锌、铬、镍、镉、铅。表明在pH为9、反应温度为室温、反应时间为1h、FeCl3和FeSO4初始浓度分别为0.1mol/L和0.05mol/L;Fe3+/Mn(+Cu、Zn、Ni、Cr、Cd、Pd离子总和)=10的最佳工艺条件下,铜、锌、铬、镍、镉、铅去除率为94%、98%、86%、92%、89%、99%;处理后的液体中铜、锌、铬、镍、镉、铅含量达到安全排放标准。     

垃圾焚烧重金属污染物的控制现状

采用焚烧法处理城市固体垃圾,在我国正逐渐得到推广和应用。而焚烧所带来的重金属污染已广泛引起国内外专家的关注。文中从焚烧前、焚烧中、焚烧后三方面评述了国内外近些年来所发展的重金属污染物的控制技术及其相应的机理,重点介绍了吸附技术。      

红枫湖沉积物中酸可挥发硫化物及重金属生物有效性

为调查位于喀斯特地区的饮用水水源地红枫湖水库沉积物中重金属的污染情况,测定了14个站位表层沉积物样品的酸挥发性硫化物(AVS)和同步浸提重金属(SEM)含量, 并对AVS、SEM和[SEM]/[AVS]的大小及平面分布进行分析. 结果表明,调查区域内表层沉积物SEM与AVS比值的变化范围为0.007～0.033, 平均值为0.018. 通过[SEM]/[AVS]的值并结合间隙水及表层水中重金属的含量, 可以推断目前红枫湖表层沉积物中重金属对水生生物不具有毒性. 但对单个重金属而言,与毒性效应阈值的比较结果表明,Pb、Cd、Cu具有对底栖生物产生毒性作用的潜在风险.本结论对红枫湖的疏浚及治理具有一定的指导作用.