玉米对城市排污河萘污染沉积物的修复

为有效去除城市排污河沉积物中的多环芳烃类污染物,选择玉米作为供试植物,种植于排污河底泥与营养土以1∶1、1∶2、1∶3的质量比混匀的土壤中。通过90 d的盆栽试验,研究了玉米对土壤中萘的去除效果,以及植物和微生物去除土壤中萘的交互效应。结果表明,种植玉米后土壤中萘的降解率显著升高,在底泥与营养土配比为1∶1、1∶2和1∶3土壤中,种植玉米90 d后萘的降解率分别达89.7%、90.3%和86.7%,明显高于空白对照组,且底泥与营养土配比为1∶2的土壤中萘去除率最高。不同处理后土壤中的微生物数量并无明显差异。在萘的去除过程中,植物吸收作用比较明显,种植90 d后玉米植株体内的萘也基本降解。植物根际土壤中脲酶活性测定结果显示,萘浓度越低,脲酶活性越高,脲酶活性变化在一定程度上可以反映萘的污染状况。研究表明,种植玉米可以强化土壤修复萘污染的作用。     

黑麦草对TCP污染土壤的修复研究

通过生物盆栽试验研究了黑麦草(Lolium multiflorun L)对2,4,6-三氯酚(TCP)污染土壤的修复作用及其对污染土壤中微生物生物量碳、多酚氧化酶和过氧化氢酶活性的影响.结果表明,培养75 d后土壤中TCP的可提取态质量比随着时间延长而逐渐减少,黑麦草加快了土壤中可提取态TCP质量比的下降.在TCP质量比为1mg·kg-1、10 mg·kg-1、100 mg·kg-1的处理中,种植黑麦草的去除率分别为92.5%、78.2%、55.6%,无植物处理的去除率分别为56.3%、49.2%、37.5%.黑麦草在TCP各质量比处理的污染土壤中能够存活,状态良好.种植植物士壤中的微生物生物量碳以及多酚氧化酶和过氧化氢酶的活性都存在增加的趋势,明显高于对照土壤(p＜0.05),提高了土壤植物和微生物对污染物的降解能力.同时,高质量比处理对酶的活性也有一定的抑制作用.由于土壤自身具有修复TCP污染的自然本能,种植黑麦草具有强化TCP污染土壤的修复作用,可以通过促进黑麦草生长,增加土壤酶的活性,增强土壤微生物活性,提高黑麦草修复TCP污染土壤的能力.     

PAHs污染农田土壤联合生物修复技术研究

以我国典型污水灌溉区--沈抚污灌区农田土壤为研究对象,采用植物修复并辅以高效微生物菌剂、污泥发酵肥等方式对PAHs污染农田土壤进行了植物-微生物联合生物修复的初步研究.结果表明,采用玉米、大豆、蓖麻、苜蓿与高效微生物菌剂联合修复PAHs效果可达到36.3%、44.1%、36.8%和48.3%,比单纯的植物修复显著增高了15%～18%;施加污泥发酵肥进一步提高了生态修复效率,其中苜蓿的联合修复效率最好,达到61.1%.同时,联合生物修复对高环PAHs的去除也有明显的效果.修复后农作物的PAHs质量比在安全范围内; 土壤微生物数量明显增加,微生物群落中的PAHs降解细菌和真菌分别增加了3和1个数量级.     

两类木本植物对岸带土壤氮素的去除作用

为了解植物对水体岸边过渡带土壤氮素去除作用的差异和机理,以及为构建生态岸堤带、防治水体富营养化提供理论依据,选用太湖地区常见且适合岸带生长的两类木本植物——乔木马尾松(Pinus massoniana)、广玉兰(Magnolia grandiflora)、香樟(Cinnamonum campora)和灌木火棘(Pyracantha fortuneana)、构骨冬青(Ilex cornuta)、大叶黄杨(Euonymus japonicus Thunb.)、扶芳藤(Euonymus fortunei)、迎春(Jasminum nudiflorum)为试材,采用盆栽试验方法模拟不同氮素水平土壤,研究土壤氮素水平对两类木本植物叶绿素质量比、叶绿素荧光反应、叶片总氮质量比、硝酸还原酶活性(NRA)的影响,反映植物对氮素利用的差异,并比较不同植物对土壤中氮素去除作用的强弱。结果表明,火棘、构骨冬青、大叶黄杨、扶芳藤、迎春、香樟、马尾松的叶绿素质量比、叶片总氮质量比、NRA在3个氮素水平下均增大,且高氮质量比处理最大;广玉兰的上述指标在中氮质量比下增量最大,低氮质量比下增量较小,而高氮质量比下叶绿素质量比和NRA下降。其中对土壤中氮素去除效果最优的灌木是火棘,乔木是香樟。在乔、灌两种类型植物比较中,灌木对土壤中氮素的利用及去除作用明显优于乔木,显现了较强的氮素污染土壤修复能力。因此,在构建具有生态净化作用的岸带、利用植物修复岸带氮素污染的土壤时,灌木应成为优势型。     

铀污染环境下植物的光合生理变化及对铀的吸收转移

在25 mg/kg、75 mg/kg、125 mg/kg、175 mg/kg铀(乙酸双氧铀)污染土壤的盆栽试验中,通过光合气体交换参数和叶绿素荧光参数研究了铀对向日葵(Helianthus annuus)、四季豆(Phaseolus vulgaris)、红圆叶苋(Iresine herbstii)、四季牛皮菜(Beta vulgaris L.)和大叶菠菜(Spinacia oleracea)5种植物光合生理的影响。结果表明:1)在不同质量比铀处理下,植物光合生理变化较大。四季豆的净光合速率(Pn)是对照(CK)的35.2%~87.0%,大叶菠菜是CK的147.4%~178.1%,红圆叶苋是CK的112.3%~133.5%,向日葵是CK的98.2%~115.6%,四季牛皮菜是CK的94.7%~108.4%;铀污染使植物的初始荧光(Fo)均降低,最大光化学量子产量(Fv/Fm)增加0.3%~3.7%,但在铀质量比为125 mg/kg和175 mg/kg时,红圆叶苋的Fv/Fm略有下降,为对照的99.3%和98.0%,整体影响不明显。2)茎叶铀质量比以四季豆和大叶菠菜较高,根系铀质量比以四季豆和向日葵较高,整株铀质量比较高的依次是四季豆、大叶菠菜和向日葵。但试验植物地上器官铀质量比均小于根系铀质量比,植株铀质量比小于土壤铀污染量,说明这5种植物的铀转移能力较低。3)四季豆光合系统抗铀胁迫能力较弱,但根系铀质量比是土壤铀污染量的1.55~2.45倍,可以作为固持修复植物。     

土壤中HCHs热解吸动力学研究

采集北京某农药厂旧址的农药污染土壤,对土壤中六六六(HCHs)的热解吸修复温度进行优化选择,研究了HCHs的热解吸动力学以及土壤含水率对热解吸修复效果的影响。结果表明,热解吸修复技术可有效去除土壤中的HCHs,在310℃时土壤中∑HCHs的去除率达到97.77%,且此时土壤中的∑HCHs质量比(0.93 mg/kg)低于我国《展览会用地土壤环境质量评价标准》,然后继续升高温度,去除率的变化不明显。土壤中∑HCHs的热解吸动力学过程符合二级动力学方程(R2=0.976),热解吸过程受土壤中∑HCHs质量比的影响较大,即随时间增加,热解吸速率会迅速降低。土壤水分对热解吸效果有一定的影响,特别是当土壤含水率超过16%时,β-HCH、γ-HCH、δ-HCH的去除率明显降低,而对α-HCH的影响较小。     

不同配置人工湿地对分散性生活污水的处理效能研究

为研究不同植物及组合(美人蕉+黄菖蒲、花叶芦竹、黄菖蒲、旱伞草)与不同填料(陶粒、沸石、改性沸石、改性钢渣)对系统处理分散性生活污水效能的影响,建立了8种不同配置的潜流式人工湿地中试系统。结果表明,各湿地对COD均具有较好的去除效果(去除率大于70%)。旱伞草、黄菖蒲+美人蕉、黄菖蒲和花叶芦竹四植物系统对TN的去除率均呈先降低后上升的趋势,最终平均去除率分别为57.8%、51.1%、50.4%和45.5%。改性沸石、沸石、陶粒和改性钢渣填料系统对TN平均去除率分别为96.4%、83.7%、34.6%和26.6%。各植物系统对TP的去除效果差异不显著,其中旱伞草系统TP平均去除负荷最大(0.63 g/(d·m2))。各填料对TP的去除效果从大到小依次为改性钢渣、改性沸石、陶粒、沸石,改性钢渣和改性沸石对TP的去除能力显著高于陶粒和沸石,平均去除率达86.3%和78.8%。研究表明,分别采用旱伞草和改性沸石为湿地植物和填料具有较好的应用前景。     

有机物料添加对植物修复铬污染土壤的影响

为探讨有机物料添加对植物修复铬污染耕地土壤的强化效果,在联栋温室中进行室内培养试验和盆栽试验,利用Tessier连续提取法对添加牛粪、羊粪和玉米秸秆后的土壤中铬形态分布进行分析.通过S-N-K法、Pearson相关分析等研究添加有机物料后,紫羊茅和羽衣甘蓝对修复土壤的铬富集系数及铬去除率的影响,并探讨其与铬形态间的相互关系.结果表明,添加牛粪或羊粪的土壤中交换态铬分别比空白处理增加1.30％和0.98％.添加牛粪可显著提高紫羊茅和羽衣甘蓝的根干重和茎叶干重,添加羊粪或玉米秸秆仅可显著提高富集植物的茎叶干重,对根干重无显著影响.添加羊粪或牛粪处理的紫羊茅和羽衣甘蓝,修复土壤的铬富集系数均显著高于空白处理.添加玉米秸秆紫羊茅修复土壤的铬富集系数显著高于空白处理,羽衣甘蓝修复土壤的铬富集系数与空白处理无显著差异.3种有机物料的添加均能增强羽衣甘蓝和紫羊茅对铬污染土壤的修复效果,其中添加牛粪诱导强化羽衣甘蓝修复铬污染土壤的效果最佳,对土壤中铬的去除率达到19.62％.紫羊茅和羽衣甘蓝修复土壤的铬富集系数及铬去除率均与土壤交换态铬显著正相关,与碳酸盐结合态铬比例呈极显著负相关.有机物料,尤其是养殖废弃物的添加,能有效提高土壤中可交换态铬比例,进而提高植物修复铬污染土壤的效率.     

生态浮床技术处理景观水体试验研究

采用生态浮床的形式,将黄菖蒲、美人蕉生态栽培植物单作、混作,根据植物的生长状况和植物对水体中氮磷等污染有机物的去除特征、去除率探明黄菖蒲、美人蕉处理城市景观水体的净化效果。经过60 d 的试验研究发现,植物生长良好,氮磷及有机污染物质得到有效去除。结果表明,单作黄菖蒲比单作美人蕉更能有效去除氮营养元素,对 TN 的去除率可达69．4％;单作美人蕉比单作黄菖蒲更能有效去除磷营养元素,对 TP 的去除率可达70．5％;混作 TN 、TP 的去除率分别为47．8％、56．8％,去除氨氮、高锰酸盐效果比单作更明显。     

不同粒径磷矿粉对玉米吸收积累重金属的影响

通过盆栽试验研究土壤中添加不同粒径磷矿粉对玉米吸收积累重金属的影响。结果表明,土壤中添加不同磷矿粉均可显著地降低玉米地上部和地下部的生物量。玉米植株对Cd、Zn、Cu和As的吸收积累也受不同粒径磷矿粉添加的影响。与对照处理相比,添加200μm、22μm和0.8μm的磷矿粉可导致玉米地上部Cd和As质量比分别降低14.1%~26.8%和15.4%~22.9%,玉米地上部Cu质量比和地下部As质量比分别提高5.2%~10.5%和56.3%~75.6%。与200μm和22μm相比,0.8μm磷矿粉可显著降低玉米根系对土壤Cu、Cd和Zn的吸收,说明该粒径磷矿粉是修复复合重金属污染土壤具有潜力的材料。     

电动修复法对土壤中镉的去除及形态转化研究

面对镉污染土壤日益严峻的现象以及各种土壤修复技术存在的不足,采用快速、高效、对环境干扰较小的电动修复法对自制镉含量为200 mg/kg的污染土壤进行修复,在不同电压梯度下对土壤p H值、Cd去除效果进行研究,同时采用BCR法分步提取不同形态的镉,对不同形态镉的迁移转化情况进行分析。实验结果表明,随着电压的增加,土壤中不同形态的镉去除效果明显,在靠近阳极区域去除率达到90%以上,在阴极区域以弱酸提取态为主的镉出现了富集现象。另外,酸性条件有利于不同形态的镉向弱酸提取态转化,有利于提高镉的去除率。     

两种电动修复的对比性研究

在自主研发的电动力学装置中,分别采用脉冲电源和直流电源两种供电方式对相同污染浓度的镉污染土壤进行修复,对比分析脉冲电动修复和恒直流电动修复的修复效果和能耗。实验结果表明:与恒直流电动修复相比,在相同的修复时间内,脉冲电动修复处理之后的土壤中镉的去除率提高29.6%~31.0%;在达到相同修复效果(即脉冲电动修复处理和恒直流电动修复处理过程中阴极电导率均为1285μs/cm时),脉冲电动修复的能耗可节省60.8%。     

CO_2浓度升高对铜镉污染土壤中水稻N、S、P吸收的影响

采用盆栽试验,研究了CO2浓度升高对铜镉不同复合污染水平土壤中5种粳稻吸收N、S、P的影响。结果表明,在铜镉复合污染下,除千重浪2号外,CO2浓度升高总体上使其他品种粳稻的生物量增加。对低复合污染土壤,CO2浓度升高均降低了稻米N质量比,降低幅度为2.66%~14.02%,但对不同品种稻米S、P质量比的影响不同。对高复合污染土壤,CO2浓度升高均降低了稻米中N、S质量比,降低幅度分别为4.71%~10.35%、10.59%~22.84%,但对稻米P质量比的影响不明显。CO2浓度升高对稻米N、S、P总吸收量的影响与稻米干物重和其N、S、P质量比有关。对低复合污染土壤,除千重浪2号外,CO2浓度升高均增加了稻米对N、S的吸收量,增加幅度分别为6.29%~21.88%、21.34%~26.57%;除富禾77外,其他品种稻米对P的吸收量也有所增加,增加幅度为2.12%~45.48%。对高复合污染土壤,CO2浓度升高均降低了稻米N、S吸收量,降低幅度分别为2.99%~17.33%、10.22%~25.70%,而稻米对P的吸收量有升高有降低。     

超声波强化电动法修复铜污染土壤的室内研究

采用超声波强化电动法对铜污染土壤进行室内修复研究,探讨了超声波强化电动法修复铜污染土壤的可行性,并对其影响机理进行初步探讨.结果表明,超声波可以强化铜污染土壤的电动修复效果,提高Cu2+的迁移和富集效率.在试验开始后连续施加频率为50 kHz的超声波3 h时,随着超声波声强的增大,修复效果增强.当声强(以超声波电压表示)达到150 V时,阴极附近的Cu2+富集质量比 C/C0 比未施加超声波时提高了43%.土壤含水量对试验结果的影响较大,在超声波作用下,含水量为14%时,土壤的修复效果较好;含水量增加到16%时,修复效果无明显提高.增加超声波辐照时间也可以提高土壤修复效果,但当辐照时间超过5 h后,土壤修复效果无明显增加.研究表明,施加超声波可以强化电动法修复铜污染土壤的效果.     

微波和催化剂联合作用对污染土壤中石油烃去除的影响

采用微波加热技术,微波频率2 450 MHz、额定微波输出功率400 W、压力0.2 MPa条件下,分别添加催化剂活性炭C、Fe3O4和TiO2,去除污染土壤中的石油烃.结果表明,添加3种催化剂后,微波作用下土壤中石油烃的去除效果显著提高.Fe3O4和C加入量为0.2%时,石油烃去除效果最好;TiO2加入量为0.5%时,石油烃具有最佳去除效果.TiO2作催化剂时的最佳微波辐射时间为5 min,C和Fe3O4为7 min.土壤含水量是影响石油烃去除的重要因子,土壤含水量为16%～20%时,石油烃去除效果最好.TiO2作催化剂、微波辐射7 min、土壤含水量16%时,石油烃的去除率最高,可达84.5%.微波加热和催化剂联合作用可增强污染土壤中石油烃的去除,对石油污染土壤有一定修复作用,具有一定应用前景.     

柠檬酸、EDTA和茶皂素对重金属污染土壤的淋洗效果

采用振荡淋洗的方法研究了柠檬酸、乙二胺四乙酸(EDTA)和茶皂素对重金属污染土壤中Zn、Pb、Cu的去除效果。结果表明,Zn、Pb、Cu的去除率随淋洗剂浓度增加而增长,综合去除能力从大到小依次为0.6 mol/L柠檬酸、0.2 mol/L的EDTA、质量分数4%的茶皂素。在淋洗剂最佳浓度下,Zn、Pb、Cu去除率先随淋洗时间增加显著提高,继而保持稳定。其中,柠檬酸在8 h时对Zn、Pb、Cu的去除效果较好,EDTA和质量分数为4%的茶皂素在12 h时对Zn、Pb、Cu的去除效果较好。建议采用柠檬酸作为此场地修复的最佳淋洗剂。     

两类木本植物对岸带土壤磷素的去除作用研究

为了解植物对水体岸边过渡带土壤磷素去除作用的差异和机理,以及为构建生态岸堤带,防治水体富营养化提供理论依据,选用太湖地区常见且适合岸带生长的两类木本植物灌木火棘(Pyracantha fortuneana)、迎春(Jasminum nudiflorum)、构骨冬青(Ilex cornuta)、大叶黄杨(Euonymus japonicus)、扶芳藤(Euonymus fortunei)和乔木广玉兰(Magnolia grandiflora)、香樟(Cinnamonum campora)、马尾松(Pinus massoniana)为试材,采用模拟不同磷素水平土壤的盆栽试验方法,研究不同磷素水平土壤对两类木本植物叶片磷质量比、叶绿素质量比及叶绿素荧光参数的影响,分析植物对磷素利用差异,并比较不同植物对土壤中磷素去除作用的强弱。结果表明,低磷质量比时灌木中构骨冬青叶片磷质量比增加最多,乔木中马尾松、广玉兰叶片磷质量比增加显著;中、高磷质量比时,灌木中火棘、乔木中马尾松叶片磷质量比增幅最大,分别达108%、209%。土壤中磷质量比均显著降低,且两类木本植物对土壤磷吸收率相差不大,但灌木中火棘吸收率均最大。综合分析各植物叶绿素质量比与叶绿素荧光参数可知,灌木中扶芳藤、构骨冬青,乔木中广玉兰、马尾松低磷质量比时抗胁迫能力更好;灌木中火棘,乔木中广玉兰中磷质量比时抗胁迫能力更好;灌木中大叶黄杨、火棘,乔木中马尾松高磷质量比时抗胁迫能力更好,生长良好。研究表明,在生长良好的前提下,低磷质量比时灌木中构骨冬青、乔木中马尾松对磷的吸收最明显;对中、高质量比磷素污染土壤,灌木中火棘、乔木中马尾松的修复能力最好。     

贵州百花水库消落带常见植物中汞与砷的富集特征

消落带易受重金属污染,调查分析消落带常见植物对重金属的富集特征,可为消落带重金属污染治理提供依据。于2013年9月对百花水库麦西河河口消落带不同梯度常见植物及土壤进行采样调查,检测植物和土壤中的汞、砷质量比,分析了不同植物对土壤中汞、砷的富集特征。结果表明,除低梯度植物土壤砷质量比超过国家土壤环境质量二级标准外,高、中梯度植物土壤重金属质量比均在国家土壤环境质量二级标准范围内。消落带植物汞、砷质量比差异较大,根、茎、叶中汞质量比分别为0.17~5.90 mg/kg、0.23~1.39 mg/kg和0.13~2.04 mg/kg,砷质量比分别为0.52~22.24 mg/kg、0.03~6.26mg/kg、0.05~5.35 mg/kg。汞质量比从高到低为根、茎、叶和为根、叶、茎的各有8种植物,为叶、根、茎的有6种植物;砷质量比从高到低为根、叶、茎的有12种植物,为根、茎、叶的有11种植物。消落带植物对汞的富集能力强于砷,植物对汞和砷的富集系数分别为0.528~10.561和0.002~0.444,转运系数分别为0.045~2.260和0.003~1.989。消落带高、中梯度植物对汞的富集特征主要为富集型,低梯度植物为根部囤积型;高梯度植物对砷的富集特征主要为根部囤积型,中、低梯度植物为规避型。高梯度植物苎麻(Boehmeria)、中梯度黄花蒿(Artemisia annua)和藜蒿(Artemisia selengensis)地上部对汞富集能力较强,低梯度植物牛鞭草(Hemarthria altissima)根部对汞和砷的积累量较大,苎麻、黄花蒿和藜蒿可作为消落带理想的去除汞污染植物。     

汞污染对葡萄-土壤系统相关指标的影响

以葡萄果树为研究对象,采用盆栽试验研究了不同剂量Hg对葡萄各生育期株长和直径、果实Hg含量及土壤酶活性的综合影响。结果表明,在低Hg污染时,葡萄株长和直径与对照相比差异均不显著(p0.05),且葡萄果实Hg质量比符合国家食品限量标准,在开花期、幼果生长期和成熟期土壤碱性磷酸酶活性分别比对照增加了3.72%、6.24%和3.40%;过氧化氢酶活性在开花期增加不显著,幼果生长期和成熟期分别增加了2.62%和5.46%;蔗糖酶活性在开花期增加了2.33%,在幼果生长期和成熟期有轻微下降;而脲酶活性在开花期、幼果生长期和成熟期分别降低了21.07%、12.22%和5.55%。在高Hg污染时,葡萄株长和直径均显著低于对照和低汞污染处理(p0.05),且葡萄果实Hg质量比已超过标准。土壤高Hg污染对葡萄开花期、幼果生长期和成熟期的4种土壤酶活性均产生了显著的抑制作用,其中,土壤过氧化氢酶活性比对照降低5.65%~19.30%,碱性磷酸酶活性降低24.43%~38.10%,蔗糖酶活性下降27.21%~31.81%,脲酶活性减少66.46%~82.52%。综合上述指标的影响可以看出,在农田土壤Hg轻度污染区(1.86 mg/kg)脲酶和蔗糖酶活性略受影响,且均低于土壤重金属修复基准规定的土壤酶活性抑制率限值25%,其他指标均表现良好,因此,在农田土壤轻度Hg污染区选择低吸收的葡萄果树代替易富集的其他作物类型是可行的。     

碱溶液对As污染土壤的化学萃取修复

通过实验室浸泡试验,研究了0～200 mmol/L的NH3·H2O和KOH溶液对As污染土壤的化学萃取修复效果,同时分析了碱溶液萃取导致的土壤pH值变化以及土壤组分Ca、Mg、Fe、Al、Si的溶出情况.结果表明,NH3·H2O溶液仅能去除很少的土壤As,KOH溶液对土壤As的去除效果则较好.5～200 mmol/L的NH3·H2O和KOH溶液对土壤As的去除率分别为1.47%～4.44%和2.32%～23.33%.碱溶液能有效去除土壤As是由于OH-的作用.NH3·H2O和KOH溶液萃取导致土壤pH值增加,以及土壤中Fe、Al和Si不同程度地溶出,而KOH溶液导致土壤pH值增加和Al、Si溶出的作用明显大于NH3·H2O溶液.研究表明,采用KOH溶液萃取能有效修复As污染土壤,但应密切关注KOH溶液对土壤的负面影响.